岩石平巷培訓教案--中國礦業大學
第一節 平巷斷麵設計
巷道是井下行人、運輸、生產的通道，斷麵設計是否合理，將直接影響煤礦生產的安全和經濟效益。斷麵設計的主要原則是：在滿足安全、生產和施工要求的條件下，力求提高斷麵利用率，取得最佳的經濟效果。
巷道斷麵設計的內容和步驟是：首先選擇巷道斷麵形狀，確定巷道淨斷麵尺寸，並進行風速驗算；其次，根據支架參數和道床參數計算出巷道的設計掘進斷麵尺寸，並按允許的超挖值求算出巷道的計算掘進斷麵尺寸；然後，布置水溝和管纜；最後，繪製巷道斷麵施工圖，編製巷道特征表和每米巷道工程量以及材料消耗量一覽表。
一、斷麵選型
我國煤礦井下使用的巷道斷麵形狀，按其構成的輪廓線可分為折線形和曲線形兩大類。前者如矩形、梯形、不規則形等；後者如半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形、馬蹄形、橢圓形和圓形等（見圖8-1）。
圖8-1巷道斷麵形狀
(a) 矩形；(b) 梯形；(c) 半梯形；(d) 半圓拱形；(e) 圓弧拱形；(f) 三心拱形；
(g) 封閉拱形；(h) 橢圓形；(i) 圓形
巷道斷麵形狀的選擇，主要應考慮巷道所處的位置（即作用在巷道上地壓的大小和方向、圍岩性質）、用途及其服務年限、選用的支架材料和支護方式、掘進方法和采用的掘進設備等因素。
一般情況下，作用在巷道上的地壓大小和方向在選擇斷麵形狀時起主要作用。當頂壓和側壓均不大時，可選用矩形或梯形斷麵；當頂壓較大、側壓較小時，則應選用直牆拱形斷麵（半圓拱、圓弧拱或三心拱）；當頂壓、側壓都很大且底鼓嚴重時，就必須選用諸如馬蹄形、橢圓形或圓形等封閉式斷麵。
巷道的用途和服務年限也是考慮選擇斷麵形狀不可缺少的重要因素。服務年限長達幾十年的開拓巷道，采用受力性能好的各種拱形斷麵較為有利；服務年限10年左右的準備巷道多采用斷麵利用率高的梯形斷麵；服務年限短的回采巷道，因受動壓影響采用具有可縮金屬支架的梯形斷麵。
礦區富有的支架材料和習慣使用的支護方式，往往也直接影響巷道斷麵形狀的選擇。金屬支架和錨杆可用於任何形狀的斷麵；噴射混凝土支護方式適用於拱形等曲線斷麵。
掘進方法和掘進設備對於巷道斷麵形狀的選擇也有一定的影響。目前，岩石平巷掘進仍是采用鑽眼爆破方法占主導地位，它能適應任何形狀的斷麵。在使用全斷麵掘進機組掘進的岩石平巷，選用圓形斷麵無疑是更為合適的。
上述選擇巷道斷麵形狀應考慮的諸因素，彼此是密切聯係而又相互製約的。條件要求不同，影響因素的主次位置就會發生變化。所以，應該綜合分析，抓住主導因素兼顧次要因素，以便能選用較為合理的巷道斷麵形狀。
二、確定斷麵尺寸
巷道斷麵尺寸主要取決於巷道的用途，存放或通過它的機械、器材或運輸設備的數量及規格，人行道寬度和各種安全間隙，以及通過巷道的風量等。
設計巷道斷麵尺寸時，根據上述諸因素和有關規程、規範的規定，首先定出巷道的淨斷麵尺寸，並進行風速驗算；其次，根據支護參數、道床參數計算出巷道的設計掘進斷麵尺寸，並按允許加大值（超挖值）計算出巷道的計算掘進斷麵尺寸；最後，按比例繪製巷道斷麵施工圖，編製巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
（一）巷道淨寬度的確定
直牆拱形和矩形巷道的淨寬度，係指巷道兩側內壁或錨杆露出長度終端之間的水平距離。對於梯形巷道，當其內通行礦車、電機車時，淨寬度係指車輛頂麵水平的巷道寬度；當其內不通行運輸設備時，淨寬度係指從底板起1.6 m水平的巷道寬度。
運輸巷道淨寬度，由運輸設備本身外輪廓最大寬度和《煤礦安全規程》所規定的人行道寬度以及有關安全間隙相加而得；無運輸設備的巷道，可根據行人及通風的需要來選取。
如圖8-2所示，拱形雙軌巷道淨寬度按下式計算。
（8-1）
式中，B--巷道淨寬度，指直牆內側的水平距離，m；
a--非人行側的寬度，《煤礦安全規程》規定，a≥0.3m；當巷道內安設輸送機時，輸送機距支護或镟牆最突出部分之間的距離，a≥0.5m。
A1--運輸設備的最大寬度，m，幾種常用運輸設備的寬度和高度見表8-1。
C--人行道的寬度，《煤礦安全規程》規定，從巷道道碴麵起1.6 m的高度內，C≥0.8m，在人車停車地點C≥1.0m，在巷道高度1.6m至1.8 m之間不得架設管、線和電纜。 圖8-2 巷道淨斷麵尺寸計算簡圖
t--在雙軌運輸巷道中，兩列對開列車最突出部分之間的距離，《煤礦安全規程》規定：t≥0.2m，在采區裝載點t≥0.7m，在礦車摘掛鉤地點t≥1.0m。
表8-1 幾種常用運輸設備的主要計算尺寸 單位：mm
運輸設備類型 寬度(A1) 高度(h) 運輸設備類型 寬度(A1) 高度(h)
1060
1360 1550 1054 1550
1t固定式礦車 880 1150
1335 1600 1.5t固定式礦車 1050 1150
1050
1212
1350 1600 3t底卸式礦車 1200 1400
TD75固定式輸送機 1515 1200
920 1550 SPJ-800 吊掛膠帶輸送機 1200 900
（二）巷道淨高度的確定
矩形、梯形巷道的淨高度係指自道渣麵或底板至頂梁或頂部噴層麵、錨杆露出長度終端的高度；拱形巷道的淨高度是指自道渣麵至拱頂內沿或錨杆露出長度終端的高度，如圖8-2所示。
《煤礦安全規程》規定，主要運輸巷道和主要風道的淨高，自軌麵起不得低於1.9 m。架線電機車運輸巷道的淨高，必須符合有關規定：電機車架空線的懸掛高度，自軌麵算起在行人的巷道內、車場內以及人行道同運輸巷道交叉的地方不得小於2m；在不行人的巷道內不得小於1.8m；在井底車場內，從井底到乘車場其高度不得小於2.2m。電機車架空線和巷道頂或棚梁之間的距離不得小於0.2m。采區（盤區）內的上山、下山和平巷的淨高不得低於1.8m。
確定拱形巷道的淨高度，主要是確定其淨拱高和自底板起的壁（牆）高，如圖8-2所示。
（8-2）
式中，H--拱形巷道的淨高度，m；
h0--拱形巷道的拱高，m；
h3--拱形巷道的牆高，m；
hb--巷道內道碴高度，按表8-6選取，m。
1．拱高h0的確定
拱的高度常以與巷道淨寬的比來表示（稱為高跨比）。
