井巷工程教案第10章煤层巷道

1、第十章 煤层巷道煤层巷道是指直接为生产服务的各类巷道，如采区车场、采区上下山、顺槽和开切眼等。这些巷道中既有煤巷，也有煤岩巷；有平巷，也有斜巷。煤层巷道工程约占新建矿井井巷工程量的40以上，而开拓时间又约占整个矿井工期的3040。对于生产矿井，煤层巷道工程量的比重更大，要占80以上。从国内外矿井开拓系统的改进趋势来看，随着高产高效采煤机械在我国煤矿生产中的使用，井下巷道布置发生了根本性的变化，从过去单纯追求巷道工程量少，向多开煤巷、少开岩巷方向转变。如我国设计年产400万吨的矿井兖州矿区济宁二号井，就采用全煤巷开拓布置。因此，不论新建矿井，还是生产矿井，合理的安排和选择煤层巷道施工顺序和施工方

2、法，对加快煤层巷道掘进速度、缩短施工工期都是十分重要的。第一节 概述一、煤层巷道施工的特点煤层巷道与井底车场巷道、硐室及主要运输大巷等施工条件相比，具有以下特点：1煤层巷道一般都是沿煤层或在煤层附近的岩层内掘进，因此经常受到瓦斯的威胁。为了预防事故，确保安全，必须加强瓦斯检查，并采取相应的措施。此外，还要特别注意探水，防止靠近煤层浅部老窑、采空区积水造成的危害。2煤层巷道所穿过的煤层或岩层一般强度较小，掘进较容易，多采用掘进机掘进，但稳定性较差，而且大多数煤层巷道都受到采场动压的影响。因此，在施工时，不但要管理好顶板，还要根据巷道服务年限短、地压大且不稳定的特点，合理选择支护方式。3煤层巷道的

3、施工地点，一般远离井底车场，工作面多且分散，工程量大。因此，通风和运输工作比较复杂。4由于煤层褶皱起伏且有各种断层存在，因此，在施工时，必须根据生产、使用要求及安全的原则，正确地进行巷道定向工作，使巷道位置适当，避免无效进尺。5由于破碎煤比较容易，因此装煤的工作量相对占循环作业时间就较长。实现装煤机械化，不但能减轻工人劳动强度、提高生产率，而且可加快巷道掘进速度。二、煤层巷道的掘进顺序由于煤层巷道掘进工程量大，工作面多且分散，为了缩短煤层巷道施工期限，必须合理地安排这些巷道的施工顺序，一般应遵守以下原则：1采区巷道掘进的先后，应根据巷道的用途、支护方式以及通风、运输等各种因素来确定。在保证重点

4、工程的前提下，只要运输、提升、通风、排水等条件许可，应开展多工作面施工。2采区巷道施工，应先掘进上山，这样做有利于展开多工作面施工。3对于区段运输巷道，则应先掘进区段中间轨道巷。因为区段中间轨道巷一般是沿煤层走向掘进，这样可以探清煤层变化情况，为区段输送机巷确定方向，当上山掘进到中部车场位置时，即可开始掘进区段巷道。但当采区地质情况不清，有可能因为有地质构造影响区段巷道位置时，最好等上山巷道全部掘完或掘过一部分后再掘，以免使区段巷道布置不合理。4当设计有两翼风井且风井可提前开工时，可由风井负担全部或部分采区巷道开拓任务，此时上山可由上向下掘进，必要时也可上下对头掘进，提前贯通上山，改善采区巷道

5、施工时的通风及运输工作。三、我国煤层巷道掘进现状煤层巷道掘进的施工方法有：钻眼爆破法、掘进机法、风镐法或水力掘进法。目前我国煤层巷道的施工方法，使用掘进机掘进已比较普遍，钻眼爆破法逐渐减少，风镐法或水力掘进法使用不多。综掘是高产高效矿井回采巷道掘进的主要方法。我国已研制开发和引进使用了近20种悬臂式掘进机，综合机械化掘进程度逐步提高。近年来，我国成功地开发和推广使用了煤巷锚杆支护技术，使巷道围岩地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护设计技术、施工机具、支护材料均得到快速发展。煤巷机械化掘进和支护技术为我国高产高效矿井建设提供了必不可少的技术支撑。同时，随着综采生产技术的发展，百万吨综采工作面屡见不

6、鲜，并已出现年产1000万t以上的全自动化综采工作面，使年消耗回采巷道量大幅增加，从而使煤巷掘进与支护正在成为煤矿高效安全集约化生产的技术瓶颈，是当前煤炭工业亟需研究开发的关键性技术。就煤巷、煤岩巷道而言，掘进机法掘进又可分为两类：一类是采用综掘设备组成的综掘生产线；另一类是采用连续式采煤机组成的采掘生产线。国产综掘设备的代表机组有S100、AM50、ELMB55型等，2000年我国创水平的16个综掘队均采用这三种型号机组，并创造了年平均进尺8508m，最高达到15342m的好成绩。第二类采掘生产线主要是引进国外的连续采煤机，90年代引进的10余台连续采煤机在神华东区、黄陵以及兖州矿区的矿井中

7、达到了良好的发挥，其中在神华东区的9个创水平掘进队的年平均进尺达到了13799m，最高达到22324m。 尽管如此，我国煤矿煤巷、半煤巷综掘平均进度仍然不高，这固然与各煤矿的地质条件、技术管理水平的差异有关，但掘进设备本身没有与现在的巷道支护技术相适应，也是一个重要的原因。煤层的赋存条件由于成煤环境不同而异，巷道的顶板条件也是千差万别，为掘进巷道提供及时支护、将掘进与支护作业有机结合在一起就成为提高综合条件下巷道掘进成巷速度的关键，采掘锚、掘锚一体化快速掘进成巷技术及设备因此得到了发展。第二节 煤巷掘进沿煤层掘进的巷道，在掘进断面中，若煤层占4/5（包括4/5在内），就称它为煤巷。据统计，全煤

