淮南煤矿岩巷快速掘进技术现状与展望

曹祺，徐魁

（1.淮南职业技术学院,安徽 淮南 232001；2.淮南矿业集团设备租赁分公司，安徽 淮南 232098）

其他

淮南煤矿岩巷快速掘进技术现状与展望

曹祺1，徐魁2

（1.淮南职业技术学院,安徽 淮南 232001；2.淮南矿业集团设备租赁分公司，安徽 淮南 232098）

介绍淮南煤矿岩巷掘进技术的发展，对淮南煤矿装备的掘进设备的主要性能和使用情况做了详细的分析，提出相应的快速掘进配套作业线；针对淮南煤矿岩巷快速掘进技术现状与存在的问题，指出快速掘进作业线应向个性化订制、多功能复合化、自动化和智能化方向发展。

淮南煤矿；岩巷；快速掘进；现状与趋势

引言

近年来，我国煤矿岩巷掘进技术取得长足的发展。据统计，1999年我国煤矿巷道综掘程度为12.61%①陈同宝，钱沛云，陶峥：《我国悬臂式巷道掘进机技术的现状与发展》，《煤矿机电》2000年第5期，第58-62页。，到2013年，根据调研的国内167家煤矿，3565个巷道工作面，使用掘进机的工作面为1333个，综掘程度升至37.39%②李恩龙，温保岗：《我国悬臂式掘进机的发展趋势》，《煤矿机械》2013年第5期，第5-7页。。但还是看出，国内煤矿岩巷掘进机械化程度不高，存在“重采轻掘”现象，造成矿井采掘比例失调，接替衔接紧张。就淮南煤矿而言，“煤与瓦斯共采技术”的应用，需要在开采层顶部处于采动形成的裂隙带内挖掘专用的抽瓦斯巷道（高抽巷），涉及大量岩巷的掘进，加大了采掘矛盾。因此，需要通过科学的组织管理，采用新技术、新材料、新装备、新工艺，加快掘进速度，确保采掘的正常进行。

一、淮南煤矿岩巷掘进技术现状

淮南煤矿岩巷掘进施工艺经多年的发展，形成4种快速安全掘进的配套作业线，其中以气腿式凿岩机和全液压钻车为主的钻爆法作业线占主导地位，以悬臂掘进机为主的综掘法作业线为发展方向和趋势，以全断面硬岩掘进机（TBM）作业线为煤矿快速岩巷掘进技术的创新点和突破点。

（一）作业线一：气腿式凿岩机+耙斗式/铲斗侧卸式装载机+带式输送机/矿车

淮南煤矿岩巷掘进最常用的作业线仍是以耙斗式装载机为主，该作业线应用面广，遍及各种不同规格的掘进面。由于耙斗装载机结构简单，维修方便，使用灵活，可根据巷道断面的大小选用并配以多台气腿式凿岩机，形成多种能力的掘进机械化作业线。目前，淮南煤矿钻眼施工多采用7655型钻机，部分巷道使用YT-28和YT-29A凿岩机，耙矸机主要采用P-60B，该作业线整体效率较低，掘进速度一般为60-70m/月。

（二）作业线二：全液压钻车+铲斗侧卸式/挖掘式装载机+带式输送机/矿车

以CMJ17和CMJ2-17型履带式全液压钻车配以ZCD-60R型履带侧卸式装载机为代表的作业线二，在岩巷掘进中取得较好成绩。与作业线一相比，液压钻车比气腿式凿机能量利用率高，对岩性变化的适应性更好，钻速提高50%～100%；铲斗侧卸式比耙斗式装载机更机动灵活，实现了全断面装载，装矸干净，同时还可以充当支护的辅助工作平台，掘进速度一般为100m/月左右。2012年10月，淮南矿业分公司新庄孜项目部302队在新庄孜矿-812m的62313底板巷工程施工中，完成月进尺125米，创造了淮南矿区液压钻车岩巷大断面施工月进尺新纪录。同时，引进ZWY-150/55L挖掘式装载机，很好地解决了硬岩巷道（岩石硬度70MPa130MPa）快速掘进成套装备系统①王彦海：《煤矿硬岩巷道快速掘进成套装备研究》，《煤矿机械》2014年第5期，第156-158页。。不足的是，该作业线受作业空间限制，满足侧装机与液压钻车的错车条件、以及与皮带机的卸载条件是决定其是否实用的关键。