半圓拱的拱高h0、拱的半徑R均為巷道淨寬的1/2，即h0=R=B/2。圓弧拱的拱高，煤礦多取巷道淨寬的1/3，即h0=B/3。個別礦井為了提高圓弧拱的受力性能，取拱高h0=2B/5。金屬礦山由於圍岩堅固穩定，可將圓弧拱的拱高h0取為巷道淨寬的1/4或1/5。
2．牆高h3的確定
拱形巷道的牆高(h3)係指自巷道底板至拱基線的垂直距離（見圖8-2）。為了滿足行人安全、運輸通暢以及安裝和檢修設備、管纜的需要，拱形巷道的牆高h3設計按架線電機車導電弓子頂端兩切線的交點處與巷道拱壁間最小安全間隙要求、管道的裝設高度要求、人行高度要求、1.6m高度人行寬度要求和設備上緣至拱壁最小安全間隙要求等5種情況，表8-2中公式計算，並取其最大者。
上述計算出的牆高h3值，必須按隻進不舍的原則，以0.1 m進級。
（三）巷道的淨斷麵積
巷道的淨寬和淨高確定後，巷道的淨斷麵麵積便可以求出。
半圓拱巷道淨斷麵麵積：S=B(0.39B+h2) (8-3)
圓弧拱巷道淨斷麵麵積：S=B(0.24B+h2) (8-4)
三心拱巷道淨斷麵麵積：S=B(0.26B+h2) (8-5)
（四）巷道風速驗算
巷道通過的風量是根據對整個礦井生產通風網絡求解得到的。當通過該巷道的風量確定後，斷麵越小風速越大。風速大，不僅會揚起煤塵，影響工人身體健康和工作效率，而且易引起煤塵爆炸事故。為此，《煤礦安全規程》規定了各種不同用途的巷道所允許的最高風速（見表8-3）。但是，為使礦井增產留有餘地和滿足經濟風速的要求，一般不選用表中所列的最高風速。《煤炭工業設計規範》規定，礦井主要進風巷的風速一般不大於6 m/s。所以設計出巷道淨斷麵後，還必須進行風速驗算，即
（8-6）
式中，v--通過該巷道的風速，m/s；
Q--根據設計要求通過該巷道的風量，m3/s；
S--巷道的淨斷麵麵積，m2；
Vmax--該巷道允許通過的最大風速，按表8-3確定，m/s。
表8-3 巷道允許的最高風速
巷道名稱 允許最高風速
風 橋
主要進、回風道
架線電機車巷道
輸送機巷道，采區進、回風巷
回采工作麵、掘進中的煤巷和半煤岩巷
掘進中岩巷
其他行人巷道 10
8
8
6
4
4
-
一般對低瓦斯礦井，按前述方法所設計出的巷道淨斷麵尺寸均能滿足通風要求。但是，對高瓦斯礦井往往不能滿足。這時，巷道的淨斷麵尺寸就需要根據允許的巷道最高風速和《煤炭工業設計規範》規定的最高風速要求來進行計算。
（五）巷道設計和計算掘進斷麵麵積
1．支護參數的確定
通常應根據巷道的類型和用途、巷道的服務年限、圍岩的物理力學性質以及支架材料的特性、來源等因素綜合分析選擇合理的支護形式。支護方式應力求承載能力強、就地取材、施工方便、經濟耐用、維修量小。
支護方式確定後，即可進行支護參數的選擇。支護參數是指各種支架的規格尺寸。如礦用工字鋼和U型鋼的型號，錨噴支護的錨杆類型、長度、直徑、間距和排距，噴射混凝土的厚度與標號等。
對於岩石平巷的支護而言，錨噴支護是主要支護形式。目前，錨噴支護已形成一個支護係列。它包括噴射混凝土支護，錨杆支護，錨杆與噴射混凝土聯合支護，錨杆、噴射混凝土與鋼筋網聯合支護以及與金屬支架的聯合支護。
2． 道床參數的選擇
道床參數選擇包括鋼軌型號選取、軌枕規格和道碴高度的確定。
鋼軌的型號是以每米長度的質量來表示的。煤礦常用的型號是11kg/m、15 kg/m、18 kg/m、24kg/m、30kg/m和33kg/m。鋼軌型號根據巷道類型、運輸方式及設備、礦車容積和軌距來選用，見表8-4。
表8-4 巷道軌型選擇及技術特征
巷道類型 運輸方式及設備 礦車容積 軌距/mm 鋼軌型號/kg•m-1
井底車場及主要運輸大巷 8t、10t電機車或12t、14t機車牽引列車 5t底卸式
3t底卸式 900
600 ≥30
<8t機車 1t固定式 600 18
無極繩，≤5t機車 1t固定式 600 15
采區運輸巷道 上、下山 鋼絲繩運輸 1.5t固定式 600（900）
600 15
15
運輸中巷、回風順槽 ≤5t機車或鋼絲繩運輸 1.5t固定式
1t固定式 600（900）
600 15
11或15
軌枕的類型和規格應與選用的鋼軌型號相適應。目前多使用鋼筋混凝土軌枕，木軌枕主要用在道岔處。由於預應力鋼筋混凝土軌枕具有較好的抗裂性和耐久性、構件剛度大、節約木料、造價低等優點，所以應大力推廣使用。常用的軌枕規格見表8-5。
表8-5 常用軌枕規格 單位：mm
軌枕規格 軌距 軌型/kg•m-1 全長 全高 上寬 下寬
木軌枕 600 11
15或18
24 1200 100
120
140 --
120
130 120
150
160
900 15或18
24、30 1600 120
140 120
130 150
160
鋼筋混凝土軌枕 600 11或15
18 1200 130
130 120
160 140
180
900 24、30 1700 145 170 200
預應力鋼筋混凝土軌枕 600 15或18 1200 115 100 140
道床應選用堅硬和不易風化的碎石或卵石做道碴，粒度以20～30 mm為宜，並不準摻有碎末等雜物，使其具有適當孔隙率，以利於排水和有良好的彈性。道碴的高度也應與選用的鋼軌型號相適應，其厚度不得小於100mm，至少要把軌枕1/2～2/3的高度埋入道碴內，二者關係如圖8-3所示。
圖8-3 道床尺寸關係圖
道床寬度可按軌枕長度再加200mm考慮。相鄰兩軌枕中心線距一般為0.7~0.8 m，在鋼軌接頭、道岔和彎道處應適當減小。道床有關參數見表8-6。
表8-6 常用道床參數 單位：mm
巷道類型 鋼軌型號
/kg•m-1 道床總高度
hc 道碴高度
hb 道碴麵至軌道麵垂高
hs
井底車場主要運輸巷道 ≥24 360 200 160
18 320 180 140
采區運輸巷道 上、下山 15或18 220 可不鋪道碴，軌枕沿底板浮放，也可在浮放軌枕兩側充填掘進矸石
運輸中巷、回風順槽 15或18 220
大型礦井特別是采用底卸式礦車運輸時，井底車場和主要運輸大巷應積極推廣整體（固定）道床。這種道床可用混凝土一次澆灌而成，也可先在軌道下鋪設軌枕，然後再澆灌混凝土。但是，有低鼓且未處理的巷道不宜采用整體道床。
3．巷道設計和計算掘進斷麵麵積
巷道的淨尺寸加上支護和道床參數後，便可獲得巷道的設計掘進尺寸，進而求算出巷道的設計掘進斷麵積。
