井巷工程教案第10章煤層巷道

1、.第十章 煤層巷道煤層巷道是指直接為生產(chǎn)服務(wù)的各類巷道，如采區(qū)車場、采區(qū)上下山、順槽和開切眼等。這些巷道中既有煤巷，也有煤巖巷；有平巷，也有斜巷。煤層巷道工程約占新建礦井井巷工程量的40以上，而開拓時間又約占整個礦井工期的3040。對于生產(chǎn)礦井，煤層巷道工程量的比重更大，要占80以上。從國內(nèi)外礦井開拓系統(tǒng)的改進(jìn)趨勢來看，隨著高產(chǎn)高效采煤機(jī)械在我國煤礦生產(chǎn)中的使用，井下巷道布置發(fā)生了根本性的變化，從過去單純追求巷道工程量少，向多開煤巷、少開巖巷方向轉(zhuǎn)變。如我國設(shè)計年產(chǎn)400萬噸的礦井兗州礦區(qū)濟(jì)寧二號井，就采用全煤巷開拓布置。因此，不論新建礦井，還是生產(chǎn)礦井，合理的安排和選擇煤層巷道施工順序和施工

2、方法，對加快煤層巷道掘進(jìn)速度、縮短施工工期都是十分重要的。第一節(jié) 概述一、煤層巷道施工的特點煤層巷道與井底車場巷道、硐室及主要運輸大巷等施工條件相比，具有以下特點：1煤層巷道一般都是沿煤層或在煤層附近的巖層內(nèi)掘進(jìn)，因此經(jīng)常受到瓦斯的威脅。為了預(yù)防事故，確保安全，必須加強瓦斯檢查，并采取相應(yīng)的措施。此外，還要特別注意探水，防止靠近煤層淺部老窯、采空區(qū)積水造成的危害。2煤層巷道所穿過的煤層或巖層一般強度較小，掘進(jìn)較容易，多采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，但穩(wěn)定性較差，而且大多數(shù)煤層巷道都受到采場動壓的影響。因此，在施工時，不但要管理好頂板，還要根據(jù)巷道服務(wù)年限短、地壓大且不穩(wěn)定的特點，合理選擇支護(hù)方式。3煤層巷道

3、的施工地點，一般遠(yuǎn)離井底車場，工作面多且分散，工程量大。因此，通風(fēng)和運輸工作比較復(fù)雜。4由于煤層褶皺起伏且有各種斷層存在，因此，在施工時，必須根據(jù)生產(chǎn)、使用要求及安全的原則，正確地進(jìn)行巷道定向工作，使巷道位置適當(dāng)，避免無效進(jìn)尺。5由于破碎煤比較容易，因此裝煤的工作量相對占循環(huán)作業(yè)時間就較長。實現(xiàn)裝煤機(jī)械化，不但能減輕工人勞動強度、提高生產(chǎn)率，而且可加快巷道掘進(jìn)速度。二、煤層巷道的掘進(jìn)順序由于煤層巷道掘進(jìn)工程量大，工作面多且分散，為了縮短煤層巷道施工期限，必須合理地安排這些巷道的施工順序，一般應(yīng)遵守以下原則：1采區(qū)巷道掘進(jìn)的先后，應(yīng)根據(jù)巷道的用途、支護(hù)方式以及通風(fēng)、運輸?shù)雀鞣N因素來確定。在保證重

4、點工程的前提下，只要運輸、提升、通風(fēng)、排水等條件許可，應(yīng)開展多工作面施工。2采區(qū)巷道施工，應(yīng)先掘進(jìn)上山，這樣做有利于展開多工作面施工。3對于區(qū)段運輸巷道，則應(yīng)先掘進(jìn)區(qū)段中間軌道巷。因為區(qū)段中間軌道巷一般是沿煤層走向掘進(jìn)，這樣可以探清煤層變化情況，為區(qū)段輸送機(jī)巷確定方向，當(dāng)上山掘進(jìn)到中部車場位置時，即可開始掘進(jìn)區(qū)段巷道。但當(dāng)采區(qū)地質(zhì)情況不清，有可能因為有地質(zhì)構(gòu)造影響區(qū)段巷道位置時，最好等上山巷道全部掘完或掘過一部分后再掘，以免使區(qū)段巷道布置不合理。4當(dāng)設(shè)計有兩翼風(fēng)井且風(fēng)井可提前開工時，可由風(fēng)井負(fù)擔(dān)全部或部分采區(qū)巷道開拓任務(wù)，此時上山可由上向下掘進(jìn)，必要時也可上下對頭掘進(jìn)，提前貫通上山，改善采區(qū)巷

5、道施工時的通風(fēng)及運輸工作。三、我國煤層巷道掘進(jìn)現(xiàn)狀煤層巷道掘進(jìn)的施工方法有：鉆眼爆破法、掘進(jìn)機(jī)法、風(fēng)鎬法或水力掘進(jìn)法。目前我國煤層巷道的施工方法，使用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)已比較普遍，鉆眼爆破法逐漸減少，風(fēng)鎬法或水力掘進(jìn)法使用不多。綜掘是高產(chǎn)高效礦井回采巷道掘進(jìn)的主要方法。我國已研制開發(fā)和引進(jìn)使用了近20種懸臂式掘進(jìn)機(jī)，綜合機(jī)械化掘進(jìn)程度逐步提高。近年來，我國成功地開發(fā)和推廣使用了煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)，使巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)性能測試技術(shù)、煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計技術(shù)、施工機(jī)具、支護(hù)材料均得到快速發(fā)展。煤巷機(jī)械化掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)為我國高產(chǎn)高效礦井建設(shè)提供了必不可少的技術(shù)支撐。同時，隨著綜采生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，百萬噸綜采工作面屢見

6、不鮮，并已出現(xiàn)年產(chǎn)1000萬t以上的全自動化綜采工作面，使年消耗回采巷道量大幅增加，從而使煤巷掘進(jìn)與支護(hù)正在成為煤礦高效安全集約化生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，是當(dāng)前煤炭工業(yè)亟需研究開發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)。就煤巷、煤巖巷道而言，掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)又可分為兩類：一類是采用綜掘設(shè)備組成的綜掘生產(chǎn)線；另一類是采用連續(xù)式采煤機(jī)組成的采掘生產(chǎn)線。國產(chǎn)綜掘設(shè)備的代表機(jī)組有S100、AM50、ELMB55型等，2000年我國創(chuàng)水平的16個綜掘隊均采用這三種型號機(jī)組，并創(chuàng)造了年平均進(jìn)尺8508m，最高達(dá)到15342m的好成績。第二類采掘生產(chǎn)線主要是引進(jìn)國外的連續(xù)采煤機(jī)，90年代引進(jìn)的10余臺連續(xù)采煤機(jī)在神華東區(qū)、黃陵以及兗州礦區(qū)的礦井

7、中達(dá)到了良好的發(fā)揮，其中在神華東區(qū)的9個創(chuàng)水平掘進(jìn)隊的年平均進(jìn)尺達(dá)到了13799m，最高達(dá)到22324m。 盡管如此，我國煤礦煤巷、半煤巷綜掘平均進(jìn)度仍然不高，這固然與各煤礦的地質(zhì)條件、技術(shù)管理水平的差異有關(guān)，但掘進(jìn)設(shè)備本身沒有與現(xiàn)在的巷道支護(hù)技術(shù)相適應(yīng)，也是一個重要的原因。煤層的賦存條件由于成煤環(huán)境不同而異，巷道的頂板條件也是千差萬別，為掘進(jìn)巷道提供及時支護(hù)、將掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)有機(jī)結(jié)合在一起就成為提高綜合條件下巷道掘進(jìn)成巷速度的關(guān)鍵，采掘錨、掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)及設(shè)備因此得到了發(fā)展。第二節(jié) 煤巷掘進(jìn)沿煤層掘進(jìn)的巷道，在掘進(jìn)斷面中，若煤層占4/5（包括4/5在內(nèi)），就稱它為煤巷。據(jù)統(tǒng)計，全