8、巷掘进量占生产矿井掘进总量的80%以上。2001年原国有重点煤矿掘进总进尺高达5045km，其中煤巷约4480km，占88.9%。全国256个综采工作面年耗回采巷道820km，其中综掘总进尺达650km。因此，全煤巷掘进是矿井掘进的重要组成部分。一、钻眼爆破法掘进煤巷钻眼爆破法掘进煤巷具有灵活、方便、成本低廉，适应性强、可掘任何形状、长短的巷道等优点。另外，钻眼爆破法掘进煤巷的潜力还很大，组织好炮掘巷道的快速施工，对于保持矿井正常的采掘关系，维持矿井的稳产、高产具有重要意义。对于钻眼爆破法而言，由于掘进中破碎煤比较容易，装煤工作量相对占掘进循环作业时间较长。因此，应尽力解决装煤机械化问题，以减

9、轻工人体力劳动强度，提高劳动效率，加快煤巷掘进速度。1爆破方法炮眼布置方法与岩巷基本相同，多数情况采用楔形掏槽和锥形掏槽。为了防止崩倒支架，多将掏槽眼布置在工作面的中下部。当煤巷掘进断面内有一层较软的煤带时，掏槽眼应布置在软煤带中，可用扇形或半楔形掏槽。若炮眼较深，则可用复式掏槽。如图101所示。煤巷掘进炮眼深度一般为1.52.5m。炮眼深度与围岩性质、钻眼机具以及施工工艺所能达到的速度、支护与装运能力有关。在现场施工中，某矿分别试验了眼深为2.0m、2.5m、3.0m爆破与掘进速度的关系结果见表101。现场试验结果表明，采用2.5m中深孔爆破时，既实现了小班正规循环，且掘进速度快。图101

10、煤巷掘进的掏槽方式 （a）扇形掏槽；（b）半楔形掏槽；（c）复式掏槽表101 炮眼深度与掘进速度的关系眼 深m眼 数个钻眼时间爆破总时间每循环支护时间每循环装运时间循环进尺m小班循环次数小班进度mmin2.1.82.34.02.5335210872602.32.04.63.22.71.54.05在煤巷施工中，同样要推广光面爆破和毫秒爆破。在瓦斯煤层中，毫秒雷管的总延期时间不得超过130ms。由于煤层较松软，为达到光面爆破的要求，布置周边眼时要考虑巷道顶、帮由于爆破作用而产生的松动范围。松动范围的厚度与煤层的性质有关，一般硬煤为150200mm，中硬煤为200250mm，软煤为250400mm。

11、因此周边眼要与顶帮轮廓线保持适当距离，并适当减少其装药量，以免发生超挖现象。当在“三软”煤层（顶板、底板、煤层强度较小）、复合顶板和再生顶板煤层中掘进巷道时，可推广在岩巷掘进中使用的“三小”（小直径钻孔、小直径药卷和小直径钻杆）钻爆新工艺，以提高掘进效率和维护好顶板。因为目前普遍采用的3840mm钻杆，4043mm钻头，3235mm煤矿许用炸药，装药量相当集中，炸药爆炸能量集中释放，不利于保证软弱顶板的稳定性。例如淮北矿业集团石台煤矿在复合顶板和再生顶板中使用32mm的小直径钻头、27mm的药卷进行煤巷钻爆掘进，不仅炸药消耗量节约25%，而且有效控制了顶板的破碎，巷道成型规则，节约了支护材料，

12、提高了掘进速度。2装煤方法我国煤巷掘进可采用多种装煤机械，其中以ZMZ17型装煤机使用得较多，其外形如图102所示。该机适用于断面在8m2以上、净高1.6m以上的煤巷及倾角小于10的上、下山。它由蟹爪、可弯曲的刮板输送机及行走部组成。生产能力为50t/h，履带行走速度为17.5m/min，其尾部刮板输送机部分可左右回转45，整机重4010kg。在煤巷和煤岩巷断面能满足装载要求时，同样也可以采用耙斗装载机进行装载。如ZYP345型煤巷装运机，可将煤巷掘进中的装煤、运煤和进料三大工序统一起来实现机械化，用于坡度5以下、弯曲25以内的各种巷道断面中，并在掘进中可装半煤岩或全岩。为满足小断面煤巷装车需

13、要，各矿可自制一些小型装煤转载机械，它不但能减轻工人体力劳动强度，而且能比人工装车效率提高几倍。二、掘进机掘进煤巷传统的煤巷掘进方是钻眼爆破法，这种方法有不少的缺点。例如施工工序多，劳动强度大，效率低，月进尺只在2000m左右。它和传统的炮采工作面日产300t、月推进度约50m、消耗准备巷道约200m的情况基本相适应。但随着回采机械化的发展，普采、高档普采、综采工作面和高产高效放顶煤工作面的不断出现，回采工作面日产量由300t上升到500010000t，最大日产量有的甚至达到了30000t，工作面月推进达100300m，准备巷道的月消耗最大可达1200m左右，传统的钻眼爆破法掘进煤巷已远远不能

14、适应矿井生产衔接的需要。综掘是高产高效矿井回采巷道掘进的主要方法。随着综采技术的发展，如何提高综掘水平，跟上综采发展速度，以适应我国煤炭企业技术进步的要求已越来越为人们所重视。目前，国外各主要产煤国采用掘进机掘进的巷道占采准巷道的50%以上，而我国巷道的综掘水平仍然很低，始终维持在15%左右的水平。因此，大力发展综掘技术，快速高效掘进地准备巷道对煤矿实现高产高效生产有重要的意义。表102为1985年至1999年我国煤矿巷道掘进进尺及综掘设备使用情况。表102 1985年至1999年我国煤矿巷道掘进进尺及综掘设备使用情况1煤巷掘进机煤巷掘进机可分为两类：一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式掘进机，它适

