国外巷道掘进施工技术及发展趋势.doc

国外巷道掘进施工技术及发展趋势 中国煤矿工程机械装备公司 王 宏 　 ??? 摘? 要 巷道掘进施工方法主要有钻爆法和综掘法。指出,液压凿岩机的发展趋势是大扭矩、大冲击能、高频率;液压凿岩技术向钻、装、运、支配套作业发展。介绍了国外悬臂式掘进机、全断面掘进机的性能及应用情况,并就遥控与自动化技术在掘进中的应用作了简要介绍。 ??? 关键词 钻爆 破岩掘进 掘进机技术 发展趋势 ?? 国外煤矿现代巷道掘进施工方法主要有钻爆法和综合机械化掘进法(简称综掘法)。岩巷掘进仍采用钻爆法，煤和半煤岩巷广泛采用掘进机，英国采用掘进机掘进煤和半煤岩巷的比例已达85%。综掘法是近二三十年间迅速发展起来的一种先进的巷道掘进技术。其主要设备是掘进机，它是一种集切割岩石、装载及转运岩渣、降尘等功能为一体的大型高效联合作业机械设备，能实现连续掘进，目前国际先进水平已实现自动控制及离机遥控操作。1 钻爆破岩掘进??? 50年代，国外已基本实现钻、装、支等工序的单项机械化；60年代以后，主要是改进原有设备,组织平行作业，实现机械化配套作业线；进入70年代以来，自法国的Montabert推出世界第一台实用的液压凿岩机后，液压凿岩机得到迅速的发展与应用。瑞典Atlas Copco公司于80年代研制推出的三挡式液压凿岩机，因可改变输出冲击能，所以适用于在不同硬度的岩石巷道掘进中钻凿炮眼，从而得到世界各国的重视。目前，液压凿岩机新产品更新换代时间短，新产品、新型号不断涌现，产品性能向大扭矩、大冲击能和高频率方向发展。如法国 Eimco Secoma公司生产的RPH200型、RPH400型液压凿岩机早已为HD200型、HD300型所取代。瑞典 Atlas Copco公司研制COP1238液压凿岩机早已被COP1838型、COP4050型液压凿岩机所取代。COP1838系列液压凿岩机的功率达到18kW，钻凿比比COP1238高50%，且其内部缓冲装置经过改进，能更好地吸收钎具的反弹与振动。而COP4050型液压凿岩机的功率更大，它的冲击功率最大可达45kW，深孔凿岩时一般用30kW的液压凿岩机。芬兰Tamrock公司研制推出的HL4000型系列液压凿岩机可钻凿孔径达170～230mm、深度达38m的炮眼。近年来，由于液压凿岩技术的大力发展，形成了钻、装、运、支等机械化配套作业线；法、英、德等相继开发出了一机多用的机组，简化了工作面的作业设备，缩短了机械搬、调、运时间，提高了掘进工效和速度。美国采用内燃机钻车与铲运机(LHD)掘进岩巷，取得了良好效果，而且还开发出了微机控制的液压钻车。2 悬臂式掘进机??? 悬臂式掘进机作业线主要由主机与后配套设备组成。主机把岩石切割破落下来，转运机构把破碎的岩渣转运至机器尾部卸下，由后配套转载机、运输机或梭车运走。悬臂式掘进机的切割臂可以上下、左右自由摆动，能切割任意形状的巷道断面，切割出的表面精确、平整，便于支护。履带式行走机构使机器调动灵活，便于转弯、爬坡，对复杂地质条件适应性强。目前国外矿山应用的各种型号的悬臂式掘进机约4 000余台。一般来说，这类悬臂式掘进机的重量为20～160t，最大切割功率已达408kW，切割岩石的抗压强度最高可达170MPa。3 全断面掘进机??? 全断面掘进机出现于19世纪后半叶，至本世纪60年代这一技术已逐渐成熟。进入80年代后，全断面掘进机在国外已广泛用于各种隧道工程，尤其是大断面长距离硬岩隧道的掘进。据统计，仅美国、日本、瑞典等国家就已生产了420台全断面掘进机，累计完成隧道工程项目超过1 012个，掘进总长度超过3 680km。世界著名的英吉利海峡海底隧道就是用11台全断面掘进机完成的。国外全断面掘进机刀盘直径范围为2～10.5m，单刀推力超过220kN，可切割抗压强度达400MPa的岩石。全断面掘进机作业线由主机与后配套设备组成。主机主要由截割盘、刀盘驱动系统、支撑和推进机构、机架、转载运输机、操作室等部分组成。全断面掘进机机重身长，切割功率大，迈步式推进机构及支撑机构可提供强大的推进力及水平支撑力，因而切割硬岩的能力强、生产效率高，适用于大断面圆形巷道一次成形，也可以先用刀盘直径较小的掘进机掘出一条导峒，再用扩孔掘进机或钻爆法扩大断面至工程要求的形状与尺寸。3.1 对复杂地质条件的适应性越来越强，已能在硬岩中掘进??? 现代掘进机能够在硬岩和恶劣条件下进行掘进作业。由于主机功率、推力及盘形滚刀直径的增大，掘进机已能在岩石抗压强度达300MPa的花岗岩，采用罗宾斯 189-229型掘进机掘进，平均掘进速度达29.3m/d。奥地利在掘进Amlach隧道时，隧道出口排水量达2 150m３/h。