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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Monta
bert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At
lasCopco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EimcoSecoma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AtlasCopco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4000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1012个,掘进总长度超过3680km。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
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