8、煤巷掘進(jìn)量占生產(chǎn)礦井掘進(jìn)總量的80%以上。2001年原國有重點煤礦掘進(jìn)總進(jìn)尺高達(dá)5045km，其中煤巷約4480km，占88.9%。全國256個綜采工作面年耗回采巷道820km，其中綜掘總進(jìn)尺達(dá)650km。因此，全煤巷掘進(jìn)是礦井掘進(jìn)的重要組成部分。一、鉆眼爆破法掘進(jìn)煤巷鉆眼爆破法掘進(jìn)煤巷具有靈活、方便、成本低廉，適應(yīng)性強、可掘任何形狀、長短的巷道等優(yōu)點。另外，鉆眼爆破法掘進(jìn)煤巷的潛力還很大，組織好炮掘巷道的快速施工，對于保持礦井正常的采掘關(guān)系，維持礦井的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有重要意義。對于鉆眼爆破法而言，由于掘進(jìn)中破碎煤比較容易，裝煤工作量相對占掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)時間較長。因此，應(yīng)盡力解決裝煤機(jī)械化問題，以

9、減輕工人體力勞動強度，提高勞動效率，加快煤巷掘進(jìn)速度。1爆破方法炮眼布置方法與巖巷基本相同，多數(shù)情況采用楔形掏槽和錐形掏槽。為了防止崩倒支架，多將掏槽眼布置在工作面的中下部。當(dāng)煤巷掘進(jìn)斷面內(nèi)有一層較軟的煤帶時，掏槽眼應(yīng)布置在軟煤帶中，可用扇形或半楔形掏槽。若炮眼較深，則可用復(fù)式掏槽。如圖101所示。煤巷掘進(jìn)炮眼深度一般為1.52.5m。炮眼深度與圍巖性質(zhì)、鉆眼機(jī)具以及施工工藝所能達(dá)到的速度、支護(hù)與裝運能力有關(guān)。在現(xiàn)場施工中，某礦分別試驗了眼深為2.0m、2.5m、3.0m爆破與掘進(jìn)速度的關(guān)系結(jié)果見表101。現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，采用2.5m中深孔爆破時，既實現(xiàn)了小班正規(guī)循環(huán)，且掘進(jìn)速度快。圖101

10、 煤巷掘進(jìn)的掏槽方式 （a）扇形掏槽；（b）半楔形掏槽；（c）復(fù)式掏槽表101 炮眼深度與掘進(jìn)速度的關(guān)系眼 深m眼 數(shù)個鉆眼時間爆破總時間每循環(huán)支護(hù)時間每循環(huán)裝運時間循環(huán)進(jìn)尺m小班循環(huán)次數(shù)小班進(jìn)度mmin2.033439364541.82.34.02.5335210872602.32.04.63.0339215890722.71.54.05在煤巷施工中，同樣要推廣光面爆破和毫秒爆破。在瓦斯煤層中，毫秒雷管的總延期時間不得超過130ms。由于煤層較松軟，為達(dá)到光面爆破的要求，布置周邊眼時要考慮巷道頂、幫由于爆破作用而產(chǎn)生的松動范圍。松動范圍的厚度與煤層的性質(zhì)有關(guān)，一般硬煤為150200mm，中硬

11、煤為200250mm，軟煤為250400mm。因此周邊眼要與頂幫輪廓線保持適當(dāng)距離，并適當(dāng)減少其裝藥量，以免發(fā)生超挖現(xiàn)象。當(dāng)在“三軟”煤層（頂板、底板、煤層強度較?。?、復(fù)合頂板和再生頂板煤層中掘進(jìn)巷道時，可推廣在巖巷掘進(jìn)中使用的“三小”（小直徑鉆孔、小直徑藥卷和小直徑鉆桿）鉆爆新工藝，以提高掘進(jìn)效率和維護(hù)好頂板。因為目前普遍采用的3840mm鉆桿，4043mm鉆頭，3235mm煤礦許用炸藥，裝藥量相當(dāng)集中，炸藥爆炸能量集中釋放，不利于保證軟弱頂板的穩(wěn)定性。例如淮北礦業(yè)集團(tuán)石臺煤礦在復(fù)合頂板和再生頂板中使用32mm的小直徑鉆頭、27mm的藥卷進(jìn)行煤巷鉆爆掘進(jìn)，不僅炸藥消耗量節(jié)約25%，而且有效控

12、制了頂板的破碎，巷道成型規(guī)則，節(jié)約了支護(hù)材料，提高了掘進(jìn)速度。2裝煤方法我國煤巷掘進(jìn)可采用多種裝煤機(jī)械，其中以ZMZ17型裝煤機(jī)使用得較多，其外形如圖102所示。該機(jī)適用于斷面在8m2以上、凈高1.6m以上的煤巷及傾角小于10°的上、下山。它由蟹爪、可彎曲的刮板輸送機(jī)及行走部組成。生產(chǎn)能力為50t/h，履帶行走速度為17.5m/min，其尾部刮板輸送機(jī)部分可左右回轉(zhuǎn)45°，整機(jī)重4010kg。在煤巷和煤巖巷斷面能滿足裝載要求時，同樣也可以采用耙斗裝載機(jī)進(jìn)行裝載。如ZYP345型煤巷裝運機(jī)，可將煤巷掘進(jìn)中的裝煤、運煤和進(jìn)料三大工序統(tǒng)一起來實現(xiàn)機(jī)械化，用于坡度5°以下

13、、彎曲25°以內(nèi)的各種巷道斷面中，并在掘進(jìn)中可裝半煤巖或全巖。為滿足小斷面煤巷裝車需要，各礦可自制一些小型裝煤轉(zhuǎn)載機(jī)械，它不但能減輕工人體力勞動強度，而且能比人工裝車效率提高幾倍。二、掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤巷傳統(tǒng)的煤巷掘進(jìn)方是鉆眼爆破法，這種方法有不少的缺點。例如施工工序多，勞動強度大，效率低，月進(jìn)尺只在2000m左右。它和傳統(tǒng)的炮采工作面日產(chǎn)300t、月推進(jìn)度約50m、消耗準(zhǔn)備巷道約200m的情況基本相適應(yīng)。但隨著回采機(jī)械化的發(fā)展，普采、高檔普采、綜采工作面和高產(chǎn)高效放頂煤工作面的不斷出現(xiàn)，回采工作面日產(chǎn)量由300t上升到500010000t，最大日產(chǎn)量有的甚至達(dá)到了30000t，工作面月推

14、進(jìn)達(dá)100300m，準(zhǔn)備巷道的月消耗最大可達(dá)1200m左右，傳統(tǒng)的鉆眼爆破法掘進(jìn)煤巷已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)礦井生產(chǎn)銜接的需要。綜掘是高產(chǎn)高效礦井回采巷道掘進(jìn)的主要方法。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，如何提高綜掘水平，跟上綜采發(fā)展速度，以適應(yīng)我國煤炭企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的要求已越來越為人們所重視。目前，國外各主要產(chǎn)煤國采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的巷道占采準(zhǔn)巷道的50%以上，而我國巷道的綜掘水平仍然很低，始終維持在15%左右的水平。因此，大力發(fā)展綜掘技術(shù)，快速高效掘進(jìn)地準(zhǔn)備巷道對煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)有重要的意義。表102為1985年至1999年我國煤礦巷道掘進(jìn)進(jìn)尺及綜掘設(shè)備使用情況。表102 1985年至1999年我國煤礦巷道掘進(jìn)進(jìn)尺