半圓拱巷道設計掘進斷麵麵積為： (8-7)
圓弧拱巷道設計掘進斷麵麵積為： (8-8)
梯形巷道的設計掘進斷麵麵積為： (8-9)
式中，符號意義參見圖8-4、8-5。
巷道設計掘進斷麵尺寸加上允許的掘進超挖誤差值δ（75 mm），即可求算出巷道計算掘進斷麵尺寸。因此，在計算布置錨杆的巷道周長、噴射混凝土周長和粉刷麵積周長時，就應用比原設計淨寬大2δ的計算淨寬作為計算基礎，以便保證巷道施工時材料應有的消耗量。
三、斷麵內水溝設計和管線布置
（一）水溝設計
為了排出井下湧水和其他汙水，設計巷道斷麵時應根據礦井生產時通過該巷道的排水量設計水溝。水溝通常布置在人行道一側，並盡量少穿越運輸線路。隻有在特殊情況下才將水溝布置在巷道中間或非人行道一側。
平巷水溝坡度可取0.3%～0.5%，或與巷道的坡度相同，但不應小於3.5%，以利水流暢通。
運輸大巷的水溝可用混凝土澆築，也可把鋼筋混凝土預製成構件，然後送到井下鋪設。采區中間巷的水溝，可根據巷道底板性質、服務年限長短、排水量大小和運輸條件等因素考慮是否需要支護。回采巷道的服務年限短、排水量小，故其水溝不用支護。棚式支架巷道水溝一側的邊緣距棚腿應不小於300mm。
為了行人方便，主要運輸大巷和傾角小於15°斜巷的水溝應鋪放鋼筋混凝土預製蓋板，蓋板頂麵應與道渣麵齊平。隻有在無運輸設備的巷道或傾角大於15°的斜巷以及采區中間巷和順槽才可不設蓋板。
常用的水溝斷麵形狀，有對稱倒梯形、半倒梯形和矩形幾種。各種水溝斷麵尺寸應根據水溝的流量、坡度、支護材料和斷麵形狀等因素確定，常用的水溝斷麵及尺寸見圖8-5、8-6。
圖8-4 半圓拱形巷道斷麵壁高計算圖
圖8-5 拱形巷道水溝斷麵
圖8-6 采區梯形巷道水溝斷麵
為了簡化設計，可以直接在設計部門提供的各種斷麵形狀水溝的技術特征表(參見表8-7)中選取。
（二） 管線布置
根據生產需要，巷道內需要敷設諸如壓風管、排水管、供水管、動力電纜、照明和通信電纜等管道和電纜。管纜的布置要考慮安全和架設檢修的方便，一般應符合下列要求：
（1） 管道通常設置在人行道一側，也可設在非人行道側。管道架設可采用管墩架設、托架固定或錨杆懸掛等方式。若架設在人行道上方，管道下部距道碴或水溝蓋板的垂高不應小於1.8m，若架設在水溝上，應以不妨礙清理水溝為原則。
（2） 在架線式電機車運輸巷道內，不要將管道直接置於巷道底板上（用管墩架設），以免電流腐蝕管道。管道與運輸設備之間必須留有不小於0.2m的安全距離。
（3） 通信電纜和電力電纜不宜設在同一側。如受條件限製設在同一側時，通信電纜應設在動力電纜上方0.1m以上的距離處，以防電磁場作用幹擾通訊信號。
（4） 高壓電纜和低壓電纜在巷道同側敷設時，相互之間距離應大於0.1 m以上；同時高壓電纜之間，低壓電纜之間的距離不得小於50mm，以便摘掛方便。
（5） 電纜與管道在同一側敷設時，電纜要懸掛在管道上方並保持0.3 m以上距離。
（6） 電纜懸掛高度應保證當礦車掉道時不會撞擊電纜，或者電纜發生墜落時，不會落在軌道上或運輸設備上。所以，電纜懸掛高度一般為1.5～1.9m；電纜兩個懸掛點的間距不應大於3.0m；電纜與運輸設備之間距離不應小於0.25 m。
表8-7 拱形、梯形巷道水溝規格和材料消耗表
巷道類別 支護類別 流量/m3•h-1 淨尺寸/mm 斷麵/m3 每米材料消耗量
坡度 寬B 深
H 淨 掘進 蓋板 水溝
0.3% 0.4% 0.5% 上寬
B1 下寬
B2 鋼筋/kg 混凝土/m3 混凝土/m3
拱形大巷 錨噴
砌镟 0~86
0~96 0~97
0~100 0~112
0~123 300 350
350 0.105
0.114 0.144
0.139 1.336
1.336 0.0226
0.0226 0.114
0.099
350 300
錨噴
砌镟 86~172
96~197 97~205
100~227 112~227
123~254 400 400
450 0.160
0.169 0.203
0.207 1.633
1.633 0.0276
0.0276 0.133
0.120
400 350
錨噴
砌镟 172~302
197~349 205~349
227~403 227~382
254~450 500 450
500 0.225
0.238 0.272
0.278 2.036
2.036 0.0323
0.0323 0.152
0.137
500 450
錨噴
砌镟 302~374
349~397 349~432
403~458 382~472
450~512 500 500
550 0.250
0.261 0.306
0.309 2.036
2.036 0.0323
0.0323 0.161
0.145
500 450
采區梯形 棚式
棚式
棚式
棚式 0~78
78~118
118~157
157~243 0~90
90~136
136~181
181~280 0~100
100~152
152~202
202~313 230
250
280
350 180
220
250
300 260
300
320
350 0.05
0.07
0.08
0.11 0.146
0.174
0.196
0.236 無
無
無
無 0.093
0.104
0.110
0.122
四、彎曲巷道斷麵加寬
在巷道彎道處，車輛四角要外伸或內移，應將上述安全間隙適當加大，加大值與車箱長度、軸距和彎道半徑有關。其加寬值一般外側為200 mm（20 t電機車可加寬300 mm），內側為100mm，雙軌中線距為300mm。有的設計為了簡化計算，內外側均加寬200mm。巷道除曲線段要全部加寬外，與曲線段相連的兩端直線段也需加寬。其加寬長度對於礦車運輸巷道建議取1.5～3.5 m；電機車通行的巷道，建議加寬3～5m。雙軌曲線巷道，兩軌道中線距加寬起點也應從直線段開始，用於機車建議加寬5m；用於3t或5t底卸式礦車建議加寬5～7m；用於1t礦車可加寬2m。
第二節 鑽眼爆破
鑽眼爆破工作是一項主要工序，質量好壞，對巷道掘進進度、規格質量、支護效果、掘進工效和成本都有很大影響，因此必須采用最優的施工工藝參數，才能獲得最佳的施工效果。
