巷道快速掘进技术与装备发展现状

巷道快速掘进技术与装备发展现状1 引言随着我国煤矿综采技术、综采设备以及矿井配套设施的快速发展，综采工作面的开采强度成倍增加⑴。原煤产量由 2000 年 0.998Gt 激增到 2014 年的 3.87Gt。2016 年，全国原煤产量有所下降，但产量依然保持在 3.3Gt 以上，因此井下掘进工程量飞速剧增，“采掘失衡、掘进滞后回采”的矛盾一直存在并日益加剧。采掘工作面的比例（采/掘）从 2001 年的 1：2.25 提高到 2011 年的 1:3.20。2011 年，万吨原煤巷道掘进率已经激增到 12.86m［2］。种种数据表明，巷道的掘进技术水平和装备的机械化、自动化、智能化的发展仍然落后于回采的技术和装备水平，巷道的掘进速度已经滞后于煤炭生产的需求［3］。尤其是神东矿区特大型现代化高产高效千万吨级的工作面，使得年消耗回采巷道的速度飞速增长，从而使得巷道掘进成为制约矿井高产、高效集约化生产的关键环节。高效自动化、集约化、智能化是保证矿井高产高效的必要条件，也是未来巷道掘进技术和掘进装备的发展趋势。2 煤巷及半煤岩巷传统掘进技术20 世纪 80 年代以后，我国对煤矿设计进行了改革，取消了岩石集中平巷布置方式，将开拓巷道和采准巷道均布置在煤层中，降低了巷道掘进的难度，增加了煤巷在井巷工程中的比例，有利于提升矿井的整体巷道掘进速度。目前，煤矿掘进巷道中大量的是煤巷，约占总掘进巷道工程量的 70%［4］。2.1 悬臂式掘进机配套单体锚杆钻机作业线20 世纪 60 年代，我国开始研发悬臂式掘进机，主要以 30〜50kW 的小功率掘进机，并进行工业试验［5］。80 年代初引进 AM50 型、S-100 型两种典型掘进机机型，同时加强对引进掘进机的消化吸收工作，并根据我国特有的地质条件和生产工艺积极改进、研发适合的掘进装备［6］。经过 30 多年的消化吸收和自主研发，目前我国已具有以中国煤炭科工集团太原研究院为代表的多家先进的掘进机生产企业，研制出轻型、中型、重型 3 大系列 10 多种型号的掘进机，截割功率 50〜315kW，截割岩石硬度 f4〜f12，截割巷道断面 3.8〜42m2，整机截割能力和稳定性已达到国际领先水平。典型煤巷掘进机性能参数如表 1 所列。表 1 典型煤巷掘进机性能参数参数定位截割高度/m定位截割宽度/m可/经济截割硬度/f截割功率/kW总功率/kWEBZ12037550M8/6120190ERZ16040 或 4555 或 60三 10/8160250EB7220H46571M9/8220352EBZ260H5061W10/9260392EBZ3004.85—―60—<11/9300421目前...