15、应范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机率低；另一类是以美国和澳大利亚为代表的连续采煤机和掘锚机组，两者均可实现煤巷的快速掘进，开机率较高，掘进效率高。我国目前仍以悬臂式掘进机单巷掘进为主。按工作机构破落煤岩的方式不同，悬臂式掘进机分为纵轴式掘进机和横轴式掘进机两大类。现在世界上有数千台悬臂式掘进机，其结构型式都属于这两类，如图103所示。我国悬臂式掘进机的研制和应用真正起步于20世纪70年代初，比世界各主要国家晚1520年。80年代初期，为适应煤矿机械化生产发展的需要，我国采用技贸合作方式引进了当时具有先进技术水平的AM50型、S100型悬臂式掘进机；同时，国内通过吸收消化，积极

16、研制开发了适合我国煤层地质条件和矿井生产工艺的综合机械化掘进设备，已研制生产了20多种型号的掘进机，初步形成了系列产品，对促进我国煤矿机械化掘进技术发展和应用发挥了重要作用。目前，我国生产掘进机的主要厂家有淮南煤机厂、佳木斯煤机厂和南京航天晨光股份有限公司等6家，已形成年产100台的生产能力。我国现役掘进设备以引进生产的AM50型、S100型掘进机为主，同时国内研制开发的ELMB、EBJ系列掘进机也得到广泛应用，全国已累计生产、装备超过400台悬臂式掘进机。我国现用煤巷悬臂式掘进机主要技术性能参数详见表103。（1）ELMB型系列煤巷掘进机ELMB型系列煤巷掘进机是由煤科院上海分院研究设计、南

17、京航天晨光股份有限公司制造的。ELMB型煤巷掘进机可用来开掘任意断面形状的巷道，该机除截割部采用电机、减速器传动外，其余各部均采用液压传动。它可以在掘进断面5.5m28.5m2、坡度不大于12的煤及煤岩巷道中工作，适用切割岩石的坚固性系数f4（局部f = 5）的煤或岩石。其型号有：ELMB55、ELMB75、ELMB75A、ELMB75B型，其典型构造如图104所示。ELMB型系列煤巷掘进机与可伸缩的胶带输送机（或刮板输送机）、调度绞车和U型钢（或工字钢）金属支架等设备组成综掘机械化作业线，在我国煤矿巷道掘进中得到了广泛应用，先后在峰峰、邯郸、开滦、平顶山、皖北、淮北等矿务局等多次创造了单孔月

18、进的全国记录，是国内的主力机型之一。（2）AM50和S100型掘进机AM50和S100型悬臂式掘进机属于中硬煤层巷道掘进机，设备集切割、装运和行走为一体，截割功率均为100kW，经济截割硬度f6，截割断面积818m2，机重约20t。AM50和S100 型掘进机单刀切割力较大，能切割较硬的岩石，适应多种地质条件，后配套设备为QZP160 型转载机、SSJ600 型可伸缩带式输送机。AM50和S100型掘进机实现国产化后已在全国累计推广200多台，投入使用以来多次突破年进万米大关。2001年兖州矿业集团兴隆庄煤矿综掘队采用S100型掘进机，掘进煤岩巷道创年进尺15342m的好成绩。特别是AM50型

19、掘进机，是我国目前引进的十几种机型中使用较好的掘进机之一，适用于我国煤矿一般采准巷道掘进，也适用于综采半煤岩巷道掘进。AM50型掘进机采用横轴式截割机构，转载机构采用桥式胶带转载机，与同类掘进机相比，稳定性好，截割功率大（100kW），其经济截割硬度f5.56。开滦矿务局曾在煤岩巷道中，林西矿使用AM50型掘进机最高月进尺达1024m，钱家营矿在1987年5月单孔月进尺2201m；原鸡西矿务局小恒山矿使用AM50型掘进机，在f6的煤岩巷道掘进中，日进尺达25m。1987年，煤炭部根据全国各矿务局的使用调查分析，把AM50型掘进机列入推广机型之一。但AM50型和S100型悬臂式掘进机均为国外上世

20、纪70年代的产品，设备功率小、机身轻、破岩能力低及电控装备可靠性差，仅适合在条件较好的煤或煤岩巷道中使用。（3）EBJ型系列掘进机近年来，我国相继开发了EBJ200型、EBJ160型、EBJ132型、EBJ120TP型和EBJ110SH型悬臂式掘进机，从根本上解决了传统掘进机的技术缺陷，技术性能达到了20世纪末国际先进水平，将逐渐取代传统的掘进机，并已取得了良好效果。EBJ160型重型掘进机是国家“八五”科技攻关重点项目产品。该机采用整体布置合理，具有生产能力大、切割硬度高、调动速度快、工作稳定性好、截齿消耗低等特点，其整机综合指标达到90年代初国际同类机型先进水平。EBJ160掘进机后配ES

21、800 转载机和SSJ800/240伸缩带式输送机。该机在大同马脊梁煤矿薄煤层煤岩巷道掘进施工中，在岩石强度为132MPa、岩石比例占断面积46 %的条件下，创造月进尺468 m、年进尺5315m的好成绩。针对AM50和S100型掘进机在使用中暴露出的截割能力小、稳定性和工作可靠性较差的问题，我国自行研制开发了EBJ132型、EBJ120TP型掘进机。这些新产品具有：机身矮、结构紧凑、可靠性高、操作简单、维护方便，适合于中等断面巷道掘进。目前，EBJ132型掘进机已推广应用20多台，EBJ120TP型掘进机2001年通过煤炭工业协会技术鉴定后，已应用30多台，使用效果良好。近年来，悬臂式掘进机

