[科普中国]-平巷掘进机掘进

介绍

采用联合掘进机连续破碎岩石和出碴，一次形成巷道的机械化平巷特殊法掘进作业。与钻爆法相比较，平巷掘进机掘进的优点是：作业过程连续进行，掘进速度快，机械化程度高，劳动强度低，对围岩破坏小，安全性高，周壁光滑，不超挖、欠挖、巷道质量好。其缺点是： 机体庞大，掘进成本高，适应性差，不能掘弯道，仅用于软土地层和中硬岩层的掘进。

平巷掘进机械主要用于地下矿山、铁路、公路和水利工程等的平巷掘进工程。平巷掘进机械按掘进工艺方法分为循环掘进式和连续掘进式机械。循环掘进式机械经钻孔、爆破、出碴、支护等工序多次循环完成巷道掘进，各工序使用不同的机械。钻孔使用掘进钻车、钻装车;爆破使用装药器和装药车;出碴使用铲斗装载机、蟹爪装载机、立爪装载机、耙斗装载机、铲插装载机、振动装载机和地下铲运机、车箱式装运机、储槽振动装运机;支护使用松石撬落机、架棚机、锚杆钻装车、锚索钻装车、混凝土喷射机、混凝土浇灌机、旋喷注浆机，以及管线架设机等。连续掘进式机械可同时进行破岩、出碴和支护作业，连续钻进成巷，称为平巷钻进机。连续掘进式机械按破岩方式分为分断面式和全断面式的。分断面式机械主要有截盘式、悬臂式、摆轮式和冲击式四种。全断面式机械主要有支撑式和盾构式两种。

总的发展趋势是： 循环作业平巷掘进机械规格微型化和大型化，多功能化和自动化。连续作业平巷钻进机小型化，提高对岩层的适应性，扩大应用范围。

发展简史平巷掘进机掘进最早出现于19世纪50年代。限于当时的技术水平，难以解决切削刀具和驱动力等问题，所以一个世纪内平巷掘进机停滞不前，未推广应用。20世纪30年代，苏联、美国开始致力于联合掘进机的研制工作。60年代中期，中国开始研制和应用平巷掘进机，先后设计制造了十多种掘进机，钻进直径为2.5～5.5m，并创造了月掘进250m（钻进直径为2.6m、岩石抗压强度为121～246MPa）和日掘进20m（钻进直径为3.5m、岩石抗压强度为116.8MPa）的纪录。但在刃具材质、元件性能、机械结构和加工工艺、掘进定向、出碴和通风等方面仍存在许多问题，有待解决。2

破岩刀具根据刀具的形状和运动特点，掘进机的破岩刀具分为滚刀和削刀两类。滚刀的破岩原理是在强大压力作用下，在岩面上滚动破碎岩石;削刀则是靠侧向的挤压作用，在侧向的周边洞壁铣削切割岩石。因此，应针对不同的岩体，选择不同的刀具。

掘进机分类与开挖方式掘进机按其开挖断面分为全断面型和自由断面型两种，应用较多的是开挖断面为圆形的全断面型掘进机。自由断面型掘进机虽然能开挖任何形状的断面，但由于强制推进力和切削力均较弱，多用于挖掘中等硬度 （抗压强度40～80MPa）以下的岩层。

全断面型掘进机由破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向机构和吸尘、通风装置等部分组成。应用全断面型掘进机开凿巷道有两个基本方案： 一是用掘进机直接开挖成圆形断面，底部填平后呈拱形，然后铺设轨道，从而成为拱形断面巷道;二是先用掘进机开挖导硐，再用钻爆法扩大到所需的断面尺寸。

自由断面型掘进机由破岩装置、出碴装置和移动装置等部分组成。破岩装置是一个装在液压臂上的球状或圆锥状铣刀头，液压臂能自由伸缩，能在水平和垂直方向上回转。出碴装置实质上就是刮板式或蟹爪式装碴机。移动装置有履带式和轮胎式两种。自由断面型掘进机一般在开挖断面上自下而上分层切割，直至断面符合设计尺寸，这种作业方式有利于装岩出碴。