15、及綜掘設(shè)備使用情況1煤巷掘進(jìn)機(jī)煤巷掘進(jìn)機(jī)可分為兩類：一類是歐洲國家普遍使用的懸臂式掘進(jìn)機(jī)，它適應(yīng)范圍廣，但掘進(jìn)、支護(hù)不能平行作業(yè)，掘進(jìn)效率低，開機(jī)率低；另一類是以美國和澳大利亞為代表的連續(xù)采煤機(jī)和掘錨機(jī)組，兩者均可實現(xiàn)煤巷的快速掘進(jìn)，開機(jī)率較高，掘進(jìn)效率高。我國目前仍以懸臂式掘進(jìn)機(jī)單巷掘進(jìn)為主。按工作機(jī)構(gòu)破落煤巖的方式不同，懸臂式掘進(jìn)機(jī)分為縱軸式掘進(jìn)機(jī)和橫軸式掘進(jìn)機(jī)兩大類?，F(xiàn)在世界上有數(shù)千臺懸臂式掘進(jìn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)型式都屬于這兩類，如圖103所示。我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制和應(yīng)用真正起步于20世紀(jì)70年代初，比世界各主要國家晚1520年。80年代初期，為適應(yīng)煤礦機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展的需要，我國采用技貿(mào)合作方

16、式引進(jìn)了當(dāng)時具有先進(jìn)技術(shù)水平的AM50型、S100型懸臂式掘進(jìn)機(jī)；同時，國內(nèi)通過吸收消化，積極研制開發(fā)了適合我國煤層地質(zhì)條件和礦井生產(chǎn)工藝的綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備，已研制生產(chǎn)了20多種型號的掘進(jìn)機(jī)，初步形成了系列產(chǎn)品，對促進(jìn)我國煤礦機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。目前，我國生產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)的主要廠家有淮南煤機(jī)廠、佳木斯煤機(jī)廠和南京航天晨光股份有限公司等6家，已形成年產(chǎn)100臺的生產(chǎn)能力。我國現(xiàn)役掘進(jìn)設(shè)備以引進(jìn)生產(chǎn)的AM50型、S100型掘進(jìn)機(jī)為主，同時國內(nèi)研制開發(fā)的ELMB、EBJ系列掘進(jìn)機(jī)也得到廣泛應(yīng)用，全國已累計生產(chǎn)、裝備超過400臺懸臂式掘進(jìn)機(jī)。我國現(xiàn)用煤巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)詳見

17、表103。（1）ELMB型系列煤巷掘進(jìn)機(jī)ELMB型系列煤巷掘進(jìn)機(jī)是由煤科院上海分院研究設(shè)計、南京航天晨光股份有限公司制造的。ELMB型煤巷掘進(jìn)機(jī)可用來開掘任意斷面形狀的巷道，該機(jī)除截割部采用電機(jī)、減速器傳動外，其余各部均采用液壓傳動。它可以在掘進(jìn)斷面5.5m28.5m2、坡度不大于12°的煤及煤巖巷道中工作，適用切割巖石的堅固性系數(shù)f4（局部f = 5）的煤或巖石。其型號有：ELMB55、ELMB75、ELMB75A、ELMB75B型，其典型構(gòu)造如圖104所示。ELMB型系列煤巷掘進(jìn)機(jī)與可伸縮的膠帶輸送機(jī)（或刮板輸送機(jī)）、調(diào)度絞車和U型鋼（或工字鋼）金屬支架等設(shè)備組成綜掘機(jī)械化作業(yè)線

18、，在我國煤礦巷道掘進(jìn)中得到了廣泛應(yīng)用，先后在峰峰、邯鄲、開灤、平頂山、皖北、淮北等礦務(wù)局等多次創(chuàng)造了單孔月進(jìn)的全國記錄，是國內(nèi)的主力機(jī)型之一。（2）AM50和S100型掘進(jìn)機(jī)AM50和S100型懸臂式掘進(jìn)機(jī)屬于中硬煤層巷道掘進(jìn)機(jī)，設(shè)備集切割、裝運和行走為一體，截割功率均為100kW，經(jīng)濟(jì)截割硬度f6，截割斷面積818m2，機(jī)重約20t。AM50和S100 型掘進(jìn)機(jī)單刀切割力較大，能切割較硬的巖石，適應(yīng)多種地質(zhì)條件，后配套設(shè)備為QZP160 型轉(zhuǎn)載機(jī)、SSJ600 型可伸縮帶式輸送機(jī)。AM50和S100型掘進(jìn)機(jī)實現(xiàn)國產(chǎn)化后已在全國累計推廣200多臺，投入使用以來多次突破年進(jìn)萬米大關(guān)。2001年兗

19、州礦業(yè)集團(tuán)興隆莊煤礦綜掘隊采用S100型掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)煤巖巷道創(chuàng)年進(jìn)尺15342m的好成績。特別是AM50型掘進(jìn)機(jī)，是我國目前引進(jìn)的十幾種機(jī)型中使用較好的掘進(jìn)機(jī)之一，適用于我國煤礦一般采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)，也適用于綜采半煤巖巷道掘進(jìn)。AM50型掘進(jìn)機(jī)采用橫軸式截割機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)采用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)，與同類掘進(jìn)機(jī)相比，穩(wěn)定性好，截割功率大（100kW），其經(jīng)濟(jì)截割硬度f5.56。開灤礦務(wù)局曾在煤巖巷道中，林西礦使用AM50型掘進(jìn)機(jī)最高月進(jìn)尺達(dá)1024m，錢家營礦在1987年5月單孔月進(jìn)尺2201m；原雞西礦務(wù)局小恒山礦使用AM50型掘進(jìn)機(jī)，在f6的煤巖巷道掘進(jìn)中，日進(jìn)尺達(dá)25m。1987年，煤炭部根據(jù)全國各

20、礦務(wù)局的使用調(diào)查分析，把AM50型掘進(jìn)機(jī)列入推廣機(jī)型之一。但AM50型和S100型懸臂式掘進(jìn)機(jī)均為國外上世紀(jì)70年代的產(chǎn)品，設(shè)備功率小、機(jī)身輕、破巖能力低及電控裝備可靠性差，僅適合在條件較好的煤或煤巖巷道中使用。（3）EBJ型系列掘進(jìn)機(jī)近年來，我國相繼開發(fā)了EBJ200型、EBJ160型、EBJ132型、EBJ120TP型和EBJ110SH型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，從根本上解決了傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)缺陷，技術(shù)性能達(dá)到了20世紀(jì)末國際先進(jìn)水平，將逐漸取代傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)，并已取得了良好效果。EBJ160型重型掘進(jìn)機(jī)是國家“八五”科技攻關(guān)重點項目產(chǎn)品。該機(jī)采用整體布置合理，具有生產(chǎn)能力大、切割硬度高、調(diào)動速度快、工

21、作穩(wěn)定性好、截齒消耗低等特點，其整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)到90年代初國際同類機(jī)型先進(jìn)水平。EBJ160掘進(jìn)機(jī)后配ES800 轉(zhuǎn)載機(jī)和SSJ800/240伸縮帶式輸送機(jī)。該機(jī)在大同馬脊梁煤礦薄煤層煤巖巷道掘進(jìn)施工中，在巖石強度為132MPa、巖石比例占斷面積46 %的條件下，創(chuàng)造月進(jìn)尺468 m、年進(jìn)尺5315m的好成績。針對AM50和S100型掘進(jìn)機(jī)在使用中暴露出的截割能力小、穩(wěn)定性和工作可靠性較差的問題，我國自行研制開發(fā)了EBJ132型、EBJ120TP型掘進(jìn)機(jī)。這些新產(chǎn)品具有：機(jī)身矮、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、操作簡單、維護(hù)方便，適合于中等斷面巷道掘進(jìn)。目前，EBJ132型掘進(jìn)機(jī)已推廣應(yīng)用20多臺，EBJ