22、的发展趋势为：切割功率不断加大，生产能力和切割硬度不断提高，可切割120MPa的岩石，设计生产能力达到500m3/h以上；截割、装载、履带行走等机构进一步改进，使用范围进一步拓宽，除应用于煤矿外，已经广泛应用于地下工程和隧道施工；采用了微机工况监测监控技术和截割断面形状自动控制技术，自动化性能大幅度提高；增设了顶板和煤壁锚杆钻机，实现了掘锚一体化功能。2掘进综合机械化作业线掘进综合机械化作业线是指在一条采用掘进机施工的巷道内，除破、装、运等主要工序机械装备相互匹配组成作业线外，还将测量定向、通风、除尘、材料运输、巷道支护、供电等辅助工序的设备与其配套，使施工过程实现全部机械化，并达到最优组合，

23、形成高效率、连续均衡生产的掘进系统，从而得到较高的掘进速度和良好的经济效益。我国煤矿经过多年实践，结合国情，根据主要运输设备的类型，掘进综合机械化作业线有如下几种配套方式。（1）掘进机刮板输送机械化作业线掘进机截割下来的煤（岩）通过装载机构卸给其下方的刮板输送机，经过刮板输送机输送后再卸载到煤仓或其他运输设备上，这样可以保证截割下来的煤能不间断地连续运出。掘进机向前掘进一段距离后，刮板输送机在停机支护的时间内接长一段。采用刮板输送机虽然有频繁接长刮板输送机、占用循环时间长、劳动强度大等缺点，但它适用于坡度变化大、掘进长度较短的巷道（运输距离在400m以内）。（2）掘进机胶带转载机刮板机机械化作

24、业线与前一作业线相比，在掘进机后面增加一台胶带转载机，掘进延长过程中通过可伸缩胶带的延伸满足出煤运输需要，可以减少刮板机的接长次数。由于一般胶带机头安装占用时间较长，因此该作业线适用长距离巷道掘进时采用，一般在运输距离400米以上时较为适用，目前我国较为广泛应用。开滦矿区的范各庄矿，采用MRHS5D型掘进机，配备SGW40T型刮板输送机，在巷道断面为8.111.7m2的煤巷中，采用U型金属支架，于1982年10月创造了月进2045m的好成绩。（3）掘进机胶带转载机可伸缩双向胶带输送机机械化作业线这种机械化作业线可以实现长距离连续运输，并减少胶带伸长次数；生产能力大，基本上可满足掘进机快速掘进的

25、要求；胶带输送机上胶带运煤时，下胶带能同时向工作面运送材料，使上胶带出煤和下胶带进料形成一个运输系统，可简化辅助运料系统。由于胶带延长速度快，每延长12m胶带仅需30min，进行永久支护时可接长胶带，掘进循环时间短。该作业线在巷道长度大于600m时，其优越性更为明显，特别在综采运输顺槽中，胶带输送机还可留作回采使用。此作业线的设备布置图如图105。开滦矿区钱家营矿002掘进队，采用AM50掘进机，配备QZP160型转载机SJ44型可伸缩胶带运输机和SGW40T型刮板输送机，于1988年5月，在巷道掘进宽度4.58m、掘进高度2.7m的煤岩巷道中，创造了单孔月进1421m的成绩。该掘进队于199

26、0年5月，在断面为10.4m2的煤岩巷道中，又创造了单孔月进1434m的记录。图105 掘进机、胶带输送机作业线设备布置图1掘进机；2转载机；3伸缩风筒；4胶带机机尾滑道；5除尘风机；6可伸缩胶带输送机；7锚杆钻机（4）煤巷掘进机仓式（梭式）列车机械化作业线该作业线由煤巷掘进机、仓式（梭式）列车和牵引绞车（或防爆机车）等几部分组成。掘进机截割下来的煤（岩）经装载机构、胶带转载机卸载于仓式（梭式）列车内，然后用绞车或电机车将仓式（梭式）列车拉到卸载地点卸载。此作业线最大的优点是可将一个截割循环中截落的煤、岩一次运走；其不足之处是采用绞车牵引仓式（梭式）列车灵活性较差，特别是在运距较长的情况下，影

27、响掘进机效能的发挥，在实际生产中最好采用防爆机车牵引。山西省大同矿区大斗沟矿，采用美国的12CM119BUN型掘进机，配备10SZZ40BUN型梭车，在断面为8.4m2的矩形煤巷中，于1983年9月掘进速度达2160m/月。全队89人，直接工51人，采用“三八”作业，其工效为1.488m/工，最高日进122.3m。采用上述设备，该矿掘进煤巷的最高月进度曾达到2405.7m。（4）矿车电机车作业线该作业线主要由掘进机、吊挂式胶带转载机、矿车及电机车组成。该作业线不能连续转载，掘进工时利用率低，速度慢，适用于断面较小、地压较大、巷道较短时或小型综掘工作面。为提高掘进速度，在条件允许时，应尽量采用长

28、度较大的吊挂式胶带转载机，机下容纳的矿车数最好能将一个截割循环的煤运走。封封矿区黄沙矿，采用国产的ELMB型掘进机，配备吊挂式胶带转载机、矿车及电机车，在掘进断面为6.18.12m2的梯形煤巷中，采用工字钢梯形支架，于1983年9月，掘进速度达到了581.15m。其作业线布置见图106。图106 掘进机、吊挂式胶带输送机、矿车作业线示意图l掘进机；2吊挂式胶带输送机；3矿车掘进综合机械化配套设备中，各种设备相互协调、生产能力达到最忧组合，是实现快速、高效、低耗、取得良好经济效益的关键。掘进机的生产率应与运煤合理匹配，使运煤能力略大于掘进机的切割能力，以充分发挥配套设备的潜力。上述作业线中，胶带