目前，鑽眼爆破的主要技術發展趨勢是發展中深孔、光麵爆破和斷裂成型（刻槽）爆破技術。增加眼深，完善深孔直眼掏槽方式，減少炮眼數量，加快鑽眼速度和提高爆破效率。現代工程是以每米巷道所需的鑽爆工時最短、炮眼利用率最高和光爆質量標準評價施工效果。
一、鑽眼機具
鑽眼機具包括鑿岩機、電鑽、釺頭、釺杆、鑽頭、鑽杆和鑽架設備。
（一）鑿岩機和煤電鑽
1.鑿岩機
鑿岩機按其動力分有風動、液壓、內燃和電動四類。岩巷掘進中大量應用的是氣動鑿岩機，巷道掘進用國產風動鑿岩機部分型號和性能見表8-10。
表8-10 國產風動鑿岩機型號及主要性能表
類型 型號 主要產地 閥型 機重
kg 汽缸直徑
mm 活塞行程
mm 衝擊功
J 扭矩N•m 衝擊頻率
次/min 耗風量
m3/min
氣
腿
式 YT-23 沈陽 環行 24 76 60 >60 >15 2100 <3.6
YT-24 天水 控製閥 24 70 70 >60 >13 1800 <2.9
YT-26 天津 控製閥 26 75 70 >70 >15 2050 <3.5
YTP-26 湘潭 無閥 26.5 95 50 >60 >18 2600 <3.0
向上式 YSP-45 沈陽 環行 44 95 47 270 >18 2700 <5
導
軌
式 YGP-28 沈陽 控製閥 K28 K95 50 90 >40 2700 <4.5
YGP-45 沈陽 控製閥 35 100 48 100 >50 2600 <6.5
YG-40 天水 控製閥 36 85 80 105 38 1600 <5
YGZ-90 南京 無閥 90 125 62 200 >120 2000 衝<8.5
轉<2.5
與風動鑿岩機相比，液壓鑿岩機的特點是：機械性能好，其衝擊功、衝擊頻率和能量傳遞效率等指標均大為提高，鑿岩速度高出1倍以上；可依岩層情況調整鑿岩機性能參數，可采用旋轉或衝擊或衝擊旋轉等不同方式，可在最佳工況下鑿岩，並獲得較高的鑿岩速度；動力消耗少、能量利用率高，其動力消耗僅為風動鑿岩機的1/3～1/4；噪音低，汙染小，改善了工作條件。目前液壓鑿岩機定型產品的重量較大，需與液壓台車配套使用，投資大，技術和維修要求高，國產部分液壓鑿岩機型號和性能見表8-11。
鑿岩台車的基本結構是由推進器、支臂(鑽臂)、車體、行走機構和供風、供水及液壓操縱係統等組成。按裝設鑿岩機台數(支臂數)分為單機、雙機、三機和多機鑿岩台車。按行走機構分有軌輪式、輪胎式和履帶式。按行走機構的驅動方式分為電力直接驅動、電力與液壓驅動、風動和柴油驅動4種。我國煤礦巷道掘進常采用電力驅動的軌輪式和履帶式兩種。鑿岩台車的應用，提高了掘進速度和效率，改善了勞動強度和條件，是巷道鑿岩機械化水平的進一步發展的主要標誌。鑿岩台車與裝載、轉載，運輸設備配套使用，可組成巷道掘進機械化作業線。
鑽裝機是將鑿岩機安裝在裝岩機上，實現鑿、裝合一的機械。我國生產的鑽裝機多是在耙鬥裝岩機上安裝2～4台導軌式風動鑿岩機，以減少工作麵的施工設備。
2．煤電鑽
在煤巷掘進中，我國普遍采用煤電鑽。國產部分煤電鑽的牌號及性能見表8-12。它由電力直接驅動，與風動鑿岩機相比設備簡單，省卻了空氣壓縮機及輸送壓縮空氣的管路，能耗低，效率高。但其扭矩和功率較小，一般為0.9～1.6kW(多為1.2kW)，隻能用於煤層和f<3的軟岩。
表8-12 國產部分煤電鑽的型號及主要技術特征表
技術特征 單位 型號
MZ2-12 SD-12 MSZ-12 MZ-12 MZ-12A
重量 kg 15.3 18 13 15.5 15.5
功率 kW 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
電機效率 79.5 75 74 73 76
額定電壓 V 127 127 127 127 127
額定電流 A 9 9.1 9.5 9 9
相數 3 3 3 3 3
電機轉數 r/min 2850 2750 2800 2820 2820
電鑽扭矩 N•m 17.26 17.65/25.5 18.14 16.67 20.69
外形尺寸 長 mm 366 425 310 340 340
寬 mm 318 330 300 318 318
高 mm 218 265 200 220 220
鑽孔直徑 mm 38~45 35~45 36~45 38~45 38~45
鑽杆尾端直徑 mm Ф19 Ф19 Ф19 Ф19
製造廠 撫順礦燈廠 上海電動工具廠 上海電動工具廠 天津煤礦專用設備廠 天津煤礦專用設備廠
(二)釺杆、釺頭
鑿岩機使用的為六角(或圓形)中空釺杆和衝擊式釺頭，煤電鑽則用麻花釺杆和切削型鑽頭。釺杆或鑽杆用於傳遞衝擊功和扭矩，(麻花釺杆兼有傳遞回轉力矩、軸推力和排除煤粉的功能)。釺頭或鑽頭為破碎岩(煤)的刀具，它的形狀和幾何參數直接影響著破岩效果和鑽眼速度。釺頭、釺杆、鑽頭、鑽杆的形狀和幾何要素見圖8-8。
圖8-8 釺杆、釺頭構成及幾何要素圖
a-衝擊式釺子；b-麻花釺子；c-釺頭構造參數
1-釺尾；2-釺體；3-釺杆；4-釺肩；5-吹洗孔；6-排粉溝；8-釺頭體；9-正刃；10-副刃；11-釺柄；
α-刃角；β-前角；γ-後角；δ-切削角；φ-頂角
二、炮眼種類及其布置
巷道掘進的爆破工作是在隻有一個自由麵的狹小工作麵上進行的，因此，要達到理想的爆破效果，必須將各種不同作用的炮眼合理地布置在相應位置上，使每個炮眼都能起到應有的爆破作用。
圖8-9 各種用途的炮眼名稱
1、3—周邊眼；2—崩落眼；4—掏槽眼；5-輔助眼；6—底眼
掘進工作麵的炮眼，按其用途和位置可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼三類（如圖8-12所示）。其爆破順序必須是延期起爆，即先掏槽眼，其次輔助眼，最後周邊眼，以保證爆破效果。
（一） 掏槽眼
掏槽眼的作用是首先在工作麵上將某一部分岩石破碎並拋出，在一個自由麵的基礎上崩出第二個自由麵來，為其他炮眼的爆破創造有利條件。掏槽效果的好壞對循環進尺起著決定性的作用。
掏槽眼一般布置在巷道斷麵中央靠近底板處，這樣便於打眼時掌握方向，並有利於其他多數炮眼的岩石能借助於自重崩落。在掘進斷麵中如果存在有顯著易爆的軟弱岩層，一般應將掏槽眼布置在這些軟弱層中。