22、120TP型掘進(jìn)機(jī)2001年通過煤炭工業(yè)協(xié)會技術(shù)鑒定后，已應(yīng)用30多臺，使用效果良好。近年來，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展趨勢為：切割功率不斷加大，生產(chǎn)能力和切割硬度不斷提高，可切割120MPa的巖石，設(shè)計生產(chǎn)能力達(dá)到500m3/h以上；截割、裝載、履帶行走等機(jī)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，使用范圍進(jìn)一步拓寬，除應(yīng)用于煤礦外，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地下工程和隧道施工；采用了微機(jī)工況監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)和截割斷面形狀自動控制技術(shù)，自動化性能大幅度提高；增設(shè)了頂板和煤壁錨桿鉆機(jī)，實現(xiàn)了掘錨一體化功能。2掘進(jìn)綜合機(jī)械化作業(yè)線掘進(jìn)綜合機(jī)械化作業(yè)線是指在一條采用掘進(jìn)機(jī)施工的巷道內(nèi)，除破、裝、運等主要工序機(jī)械裝備相互匹配組成作業(yè)線外，還將測量定向

23、、通風(fēng)、除塵、材料運輸、巷道支護(hù)、供電等輔助工序的設(shè)備與其配套，使施工過程實現(xiàn)全部機(jī)械化，并達(dá)到最優(yōu)組合，形成高效率、連續(xù)均衡生產(chǎn)的掘進(jìn)系統(tǒng)，從而得到較高的掘進(jìn)速度和良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國煤礦經(jīng)過多年實踐，結(jié)合國情，根據(jù)主要運輸設(shè)備的類型，掘進(jìn)綜合機(jī)械化作業(yè)線有如下幾種配套方式。（1）掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)械化作業(yè)線掘進(jìn)機(jī)截割下來的煤（巖）通過裝載機(jī)構(gòu)卸給其下方的刮板輸送機(jī)，經(jīng)過刮板輸送機(jī)輸送后再卸載到煤倉或其他運輸設(shè)備上，這樣可以保證截割下來的煤能不間斷地連續(xù)運出。掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)一段距離后，刮板輸送機(jī)在停機(jī)支護(hù)的時間內(nèi)接長一段。采用刮板輸送機(jī)雖然有頻繁接長刮板輸送機(jī)、占用循環(huán)時間長、勞動強度大等缺點

24、，但它適用于坡度變化大、掘進(jìn)長度較短的巷道（運輸距離在400m以內(nèi)）。（2）掘進(jìn)機(jī)膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)刮板機(jī)機(jī)械化作業(yè)線與前一作業(yè)線相比，在掘進(jìn)機(jī)后面增加一臺膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)，掘進(jìn)延長過程中通過可伸縮膠帶的延伸滿足出煤運輸需要，可以減少刮板機(jī)的接長次數(shù)。由于一般膠帶機(jī)頭安裝占用時間較長，因此該作業(yè)線適用長距離巷道掘進(jìn)時采用，一般在運輸距離400米以上時較為適用，目前我國較為廣泛應(yīng)用。開灤礦區(qū)的范各莊礦，采用MRHS5D型掘進(jìn)機(jī)，配備SGW40T型刮板輸送機(jī)，在巷道斷面為8.111.7m2的煤巷中，采用U型金屬支架，于1982年10月創(chuàng)造了月進(jìn)2045m的好成績。（3）掘進(jìn)機(jī)膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)可伸縮雙向膠帶輸送機(jī)機(jī)械化

25、作業(yè)線這種機(jī)械化作業(yè)線可以實現(xiàn)長距離連續(xù)運輸，并減少膠帶伸長次數(shù)；生產(chǎn)能力大，基本上可滿足掘進(jìn)機(jī)快速掘進(jìn)的要求；膠帶輸送機(jī)上膠帶運煤時，下膠帶能同時向工作面運送材料，使上膠帶出煤和下膠帶進(jìn)料形成一個運輸系統(tǒng)，可簡化輔助運料系統(tǒng)。由于膠帶延長速度快，每延長12m膠帶僅需30min，進(jìn)行永久支護(hù)時可接長膠帶，掘進(jìn)循環(huán)時間短。該作業(yè)線在巷道長度大于600m時，其優(yōu)越性更為明顯，特別在綜采運輸順槽中，膠帶輸送機(jī)還可留作回采使用。此作業(yè)線的設(shè)備布置圖如圖105。開灤礦區(qū)錢家營礦002掘進(jìn)隊，采用AM50掘進(jìn)機(jī)，配備QZP160型轉(zhuǎn)載機(jī)SJ44型可伸縮膠帶運輸機(jī)和SGW40T型刮板輸送機(jī)，于1988年5月

26、，在巷道掘進(jìn)寬度4.58m、掘進(jìn)高度2.7m的煤巖巷道中，創(chuàng)造了單孔月進(jìn)1421m的成績。該掘進(jìn)隊于1990年5月，在斷面為10.4m2的煤巖巷道中，又創(chuàng)造了單孔月進(jìn)1434m的記錄。圖105 掘進(jìn)機(jī)、膠帶輸送機(jī)作業(yè)線設(shè)備布置圖1掘進(jìn)機(jī)；2轉(zhuǎn)載機(jī)；3伸縮風(fēng)筒；4膠帶機(jī)機(jī)尾滑道；5除塵風(fēng)機(jī)；6可伸縮膠帶輸送機(jī)；7錨桿鉆機(jī)（4）煤巷掘進(jìn)機(jī)倉式（梭式）列車機(jī)械化作業(yè)線該作業(yè)線由煤巷掘進(jìn)機(jī)、倉式（梭式）列車和牽引絞車（或防爆機(jī)車）等幾部分組成。掘進(jìn)機(jī)截割下來的煤（巖）經(jīng)裝載機(jī)構(gòu)、膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)卸載于倉式（梭式）列車內(nèi)，然后用絞車或電機(jī)車將倉式（梭式）列車?yán)叫遁d地點卸載。此作業(yè)線最大的優(yōu)點是可將一個截割循

27、環(huán)中截落的煤、巖一次運走；其不足之處是采用絞車牽引倉式（梭式）列車靈活性較差，特別是在運距較長的情況下，影響掘進(jìn)機(jī)效能的發(fā)揮，在實際生產(chǎn)中最好采用防爆機(jī)車牽引。山西省大同礦區(qū)大斗溝礦，采用美國的12CM119BUN型掘進(jìn)機(jī)，配備10SZZ40BUN型梭車，在斷面為8.4m2的矩形煤巷中，于1983年9月掘進(jìn)速度達(dá)2160m/月。全隊89人，直接工51人，采用“三八”作業(yè)，其工效為1.488m/工，最高日進(jìn)122.3m。采用上述設(shè)備，該礦掘進(jìn)煤巷的最高月進(jìn)度曾達(dá)到2405.7m。（4）礦車電機(jī)車作業(yè)線該作業(yè)線主要由掘進(jìn)機(jī)、吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、礦車及電機(jī)車組成。該作業(yè)線不能連續(xù)轉(zhuǎn)載，掘進(jìn)工時利用率低

28、，速度慢，適用于斷面較小、地壓較大、巷道較短時或小型綜掘工作面。為提高掘進(jìn)速度，在條件允許時，應(yīng)盡量采用長度較大的吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)，機(jī)下容納的礦車數(shù)最好能將一個截割循環(huán)的煤運走。封封礦區(qū)黃沙礦，采用國產(chǎn)的ELMB型掘進(jìn)機(jī)，配備吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、礦車及電機(jī)車，在掘進(jìn)斷面為6.18.12m2的梯形煤巷中，采用工字鋼梯形支架，于1983年9月，掘進(jìn)速度達(dá)到了581.15m。其作業(yè)線布置見圖106。圖106 掘進(jìn)機(jī)、吊掛式膠帶輸送機(jī)、礦車作業(yè)線示意圖l掘進(jìn)機(jī)；2吊掛式膠帶輸送機(jī)；3礦車掘進(jìn)綜合機(jī)械化配套設(shè)備中，各種設(shè)備相互協(xié)調(diào)、生產(chǎn)能力達(dá)到最憂組合，是實現(xiàn)快速、高效、低耗、取得良好經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。掘進(jìn)