29、输送机和挂板输送机的运煤能力一般是掘进机破煤能力的几倍，造成了浪费。其原因在于没有专门与掘进机生产能力匹配的胶带输送机和挂板输送机，因此，设计制造与各种掘进机能力匹配的系列胶带与链板输送机、专用梭车与矿车，是实现掘进机械化作业线和提高经济效益的前提。另外，掘进工作面的支护时间约占总工时的50左右，由于支护与掘进机截割不能平行作业，掘进机开机率一般只有2050。采用先进的支护结构和支护技术，及时、迅速、有效地实现快速支护，并使支护与截割最大限度地平行作业，才能大幅度提高掘进速度。根据我国经验，如优先选用锚杆支护和装配式金属支架，并配备液压锚杆钻机和支架机，可望获得良好效果。为了提高掘进机的开机率

30、应大力研究移动式临时支架，使永久支护工作与掘进平行进行。三辅助运输煤巷施工中除了要求及时地将煤送出掘进工作面外，还需要将大量的材料、设备和人员运往工作面，称为辅助运输工作。随着综采工作面走向长度的加大、单产增加、速度加快，上述作业线的掘进速度虽然能够满足综采的需要，但在巷道宽度受到限制不能使用矿车的情况下，用人工运料，时间长、劳动强度大，限制了掘进机效能的发挥。为了保证综掘作业线连续均衡地生产，必须解决机械化辅助运输问题。（1）双向伸缩式胶带输送机双向伸缩式胶带输送机是一种新型高效运输设备，它和普通胶带输送机的工作原理完全相同，都是以胶带作为牵引承载机构的连续运输设备。不同之处是在于结构上具有

31、伸缩式和双向运输的显著特点。在上胶带由掘进工作面向外运煤的同时，利用下部空胶带向综掘工作面运送各种支护材料，而且底胶带可以实现定位自动装料和定点自动卸料（如图107 所示），妥善解决了综掘工作面支护材料运输问题。特别是在单轨巷道作业空间窄小的条件下，可节省一套运料系统，大大减轻了工人的劳动强度，加快了巷道的掘进速度。图107 双向伸缩式胶带输送机运煤和运送材料方式示意图根据支架材料种类的不同，可伸缩双向胶带输送机已有SJ系列产品。如SJ650A和SJ800A型能向掘进工作面运送锚杆、棚梁、棚腿等支架材料；SJ800B型能够运送U型钢拱形支架材料。可伸缩胶带输送机本身设有贮带装置（最大贮带长度1

32、00m），不必因掘进工作面不断向前推进而经常接长胶带，与普通胶带输送机相比可减少接带次数和接带的辅助时间。双向伸缩式胶带输送机的主要技术特征见表104。双向伸缩式胶带输送机由机头传动装置、贮带装置、收放胶带装置、自动装料和自动卸料装置、机身和机尾等部分组成，见图108。从胶带输送机的整体结构来看，该机分为固定部分和非固定部分。机尾部和卸料装置要随着掘进工作面向前推进，机身要不断接长延伸，需要经常移动；机头传动装置、装料机构、贮带装置等均为固定不动部分。表104 双向伸缩式胶带输送机的主要技术特征技术特征SJ650ASJ800ASJ800B带宽，mm650800800带速，m/s1.62.00.

33、8/1.6运量 上胶带，t/h下胶带，件/h100120400120200120运距 上胶带，m下胶带，m10009208007201000920电动机 功率，kW电压，V40380/660240380/660240380/660贮带长度，m20（100）20（100）20（100）机尾达接长度，m121212机头部外形尺寸，长宽高，mm321013501776400014431961总重，t6855备注梯形巷道中运送工字钢等材料拱形巷道中运送U型钢支架等图108 可伸缩双向胶带输送机主要组成部分1机头传动装置；2贮带仓；3拉紧钢丝绳；4收放胶带装置；5机身；6机尾；7贮带仓固定滚筒组；8拉紧

34、绞车；9拉紧滑轮组；10活动滚筒车；11贮带仓中间支承车伸缩式胶带输送机其胶带伸缩是通过活动滚筒车的前后移动来实现的。当活动滚筒车向机头方向移动时，胶带放出，机身伸长。活动滚筒车向机尾方向移动时，胶带贮入，机身缩短。活动滚筒车通过安装在贮带仓后部的拉紧绞车由钢丝绳牵引而往返运行。双向伸缩式胶带输送机是综掘工作比较理想的先进配套设备，它具有生产能力大、安全可靠、使用方便、掘进与生产两用等优点。此外，对铺设有轨道的大断面胶带运输巷道，也可采用单向可伸缩胶带输送机（只能运煤、不能运物料）作为后配套的主要运输设备。（2）单轨吊车为了解决小断面长巷道综掘工作面快速掘进的辅助运输问题，我国煤炭科研单位和施

35、工现场研制和使用了各种单轨吊车。单轨吊车是借助悬吊在巷道顶部的吊轨作为轨道进行材料、设备和人员运输的系统，有钢丝绳牵引、柴油机车牵引和蓄电池机车牵引三种牵引方式。国内生产的单轨吊车最大爬坡为18，运输运距一般为10002000m，最大可达3000m；运行速度为：运人为1.52m/s，运料和设备为22.5m/s，有时高达4.5m/s。单轨吊车的轨道是一种特殊的工字钢，工字钢轨道悬吊在巷道支架上或砌碹梁、锚杆及预埋链上。XTD7型防爆特殊型蓄电池单轨吊是适用于各级瓦斯矿井，可单独或与其它机械配套用于各类掘进巷道和采面的材料、机电设备的安装、拆卸和运输。对中小型断面巷道具有较好的通过性，特别是用在通