掏槽的方法和掏槽眼的布置形式多種多樣，應根據岩層的性質、斷麵的大小和一次爆破的進尺來選擇和運用。掏槽的形式可分為斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽3種。在淺眼爆破時，較多地采用斜眼掏槽，但在中深孔爆破時，斜眼掏槽的應用受到了巷道斷麵寬度的限製，多采用直眼掏槽。直眼掏槽形式有多種，較為常見的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。各種掏槽形式的共同特點，是利用數量不等的平行孔眼作為首爆裝藥眼的輔助自由麵和破碎岩石的膨脹補償空間。
圖8-10 斜眼掏槽
(a)單向；（b）楔形；（c）錐形
圖8-11 直眼掏槽
圖8-12 混合掏槽
（二） 輔助眼
輔助眼又稱崩落眼，是大量崩落岩石和繼續擴大掏槽的炮眼。輔助眼要均勻布置在掏糟眼與周邊眼之間，其間距一般為500～700mm，炮眼方向一般垂直於工作麵，裝藥係數一般為0.45～0.60。如采用光麵爆破，則緊鄰周邊眼的輔助眼要為周邊眼創造一個理想的光麵層，即光麵層厚度要比較均勻，且多於周邊眼的最小抵抗線。
（三） 周邊眼
周邊眼是爆落巷道周邊岩石，最後形成巷道斷麵設計輪廓的炮眼。周邊眼布置合理與否，直接影響巷道成型是否規整。現在光麵爆破已較成熟，一般應按光爆要求進行周邊眼布置。光爆周邊眼的間距與其最小抵抗線存在著一定的比例關係，即
式中，K--炮眼密集係數，一般為0.6～1.0，岩石堅硬時取大值，較軟時取小值；
E--周邊眼間距，一般取400～600mm；
W--最小抵抗線。
按照光麵爆破要求，周邊眼的中心都應布置在巷道設計掘進斷麵的輪廓的上，而眼底應稍向輪廓線外偏斜，一般不超過100～150mm，這樣可使下一循環打眼時鑿岩機有足夠的工作空間，同時還要盡量減少超挖量。光爆周邊眼的裝岩量必須嚴格控製。煤礦巷道常遇岩層上的光爆參數見表8-14。
表8-14 光麵爆破的周邊眼爆破參數表
岩層情況 岩石堅固性係數f 炮眼直徑/mm 炮眼間距
/mm 最小抵抗
/mm 炮眼密集係數/mm 裝藥量
/kg•m-1
完整、穩定、中硬以上 8~10 42~45 600~700 500~700 1.0~1.1 0.2~0.3
中硬、層節理不發育 6~8 35~42 500~600 600~800 0.8~0.9 0.15~0.2
鬆軟、層節理發育 <6 35~42 350~500 500~700 0.7~0.8 0.10~0.15
底眼負責控製底板標高。底眼眼口應比巷道底板高出150～200mm，以利鑽眼和防止灌水，但眼底應低於底板標高100～200mm，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般為500～700mm，裝藥係數一般為0.5～0.7。為了給鑽眼與裝岩平行作業創造條件，需采用拋碴爆破，且將底眼眼距縮小為400mm左右，眼深加深200mm左右，每個底眼增加1～2個藥卷。
根據實踐經驗，煤礦岩石巷道掘進采用光麵爆破時，掏槽眼、崩落眼、控製光爆層的崩落眼和周邊眼（頂、幫）的每眼裝藥數量的比例大致為4∶3∶2∶1。
（四） 炮眼布置
除合理選擇掏槽方式和爆破參數外，還需合理布置炮眼，以取得理想的爆破效果。炮眼布置方法和原則如下：
（1） 工作麵上各類炮眼布置是“抓兩頭，帶中間”。即首先選擇掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周邊眼，最後根據斷麵大小布置崩落眼。
（2） 掏槽眼通常布置在斷麵的中央偏下，並考慮使崩落眼的布置較為均勻和減少崩壞支護及其他設施的可能。
（3） 周邊眼一般布置在巷道斷麵輪廓線上，頂眼和幫眼按光麵爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在在同一平麵上。
（4） 崩落眼均勻地布置在掏槽眼和周邊眼之間，以掏槽眼形成的槽腔為自由麵層層布置。
三、爆破器材
巷道掘進所用爆破材料主要有炸藥、電雷管和發爆器。
我國目前使用的礦用炸藥有硝銨類炸藥和含水炸藥（乳化、漿狀和水膠炸藥），當穿過有瓦斯地段時，應采用煤礦硝銨炸藥和煤礦含水炸藥。對於堅硬岩石可考慮采用粉狀高威力炸藥。煤礦普遍采用價格較低廉的硝銨類炸藥，一般裝成直徑為32mm、35mm、38mm質量為100g、150g和200g的藥卷，有效使用期為6個月。
巷道掘進爆破的起爆材料主要使用雷管，而且是以電雷管為主。其品種有瞬發電雷管、秒延期電雷管和毫秒延期電雷管。在有瓦斯的工作麵爆破時，為避免因雷管爆炸引燃瓦斯的可能性，應采用煤礦許用型電雷管，其特點是：管殼為銅殼，在副起爆藥中加有消焰劑以控製爆溫和火焰長度及延續時間，延期藥生成氣體量少且密封，雷管底端無窩槽呈平底狀。我國規定，在有瓦斯工作麵爆破間隔時間不超過130ms。因此，煤礦許用型雷管隻有瞬發和130ms以內的毫秒延期電雷管(一般為5段)，不能選用秒秒延期電雷管。
煤礦巷道掘進的電爆網路的起爆電源，主要采用防爆型電容式發爆器。其原理是以幹電池作為直流電源，經變流器的振蕩線路將直流變為交流高壓電源，再經整流線路將交流高壓電源變為直流高壓電流向主電容器充電，當達到電容器額定電壓值後，旋轉發爆器上的毫秒限時開關，使主電容器接通電爆網路放電，引爆雷管。電容式發爆器的起爆能力取決於主電容的充電電壓和電容量。。電容式發爆器所能提供的電流不太大，一般隻用於起爆串聯網路的電雷管。
四、爆破技術
（一）爆破參數
巷道掘進的爆破參數主要包括：炮眼直徑、炮眼深度、炮眼數目、單位炸藥消耗量等。
1.炮眼直徑
炮眼直徑的大小對鑽眼效率、全斷麵炮眼數目、炸藥消耗量和爆破岩石塊度與岩壁平整度均有影響，因此，應根據行道斷麵大小、塊度要求、炸藥性能和鑿岩機性能綜合考慮進行選擇。炮眼直徑大，可減少炮眼數目、炸藥能量相對集中，可提高爆破效率，但鑽速下降，影響爆破質量和降低圍岩穩定性。在采用氣腿式鑿岩機的情況下，我國目前炮眼直徑多采用42～45mm（比藥卷直徑大10mm左右）。在斷麵為12m2的條件下應用小直徑藥包(mm和mm)，炮眼直徑為30mm，采用統一規格鑽鑿錨杆眼和掘進炮眼，可提高鑽眼速度，彌補了由於眼徑減小而增加的炮眼數目，提高了掘進速度，而且節約了支護成本，取得了很好的綜合技術經濟效益，稱為“三小”技術。
