全断面岩巷掘进机的使用选型

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1、万方数据忌第122期doi：10．3969／j．is嘶．1005—2798．2009．12．026全断面岩巷掘进机的使用选型连秀峰(潞安工程有限公司，山西长治046102)摘要：为了能适应矿井建设和采区准备提出的更高要求，在选择设备上需要更加谨慎与多方面的斟酌。通过对选择全断面岩石掘进机的使用和选型相应参数的分析与阐述，为全岩巷道建设提供了首选标准。关键词：岩石掘进机；掘进性能；地质因素；技术参数中图分类号：TD421．5+3文献标识码：B文章编号：1005—2798(2009)12．0059．02随着社会煤炭需求量的日益增加，我国的煤炭

2、产业也得到了长足的发展，同时对矿井建设和采区准备也提出了更高的要求，其中全岩巷道掘进工艺、掘进方法的改进和革新更是煤矿建设人员，特别是技术人员所关心的问题，在此，笔者结合从业十余年来对全断面岩石掘进机的使用和选型从地质因素和掘进机本身掘进性能、技术参数三个方面阐述如下。1地质因素分析1)不适宜掘进机施工的几种地质条件。①塑性地压大的软弱围岩；②类沙性土构成的软弱围岩和具有中等偏下膨胀性的围岩；③断层破碎带，岩溶发育带，严重涌水地段；④岩石单轴抗压强度超过350MPa的极硬岩且节理不发育、高硬度或高拉伸强度及高腐蚀性岩石材料。2)影响掘进效

3、率的主要地质因素。①岩石的单轴抗压强度。岩石的单轴抗压强度是影响掘进效率的关键因素之一，最适合掘进机掘进的是抗压强度为30一150MPa的硬岩。根据统计，大多数已建工程的岩石平均单轴抗压强度为75—175MPa，最大单轴抗压强度为350MPa。②岩石的硬度和耐磨性。硬度和耐磨性高的岩石巷道采用掘进机施工，刀具消耗导致施工成本增高，停机换刀次数增加影响掘进速度。③岩体的结构面发育程度。岩体的结构面发育程度一般指岩体的裂隙化程度或岩体的完整程度。在岩石抗压强度、硬度和耐磨性相同或相近的情况下，若岩石结构面发育程度不同，掘进机的掘进速度会有明显

4、差异。3)具体选型要求。全断面岩石掘进机一般分为敞开式和护盾式。敞开式全断面岩石掘进机适用于岩石质量指数为50％～100％、节理大于60cm、围岩稳定的巷道，对于地质勘察不够准确的工程，为便于及时探明前方地质情况和对不良地质进行及时处理，也宜选用敞开式。使用敞开式掘进机重点应考虑支护设备的配置，如超前钻机、锚杆钻机、钢拱架安装器、挂网设施、混凝土喷射装置等。护盾式全断面岩石掘进机适用于软弱围岩所占长度的比例较大巷道，从而可克服选用敞开式掘进机施工时支护量大及限制撑靴支撑能力、影响掘进进度的弊病。使用护盾式掘进机需要考虑加大推进系统的推进力

5、，设置辅助推进系统，加强护盾设计和配置衬砌管片安装器等。2掘进机掘进性能的要求选用掘进机时，需要根据工期、工程地质、工程设计和施工工艺等多种因素的要求，对掘进性能提出相应的要求，衡量掘进性能的主要指标为纯掘进速率、完好率、利用率和刀具消耗等。1)工作纯掘进速率。纯掘进速率为刀盘每转进尺毫米数乘以刀盘转速。在此基础上，可以进一步预计出小时进尺、日进尺、周进尺、月进尺等。纯掘进速率主要受机器设计参数和地质参数的影响。因此，根据工程地质情况和工期要求，可以向掘进机制造商提出合理的机器特性要求，并评判其设计参数是否满足掘进速度要求，或进行掘进速度

6、预测。2)完好率。完好率包括掘进机的系统可靠度和维修度两方面因素，在正确使用和维护要求前提下，该性能参数主要取决于制造商。3)利用率。利用率是掘进时间占总施工时间的比例，其一方面取决于设备的完好率，另一方面取决于工程地质情况和现场组织管理水平。现场实收稿日期：2009．10—19作者简介：连秀峰(1970一)，男，山西襄垣人，工程师，从事技术工作。59万方数据2009年12月连秀峰：全断面岩巷掘进机的使用选型弟18卷第12期际作业中，常常因为岩石支护作业、出渣作业、材料运输等工序组织不合理造成停机，从而使利用率降低。按目前技术水平，平均利

7、用率在40％左右。对于施工单位，一方面可以要求制造商提高机器的完好率；另一方面在选型设计中要考虑好掘进、出渣、支护等各工序之间的协调组织，并提高施工组织管理水平，以提高掘进机的利用率。4)刀具的消耗。一定岩石条件下，刀具的消耗一方面取决于刀具的质量和刀具在刀盘上的总体布置，也与刀具的使用和维护技术水平有关，选型设计时可要求制造商提供开挖单位立方米岩石刀具消耗费用或数量的参考值，以便进行刀具质量评判和刀具投资消耗预测。3掘进机主要技术参数的选择影响掘进机的耐久性和性能的主要关键零部件为：刀盘、刀具、刀盘轴承、刀盘驱动系统、主机体、推进系统和

8、支撑系统等。而掘进机设计的总趋势是：提高刀具承载能力；增大刀盘推力和扭矩；提高刀盘转速；增大掘进行程。1)刀盘。刀盘的直径应根据开挖洞径来决定，要求有一定的扩挖能力。掘进机直径一般在2．5一1