36、风不良的独头掘进巷道中，不会增加巷道的空气污染和噪音。在中等坚硬顶板条件下，无需对巷道支架进行特殊加固。单轨吊主要由控制室、驱动车、紧急制动车、电源车、物料车、悬挂轨道、悬挂装置和灯等部件组成，见图109。图109 XTD7防爆特殊型蓄电池单轨吊车运输系统示意图l控制室；2驱动车；3紧急制动车；4电源车；5物料车；6悬挂轨道；7悬挂装置；8照明灯四、煤巷支护煤巷支护的特点是：支护服务年限较短；因围岩较松软，并且受采动影响，地压较大，因此要求支护具有较好的可缩性；要求原材料比较便宜，施工和维修比较容易。目前我国采区巷道的断面形状仍以梯形为主，少量为拱形。采区巷道多数采用金属支架支护，比较受欢迎的

37、是U型金属可缩性支架，如图1010所示，它在不受严重采动影响时，基本不用维护，可以回收复用，因此不少矿区采用。梯形金属支架用1824kg/m钢轨、1620号工字钢或矿用工字钢制作，由两腿一梁构成，其常用的梁、腿连接方式如图1011所示。型钢棚腿下焊一块钢板，是防止它陷入巷道底板。其他如木支架、钢筋混凝土支架等已被淘汰。目前,以锚杆支护为主的“锚梁网”、“锚带网”或“锚带网锚索”支护也逐渐得到普及，与金属支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度；同时，锚杆支护简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进

38、、实现高产高效创造了良好条件。我国煤巷锚杆支护技术发展大体上经历了四个阶段：图1011 梯形金属支架第一阶段为80年代中后期的起步阶段，主要进行一些基础性的研究和试验，煤巷锚杆支护的应用主要集中在少数几个矿区，如徐州、新汶、淮南、西山等。第二阶段为19911995年的攻关阶段，煤巷锚杆支护技术作为国家“八五”期间的重点项目进行攻关，无论是课题的数量、研究内容的深度和广度，还是现场试验推广的面积，都明显大于第一阶段，取得了一大批科研成果，锚杆支护应用范围明显扩大。第三阶段为19961997年的引进和消化阶段，引进国外技术，推动我国煤巷锚杆支护技术的发展和提高。在引进、吸收和消化的基础上，结合我国

39、具体情况，集中现场、科研院所及大专院校等多方面的优势，经过两年大规模研究和试验，初步形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚杆支护成套技术。第四阶段为1998年至今的推广和提高阶段，国内各大矿区广泛推广应用，取得了显著的技术经济效益。煤巷锚杆支护的比例已达到37%以上，有些矿区，如：兖州、邢台等，煤巷锚杆支护率达95%以上，全国每年约有260km的煤巷采用锚杆支护。目前，煤巷锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效生产必不可缺少的配套技术。但与世界先进国家相比，需要在以下几方面加强工作。（1）加紧制定锚杆支护技术规范。随着锚杆支护技术的推广和成熟，原有的煤炭工业锚喷支护施工技术规范、煤炭工

40、业锚喷支护设计规范逐渐失去了指导现场设计和施工的现实意义，已不能适应当今锚杆支护技术应用和发展的需要，越来越需要一部适合全行业的“锚杆支护技术规范”。（2）进一步建立、完善和普及煤巷锚杆支护设计理论。亟待研究国内外锚杆支护理论的科学性和适用性，摆脱目前仍以工程类比法为主进行支护设计的局面，去伪存真，建立和完善我国的煤巷锚杆支护设计理论。（3）规范锚杆材料生产。现在锚杆支护材料生产厂家多，规模小，技术水平低，产品质量良莠不齐。应该借鉴国外经验，搞集约化规模生产，以保证质量，降低成本。（4）加强锚杆支护工程监测。在日常生产中，一些必要的监测工作没有很好开展，使其应有的作用没有得到很好的发挥。因此，

41、进行必要的强制约束，进一步加强这方面的工作，以保证安全生产。（5）完善和发展锚杆机具。目前，锚杆钻机具存在的主要问题是：钻机质量不够高，缺乏大功率锚索钻机和实用的锚杆安装机具，钻头、钻杆质量也需进一步提高。第三节 煤巷快速掘进成巷技术一、掘锚一体化快速掘进成巷技术就国产悬臂式掘进机而言，单机技术已接近国际先进水平。但无论是引进还是国产设备，一旦进入掘进循环系统，均难以达到快速掘进的要求，采掘比例失调现象仍很严重。这除了掘进机本身可靠性的影响外，主要配套环节包括支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通讯、安全等，是掘进速度受到制约的关键因素。据测算，在一个循环中支护时间占总时间的50%60%，切

42、割占20%30%，系统的故障影响占10%15%。如能解决支护与切割的同步或交叉同步作业，就可大大提高单位时间内的掘进速度。科研单位和生产厂家曾多次尝试，在悬臂式掘进机上安装单体锚杆钻机。为避免悬臂式掘进机升降臂的运动与锚杆钻机干涉，锚杆钻机只能安装在升降臂后部，造成的实际空顶距较大。除神华、大同地质条件较好以及个别煤矿空顶距可达10m外，我国其它矿区顶板条件较差，采用悬臂式掘进机机载锚杆支护很难满足作业规程的要求，为确保及时支护，只能停机作业。由于掘进与支护无法平行作业，按目前的配套形式，无论采取锚杆支护还是架棚支护，即使后配套都很正常，每掘进一循环（按1m计），约需时5575min。按目前“