2．炮眼深度
炮眼深度決定了每一掘進循環的鑽眼和裝岩工作量、循環進尺以及每班的循環次數。但炮眼深度又須根據巷道掘進的作業方式、鑽眼設備和鑿岩機能力、岩層條件以及巷道斷麵尺寸等因素經綜合考慮而確定。炮眼深度大，顯然單位進尺的輔助作業時間短，裝岩機的工時利用率高，然而，隨眼深的增大，鑽眼速度下降，或是爆破後圍岩穩定性差，巷道難以維護。因此合理的炮眼深度應以高速、高效、低成本、便於組織正規循環作業為原則。
我國煤礦巷道掘進中，通常是以月進尺任務和鑿岩、裝岩設備的能力來確定每一循環的炮眼深度。隨著巷道掘進機械化裝備水平的提高，已由淺眼向中深眼發展，采用氣腿式鑿岩機時，炮眼深度以1.8～2.5m為宜，眼深超過2.5m後，鑽眼速度則明顯降低。采用配有高效鑿岩機的台車時，應向深眼發展，一般眼深可達3.0m。
3．炮眼數目
合理的炮眼數目應以在保證爆破效果(炮眼利用率高、岩石塊度均勻適中，巷道輪廓符合設計要求等)的實現為原則。主要取決於岩石性質、巷道斷麵形狀和尺寸、炮眼直徑和炸藥性能等因素。一般是先以岩層性質和斷麵大小進行初步估算，然後在斷麵圖上做炮眼布置，得出炮眼係數，並通過實踐調整修正。炮眼數目的估算可按下式進行。
(8-13)
式中 N——炮眼數目；
——岩石堅固性係數；
——巷道斷麵積，m2。．
4．單位炸藥消耗量
爆破每立方米原岩體的炸藥量，通常以q表示，它是爆破的一個重要參數，其大小對破碎塊度、拋擲距離、圍岩穩定性以及爆破成本都有影響。單位炸藥消耗量是由炸藥性質、岩層可爆性和節理構造以及巷道斷麵大小來決定。
單位炸藥消耗量可根據經驗公式或參照巷道掘進炸藥消耗定額(表8-18)來確定，所得q值在實踐中再加以調整。
簡單的經驗公式為:
(8-14)
式中 ——岩石堅固性係數；
——巷道斷麵，m2；
——炸藥作功能力的核正係數，；
——所用炸藥的作功能力，mL。
確定後，根據巷道斷麵和炮眼深度可計算出每循環所用炸藥量Q，然後按炮眼數目和各炮眼所起作用和所分擔的爆破岩體加以分配，最後確定出掏槽眼、崩落眼和周邊眼的各眼裝藥量。
表8-18 巷道掘進炸藥消耗定額 kg/m3
岩石堅固性係數f 巷 道 斷 麵， m2
<4 <6 6~8 8~10 10~12 12~15 15~20
<1.5 1.14 0.96 0.91 0.80 0.72 0.66 0.59
2~3 1.99 1.60 1.44 1.29 1.21 1.04 0.96
4~6 2.74 2.24 2.02 1.90 1.68 1.48 1.35
8~10 2.94 2.51 2.24 2.02 1.86 1.63 1.45
12~14 4.04 3.23 2.98 2.67 2.41 2.12 1.92
15~20 4.85 3.89 3.54 3.14 2.95 2.56 2.32
(二) 裝藥結構
裝藥結構有連續裝藥和間隔裝藥、耦合裝藥和不耦合裝藥、正向起爆裝藥和反向起爆裝藥之區別。在巷道掘進中，主要采用連續、耦合、反向起爆裝藥結構。
采用2號岩石硝銨炸藥，當傳爆長度超過600mm時，超過的藥卷易產生間隙效應，即炸藥傳爆中斷，產生拒爆。目前巷道掘進一般采用釺頭直徑為40mm釺頭，藥卷直徑為35mm，正處於產生間隙效應的範圍，所以，當裝藥長度超過600mm時，應采取消除間隙效應的措施，或采用沒有明顯間隙效應的水膠炸藥或乳化炸藥。
炮眼的填塞能保證在炮眼內炸藥全部爆轟結束前減少爆生氣體過早逸出，保持爆壓有較長的作用時間充分發揮炸藥的爆破作用。因此，裝藥完畢必須充填以符合安全要求長度的炮泥並搗實，常用1：3的泥沙混合炮泥，濕度為18％～20％。在有瓦斯的工作麵，可采用水炮泥填塞。水炮泥還可以吸收部分熱量，降低噴出氣體的溫度，有利安全。
(三) 岩巷掘進的光麵爆破技術
光麵爆破的實質，是在井巷掘進設計斷麵的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼，控製每個炮眼的裝藥量，選用低密度和低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥同時起爆，使炸藥的爆炸作用剛好產生炮眼連線上的貫穿裂縫，並沿各炮眼的連線--井巷輪廓線，將岩石崩落下來。
應用光麵爆破可使掘出的巷道輪廓平整光潔，便於錨噴支護，岩幫裂隙少，穩定性高，超挖量小。所以光麵爆破是一種成本低、工效高、質量好的爆破方法。
光麵爆破的質量標準如下：
(1) 圍岩麵上留下均勻眼痕的周邊眼數應不少於其總數的50%；
(2) 超挖尺寸不得大於150mm，欠挖不得超過質量標準規定；
(3) 圍岩麵上不應有明顯的炮震裂縫。
光爆施工方法雖有多種，但國內使用最多的是普通光爆法。即先用一般的爆破方法在巷道內部做出巷道的粗斷麵，給周邊留下一個厚度比較均勻的光麵層；然後再由布置在光麵層上的邊眼爆出整齊的巷道輪廓，這些邊眼就是光爆炮眼。其爆破參數要慎重選取，才能既降低對圍岩的破壞又在邊眼間形成貫穿裂縫，把岩體整齊地切割下來。為保證貫穿裂縫的形成，光爆炮眼之間的距離要適當減小，嚴格控製周邊眼的裝藥量，並合理選擇炸藥和裝藥結構。
(四) 起爆順序和時差
工作麵上的炮眼應按掏槽眼、輔助眼、崩落眼、幫眼、頂眼、底眼的先後順序起爆，以使先爆炮眼所形成的槽腔作為後爆炮眼的自由麵。一般均采用延期電雷管(秒或毫秒延期)全斷麵一次起爆。特殊情況下(如大斷麵、預留光爆層)可采用分次起爆。
起爆順序的間隔時間，可采用秒延期或毫秒延期。實踐證明，毫秒延期爆破可獲得良好的技術經濟效果。各炮眼爆破所產生的應力場相互幹涉、疊加，增強了破碎作用，能減小爆破塊度，在相同條件下比秒延期爆破的裝藥量減少；在有瓦斯的工作麵可實現全斷麵一次起爆 (總延時不超過130ms)，縮短了放炮時間，保證作業安全；拋擲作用降低，爆堆比較集中，能提高裝岩效率和防止崩壞設備與支護。
巷道掘進中，由於抵抗線較小，毫秒間隔時間短，一般在15～75ms之間，並隨岩層性質、抵抗線的大小而變動。當掏槽眼深度超過2.5～3.0m時，為保證槽腔內岩石的破碎和拋擲，毫秒間隔時間應取大值，一些試驗表明間隔時間在50～100ms時，掏槽效果較好。
