煤矿岩巷安全高效掘进技术分析

杨宝玉

摘要：分析我国煤矿岩巷掘进技术的现状以及发展历程，找出我国在岩巷掘进技术中的差距。其中，重点研究钻爆法和综掘法岩巷掘进技术施工工艺中存在的问题。最后显示我国岩巷掘进技术有着“两大两低”的特点，最后总结出我国岩巷安全高效掘进技术的未来发展方向。

关键词：煤矿岩巷掘进；深孔爆破；钻爆法；综掘法

引言

由于我国煤矿岩巷掘难度大，从而导致矿井采掘比例严重失调、衔接紧张。20世纪80年代起，在矿井设计中被迫将开拓、采准巷道布置在煤层中，常取消岩石集中巷。从08年以来，在超过800万m的国有重点煤矿的巷道年掘进总进尺中，煤巷、半煤岩巷、全岩巷分别只占70%、20%、10%[1]。我国煤矿岩巷的掘进技术主要是钻爆法为主，而结合设备气腿式凿岩机和全液压钻车为主的作业线的成功应用，煤巷掘进月均进尺可以达到500~700m。而设备以悬臂式掘进机为主的综掘法试用效果就不理想，月均进尺一直维持60m左右，也就是说岩巷掘进技术的发展在煤矿安全高效生产建设中有着重要意义。

1我国煤矿岩巷掘进技术——钻爆法掘进技术的发展历程概述

1.1岩巷掘进施工技术煤矿岩巷掘进技术主要有爆破和支护两方面，而爆破技术主要有中深孔和光面爆破技术，支护技术主要是指锚喷支护技术。而且岩巷的掘进技术的发展也是影响岩巷的掘进速度的直接因素。

1.1.1爆破技术我国的岩巷爆破技术发展主要经历了全断面一次、毫秒、光面3个重要爆破阶段。（1）中深孔爆破技术特指炮眼深度1.8m以上的爆破技术。优点是单循环进尺高、节省辅助时间、生产成本低。因此，这种爆破技术在我国应用广泛。缺点是我国的爆破技术发展较缓慢的是在炮眼深度2.2~2.5m，而爆破技术是主流的是在1.8~2.0m深度。

掏槽技术是决定着中深孔爆破技术好坏的直接原因。我国的掏槽技术主要包括直眼和斜眼掏槽两种形式[1]。①斜眼掏槽的优点；掏槽效率较高，面积大，所用炮眼少[1]。缺点是；掏槽过程中受断面尺寸的影响大，角度控制较难。②直眼掏槽优点；适用范围广，易于操作。缺点；掏槽数目多，抛掷强，普及性不足。（2）光面爆破技术和定向断裂控制爆破技术。光面爆破优点；爆震裂隙少、保护围岩的完整性、提高围岩自稳和承载能力、减少超欠挖、节省成本、提高进度和质量，为巷道安全高效快速施工创造了条件，特别是使之与锚喷技术结合，大幅提高了锚喷支护效果。缺点；依赖性强，仅靠改善光面爆破技术，很难精确控制周边质量。

1.1.2支护技术巷道支护技术的进步对于煤矿的巷道掘进、建设、安全生产以及经济效益都有着直接积极的影响[2]。其中，巷道的支护技术经历了由单一型到联合多强化型的发展历程，支护材料从木材到钢筋混凝土衬砌，再到金属支架支护和锚杆系列支护。1956年我国在淮南、开滦等矿区进行锚杆支护应用试验，并获得良好的效果。20世纪70年代，光爆锚喷技术成为岩巷支护的重要发展方向，进入90年代，煤炭工业部提出了“三小”工作面示范性推广项目技术。

1.2岩巷掘进装备①我国凿岩设备发展主要经历了手持式、气腿式风动、液压凿岩机三个阶段。②支护设备主要有锚杆钻眼和喷浆设备。锚杆钻眼设备经历了电动、爬杆、钻车、支腿、机载式液压锚杆钻机[2]。喷浆设备主要分有潮式、湿式两种喷浆机。③耙研机械经历了人工、耙斗、侧卸式铲斗、挖斗装岩机。④运输机械经历了人力推车、电机车和矿车、带式输送机、仓式列车和梭式矿车。