（三）作业线三：悬臂式掘进机+二次转载机/临时矸石仓+带式输送机/矿车

该作业线又称为综掘法，完整的综掘作业线，由掘进机、转载机和运输设备完成落、装、转、运作业，还需要配置辅助运输设备，以便运输支护材料和其他器材。

图1悬臂式掘进机作业布置

我国悬臂式掘进机研制主要经历了引进、仿制和自主研制三个阶段。经过近40年的发展，淮南煤矿掘进机的使用和加工制造水平已比较先进。“七五”期间淮南煤机厂引进奥地利阿尔卑尼公司的轻型掘进机Anll-50，形成批量生产掘进机的能力，“八五”、“九五”期间，开始重型掘进机的研制工作,“十五”期间进入快速发展阶段②邢印成，王凤林，郭滨：《掘进机的发展》，《煤炭技术》2005年第5期，第5-6页。，目前，淮南凯盛重工（原淮南煤机厂）的中型、重型掘进机发展日趋成熟，已经形成EBZ、EBH系列型号产品，其中EBZ255型掘进机于2010年获国家新产品称号，最新研制的EBZ355H型掘进机可截割岩石强度为100MPa，不移位截割面积达40m2,基本满足淮南煤矿岩巷掘进的要求。同时，淮南煤矿还大力引进佳木斯煤机厂生产的S(EBZ)系列、三一重装和煤炭科学研究院太原研究院生产的EBZ系列掘进机，另外06年还引进5台英国多科斯公司MK3型重型悬壁式掘进机（1台现已报废），丰富掘进机类型，装备情况见表1，取得良好的使用效果和宝贵经验。2011年3月淮南朱集东矿断面17m2岩巷掘进月进尺256m，创造大断面岩巷综掘施工纪录③杨仁树：《我国煤矿岩巷安全高效掘进技术现状与展望》，《煤炭科学技术》2013年第9期，第18-23页。。

表1 2016年9月淮南矿业集团悬臂式岩巷掘进机使用情况一览表

与国外先进的重型掘进机相比，我国重型掘进机在理论基础、总体参数、破岩能力、适用性、自动化控制技术、牵引方式和配套技术方面还存在一定的差距，尤其是大功率重型掘进机方面最为突出④王伟：《智能化超重型岩巷掘进机动载荷识别系统的开发》，太原理工大学硕士学位论文，2015年。。

（四）作业线四：全断面硬岩掘进机（TBM）+带式输送机

全断面掘进机破岩是靠旋转刀盘上的盘形滚刀破碎岩石而使巷道一次成型的大型机械设备。该机集开挖、出矸和衬砌于一体，能实现破岩、装岩、运输、支护、喷雾除尘等全部工序，是自动化程度最高的地下工程施工设备。为了推动巷道掘进机械化,2012年淮南矿业集团着手组织TBM项目的策划、研发、设计和制造，2014年11月在张集矿开始安装，作业线全长50米，总重量350吨，推力12000KN，2015年3月该作业线在张集矿1413A高抽巷实现安全贯通，用时52天，累计进尺700米，最高小班进尺14.5米，最高日进尺30.7米，平均日进尺13.5米，折合月进尺404米，生产效率是目前炮掘的5至10倍，降低了工人劳动强度，实现巷道掘进的本质型安全生产。这标志着世界首台立井煤矿全断面硬岩掘进机（TBM）作业线试验成功，对于我国煤矿井下岩巷掘进具有里程碑意义。

目前的四条岩巷掘进作业线，可分两大类，第Ⅰ类以钻眼爆破法破岩为主的作业一和作业线二，第Ⅱ类以机械破岩（综掘）法为主的作业三和作业四。这两类作业线破岩理念不同，发展方向和趋势不同。总体来说淮南煤矿掘进技术的发展应改进作业线一和作业线二，发展作业线三，推广作业线四。