(五) 爆破說明書及爆破圖表
爆破說明書是井巷施工組織設計中的一個重要組成部分，是指導、檢查和總結爆破工作的技術文件。
爆破說明書的主要內容包括有：
(1) 爆破工程的原始資料，包括掘進井巷名稱、用途、位置、斷麵形狀和尺寸，穿過岩層的性質，地質條件以及瓦斯情況；
(2) 選用的鑽眼爆破器材，包括炸藥、雷管的品種，鑿岩機具的型號、性能；
(3) 爆破參數的計算選擇，包括掏槽方法，炮眼的直徑、深度、數目、單位耗藥量；
(4) 爆破網路的計算和設計；
(5) 安全措施。
爆破作業圖表是在爆破說明書基礎上編製出來的指導和檢查鑽眼爆破構造的技術文件，包括炮眼布置圖，裝藥結構圖，炮眼布置參數、裝藥參數的表格，預期的爆破效果和經濟指標。
(六) 鑽眼爆破安全技術
鑽眼爆破工作比須嚴格按《煤礦安全規程》和《礦山井巷工程施工及驗收規範》有關規定執行，一般應注意以下事項。
1．鑽眼安全注意事項
（1）開眼時必須使針頭落在實岩上，如有浮矸，應處理好後再開眼。
（2）不允許在殘眼內繼續鑽眼。
（3）開眼時給風閥門不要突然開大，待鑽進一段後，再開大風門。
（4）為避免斷釺傷人，推進鑿岩機不要用力過猛，更不要橫向用力；鑿岩時鑽工應站穩，應隨時提防突然斷釺。
（5）一定要注意把膠皮風管與風鑽接牢，以防脫落傷人。
（6）缺水或停水時，應立即停止鑽眼。
（7）工作麵全部炮眼鑽完後，要把鑿岩機具清理好，並撤至規定的存放地點。
2．爆破安全注意事項
（1）裝藥前應檢查頂板情況，撤出設備與機具，並切斷除照明以外的一切設備的電源。照明燈及導線也應撤離工作麵一定距離。
（2）放炮母線要妥善地掛在巷道的側幫上，並且要和金屬物體、電纜、電線離開一定距離；裝藥前要試一下放炮母線是否導通。
（3）在規定的安全地點裝配引藥（起用藥卷）。
（4）檢查工作麵20m範圍內瓦斯含量，並按《煤炭安全規程》有關規定處理。
（5）裝藥時要細心地將藥卷送到眼底，防止擦破藥卷，裝錯雷管段號，拉斷腳線。有水的炮眼，尤其是底眼，必須使用防水藥卷或給藥卷加防水套，以免受潮拒爆。
（6）裝藥、聯線後應由放炮員與班、組長進行技術檢查，做好放炮前的安全布置。
（7）放炮後要等工作麵通風散煙後，放炮員率先進入工作麵，檢查認為安全後方能進行其他工作。
（8）發現瞎炮應及時處理。如瞎炮是由聯線不良或錯聯所造成，則可重新聯線補爆；如不能補爆，則應在距原炮眼0.3 m外鑽一個平行的炮眼，重新裝藥放炮。
第三節 裝岩與運輸
裝載與運輸是巷道掘進中勞動量大，占循環時間最長的工序，一般情況下它可占掘進循環時間的35％～50％。70年代以來，我國先後研製成功耙鬥裝岩機、側卸式裝岩機、蟹爪裝岩機及立爪裝岩機，其中根據煤礦特點研製的耙鬥裝岩機，因具有結構簡單、製造容易、造價低、可靠性好和適應性強等優點，已成為當前我國煤礦巷道掘進的主要裝載設備。
近些年來，配套的轉載運輸設備也在不斷研究改善，先後出現了QZP-160型橋式轉載機、SJ-80與SJ-44可伸縮膠帶運輸機、ZP-1型膠帶轉載機等，以及S4、S6、S8型梭式礦車和ILA、CCJ型倉式列車以及5t以上防爆型蓄電池電機車。以上多為從工作麵運出矸石的設備，同時也發展了可向工作運輸材料的膠帶輸送機、鋼絲繩牽引卡軌車和鋼絲繩牽引單軌吊車。
一、裝岩
裝岩機按工作機構分，井下常用的有鏟鬥式裝岩機、耙鬥式裝岩機、蟹爪式裝岩機和立瓜式裝岩機等。
(一) 鏟鬥（側卸式）裝岩機
鏟鬥式裝岩機有後卸式和側卸式兩大類，作原理和主要組成部分基本相同。鏟鬥式裝岩機一般包括鏟鬥、行走、操作、動力幾個主要組成部分，工作時依靠自身質量及運動所產生的動能，將鏟鬥插入碎石，鏟滿後將碎石卸入轉載設備或礦車中，工作過程為間歇式。
側卸式裝岩機是正麵鏟取岩石，在設備前方側轉卸載，行走方式多為履帶式。它與鏟鬥後卸式比較，鏟鬥插入力大，鬥容大，提升距離短；履帶行走機動性好，裝岩寬度受限製小，可在平巷及傾角10°以內的斜巷使用；鏟鬥還可兼作活動平台，用於安裝錨杆和挑頂等；工作機構采用液壓傳動，提升能力大，提升距離小，消耗功率較小，性能穩定；司機坐在司機棚內操作，操作輕便，安全可靠；電氣設備均為防爆型，可用於有瓦斯和煤塵爆炸危險的礦井。
國產ZLC—60型鏟鬥側卸式裝岩機如圖8-15所示，該機適用於寬度大於4m、高度大於3.5m的巷道。
圖8-15 ZLC—60型鏟鬥側卸式裝岩機
1—鏟鬥;2—鏟鬥座;3—連杆;4—鏟鬥臂;5—升提油缸;
6—防爆開關箱;7—履帶;8—電動機;9—側卸油缸
根據側卸式裝岩機的工作特點，應將轉載機布置在裝岩機鏟鬥卸載一側的軌道上（圖8-16）。裝岩機鏟取的岩石直接卸到停靠在掘進工作麵前部的料倉中，通過轉載機再轉卸到礦車中，這樣可以連續裝滿1列礦車，提高了裝岩效率。
圖8-16 轉載機與側卸式裝岩機配套示意圖
1--側卸式裝岩機;2—轉載機;3—鑿岩台車;4—礦車組;5—電機車
（二）耙鬥裝岩機
耙鬥裝岩機是一種結構簡單的裝岩設備，電力驅動，行走方式為軌輪式。它不僅適應於水平巷道裝岩，也可用於傾斜巷道和彎道裝岩。耙鬥裝岩機的優點是結構簡單、維修量小、製造容易、安全可靠、岩塵量小、鋪軌簡單、適應麵廣和裝岩生產率高。缺點是鋼絲繩和耙鬥磨損較快，工作麵堆矸較多，影響其他工序工作。從1963年開始，我國煤礦逐步推廣使用了耙鬥裝岩機，現已形成係列，是目前應用最廣的裝載設備。
耙鬥裝岩機主要由絞車、耙鬥、台車、糟體、滑輪組、卡軌器、固定楔等部分組成，如圖8-17所示。
圖8-17 粑鬥裝岩機示意圖
1—連杆；2—主、副滾筒；3—卡軌器；4—操作手把；5—調整螺絲；6—耙鬥7—固定楔
8—尾輪；9—耙鬥鋼絲繩；10—電動機；11—減速器；12—架繩輪；13—卸料槽；14—礦車
耙鬥裝岩機適用於淨高大於2m，淨斷麵5m2以上的巷道。它不但可以用於平巷裝岩，而且還可以在35°以下的上、下山裝岩，亦可用於在拐彎巷道中作業。
耙裝機在使用時，應注意以下問題：
(1)固定楔的安裝。打眼時將頂部眼和拱肩眼加深500mm左右，以便留下殘眼供掛尾輪使用。放炮後在眼內插入固定楔並打緊，即可掛上尾輪，開始耙岩。
固定楔分硬岩楔子和軟岩楔子兩種(圖8-18)。硬岩楔的長度一般為400～500mm，由楔體和緊楔組成；軟岩楔的長度一般為600～800mm，由楔頭的鋼絲繩套和緊楔組成。
