杜海順

（陽(yáng)煤集團(tuán)新景公司， 山西 陽(yáng)泉 045008）

引言

煤礦快速鉆進(jìn)設(shè)備具有鉆孔速度快、鉆孔角度靈活、鉆孔定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)，適用于多角度鉆孔，另外也有利于煤矸石的清除與扒裝，可提高巷道掘進(jìn)整體速度，對(duì)于提高井巷工程掘進(jìn)安全性、節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 鉆孔爆破技術(shù)研究

1.1 鉆孔爆破掘進(jìn)技術(shù)研究路線

中深孔爆破技術(shù)→直眼掏槽方式→定向斷裂控制爆破技術(shù)→小直徑藥爆破技術(shù)→巖巷掘進(jìn)爆破參數(shù)計(jì)算及輔助設(shè)計(jì)→巖石爆破理論研究.

1.2 掏槽爆破理論

針對(duì)單自由面條件下（超）深孔經(jīng)典掏槽形式出現(xiàn)的問(wèn)題，基于巖石爆破破碎的爆炸應(yīng)力波和爆生氣體共同作用理論以及孔間應(yīng)力集中效應(yīng)，以增大孔底裝藥量、放寬布孔精度要求為前提，提出了“裂槽、拋渣”新型掏槽思想，將掏槽爆破分為裂槽孔拉槽和拋渣孔排渣兩個(gè)過(guò)程，裂槽、拋渣成腔預(yù)測(cè)模型如圖1所示。

圖1 不同爆破時(shí)間下裂槽、拋渣成腔預(yù)測(cè)模型

1）裂槽孔作為首爆裝藥孔，起爆后，強(qiáng)大沖擊波首先使裝藥孔周圍巖石形成粉碎區(qū)和裂隙區(qū)，自由面處靠動(dòng)作用形成爆破漏斗，槽腔內(nèi)在爆炸綜合作用下使孔間相互貫通，同時(shí)爆生氣體的靜作用可將部分破碎巖渣拋出槽腔。

2）拋渣孔分為空孔段和裝藥段，空孔段對(duì)裂槽孔的爆破起導(dǎo)向作用，因?yàn)閼?yīng)力集中增強(qiáng)了槽腔內(nèi)巖石的破碎效果；其底部超深部分為裝藥段，安置拋渣藥包并進(jìn)行適當(dāng)封堵，在裂槽完成后起爆，拋渣藥包的爆炸作用徹底將槽腔內(nèi)的巖渣拋出，為輔助孔的爆破提供良好的自由面。

新型“裂槽、拋渣”掏槽方式改變了經(jīng)典掏槽方式按粉碎區(qū)理論布置炮孔的原則，利用裂隙區(qū)理論分別布置裂槽孔和拋渣孔。裂槽裝藥解決了（超）深孔爆破拉槽和槽腔內(nèi)巖石破碎的問(wèn)題，拋渣裝藥解決了拋渣效率低的問(wèn)題，降低了鉆孔精度要求，保證了（超）深孔爆破的成功。

2 鉆車整機(jī)技術(shù)性能

2.1 鉆車特點(diǎn)

2.1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

1）底盤緊湊可適應(yīng)巷道內(nèi)同機(jī)械化扒裝機(jī)配套作業(yè)，鉆機(jī)底盤寬度為1.1m，長(zhǎng)7m。

2）自動(dòng)化程度高。作業(yè)時(shí)一名主操作手和一名輔助操作手即可完成全部鉆孔作業(yè)。

3）作業(yè)安全，操作舒適。鉆車工作時(shí)，操作人員離工作面5m以外的安全地帶，且主操作手是在操控室內(nèi)工作，既安全又舒適。

4）主鉆臂探出底盤外可滿足不同掘進(jìn)斷面的任何位置鉆孔要求，鉆臂上配有一個(gè)可360°旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)，一個(gè)60°角度缸。可最大限度地完成靠幫及掏底鉆孔要求，并且可隨意調(diào)節(jié)鉆孔角度。

5）副鉆臂是利用風(fēng)動(dòng)潛孔沖擊器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成孔直徑大。在主鉆工作的同時(shí)在中心線附近離地板1.0m和1.4m處鉆兩個(gè)Φ120mm的大孔。

2.1.2 鉆車的整體優(yōu)勢(shì)

1）高效、安全、舒適、靈活。利用液壓鉆機(jī)高效鉆孔，平均鉆孔速度0.8m/min。潛孔鉆機(jī)在主鉆機(jī)工作的同時(shí)鑿成兩個(gè)大孔。對(duì)于小孔，按孔深2m、鉆孔60個(gè)計(jì)劃，可在3 h內(nèi)完成鉆孔。對(duì)比各類手持鉆機(jī)打孔，多臺(tái)鉆機(jī)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大、噪音大、安全隱患大。本機(jī)操作人員只需坐在操作室內(nèi)，遠(yuǎn)離工作面，噪音小，遠(yuǎn)離粉塵污染，沒(méi)有安全隱患，節(jié)省人力。對(duì)比市場(chǎng)現(xiàn)有鉆車，該鉆車底盤窄，進(jìn)出方便。由于大鉆車直眼掏槽直接鉆出兩個(gè)大孔自由面，因此不但鉆孔數(shù)減少，而且都為直眼，提高了炮眼利用率，降低了炸藥單耗，使成巷成形更加理想。

