王靜平

（七臺河技師學院，黑龍江七臺河 154600）

全斷面巖石掘進機施工巖石平巷

王靜平

（七臺河技師學院，黑龍江七臺河 154600）

巖石全斷面掘進施工是當今最先進的地下施工方法，掘進速度快、機械化程度高、勞動條件好、對環(huán)境影響較小，因此，日益受礦業(yè)人士的重視，已廣泛應(yīng)用于煤礦等能源開采領(lǐng)域。由于煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，開發(fā)適合煤礦地質(zhì)條件的中小型掘進機也是今后需要解決的課題。

巖石掘進機；施工；巖石平巷

掘進機按一次開挖斷面占全部斷面的比例分為部分斷面掘進機和全斷面掘進機兩種。部分斷面掘進機一般為懸臂式，主要用于軟巖巷道、煤巷和半堞巖巷道。巖石全斷面掘進機（即TBM），也叫隧道掘進機，在軟巖和土壤中施工的又稱為盾構(gòu)機，應(yīng)用于巖石隧道的稱巖石掘進機。巖石全斷面掘進施工是當今最先進的地下施工方法，掘進速度快、機械化程度高、勞動條件好、對環(huán)境影響較小，對圍巖擾動小，因此，日益受礦業(yè)人士的重視，已廣泛應(yīng)用于煤礦及幾乎所有能源開采領(lǐng)域和水利、鐵路、交通建筑等部門的地下工程建設(shè)。

巖巷掘進機是能實現(xiàn)破巖、裝巖、運輸、支護等工序的聯(lián)合機組，即聯(lián)合掘進機。它具有機械化程度高、施工速度快、效率高和工作安全等優(yōu)點，因此國內(nèi)外都在積極研制。聯(lián)合掘進機有部分斷面和全斷面掘進機兩類，前者用于軟巖或煤巷，即煤巷掘進機。后者用于巖巷，即巖巷掘進機。全斷面巖巷掘進機型號較多，其構(gòu)造大同小異。

1 掘進機的刀具和破巖原理

巖石巷道一般采用滾刀破巖，其中盤形滾刀應(yīng)用得比較廣泛，它有單刃、雙刃和三刃之分。它是由可更新的刀圈和刀體組成。刀體是由鍛鋼制成，內(nèi)有軸承和密封裝置。刀圈緊裹在刀體內(nèi)，是破巖部分，一般是用經(jīng)過表面硬化處理的合金鋼制成，對于堅硬巖石則用鑲嵌碳化鎢齒粒的刀圈。

工作時，掘進機的推力通過刀體將刀固壓入巖石，與刀圈直接接觸的巖石將被壓碎，而臨近的巖石由于楔刃的作用將產(chǎn)生剪裂破壞，因此巖石是由壓碎和剪裂兩種力破壞的。根據(jù)資料顯示，它們的比例為1∶5，即這種破巖方式以剪裂為主。

2 全斷面巖石掘進機的結(jié)構(gòu)特點

全斷面巖石掘進機是一種將機械破巖和轉(zhuǎn)運巖石等工序進行聯(lián)合作業(yè)，并能連續(xù)掘進的設(shè)備，它由移動和固定支撐推進兩大部分組成。

掘進機各主要部分的結(jié)構(gòu)分述如下：第一，破巖裝置。由刀盤和工作頭組成，刀盤裝在工作頭的前端，上面裝有若干滾刀。工作時，由電動機驅(qū)動刀盤回轉(zhuǎn)帶動滾刀旋轉(zhuǎn)，同時由工作頭傳遞推進力，使?jié)L刀的刀刃壓向巖面，擠壓剪切破碎巖石。第二，行走推進裝置。巖巷掘進機的行走推進方式，一般多采用支撐通步式，行走推進裝置由前撐靴、后撐靴和支撐板組成。前撐靴位于移動部分，用來定位，使工作頭對準掘進方向。后撐靴位于推進部分，和前撐靴共同支撐機器重量，支撐側(cè)板緊撐巖幫，起固定機身作用。一次推進行程結(jié)束后，松開支撐板，向推進油缸反向給油。第三，巖碴轉(zhuǎn)運裝置。轉(zhuǎn)運裝置由鏟斗、卸渣溜槽和輸送機組成。工作時，裝在回轉(zhuǎn)刀盤周邊的鏟斗，隨刀盤一起回轉(zhuǎn)，鏟取破碎下來的巖石。巖石在機器上方卸入卸碴溜槽，再由溜槽溜入輸送機，轉(zhuǎn)載到機器后方，由運輸設(shè)備運出。第四，驅(qū)動裝置。刀盤由電動機通過減速箱和齒輪來轉(zhuǎn)動，采用液壓油缸給推進壓力和支撐、固定、移動機體。所有傳動系統(tǒng)設(shè)備都固定在主機體上。第五，動力供給裝置。由液壓站、配電箱和變壓器等組成，均布置于機器后部。第六，方向控制裝置。掘進時可按光點偏離十字準線交點的方向和距離調(diào)整掘進方向。第七，除塵裝置。一般采用完善的濕式空氣過濾集塵系統(tǒng)，這樣也有利于強力抽風機除塵。第八，錨桿支護安裝裝置。

3 全斷面掘進機的優(yōu)缺點

3.1 全斷面掘進機的優(yōu)點

第一，成巷速度快。它能連續(xù)掘進，一次成巷，效率較高。

第二，成巷質(zhì)量高。超挖量少，一般小于開挖工程斷面積的5%，減少了襯砌量。

第三，安全?？梢员苊獗剖┕ぴ斐傻娜藛T傷亡，事故發(fā)生較少。

第四，經(jīng)濟。由于掘進機施工速度快，縮短了工期，大大提高了經(jīng)濟效益與社會效益。由于超挖量小，節(jié)省了大量襯砌費用。

3.2 全斷面掘進機的缺點

第一，在大直徑、硬巖中開挖速度慢。一般認為其適用范圍在250MPa以內(nèi)，以50～150MPa為最佳。

第二，使用范圍有一定的局限性。在煤礦井下，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)用受到了限制。

第三，初期投資大。掘進機一次性配套成本大，要求巷道工程有一定長度。掘進機必須一機一洞，即一個工程施工完成后下一個工程的斷面必須與前次相同。掘進機設(shè)備龐大，需配備良好的運輸裝卸條件。另外，對刀具材質(zhì)和結(jié)構(gòu)、施工人員的素質(zhì)等要求也比較高。由于煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，掘進機的使用受到限制，應(yīng)用較少。研制、開發(fā)適合煤礦地質(zhì)條件的中小型掘進機也是今后需要解決的課題。

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［2］葉平，曹靜，秦廣鵬.復(fù)合軟巖頂?shù)装宕笞冃位夭上锏揽焖倬蜻M技術(shù)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012，（08）：82.

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1674-8646（2016）01-0039-02

2015-10-11

王靜平（1963-），女，遼寧東溝人，講師，主要從事礦業(yè)工程教學與研究。