煤矿岩巷炮掘机械化快速掘进技术的研究.pdf

煤矿岩巷炮掘机械化快速掘进技术的研
究

摘要：在我国经济迅猛发展的新时期，在煤矿岩巷掘进中存在机械化程度低、
工人劳动强度大、安全事故多等突出问题。为有效解决岩巷掘进进尺方面存在的
问题，煤矿进行岩巷炮掘机械化快速掘进工艺的探索，建立“钻装机+锚杆钻车”
机械化作业示范线，通过“化零为整，分整为块”的总体思路，设计了一套专业
化、系统化、模块化的机械化施工平行作业体系，应用效果理想，实现了岩巷炮

掘机械化的快速掘进，达到了“减员、增效、保安全”的目的。

关键词：岩巷；炮掘；机械化；快速掘进

引言

对于我国来说，煤矿产业在发展的过程当中，面临着煤炭资源开采难度逐渐
增加的情况，基于科学处理相关问题的目的，发展煤矿产业时，应该有效监管煤
炭资源开采过程当中的不同部分，明确具体的实施流程，使得此项工作得以顺利
进行。煤炭行业的发展促使矿井尤其是综采工作面的效率逐步提升。然而，目前
综掘巷道多布置在岩巷中，岩石硬度大，加之智能化程度低，导致掘进效率远低

于采煤效率，采掘接替是目前煤矿实现高效安全生产的一个突出问题。

1原岩巷快速掘进情况分析

（1）岩巷掘进装备专业化程度低煤业岩巷掘进装备专业化程度低，没有专
门针对瓦斯高抽巷特殊工况的掘进系统，掘进效率低，掘滞后于采。该煤矿岩巷
掘进主要有以下方法：①炮掘工艺。传统岩巷炮掘主要特点为：打炮眼及装药

准备时间长，进尺效率低，炮掘进尺效率平均75~110m/月；炮掘对巷道整体
稳定性破坏较大，巷道后期使用安全的不确定性较大；巷道成型不整齐，对锚护
造成一定困难；振动大，对岩石产生破坏，巷道后期使用过程中会经常出现落料，
需要频繁放顶修复。②悬臂式掘进机。该煤矿井下岩巷采用的掘进机最小截割
断面面积均在13m2以上，进尺效率平均在95~155m/月，施工断面大，收、
运料成本高，锚、护成本高，综合经济效益较低。③小型盾构机。小型全断面

岩巷掘进机施工断面面积可达到7~8m2，但设备费用较高，先期投入较大；
全断面掘进机施工过程中只可前进，不可后退，灵活性不好。（2）岩巷的层位
选择无定量描述不同开采条件的构造场、应力场、裂隙场和瓦斯场等地质条件复
杂，地区差异性较大，但是该煤矿高抽巷的层位选择缺乏科学定量描述。（3）
矿建经济成本和环保压力大该煤矿开拓巷、高抽巷普遍存在煤岩硬度高、掘进工
作面粉尘量大、运输排矸石量大等问题，矿建经济成本和环保压力日益增加。基
于以上原因，该矿岩巷掘进施工速度慢、效率低。设计一套适合高抽巷、整机灵
活性好、可截割硬岩、进尺速度快、除尘效果好、施工综合效率高的掘进方案是

非常具有实际意义的。

2煤矿岩巷炮掘机械化快速掘进技术的研究

2.1合理选取良好性能的掘进机设备

基于确保煤矿综合机械化快速掘进技术运用成效的目的，具体开展煤矿开采
作业时，有关煤矿企业需要将那些性能突出的掘进机器设备当作首选。作为煤矿
掘进作业过程中主要的设备，掘进机设备的重要性是毋庸置疑的，其性能的高低
与巷道掘进的速度、安全性等紧密相关。对于井下作业环节来说，利用掘进机设
备能够破开煤岩及其他不同的矿物。因为地质结构十分复杂，各种岩石的硬度表
现出很大的差别，所以，应该将功率较大的掘进机设备当作首选。假如掘进机功
率不够，遇到硬岩截割不动时，应该依靠爆破的作业，实现针对硬岩的爆破效果，
在此环节当中，将会导致巷道的掘进速度减慢。此外，因为井下环境不佳，对巷
道进行支护的时候，顶板出现了不同的危岩活石，鉴于此，应该将那些临时支护
与永久支护相配套的掘进机设备当作首选。当掘进机设备截割结束以后，则应该
做好裸露顶板的临时支护与永久支护处理。由于此过程当中包含了很多不同的安
全隐患，与此同时，必然会耗费更多的时间，应该发挥出掘进机的功能与作用。

由此可见，借助上述措施，能够提升整体的支护效率。

2.2钻装机悬浮式二运带式输送机出矸装置
机械设备的二运带式输送机通常采用衔接牵引式二运带式输送机+主运带式
输送机出矸，比如综掘机。而钻装机主机体积大、移动慢、扭动困难，适合衔接
平铺底板的链板机进行出矸，但链板机岩巷出矸易损坏，同时为防止爆破崩坏设
备，爆破前需要尽可能将钻装机退后。综合考虑，创新性地提出悬浮式二运带式
输送机出矸装置。通过采用钻装机+悬浮式二运带式输送机+主运带式输送机出矸，
可充分利用悬浮式二运带式输送机的灵动性进行上下左右调节，以达到高效、便

捷出矸的目的。

2.3岩石强度测试

对巷道围岩属性及煤层延伸性探测感知测试，针对不同岩性岩石，优选最有
效的破岩方式，是提高机械钻掘效率的前提，因此，需要对巷道围岩进行岩石地
质力学测试，研究岩石在不同动静组合荷载作用下的破裂机理及裂隙发展规律，

可为掘进机截割参数确定提供参考。

2.4钻眼