29、機(jī)的生產(chǎn)率應(yīng)與運煤合理匹配，使運煤能力略大于掘進(jìn)機(jī)的切割能力，以充分發(fā)揮配套設(shè)備的潛力。上述作業(yè)線中，膠帶輸送機(jī)和掛板輸送機(jī)的運煤能力一般是掘進(jìn)機(jī)破煤能力的幾倍，造成了浪費。其原因在于沒有專門與掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)能力匹配的膠帶輸送機(jī)和掛板輸送機(jī)，因此，設(shè)計制造與各種掘進(jìn)機(jī)能力匹配的系列膠帶與鏈板輸送機(jī)、專用梭車與礦車，是實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線和提高經(jīng)濟(jì)效益的前提。另外，掘進(jìn)工作面的支護(hù)時間約占總工時的50左右，由于支護(hù)與掘進(jìn)機(jī)截割不能平行作業(yè)，掘進(jìn)機(jī)開機(jī)率一般只有2050。采用先進(jìn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)和支護(hù)技術(shù)，及時、迅速、有效地實現(xiàn)快速支護(hù)，并使支護(hù)與截割最大限度地平行作業(yè)，才能大幅度提高掘進(jìn)速度。根據(jù)我國經(jīng)驗

30、，如優(yōu)先選用錨桿支護(hù)和裝配式金屬支架，并配備液壓錨桿鉆機(jī)和支架機(jī)，可望獲得良好效果。為了提高掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率應(yīng)大力研究移動式臨時支架，使永久支護(hù)工作與掘進(jìn)平行進(jìn)行。三輔助運輸煤巷施工中除了要求及時地將煤送出掘進(jìn)工作面外，還需要將大量的材料、設(shè)備和人員運往工作面，稱為輔助運輸工作。隨著綜采工作面走向長度的加大、單產(chǎn)增加、速度加快，上述作業(yè)線的掘進(jìn)速度雖然能夠滿足綜采的需要，但在巷道寬度受到限制不能使用礦車的情況下，用人工運料，時間長、勞動強度大，限制了掘進(jìn)機(jī)效能的發(fā)揮。為了保證綜掘作業(yè)線連續(xù)均衡地生產(chǎn)，必須解決機(jī)械化輔助運輸問題。（1）雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)是一種新型高效運輸設(shè)備

31、，它和普通膠帶輸送機(jī)的工作原理完全相同，都是以膠帶作為牽引承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運輸設(shè)備。不同之處是在于結(jié)構(gòu)上具有伸縮式和雙向運輸?shù)娘@著特點。在上膠帶由掘進(jìn)工作面向外運煤的同時，利用下部空膠帶向綜掘工作面運送各種支護(hù)材料，而且底膠帶可以實現(xiàn)定位自動裝料和定點自動卸料（如圖107 所示），妥善解決了綜掘工作面支護(hù)材料運輸問題。特別是在單軌巷道作業(yè)空間窄小的條件下，可節(jié)省一套運料系統(tǒng)，大大減輕了工人的勞動強度，加快了巷道的掘進(jìn)速度。圖107 雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)運煤和運送材料方式示意圖根據(jù)支架材料種類的不同，可伸縮雙向膠帶輸送機(jī)已有SJ系列產(chǎn)品。如SJ650A和SJ800A型能向掘進(jìn)工作面運送錨桿、棚梁、

32、棚腿等支架材料；SJ800B型能夠運送U型鋼拱形支架材料?？缮炜s膠帶輸送機(jī)本身設(shè)有貯帶裝置（最大貯帶長度100m），不必因掘進(jìn)工作面不斷向前推進(jìn)而經(jīng)常接長膠帶，與普通膠帶輸送機(jī)相比可減少接帶次數(shù)和接帶的輔助時間。雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)的主要技術(shù)特征見表104。雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)由機(jī)頭傳動裝置、貯帶裝置、收放膠帶裝置、自動裝料和自動卸料裝置、機(jī)身和機(jī)尾等部分組成，見圖108。從膠帶輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)來看，該機(jī)分為固定部分和非固定部分。機(jī)尾部和卸料裝置要隨著掘進(jìn)工作面向前推進(jìn)，機(jī)身要不斷接長延伸，需要經(jīng)常移動；機(jī)頭傳動裝置、裝料機(jī)構(gòu)、貯帶裝置等均為固定不動部分。表104 雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)的主要技

33、術(shù)特征技術(shù)特征SJ650ASJ800ASJ800B帶寬，mm650800800帶速，m/s1.62.00.8/1.6運量 上膠帶，t/h下膠帶，件/h100120400120200120運距 上膠帶，m下膠帶，m10009208007201000920電動機(jī) 功率，kW電壓，V40380/6602×40380/6602×40380/660貯帶長度，m20（100）20（100）20（100）機(jī)尾達(dá)接長度，m121212機(jī)頭部外形尺寸，長×寬×高，mm3210×1350×17764000×1443×1961總重，t6

34、855備注梯形巷道中運送工字鋼等材料拱形巷道中運送U型鋼支架等圖108 可伸縮雙向膠帶輸送機(jī)主要組成部分1機(jī)頭傳動裝置；2貯帶倉；3拉緊鋼絲繩；4收放膠帶裝置；5機(jī)身；6機(jī)尾；7貯帶倉固定滾筒組；8拉緊絞車；9拉緊滑輪組；10活動滾筒車；11貯帶倉中間支承車伸縮式膠帶輸送機(jī)其膠帶伸縮是通過活動滾筒車的前后移動來實現(xiàn)的。當(dāng)活動滾筒車向機(jī)頭方向移動時，膠帶放出，機(jī)身伸長?；顒訚L筒車向機(jī)尾方向移動時，膠帶貯入，機(jī)身縮短?；顒訚L筒車通過安裝在貯帶倉后部的拉緊絞車由鋼絲繩牽引而往返運行。雙向伸縮式膠帶輸送機(jī)是綜掘工作比較理想的先進(jìn)配套設(shè)備，它具有生產(chǎn)能力大、安全可靠、使用方便、掘進(jìn)與生產(chǎn)兩用等優(yōu)點。此外

35、，對鋪設(shè)有軌道的大斷面膠帶運輸巷道，也可采用單向可伸縮膠帶輸送機(jī)（只能運煤、不能運物料）作為后配套的主要運輸設(shè)備。（2）單軌吊車為了解決小斷面長巷道綜掘工作面快速掘進(jìn)的輔助運輸問題，我國煤炭科研單位和施工現(xiàn)場研制和使用了各種單軌吊車。單軌吊車是借助懸吊在巷道頂部的吊軌作為軌道進(jìn)行材料、設(shè)備和人員運輸?shù)南到y(tǒng)，有鋼絲繩牽引、柴油機(jī)車牽引和蓄電池機(jī)車牽引三種牽引方式。國內(nèi)生產(chǎn)的單軌吊車最大爬坡為18°，運輸運距一般為10002000m，最大可達(dá)3000m；運行速度為：運人為1.52m/s，運料和設(shè)備為22.5m/s，有時高達(dá)4.5m/s。單軌吊車的軌道是一種特殊的工字鋼，工字鋼軌道懸吊在巷

36、道支架上或砌碹梁、錨桿及預(yù)埋鏈上。XTD7型防爆特殊型蓄電池單軌吊是適用于各級瓦斯礦井，可單獨或與其它機(jī)械配套用于各類掘進(jìn)巷道和采面的材料、機(jī)電設(shè)備的安裝、拆卸和運輸。對中小型斷面巷道具有較好的通過性，特別是用在通風(fēng)不良的獨頭掘進(jìn)巷道中，不會增加巷道的空氣污染和噪音。在中等堅硬頂板條件下，無需對巷道支架進(jìn)行特殊加固。單軌吊主要由控制室、驅(qū)動車、緊急制動車、電源車、物料車、懸掛軌道、懸掛裝置和燈等部件組成，見圖109。圖109 XTD7防爆特殊型蓄電池單軌吊車運輸系統(tǒng)示意圖l控制室；2驅(qū)動車；3緊急制動車；4電源車；5物料車；6懸掛軌道；7懸掛裝置；8照明燈四、煤巷支護(hù)煤巷支護(hù)的特點是：支護(hù)服務(wù)

