全断面岩石掘进机施工岩石平巷

王静平

（七台河技师学院，黑龙江七台河 154600）

全断面岩石掘进机施工岩石平巷

王静平

（七台河技师学院，黑龙江七台河 154600）

岩石全断面掘进施工是当今最先进的地下施工方法，掘进速度快、机械化程度高、劳动条件好、对环境影响较小，因此，日益受矿业人士的重视，已广泛应用于煤矿等能源开采领域。由于煤矿的地质条件复杂，开发适合煤矿地质条件的中小型掘进机也是今后需要解决的课题。

岩石掘进机；施工；岩石平巷

掘进机按一次开挖断面占全部断面的比例分为部分断面掘进机和全断面掘进机两种。部分断面掘进机一般为悬臂式，主要用于软岩巷道、煤巷和半堞岩巷道。岩石全断面掘进机（即TBM），也叫隧道掘进机，在软岩和土壤中施工的又称为盾构机，应用于岩石隧道的称岩石掘进机。岩石全断面掘进施工是当今最先进的地下施工方法，掘进速度快、机械化程度高、劳动条件好、对环境影响较小，对围岩扰动小，因此，日益受矿业人士的重视，已广泛应用于煤矿及几乎所有能源开采领域和水利、铁路、交通建筑等部门的地下工程建设。

岩巷掘进机是能实现破岩、装岩、运输、支护等工序的联合机组，即联合掘进机。它具有机械化程度高、施工速度快、效率高和工作安全等优点，因此国内外都在积极研制。联合掘进机有部分断面和全断面掘进机两类，前者用于软岩或煤巷，即煤巷掘进机。后者用于岩巷，即岩巷掘进机。全断面岩巷掘进机型号较多，其构造大同小异。

1 掘进机的刀具和破岩原理

岩石巷道一般采用滚刀破岩，其中盘形滚刀应用得比较广泛，它有单刃、双刃和三刃之分。它是由可更新的刀圈和刀体组成。刀体是由锻钢制成，内有轴承和密封装置。刀圈紧裹在刀体内，是破岩部分，一般是用经过表面硬化处理的合金钢制成，对于坚硬岩石则用镶嵌碳化钨齿粒的刀圈。

工作时，掘进机的推力通过刀体将刀固压入岩石，与刀圈直接接触的岩石将被压碎，而临近的岩石由于楔刃的作用将产生剪裂破坏，因此岩石是由压碎和剪裂两种力破坏的。根据资料显示，它们的比例为1∶5，即这种破岩方式以剪裂为主。

2 全断面岩石掘进机的结构特点

全断面岩石掘进机是一种将机械破岩和转运岩石等工序进行联合作业，并能连续掘进的设备，它由移动和固定支撑推进两大部分组成。

掘进机各主要部分的结构分述如下：第一，破岩装置。由刀盘和工作头组成，刀盘装在工作头的前端，上面装有若干滚刀。工作时，由电动机驱动刀盘回转带动滚刀旋转，同时由工作头传递推进力，使滚刀的刀刃压向岩面，挤压剪切破碎岩石。第二，行走推进装置。岩巷掘进机的行走推进方式，一般多采用支撑通步式，行走推进装置由前撑靴、后撑靴和支撑板组成。前撑靴位于移动部分，用来定位，使工作头对准掘进方向。后撑靴位于推进部分，和前撑靴共同支撑机器重量，支撑侧板紧撑岩帮，起固定机身作用。一次推进行程结束后，松开支撑板，向推进油缸反向给油。第三，岩碴转运装置。转运装置由铲斗、卸渣溜槽和输送机组成。工作时，装在回转刀盘周边的铲斗，随刀盘一起回转，铲取破碎下来的岩石。岩石在机器上方卸入卸碴溜槽，再由溜槽溜入输送机，转载到机器后方，由运输设备运出。第四，驱动装置。刀盘由电动机通过减速箱和齿轮来转动，采用液压油缸给推进压力和支撑、固定、移动机体。所有传动系统设备都固定在主机体上。第五，动力供给装置。由液压站、配电箱和变压器等组成，均布置于机器后部。第六，方向控制装置。掘进时可按光点偏离十字准线交点的方向和距离调整掘进方向。第七，除尘装置。一般采用完善的湿式空气过滤集尘系统，这样也有利于强力抽风机除尘。第八，锚杆支护安装装置。

3 全断面掘进机的优缺点

3.1 全断面掘进机的优点

第一，成巷速度快。它能连续掘进，一次成巷，效率较高。

第二，成巷质量高。超挖量少，一般小于开挖工程断面积的5%，减少了衬砌量。

第三，安全。可以避免爆破施工造成的人员伤亡，事故发生较少。

第四，经济。由于掘进机施工速度快，缩短了工期，大大提高了经济效益与社会效益。由于超挖量小，节省了大量衬砌费用。

3.2 全断面掘进机的缺点

第一，在大直径、硬岩中开挖速度慢。一般认为其适用范围在250MPa以内，以50～150MPa为最佳。

第二，使用范围有一定的局限性。在煤矿井下，由于地质条件复杂，应用受到了限制。

第三，初期投资大。掘进机一次性配套成本大，要求巷道工程有一定长度。掘进机必须一机一洞，即一个工程施工完成后下一个工程的断面必须与前次相同。掘进机设备庞大，需配备良好的运输装卸条件。另外，对刀具材质和结构、施工人员的素质等要求也比较高。由于煤矿的地质条件复杂，掘进机的使用受到限制，应用较少。研制、开发适合煤矿地质条件的中小型掘进机也是今后需要解决的课题。

［1］马鹏飞.数字式液压流量阀设计研究［J］.建筑机械，1998，（11）：98.

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TH12

A

1674-8646（2016）01-0039-02

2015-10-11

王静平（1963-），女，辽宁东沟人，讲师，主要从事矿业工程教学与研究。