耙取巷道兩側岩石時，隻需移動尾輪的懸掛位置即可。尾輪固定楔鑽孔在工作麵的布置見圖8-19。
圖8-18 尾輪固定楔結構圖
a—硬岩用尾輪楔；b—軟岩用尾輪楔
1—圓環；2—倒楔；3—鋼絲繩；4—正楔；5—圓錐套；6—楔頭；7—楔眼
圖8-19 尾輪固定楔鑽孔布置圖
(2)耙裝距離。耙裝機工作時，離工作麵最遠不宜超過20m；為了防止爆破損傷機器，耙裝機距離工作麵最近不得小於6m。
裝岩時機體不需移動，工作麵推進一定距離後，才移動一次。移動前先接長軌道，移動的方法也可用絞車自行牽引，也可用人力推動。
(3)耙裝機在轉彎較大的巷道中使用時，首先要在工作麵設尾輪，通過在轉彎處的開口雙滑輪，把工作麵的矸石耙到轉彎處，然後將尾輪1移動到尾輪4的位置，耙裝機便可將岩石裝入轉運設備中去(圖8-20)。
圖8-20 拐彎巷道耙裝機裝岩示意圖
1、4—尾繩輪；2—雙滑輪；3—耙鬥；5—耙鬥；6—耙裝機
(4)下山施工耙裝機的固定和移動。當巷道坡度小於25°時，除了用耙裝機本身的卡軌器進行固定外，還應增設兩個大卡軌器。當巷道坡度大於25°時，除增設大卡軌器外，還應再增設一套防滑裝置。為了提高耙鬥的效率，還應選用適於下山裝岩的耙角。移動耙裝機一般用提升機，也可用一台5t的絞車進行移動。
(5)上山施工耙裝機的固定和移動。在上山掘進時，耙裝機除了采用下山施工時的固定方法以外，還應在台車的後位立柱上增設兩根斜撐。移動耙裝機可用提升機進行，若單用提升機提升能力不足時，可與耙裝機絞車聯合使用。
耙鬥裝岩機小時生產率可按下式計算
(8-20)
式中，Q--耙鬥裝岩機小時生產率，m3/h；
V--耙鬥的容積，m3；
φ--耙鬥裝滿係數；
L--從岩堆中心距裝岩機的距離；
vp、vm--耙鬥往返運行速度，m/s；
t1、t2--耙鬥往返轉換停歇時間。
裝岩機生產率隨耙岩距離增加而下降，所以耙鬥裝岩機距工作麵不能太遠，一般以6～20m為宜。另外，在裝岩條件一定的情況下，裝岩生產率隨耙鬥運行速度的增加而增加。其他影響生產率的主要因素還有操作技術水平、調車組織工作等。
（三） 蟹爪裝岩機
這種裝岩機的特點是裝岩工作連續，生產率高。其主要組成部分有蟹爪、履帶行走部分、轉載輸送機、液壓係統和電氣係統等，見圖8-21。
圖8-21 S-60型蟹爪式裝岩機
1—蟹爪裝岩機構；2—減速器；3—液壓馬達；4—機頭架；5—轉載輸送機；6—行走機構；
7—回轉台；8—升降油缸；9—耙杆；10—銷軸；11—主動圓盤；12—弧線導杆；13—固定銷
20世紀50年代初，我國研製了適合煤和煤—岩巷道掘進用的ZMZ—17型蟹爪式裝岩機。隨後又研製了岩巷使用的ZS—60型蟹爪式裝岩機。近年來，蟹爪式裝岩機已有很大改進，如ZB—1型大功率蟹爪式裝岩機以及ZXZ—60型蟹爪式裝岩機，在裝載中硬以上岩石中顯示出很大的優勢。
這類裝岩機前端的鏟板上設有一對蟹爪，在電機或液壓馬達驅動下，連續交替地扒取岩石，岩石經刮板輸送機運到機尾的膠帶輸送機上，而後裝入運輸設備。也可不設膠帶輸送機，由刮板輸送機直接裝入運輸設備。輸送機的上下、左右搖動，以及鏟板的上下擺動都由液壓驅動。機器用履帶行走，工作時機器慢速推進，使裝岩機徐徐插入岩堆。
蟹爪式裝岩機裝載寬度大，動作連續，生產率高，機器高度低，產生粉塵少，但結構複雜，履帶行走對軟岩巷道不利，適於裝硬岩。機器對製造工藝和耐磨材料要求高，維修保養要求高。此外，為清除工作麵兩幫岩石，裝岩機需多次移動機身位置，要求底板平整，否則會給裝岩機的推進帶來困難。
（四） 立爪裝岩機
從20世紀70年代起，北京礦冶研究院和華銅銅礦及雲南錫業公司等單位，先後研製了立爪式裝岩機。其主要優點是裝矸機構簡單可靠，動作機動靈活，對巷道斷麵和岩石塊度適應性強，能挖水溝和清理底板，生產率較高。但爪齒容易磨損，操作亦較複雜，維修要求高。
立爪式裝岩機是一種新型的裝岩機，它由機體、刮板輸送機及立爪耙裝機構三部分組成，見圖8-22。其裝岩過程是，立爪耙裝岩石，刮板輸送機轉送岩石至運輸設備。立爪始終保持從岩堆頂部開始耙集岩石，這比鏟鬥式裝岩機要先插入岩堆內而後鏟取岩石更合理。
還有一種蟹立爪裝岩機，吸取蟹爪式和立爪式裝岩機的優點，采用蟹爪和立爪組合的耙裝機構，從而形成新穎的高效裝岩機（圖8-23）。它以蟹爪為主，立爪為輔，結合了兩種裝岩機的優點，有較高的生產能力。
（五）裝岩機的選擇
選擇裝岩機考慮的因素較多，主要包括巷道斷麵的大小；裝岩機的裝載寬度和生產率，適應性和可靠性，操作、製造和維修的難易程度；裝岩機與其他設備的配套；裝岩機的造價和效率等。
側卸式裝岩機，鏟取能力大，生產效率高，對大塊岩石、堅硬岩石適應性強；履帶行走，移動靈活，裝卸寬度大，清底幹淨；操作簡單、省力，但是構造較複雜，造價高，維修要求高，間歇裝岩，適用於12m2以上的雙軌巷道。
耙鬥式裝岩機，構造最簡單，維修、操作都容易；可用於平巷、斜巷、以及煤巷、岩巷等。但是，它的體積較大，移動不便，妨礙其他機械使用，間歇裝岩，且底板清理不幹淨，人工輔助工作量大，耙齒和鋼絲繩損耗量大，效率低，故用於單軌巷道較為合理。
蟹爪式、立爪式以及蟹立爪裝岩機的裝岩動作連續，可與大容積、大轉載能力的運輸設備和轉載機配合使用，生產效率高，但是構造較複雜，造價高，蟹爪與鏟板易磨損，裝堅硬岩石時，對製造工藝和材料耐磨要求較高。
圖8-22 LZ-60型立爪式裝岩機結構圖
1—裝載機構；2—轉載機構；3—行走機構；4—操縱裝置；5—回轉裝置；
6—動力裝置；7—電氣係統；8—電器按鈕
圖8-23 蟹立爪式裝岩機結構示意圖
1—立爪；2—小臂；3—立爪油缸；4—大臂；5—蟹爪電動機；6—雙鏈刮板輸送機；7--刮板輸送機電動機；8—膠帶輸送機；9—升降油缸；10—油泵電動機；11—機座；12—履帶電動機；13—減速器；14—履帶裝置；15—油壓係統；16—機頭升降油缸；17—大臂升降油缸；18—蟹爪減速器；19—同步軸；20—電氣係統；
21—司機座
目前國內使用較多的裝岩機仍然是鏟鬥後卸式裝岩機與耙鬥式裝岩機，側卸式裝岩機?? |
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