37、年限較短；因圍巖較松軟，并且受采動影響，地壓較大，因此要求支護(hù)具有較好的可縮性；要求原材料比較便宜，施工和維修比較容易。目前我國采區(qū)巷道的斷面形狀仍以梯形為主，少量為拱形。采區(qū)巷道多數(shù)采用金屬支架支護(hù)，比較受歡迎的是U型金屬可縮性支架，如圖1010所示，它在不受嚴(yán)重采動影響時，基本不用維護(hù)，可以回收復(fù)用，因此不少礦區(qū)采用。梯形金屬支架用1824kg/m鋼軌、1620號工字鋼或礦用工字鋼制作，由兩腿一梁構(gòu)成，其常用的梁、腿連接方式如圖1011所示。型鋼棚腿下焊一塊鋼板，是防止它陷入巷道底板。其他如木支架、鋼筋混凝土支架等已被淘汰。目前,以錨桿支護(hù)為主的“錨梁網(wǎng)”、“錨帶網(wǎng)”或“錨帶網(wǎng)錨索”支護(hù)也

38、逐漸得到普及，與金屬支架支護(hù)相比，錨桿支護(hù)顯著提高了巷道支護(hù)效果，降低了巷道支護(hù)成本，減輕了工人勞動強度；同時，錨桿支護(hù)簡化了采煤工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝，改善了作業(yè)環(huán)境，保證了安全生產(chǎn)，為采煤工作面的快速推進(jìn)、實現(xiàn)高產(chǎn)高效創(chuàng)造了良好條件。我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展大體上經(jīng)歷了四個階段：圖1011 梯形金屬支架第一階段為80年代中后期的起步階段，主要進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的研究和試驗，煤巷錨桿支護(hù)的應(yīng)用主要集中在少數(shù)幾個礦區(qū)，如徐州、新汶、淮南、西山等。第二階段為19911995年的攻關(guān)階段，煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)作為國家“八五”期間的重點項目進(jìn)行攻關(guān)，無論是課題的數(shù)量、研究內(nèi)容的深度和廣度，還是現(xiàn)場試驗

39、推廣的面積，都明顯大于第一階段，取得了一大批科研成果，錨桿支護(hù)應(yīng)用范圍明顯擴(kuò)大。第三階段為19961997年的引進(jìn)和消化階段，引進(jìn)國外技術(shù)，推動我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和提高。在引進(jìn)、吸收和消化的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國具體情況，集中現(xiàn)場、科研院所及大專院校等多方面的優(yōu)勢，經(jīng)過兩年大規(guī)模研究和試驗，初步形成了適合我國煤礦條件的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)。第四階段為1998年至今的推廣和提高階段，國內(nèi)各大礦區(qū)廣泛推廣應(yīng)用，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。煤巷錨桿支護(hù)的比例已達(dá)到37%以上，有些礦區(qū)，如：兗州、邢臺等，煤巷錨桿支護(hù)率達(dá)95%以上，全國每年約有260km的煤巷采用錨桿支護(hù)。目前，煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)已在國

40、內(nèi)外得到普遍應(yīng)用，是煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)必不可缺少的配套技術(shù)。但與世界先進(jìn)國家相比，需要在以下幾方面加強工作。（1）加緊制定錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范。隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣和成熟，原有的煤炭工業(yè)錨噴支護(hù)施工技術(shù)規(guī)范、煤炭工業(yè)錨噴支護(hù)設(shè)計規(guī)范逐漸失去了指導(dǎo)現(xiàn)場設(shè)計和施工的現(xiàn)實意義，已不能適應(yīng)當(dāng)今錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的需要，越來越需要一部適合全行業(yè)的“錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范”。（2）進(jìn)一步建立、完善和普及煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計理論。亟待研究國內(nèi)外錨桿支護(hù)理論的科學(xué)性和適用性，擺脫目前仍以工程類比法為主進(jìn)行支護(hù)設(shè)計的局面，去偽存真，建立和完善我國的煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計理論。（3）規(guī)范錨桿材料生產(chǎn)?，F(xiàn)在錨桿支護(hù)材料生產(chǎn)廠家

41、多，規(guī)模小，技術(shù)水平低，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。應(yīng)該借鑒國外經(jīng)驗，搞集約化規(guī)模生產(chǎn)，以保證質(zhì)量，降低成本。（4）加強錨桿支護(hù)工程監(jiān)測。在日常生產(chǎn)中，一些必要的監(jiān)測工作沒有很好開展，使其應(yīng)有的作用沒有得到很好的發(fā)揮。因此，進(jìn)行必要的強制約束，進(jìn)一步加強這方面的工作，以保證安全生產(chǎn)。（5）完善和發(fā)展錨桿機(jī)具。目前，錨桿鉆機(jī)具存在的主要問題是：鉆機(jī)質(zhì)量不夠高，缺乏大功率錨索鉆機(jī)和實用的錨桿安裝機(jī)具，鉆頭、鉆桿質(zhì)量也需進(jìn)一步提高。第三節(jié) 煤巷快速掘進(jìn)成巷技術(shù)一、掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)就國產(chǎn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)而言，單機(jī)技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平。但無論是引進(jìn)還是國產(chǎn)設(shè)備，一旦進(jìn)入掘進(jìn)循環(huán)系統(tǒng)，均難以達(dá)到快速掘進(jìn)的要

42、求，采掘比例失調(diào)現(xiàn)象仍很嚴(yán)重。這除了掘進(jìn)機(jī)本身可靠性的影響外，主要配套環(huán)節(jié)包括支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運輸、供電、供排水、通風(fēng)、通訊、安全等，是掘進(jìn)速度受到制約的關(guān)鍵因素。據(jù)測算，在一個循環(huán)中支護(hù)時間占總時間的50%60%，切割占20%30%，系統(tǒng)的故障影響占10%15%。如能解決支護(hù)與切割的同步或交叉同步作業(yè)，就可大大提高單位時間內(nèi)的掘進(jìn)速度?？蒲袉挝缓蜕a(chǎn)廠家曾多次嘗試，在懸臂式掘進(jìn)機(jī)上安裝單體錨桿鉆機(jī)。為避免懸臂式掘進(jìn)機(jī)升降臂的運動與錨桿鉆機(jī)干涉，錨桿鉆機(jī)只能安裝在升降臂后部，造成的實際空頂距較大。除神華、大同地質(zhì)條件較好以及個別煤礦空頂距可達(dá)10m外，我國其它礦區(qū)頂板條件較差，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載

43、錨桿支護(hù)很難滿足作業(yè)規(guī)程的要求，為確保及時支護(hù)，只能停機(jī)作業(yè)。由于掘進(jìn)與支護(hù)無法平行作業(yè)，按目前的配套形式，無論采取錨桿支護(hù)還是架棚支護(hù)，即使后配套都很正常，每掘進(jìn)一循環(huán)（按1m計），約需時5575min。按目前“四六”制作業(yè)方式，每天的極限掘進(jìn)量是1822m，按每月25個工作日計，最高月進(jìn)450550m。隨著高效集約化礦井建設(shè)的發(fā)展，這一掘進(jìn)速度難以滿足要求。解決的唯一途徑就是自主開發(fā)能完成掘錨平行作業(yè)的設(shè)備掘錨機(jī)組，以滿足高效集約化采煤技術(shù)的配套要求。煤炭科學(xué)研究總院南京研究所研制的JMZ型掘錨機(jī)組如圖1014所示。掘錨機(jī)組可節(jié)省移動和裝鉆機(jī)的時間，掘進(jìn)速度可提高50%至100 %，國外普