二、淮南煤矿掘进技术发展趋势

近年来淮南煤矿岩巷的平均月进尺约以每年1m的速度增长，而岩巷深度以每年25m的速度向下递增，呈现出“埋深大、断面大、循环低、进尺低”的特点。究其原因，主要与施工机械化水平、施工工艺、组织管理水平落后有关，类似于排矸装备跟不上，造成出矸滞后，迎头积矸严重的现象时有发生。而掘进作业线机械化是快速掘进的根本出路，所以淮南煤矿掘进技术的发展趋势主要有以下几点。

（一）研制适合淮南煤矿地质条件的综掘机

目前掘进机在设计方面更多的是适应北方地质结构，淮南煤矿具有岩石硬岩大，底板较软或煤底，水多，巷道断面多为20m2左右等特点，不适于常规掘进机。例如，淮南集团2006年从国外进口引进的4台MK3就因不适应地质条件而闲置待报废。因此针对淮南煤矿地质条件进行个性化掘进机零部件或机型的定制是一个重要的发展方向。

（二）多功能复合

掘进机不仅具备单一的掘进功能，而是通过机载模式或一体机将其他功能进行复合。例如机载锚钻系统、机载超前支护、机载除尘系统以及掘钻机、掘锚一体机的使用，通过多功能复合技术的发展，提主机械化作业线的适应性，提高了成巷速度，保证掘进安全。2006年淮南集团张集矿引进奥钢联ABM20型掘锚一体机，根据淮南煤矿掘进环境该机型配装了4台顶板锚杆机和2台侧帮锚杆机，实现了掘进与打锚杆同时进行。

（三）改进工作面综合除尘系统

掘进时产生的粉尘严重危害着工人的健康，加速机械的损耗，降低能见度，带来安全隐患。目前悬臂式掘进机在巷道作业时，主要的防尘措施有干式除尘、喷雾洒水、包沫除尘和水空气喷射器除尘。这种内外综合式除尘效率低，尤其掘进过程中，内喷雾喷嘴易被堵塞，降尘效果差，仅能达到60%～70%。国外采用的湿式纤维除尘器、湿式旋流除尘器和吸尘泵，除尘效率可达90%以上，消音效果好，处理污染风量大，但是一般体积大，较笨重，不适合国内工作面环境。所以研制开发一套适合国内掘进面条件的除尘系统是一个重要趋势。

（四）掘进机的自动化和智能无人化

虽然智能掘进在淮南矿区的应用还处于起步阶段，但随着机器人技术、智能控制理论以及掘进机大数据库和云计算等先进技术的迅猛发展，将有效地解决智能控制和远程服务问题，“无人值守，智能掘进”将变为现实。

三、结语

淮南煤矿埋深大，地质条件复杂的特性，对掘进工作提出了更严苛的要求。近些年，综掘的技术和配套设施水平有了很大的提高，但还应和科研院所进行针对性研究，引进并吸收国内外先进设备，最终实现符合当地特征的智能自动化掘进生产线。

Status and trend of rapid heading technology of rock roadway in Huainan coal mine

CAO Qi,XU Kui

The writer introduces the development of Huainan coal mine rock roadway driving technology.The main performance and usage of the equipment in Huainan coal mine are analyzed,the technical status and features of the mechanized operation lines were introduced.According to the status and problems of the rapid heading technology in Huainan coal mine,development direction of mechanized excavation method is personalized custom,multifunctional and comp l ex,automation and intelligence.

Huainan coal mine;rock roadway;rapid heading;rurrent situation and trend

TD421

A

1009-9530（2017）03-0146-03

2017-01-01

安徽省高等学校省级自然科学研究项目“基于双向聚能爆破快速掘进工艺的研究与应用”（KJ2017A641）；淮南职业技术学院教科研重点项目“双向聚能爆破在淮南煤矿巷道掘进中应用的研究”（HKJ16-1）

曹琦（1981-），男，淮南职业技术学院讲师。