2）解決了鉆爆掘進(jìn)的關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效。本機(jī)可利用機(jī)械鉆孔形成自由面（兩個(gè)Φ120 mm孔）及液壓鉆機(jī)可自由調(diào)節(jié)鉆孔角度，并能最大限度貼壁鉆孔，徹底解決了掏槽難、炮眼利用率低、圍巖破壞嚴(yán)重三大難題。由于存在著兩個(gè)Φ120mm的大孔，使得爆出一個(gè)直徑1m的大槽變得很容易，并能節(jié)省5～10個(gè)掏槽孔。兩個(gè)大孔預(yù)埋藥包超出循環(huán)進(jìn)尺300mm，可使后續(xù)爆破無(wú)底阻崩落，達(dá)到100%炮眼利用率。借助鉆機(jī)主鉆臂的靈活性能，可鉆出標(biāo)準(zhǔn)的光面爆破周邊孔，確保巷道成型標(biāo)準(zhǔn)，為圍巖不受破壞，巷道安全，節(jié)省支護(hù)材料，奠定了基礎(chǔ)。鉆車依靠爆破原理進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，兩個(gè)鑿巖機(jī)可以同時(shí)工作，一個(gè)鉆大孔掏槽孔，一個(gè)鉆小孔實(shí)現(xiàn)光面爆破。鉆車采用全液壓傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)力大，工作范圍廣?？梢詫?shí)現(xiàn)立體全方位鉆孔，不留死角。本鉆車液壓系統(tǒng)先進(jìn)，操作輕松簡(jiǎn)便，工作平穩(wěn)無(wú)沖擊，爬坡能力強(qiáng)，性能可靠，維修方便。本鉆車具有優(yōu)良的人性化設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)采用水冷方式，可調(diào)控的水排粉，無(wú)粉塵。鉆車配有座椅，司機(jī)操作舒適。

2.1.3 鉆車的適用范圍

本鉆車適用于巷道斷面最小為6m2，最大斷面為25m2不同的巷道斷面，可以通過(guò)伸縮鉆臂移位來(lái)滿足要求。巷道性質(zhì)可以為全巖巷道，也可以是半煤巖巷道。鉆車的爬坡能力為20°以下，在20°以下范圍內(nèi)可以通過(guò)行走制動(dòng)機(jī)構(gòu)和穩(wěn)車裝置保證鉆車的可靠工作。本鉆車采用積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，拆裝方便快捷，運(yùn)輸便利，因此，掘進(jìn)施工巷道長(zhǎng)度在8m以上寬度達(dá)到1.1m以上，即可使用本鉆車，為提高掘進(jìn)機(jī)械化，快速高效掘進(jìn)現(xiàn)代化提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)備。

2.2 鉆車工作原理

本鉆車的工作原理是由電力供應(yīng)系統(tǒng)把動(dòng)力源接入鉆車上的真空電磁起動(dòng)器，從而進(jìn)入防爆電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)連接變速箱，變速箱兩個(gè)輸出軸帶動(dòng)一個(gè)單聯(lián)泵和一個(gè)雙聯(lián)泵，把電能轉(zhuǎn)化為液壓能。

鉆車行走時(shí)，由液壓馬達(dá)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。鑿巖時(shí)，首先由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車架前后兩邊的支腿穩(wěn)定車體，然后操縱鉆臂動(dòng)作選擇孔位。鑿周邊小孔時(shí)，選用小鉆機(jī)-液壓鑿巖機(jī)，鑿中心大孔時(shí)，選用大鉆機(jī)-潛孔鉆機(jī)，兩個(gè)鉆機(jī)可同時(shí)進(jìn)行鑿巖作業(yè)。

3 技術(shù)效果

通過(guò)優(yōu)化底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、導(dǎo)向輪的特殊結(jié)構(gòu)，使快速掘進(jìn)復(fù)合式鑿巖鉆車可在不同的環(huán)境條件下都具有較好的支撐機(jī)體。

1）該鉆車可利用機(jī)械形成自由面（兩個(gè)120mm孔）及液壓鉆機(jī)可自由調(diào)節(jié)鉆孔角度，并能最大限度貼臂鉆孔，徹底解決了掏槽難、炮眼利用低、圍巖破壞嚴(yán)重三大難題。

2）由于存在著兩個(gè)120mm的大孔，使得爆出一個(gè)直徑1m的大槽變得很容易，并能節(jié)省8～10個(gè)掏槽孔。兩個(gè)大孔預(yù)埋藥包超出循環(huán)進(jìn)尺300mm，可使后續(xù)爆破無(wú)底阻崩落，炮眼利用率達(dá)到100%。

3）由于主鉆臂的靈活性能，可鉆出標(biāo)準(zhǔn)的光面爆破周邊孔，確保巷道成型標(biāo)準(zhǔn)，圍巖不受破壞，巷道安全，節(jié)省支護(hù)材料。