44、遍認(rèn)為掘錨機(jī)組之所以能被有效使用的一個重要原因在于頂板及時支護(hù)，安全可靠。通過對掘錨機(jī)組掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行選型和配套，形成高效掘錨一體化作業(yè)線，可使每一循環(huán)作業(yè)的時間減少2545min，即每30min一個循環(huán)，生產(chǎn)效率將大大提高，達(dá)到每天掘進(jìn)進(jìn)尺40m，最高月進(jìn)1000m，年進(jìn)尺約10000m的目標(biāo)，滿足高效集約化礦井綜采工作面的巷道掘進(jìn)要求。掘錨機(jī)組的工作原理是：掘錨機(jī)組截割部在上下擺動切割煤巖的同時，裝運機(jī)構(gòu)將破落的煤巖通過星輪和刮板運輸系統(tǒng)運至后配套運輸設(shè)備，機(jī)載除塵裝置處于長時工作狀態(tài)，與此同時，掘錨機(jī)組上的機(jī)載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔、安裝錨桿作業(yè)，一排錨桿安裝完畢，機(jī)器前進(jìn)進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)，其作

45、業(yè)程序見圖1015。國外主要采煤國家已廣泛采用掘錨支一體化的綜掘機(jī)，其主要代表機(jī)型是奧地利塔姆洛克·沃依斯特阿爾派恩公司生產(chǎn)的ABM20型、ABM12型、ABM14型和ABM30型掘錨聯(lián)合機(jī)組，其中ABM20型可以在掘進(jìn)的同時，在距工作面1.2m處進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)，現(xiàn)已在南非、澳大利亞等許多國家的采礦業(yè)取得了良好的聲譽。德國Paurat公司生產(chǎn)的E230型掘錨聯(lián)合機(jī)組在德國等地也取得了良好的使用效果。據(jù)預(yù)測，未來的掘錨聯(lián)合機(jī)組將向自動鉆眼和自動裝錨桿的目標(biāo)發(fā)展。雖然我國目前沒有生產(chǎn)該類設(shè)備，但已經(jīng)開始了這方面的研究與開發(fā)。煤科院南京研究所與兗州鮑店煤礦共同研究開發(fā)了機(jī)載的錨桿鉆機(jī)，并

46、安裝在MRHS100型掘進(jìn)機(jī)上，組成掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)組進(jìn)行試驗，試驗期間的平均進(jìn)尺為389m/月，在煤層和頂板的硬度合適時，月實際進(jìn)度可達(dá)500m。隨著研究的深入，可以預(yù)料國產(chǎn)的掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷設(shè)備將在我國進(jìn)入實際應(yīng)用階段。二、連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)煤巷1連續(xù)式采煤機(jī)組成的采掘生產(chǎn)線目前，我國一些礦區(qū)已開始學(xué)習(xí)世界先進(jìn)采煤國家的經(jīng)驗，在開采方法上實現(xiàn)長壁和房柱的聯(lián)合、掘進(jìn)和回采的統(tǒng)一。即在長壁工作面兩側(cè)各布置34條巷道，用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行房柱式開采，結(jié)束后再進(jìn)行長壁工作面開采。一般來說，對于開采深度不大于500m、煤柱穩(wěn)定性好的礦區(qū)，可利用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行房柱式開采，見圖1012。連續(xù)采煤機(jī)是房柱式

47、采煤的主要設(shè)備，與掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)結(jié)構(gòu)上的不同之處，在于它的截割滾筒多為橫軸式，寬度較大，在液壓缸控制下上下擺動，可一次掘出寬4m左右的巷道。隨著英美等國將前進(jìn)式開采改為后退式開采，連續(xù)采煤機(jī)逐步被用于煤巷掘進(jìn)，并取得很高的進(jìn)尺。用于掘進(jìn)時，它與一般掘進(jìn)機(jī)使用上不同之處在于：巷道掘進(jìn)機(jī)用于單一巷道掘進(jìn)，而連續(xù)采煤機(jī)則是多巷道同時掘進(jìn)，并可實現(xiàn)掘錨裝運平行作業(yè)。如圖1013所示，連續(xù)采煤機(jī)在第1條巷道作業(yè)時，錨桿機(jī)在第3條巷道打眼和安裝錨桿。當(dāng)向前掘進(jìn)一段距離后，連續(xù)采煤機(jī)轉(zhuǎn)移到第2條巷道，而錨桿機(jī)轉(zhuǎn)移到第1條巷道鉆、裝錨桿。梭車運行路線如圖虛線所示，往返于連續(xù)采煤機(jī)和給料破碎機(jī)之間，依次進(jìn)行循環(huán)

48、作業(yè)。通常情況下，連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)時，在工作面人員基本相同的情況下，1臺連續(xù)性采煤機(jī)的掘進(jìn)量相當(dāng)于3臺掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)量。目前，國外生產(chǎn)連續(xù)采煤機(jī)的公司有JOY采礦機(jī)械制造廠的12、14、17系列、英格索蘭生產(chǎn)的LN800型連續(xù)采煤機(jī)，朗艾道公司最新生產(chǎn)的CM210型連續(xù)采煤機(jī)4個月開采產(chǎn)量超過30萬t，機(jī)器利用率達(dá)95.8。世界上連續(xù)采煤機(jī)的總數(shù)有3300臺左右，使用連續(xù)采煤機(jī)的國家主要是美國，現(xiàn)有3100多臺，其次是南非，有80臺左右。我國先后進(jìn)口過美國JOY公司生產(chǎn)的12CM系列連續(xù)采煤機(jī)、美國費爾奇公司生產(chǎn)的MK22型薄煤層連續(xù)采煤機(jī)、英格索蘭LN800型和杰弗里1036RB型連續(xù)采煤機(jī)等總

49、計約50多臺。國內(nèi)使用的連續(xù)采煤機(jī)均為進(jìn)口設(shè)備，它們既用于煤巷掘進(jìn)（如在大同礦區(qū)等），又用于工作面開采（如在神華集團(tuán)神東礦區(qū)）。特別是在神華集團(tuán)神東礦區(qū)，利用連續(xù)采煤機(jī)開采邊角煤，一次試采成功，創(chuàng)造了月進(jìn)1498m，產(chǎn)煤47179.5t的紀(jì)錄。利用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行煤巷掘進(jìn)也連連獲佳績，如在大柳塔礦、活雞兔礦使用的連續(xù)采煤機(jī)，均取得月進(jìn)千米以上的好成績，是掘進(jìn)機(jī)進(jìn)尺的23倍。神東公司上灣礦連采一隊，于2003年1月使用連續(xù)采煤機(jī)，掘進(jìn)工作面單機(jī)三巷完成月進(jìn)尺4656米，創(chuàng)造全國綜掘進(jìn)尺最高紀(jì)錄；該礦連采二隊使用12CM211D 型連續(xù)采煤機(jī)，2004年8月1日創(chuàng)日進(jìn)尺163米，巷道斷面6×

50、;4.4米；神東公司大柳塔礦連采二隊一分隊使用JOY（CM27）型連續(xù)采煤機(jī)，2004年年進(jìn)尺達(dá)到24507米。 2綜掘生產(chǎn)線與連續(xù)式采煤機(jī)組成的采掘生產(chǎn)線的比較在采用以掘進(jìn)機(jī)為主組成的綜掘生產(chǎn)線中，配套的支護(hù)設(shè)備一般是單體錨桿鉆機(jī)，典型的生產(chǎn)線配備3臺單體錨桿鉆機(jī)，勞動效率較低。由于支護(hù)作業(yè)是在空頂情況下進(jìn)行的，支護(hù)的安全性受著巷道頂板條件的制約。當(dāng)巷道頂板條件較好時，可以獲得較大的空頂距，掘進(jìn)與支護(hù)之間的影響相對較小；巷道頂板條件不好時，就必須縮短空頂距，縮小循環(huán)進(jìn)尺來保證支護(hù)作業(yè)的安全，掘進(jìn)速度就會下降，這也是綜掘生產(chǎn)線總體掘進(jìn)速度不能令人滿意的一個主要原因。采用連續(xù)采煤機(jī)組成的采掘生產(chǎn)