43、四六”制作业方式，每天的极限掘进量是1822m，按每月25个工作日计，最高月进450550m。随着高效集约化矿井建设的发展，这一掘进速度难以满足要求。解决的唯一途径就是自主开发能完成掘锚平行作业的设备掘锚机组，以满足高效集约化采煤技术的配套要求。煤炭科学研究总院南京研究所研制的JMZ型掘锚机组如图1014所示。掘锚机组可节省移动和装钻机的时间，掘进速度可提高50%至100 %，国外普遍认为掘锚机组之所以能被有效使用的一个重要原因在于顶板及时支护，安全可靠。通过对掘锚机组掘进系统进行选型和配套，形成高效掘锚一体化作业线，可使每一循环作业的时间减少2545min，即每30min一个循环，生产效率将

44、大大提高，达到每天掘进进尺40m，最高月进1000m，年进尺约10000m的目标，满足高效集约化矿井综采工作面的巷道掘进要求。掘锚机组的工作原理是：掘锚机组截割部在上下摆动切割煤岩的同时，装运机构将破落的煤岩通过星轮和刮板运输系统运至后配套运输设备，机载除尘装置处于长时工作状态，与此同时，掘锚机组上的机载锚杆钻机进行钻孔、安装锚杆作业，一排锚杆安装完毕，机器前进进行下一循环作业，其作业程序见图1015。国外主要采煤国家已广泛采用掘锚支一体化的综掘机，其主要代表机型是奥地利塔姆洛克沃依斯特阿尔派恩公司生产的ABM20型、ABM12型、ABM14型和ABM30型掘锚联合机组，其中ABM20型可以在

45、掘进的同时，在距工作面1.2m处进行锚杆支护作业，现已在南非、澳大利亚等许多国家的采矿业取得了良好的声誉。德国Paurat公司生产的E230型掘锚联合机组在德国等地也取得了良好的使用效果。据预测，未来的掘锚联合机组将向自动钻眼和自动装锚杆的目标发展。虽然我国目前没有生产该类设备，但已经开始了这方面的研究与开发。煤科院南京研究所与兖州鲍店煤矿共同研究开发了机载的锚杆钻机，并安装在MRHS100型掘进机上，组成掘锚一体化掘进机组进行试验，试验期间的平均进尺为389m/月，在煤层和顶板的硬度合适时，月实际进度可达500m。随着研究的深入，可以预料国产的掘锚一体化快速掘进成巷设备将在我国进入实际应用阶

46、段。二、连续采煤机掘进煤巷1连续式采煤机组成的采掘生产线目前，我国一些矿区已开始学习世界先进采煤国家的经验，在开采方法上实现长壁和房柱的联合、掘进和回采的统一。即在长壁工作面两侧各布置34条巷道，用连续采煤机进行房柱式开采，结束后再进行长壁工作面开采。一般来说，对于开采深度不大于500m、煤柱稳定性好的矿区，可利用连续采煤机进行房柱式开采，见图1012。连续采煤机是房柱式采煤的主要设备，与掘进机、采煤机结构上的不同之处，在于它的截割滚筒多为横轴式，宽度较大，在液压缸控制下上下摆动，可一次掘出宽4m左右的巷道。随着英美等国将前进式开采改为后退式开采，连续采煤机逐步被用于煤巷掘进，并取得很高的进尺

47、。用于掘进时，它与一般掘进机使用上不同之处在于：巷道掘进机用于单一巷道掘进，而连续采煤机则是多巷道同时掘进，并可实现掘锚装运平行作业。如图1013所示，连续采煤机在第1条巷道作业时，锚杆机在第3条巷道打眼和安装锚杆。当向前掘进一段距离后，连续采煤机转移到第2条巷道，而锚杆机转移到第1条巷道钻、装锚杆。梭车运行路线如图虚线所示，往返于连续采煤机和给料破碎机之间，依次进行循环作业。通常情况下，连续采煤机掘进时，在工作面人员基本相同的情况下，1台连续性采煤机的掘进量相当于3台掘进机的掘进量。目前，国外生产连续采煤机的公司有JOY采矿机械制造厂的12、14、17系列、英格索兰生产的LN800型连续采煤

48、机，朗艾道公司最新生产的CM210型连续采煤机4个月开采产量超过30万t，机器利用率达95.8。世界上连续采煤机的总数有3300台左右，使用连续采煤机的国家主要是美国，现有3100多台，其次是南非，有80台左右。我国先后进口过美国JOY公司生产的12CM系列连续采煤机、美国费尔奇公司生产的MK22型薄煤层连续采煤机、英格索兰LN800型和杰弗里1036RB型连续采煤机等总计约50多台。国内使用的连续采煤机均为进口设备，它们既用于煤巷掘进（如在大同矿区等），又用于工作面开采（如在神华集团神东矿区）。特别是在神华集团神东矿区，利用连续采煤机开采边角煤，一次试采成功，创造了月进1498m，产煤471

49、79.5t的纪录。利用连续采煤机进行煤巷掘进也连连获佳绩，如在大柳塔矿、活鸡兔矿使用的连续采煤机，均取得月进千米以上的好成绩，是掘进机进尺的23倍。神东公司上湾矿连采一队，于2003年1月使用连续采煤机，掘进工作面单机三巷完成月进尺4656米，创造全国综掘进尺最高纪录；该矿连采二队使用12CM211D 型连续采煤机，2004年8月1日创日进尺163米，巷道断面64.4米；神东公司大柳塔矿连采二队一分队使用JOY（CM27）型连续采煤机，2004年年进尺达到24507米。 2综掘生产线与连续式采煤机组成的采掘生产线的比较在采用以掘进机为主组成的综掘生产线中，配套的支护设备一般是单体锚杆钻机，典型

50、的生产线配备3台单体锚杆钻机，劳动效率较低。由于支护作业是在空顶情况下进行的，支护的安全性受着巷道顶板条件的制约。当巷道顶板条件较好时，可以获得较大的空顶距，掘进与支护之间的影响相对较小；巷道顶板条件不好时，就必须缩短空顶距，缩小循环进尺来保证支护作业的安全，掘进速度就会下降，这也是综掘生产线总体掘进速度不能令人满意的一个主要原因。采用连续采煤机组成的采掘生产线中，配套的支护设备一般采用自带动力的锚杆钻车，用机械操作代替人工作业，虽然连续采煤机切割煤岩层的效率较高，掘进速度快，但该掘进生产线一般需要同时掘进多条巷道和大量的横向联络巷来满足配套设备的换位需要，因此掘进速度就要大打折扣。为了发挥机