1.3钻爆法机械化作业线分析①钻爆法机械化就是根据巷道断面大小，然后再配以多台气腿式风动凿岩机、耙装机和适当的转载调车设施及支护设备、不同的施工工艺和劳动组织形式，可以形成不同能力的掘进机械化作业线，以满足不同的施工要求[3]。如图1所示。

图1钻爆法机械化作业线②满足侧卸式装岩机的卸载条件与液压钻车的错车条件以及液压钻车的最大打眼范围是决定该作业线是否实用的关键[3]。

2综掘法岩巷安全高效掘进的发展历程综掘法是最近二三十年发展起来的一种先进的巷道掘进技术，它的关键技术设备就是掘进机。而掘进机又是以悬臂掘进机和刀盘掘进机两个主要方面，然后集切割、装载、转运、降尘等功能于一体的大型高效联合作业机械设备。具有连续掘进的主要特点。悬臂式掘进机作业线是综掘法的主要形式，由悬臂式掘进机、机载锚杆钻机、除尘系统、桥式转载机、带式输送机主机与后配套设备组成。掘进机把岩石切割后，经转运机构把破碎的岩石转运至掘进机尾部卸下，再由转载机、输送机或梭车[4]。如2图所示。

图2综掘法机械化作业线3我国煤矿岩巷安全高效掘进技术未来发展方向3.1钻爆法方面(1）深部大断面岩巷的快掘，深孔爆破时必然趋势，深孔掏槽技术和破岩机理的研究是关键，全液压钻车将是钻爆法掘进的主要设备，尤其是研究钻支一体的新型液压钻车，以及基于新型液压钻车的深孔爆破技术和与之配套的排研运输设备。(2)掘进断面和爆破药量不断加大，为减少围岩损伤，达到安全高效的目的，控制炸药能量释放的精细爆破及“绿色”爆破必将更大的发展。

3.2综掘法方面(1)由于全岩掘进机的破岩优势，更有利于实现岩巷的安全高效速掘进。随着全岩掘进装备的不断发展，我国的大断面岩巷掘进在不远的将来会出现综掘占主导的局面。(2)随着控制技术、制造工艺、液压技术的发展，以及新型破岩方法的出现。利用滚压破岩原理以及将盘形滚刀破岩技术应用到综掘机上，能极大地提高掘进机截割硬岩的能力，使得悬臂式掘进机应用更广泛。(3)综掘自动化研究的重点推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割及数据远程传输等[3]。通过数字化矿山建设，实现远程控制、可视化，真正实现综掘自动化、智能化，促进煤矿企业的安全高效发展。(4)现阶段岩石全断面掘进机虽然可连续作业，工序简单，施工速度快，但构造复杂，成本高，对掘进巷道的岩石性质和长度及断面均有一定要求[4]。

3.3安全高效快速掘进的系统管理技术的进步并不等于岩巷掘进速度的突飞猛进，科学的组织管理是岩巷掘进水平更上一层楼的重要保障。把掘进作业作为一个系统来考虑，在系统视角下，进行技术、装备、工艺、组织管理的系统祸合管理，进行与岩巷高效快速掘进相适应的管理制度创新研究，尤其是适合煤炭企业激励制度研究，为安全高效快速掘进提供制度保障。

参考文献：[1]李清.深部大断面岩巷快速掘进技术研究[J].煤炭科学技术.2006，34(10):1-4.[2]杨仁树.淮南矿区深部硬岩巷道钻爆技术研究[J].煤炭科学技术.2005，33(2):42-45.[3]单仁亮.岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析[J].岩石力学与工程学报.2011，30(2):224-232.[4]杨国梁.切缝药包掏槽爆破研究与应用[J].煤炭学报.201237(3):385-388.