51、線中，配套的支護(hù)設(shè)備一般采用自帶動力的錨桿鉆車，用機(jī)械操作代替人工作業(yè)，雖然連續(xù)采煤機(jī)切割煤巖層的效率較高，掘進(jìn)速度快，但該掘進(jìn)生產(chǎn)線一般需要同時掘進(jìn)多條巷道和大量的橫向聯(lián)絡(luò)巷來滿足配套設(shè)備的換位需要，因此掘進(jìn)速度就要大打折扣。為了發(fā)揮機(jī)械化設(shè)備的性能，需要有較好的巷道頂板條件，以獲得較大的空頂距。在巷道頂板條件較差時，設(shè)備的換位將占用大量時間，掘進(jìn)進(jìn)尺將大大降低。綜上所述，巷道頂板條件適宜，是上述兩類掘進(jìn)生產(chǎn)線獲得較高掘進(jìn)速度的前提。三、采掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)由于連續(xù)采煤機(jī)與錨桿機(jī)必須交叉作業(yè)，給掘進(jìn)工藝帶來了不便。因此，通過將連續(xù)采煤機(jī)與錨桿機(jī)兩者合一，在連續(xù)采煤機(jī)上裝錨桿機(jī)，用一臺

52、設(shè)備來完成巷道掘進(jìn)的落、裝煤及錨桿打眼、安裝功能來消除連續(xù)采煤機(jī)的不利因素，從而發(fā)展形成采掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)。本技術(shù)的核心設(shè)備是采掘錨機(jī)組，它實際上是連續(xù)式采煤機(jī)與錨桿打眼、安裝機(jī)復(fù)合的一體化設(shè)備，可以完成切割、裝煤工序，又能夠完成鉆孔、安裝錨桿等工序，因而可以進(jìn)行采煤、掘進(jìn)和支護(hù)的作業(yè)，從而減少了掘進(jìn)工作面的設(shè)備和人員，掘進(jìn)工作面的空頂距可以縮短到0.751.4m，并且采用了臨時支護(hù)措施，使得掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)更加簡單和安全，可以適應(yīng)不斷變化的巷道頂板條件，掘進(jìn)成巷速度也較快，還能適應(yīng)巷道布置方式的變化。1采掘錨一體化設(shè)備最早的采掘錨一體化設(shè)備是在第一臺連續(xù)式采煤機(jī)面世后的七年，生產(chǎn)于美

53、國。它是在連續(xù)式采煤機(jī)上安裝了一臺錨桿機(jī)，只能打兩個錨桿，在采煤機(jī)換位后，人工或獨立的錨桿機(jī)補打其余的錨桿。之后美國推出了14CM1015BD型衛(wèi)星式連續(xù)采掘錨機(jī)，并廣泛用于西弗吉尼亞州和賓夕法尼亞州的長壁工作面掘進(jìn)順槽。該機(jī)的截割頭很寬，可以一次成巷，其外側(cè)滾筒的寬度、裝載部的側(cè)板可以液壓收縮，來減少設(shè)備的寬度。該機(jī)在一個自由活動的平臺上安裝有二個頂板錨桿機(jī)，并帶有臨時支護(hù)裝置。之后美國又推出不同機(jī)型的采掘錨一體化機(jī)組。其工作循環(huán)是：連續(xù)式采煤機(jī)定位后，進(jìn)行切割煤層，鉆機(jī)司機(jī)調(diào)節(jié)油缸使平臺與采煤機(jī)機(jī)身分開，并升起臨時支護(hù)裝置支撐巷道頂板。當(dāng)采煤機(jī)推進(jìn)到相當(dāng)于錨桿排距的距離時，鉆機(jī)司機(jī)在臨時支

54、護(hù)裝置下，進(jìn)行錨桿作業(yè)，而采煤機(jī)割煤不受錨桿作業(yè)的影響。打完錨桿、鉆桿收回到機(jī)后，收縮臨時支護(hù)和千斤頂，平臺放回連續(xù)式采煤機(jī)的托架上，連續(xù)式采煤機(jī)兩側(cè)的千斤頂把衛(wèi)星平臺向前推進(jìn)，開始下一個循環(huán)作業(yè)。隨著各國采煤技術(shù)和巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，一些國家相繼開發(fā)出采掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷設(shè)備，具有代表性的采掘錨一體化機(jī)組有ABM20型、KB型和ISS型等。目前采掘錨機(jī)組在國外已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用，例如澳大利亞長壁工作面順槽80以上采用采掘錨一體化的掘錨機(jī)組施工，幾種主要的采掘錨機(jī)組在英國也得到了應(yīng)用。ABM20型采掘錨機(jī)組是典型代表，它在掘進(jìn)工作面的作業(yè)方式是割煤和安裝錨桿同時平行作業(yè)，即截割滾筒

55、與裝載運輸機(jī)構(gòu)整體向前推進(jìn)割煤；與此同時，錨桿機(jī)向頂板和側(cè)幫打眼安裝錨桿；隨后，行走機(jī)構(gòu)帶著機(jī)體及錨桿機(jī)向前移動，完成一個掘進(jìn)循環(huán)。2采掘錨一體化與連續(xù)式采煤機(jī)快速掘進(jìn)成巷技術(shù)的比較采掘錨一體化快速掘進(jìn)成巷技術(shù)由于其核心設(shè)備采掘錨機(jī)組本身帶有打錨桿眼、安裝錨桿部件，不僅取消了錨桿鉆車，而且設(shè)備不用經(jīng)常進(jìn)行移動換位，可以適應(yīng)各種巷道布置形式的掘進(jìn)需要。單條巷道掘進(jìn)時，其后繼配套設(shè)備可以采用破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶輸送機(jī)，構(gòu)成連續(xù)運煤系統(tǒng)；同時掘進(jìn)多條巷道時，其后繼配套設(shè)備可采用與連續(xù)采煤機(jī)除錨桿鉆車外的相同設(shè)備，也可采用破碎機(jī)、膠帶輸送機(jī)、刮板機(jī)等構(gòu)成的其他形式連續(xù)運煤系統(tǒng)。當(dāng)采用連續(xù)運煤系統(tǒng)時，聯(lián)

56、絡(luò)巷的間距可根據(jù)需要開掘，不受設(shè)備換位的約束，從而減少大量的聯(lián)絡(luò)巷的開掘。更重要的是，該設(shè)備提供了臨時支護(hù)功能，能夠?qū)敯暹M(jìn)行及時支護(hù)，提高了對不同煤層、頂板條件的適應(yīng)性，工作的安全程度也得到提高。四、煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢根據(jù)統(tǒng)計資料，巷道掘進(jìn)作業(yè)中的支護(hù)時間要占總作業(yè)時間的70%。雖然在煤層及煤巖巷道中采用了錨帶網(wǎng)、錨梁網(wǎng)以及錨索等支護(hù)手段，簡化了巷道的支護(hù)作業(yè)，但巷道掘進(jìn)作業(yè)中的掘進(jìn)與支護(hù)的分離，是進(jìn)一步提高巷道掘進(jìn)速度的最大障礙。1大力開發(fā)推廣掘錨聯(lián)合機(jī)組。為適應(yīng)日產(chǎn)萬噸級綜采工作面快速推進(jìn)的需要，20世紀(jì)90年代初期發(fā)達(dá)國家研制開發(fā)了集快速掘進(jìn)、錨桿支護(hù)為一體的掘錨機(jī)械化平行作業(yè)裝備掘錨聯(lián)合機(jī)組。該設(shè)備在英、澳等國應(yīng)用中取得良好效果，在大斷面煤巷掘進(jìn)中年進(jìn)尺高達(dá)1500020000m。目前掘錨機(jī)組在國外已趨成熟并得到了廣泛應(yīng)用。2廣泛采用連續(xù)采煤機(jī)。連續(xù)采煤機(jī)多巷掘進(jìn)是美、澳等主要采煤國家長期采用的掘進(jìn)技術(shù)。我國神華集團(tuán)采用連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)高產(chǎn)高效工作面煤層平巷，取得了極其顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。連續(xù)采煤機(jī)采掘合一，推進(jìn)速度快，效益