51、械化设备的性能，需要有较好的巷道顶板条件，以获得较大的空顶距。在巷道顶板条件较差时，设备的换位将占用大量时间，掘进进尺将大大降低。综上所述，巷道顶板条件适宜，是上述两类掘进生产线获得较高掘进速度的前提。三、采掘锚一体化快速掘进成巷技术由于连续采煤机与锚杆机必须交叉作业，给掘进工艺带来了不便。因此，通过将连续采煤机与锚杆机两者合一，在连续采煤机上装锚杆机，用一台设备来完成巷道掘进的落、装煤及锚杆打眼、安装功能来消除连续采煤机的不利因素，从而发展形成采掘锚一体化快速掘进成巷技术。本技术的核心设备是采掘锚机组，它实际上是连续式采煤机与锚杆打眼、安装机复合的一体化设备，可以完成切割、装煤工序，又能够完

52、成钻孔、安装锚杆等工序，因而可以进行采煤、掘进和支护的作业，从而减少了掘进工作面的设备和人员，掘进工作面的空顶距可以缩短到0.751.4m，并且采用了临时支护措施，使得掘进与支护作业更加简单和安全，可以适应不断变化的巷道顶板条件，掘进成巷速度也较快，还能适应巷道布置方式的变化。1采掘锚一体化设备最早的采掘锚一体化设备是在第一台连续式采煤机面世后的七年，生产于美国。它是在连续式采煤机上安装了一台锚杆机，只能打两个锚杆，在采煤机换位后，人工或独立的锚杆机补打其余的锚杆。之后美国推出了14CM1015BD型卫星式连续采掘锚机，并广泛用于西弗吉尼亚州和宾夕法尼亚州的长壁工作面掘进顺槽。该机的截割头很宽

53、，可以一次成巷，其外侧滚筒的宽度、装载部的侧板可以液压收缩，来减少设备的宽度。该机在一个自由活动的平台上安装有二个顶板锚杆机，并带有临时支护装置。之后美国又推出不同机型的采掘锚一体化机组。其工作循环是：连续式采煤机定位后，进行切割煤层，钻机司机调节油缸使平台与采煤机机身分开，并升起临时支护装置支撑巷道顶板。当采煤机推进到相当于锚杆排距的距离时，钻机司机在临时支护装置下，进行锚杆作业，而采煤机割煤不受锚杆作业的影响。打完锚杆、钻杆收回到机后，收缩临时支护和千斤顶，平台放回连续式采煤机的托架上，连续式采煤机两侧的千斤顶把卫星平台向前推进，开始下一个循环作业。随着各国采煤技术和巷道锚杆支护技术的发展

54、，一些国家相继开发出采掘锚一体化快速掘进成巷设备，具有代表性的采掘锚一体化机组有ABM20型、KB型和ISS型等。目前采掘锚机组在国外已经成熟并得到广泛应用，例如澳大利亚长壁工作面顺槽80以上采用采掘锚一体化的掘锚机组施工，几种主要的采掘锚机组在英国也得到了应用。ABM20型采掘锚机组是典型代表，它在掘进工作面的作业方式是割煤和安装锚杆同时平行作业，即截割滚筒与装载运输机构整体向前推进割煤；与此同时，锚杆机向顶板和侧帮打眼安装锚杆；随后，行走机构带着机体及锚杆机向前移动，完成一个掘进循环。2采掘锚一体化与连续式采煤机快速掘进成巷技术的比较采掘锚一体化快速掘进成巷技术由于其核心设备采掘锚机组本身

55、带有打锚杆眼、安装锚杆部件，不仅取消了锚杆钻车，而且设备不用经常进行移动换位，可以适应各种巷道布置形式的掘进需要。单条巷道掘进时，其后继配套设备可以采用破碎机、转载机和胶带输送机，构成连续运煤系统；同时掘进多条巷道时，其后继配套设备可采用与连续采煤机除锚杆钻车外的相同设备，也可采用破碎机、胶带输送机、刮板机等构成的其他形式连续运煤系统。当采用连续运煤系统时，联络巷的间距可根据需要开掘，不受设备换位的约束，从而减少大量的联络巷的开掘。更重要的是，该设备提供了临时支护功能，能够对顶板进行及时支护，提高了对不同煤层、顶板条件的适应性，工作的安全程度也得到提高。四、煤巷快速掘进技术发展趋势根据统计资料

56、，巷道掘进作业中的支护时间要占总作业时间的70%。虽然在煤层及煤岩巷道中采用了锚带网、锚梁网以及锚索等支护手段，简化了巷道的支护作业，但巷道掘进作业中的掘进与支护的分离，是进一步提高巷道掘进速度的最大障碍。1大力开发推广掘锚联合机组。为适应日产万吨级综采工作面快速推进的需要，20世纪90年代初期发达国家研制开发了集快速掘进、锚杆支护为一体的掘锚机械化平行作业装备掘锚联合机组。该设备在英、澳等国应用中取得良好效果，在大断面煤巷掘进中年进尺高达1500020000m。目前掘锚机组在国外已趋成熟并得到了广泛应用。2广泛采用连续采煤机。连续采煤机多巷掘进是美、澳等主要采煤国家长期采用的掘进技术。我国神华集团采用连续采煤机掘进高产高效工作面煤层平巷，取得了极其显著的技术经济效益。连续采煤机采掘合一，推进速度快，效益好。同时，在综采工作面