| 岩石平巷培训教案--中国矿业大学
第一节 平巷断面设计
巷道是井下行人、运输、生产的通道，断面设计是否合理，将直接影响煤矿生产的安全和经济效益。断面设计的主要原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。
巷道断面设计的内容和步骤是：首先选择巷道断面形状，确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟和管缆；最后，绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量以及材料消耗量一览表。
一、断面选型
我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等（见图8-1）。
图8-1巷道断面形状
(a) 矩形；(b) 梯形；(c) 半梯形；(d) 半圆拱形；(e) 圆弧拱形；(f) 三心拱形；
(g) 封闭拱形；(h) 椭圆形；(i) 圆形
巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置（即作用在巷道上地压的大小和方向、围岩性质）、用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、掘进方法和采用的掘进设备等因素。
一般情况下，作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时起主要作用。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面（半圆拱、圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大且底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。
巷道的用途和服务年限也是考虑选择断面形状不可缺少的重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限10年左右的准备巷道多采用断面利用率高的梯形断面；服务年限短的回采巷道，因受动压影响采用具有可缩金属支架的梯形断面。
矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。金属支架和锚杆可用于任何形状的断面；喷射混凝土支护方式适用于拱形等曲线断面。
掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。
上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状。
二、确定断面尺寸
巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量及规格，人行道宽度和各种安全间隙，以及通过巷道的风量等。
设计巷道断面尺寸时，根据上述诸因素和有关规程、规范的规定，首先定出巷道的净断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支护参数、道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许加大值（超挖值）计算出巷道的计算掘进断面尺寸；最后，按比例绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
（一）巷道净宽度的确定
直墙拱形和矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。对于梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽度系指车辆顶面水平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽度系指从底板起1.6 m水平的巷道宽度。
运输巷道净宽度，由运输设备本身外轮廓最大宽度和《煤矿安全规程》所规定的人行道宽度以及有关安全间隙相加而得；无运输设备的巷道，可根据行人及通风的需要来选取。
如图8-2所示，拱形双轨巷道净宽度按下式计算。
（8-1）
式中，B--巷道净宽度，指直墙内侧的水平距离，m；
a--非人行侧的宽度，《煤矿安全规程》规定，a≥0.3m；当巷道内安设输送机时，输送机距支护或碹墙最突出部分之间的距离，a≥0.5m。
A1--运输设备的最大宽度，m，几种常用运输设备的宽度和高度见表8-1。
C--人行道的宽度，《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面起1.6 m的高度内，C≥0.8m，在人车停车地点C≥1.0m，在巷道高度1.6m至1.8 m之间不得架设管、线和电缆。 图8-2 巷道净断面尺寸计算简图
t--在双轨运输巷道中，两列对开列车最突出部分之间的距离，《煤矿安全规程》规定：t≥0.2m，在采区装载点t≥0.7m，在矿车摘挂钩地点t≥1.0m。
表8-1 几种常用运输设备的主要计算尺寸 单位：mm
运输设备类型 宽度(A1) 高度(h) 运输设备类型 宽度(A1) 高度(h)
1060
1360 1550 1054 1550
1t固定式矿车 880 1150
1335 1600 1.5t固定式矿车 1050 1150
1050
1212
1350 1600 3t底卸式矿车 1200 1400
TD75固定式输送机 1515 1200
920 1550 SPJ-800 吊挂胶带输送机 1200 900
（二）巷道净高度的确定
矩形、梯形巷道的净高度系指自道渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度；拱形巷道的净高度是指自道渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度，如图8-2所示。
《煤矿安全规程》规定，主要运输巷道和主要风道的净高，自轨面起不得低于1.9 m。架线电机车运输巷道的净高，必须符合有关规定：电机车架空线的悬挂高度，自轨面算起在行人的巷道内、车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方不得小于2m；在不行人的巷道内不得小于1.8m；在井底车场内，从井底到乘车场其高度不得小于2.2m。电机车架空线和巷道顶或棚梁之间的距离不得小于0.2m。采区（盘区）内的上山、下山和平巷的净高不得低于1.8m。
确定拱形巷道的净高度，主要是确定其净拱高和自底板起的壁（墙）高，如图8-2所示。
（8-2）
式中，H--拱形巷道的净高度，m；
h0--拱形巷道的拱高，m；
h3--拱形巷道的墙高，m；
hb--巷道内道碴高度，按表8-6选取，m。
1．拱高h0的确定
拱的高度常以与巷道净宽的比来表示（称为高跨比）。
半圆拱的拱高h0、拱的半径R均为巷道净宽的1/2，即h0=R=B/2。圆弧拱的拱高，煤矿多取巷道净宽的1/3，即h0=B/3。个别矿井为了提高圆弧拱的受力性能，取拱高h0=2B/5。金属矿山由于围岩坚固稳定，可将圆弧拱的拱高h0取为巷道净宽的1/4或1/5。
2．墙高h3的确定
拱形巷道的墙高(h3)系指自巷道底板至拱基线的垂直距离（见图8-2）。为了满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管缆的需要，拱形巷道的墙高h3设计按架线电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙要求、管道的装设高度要求、人行高度要求、1.6m高度人行宽度要求和设备上缘至拱壁最小安全间隙要求等5种情况，表8-2中公式计算，并取其最大者。
上述计算出的墙高h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1 m进级。
（三）巷道的净断面积
巷道的净宽和净高确定后，巷道的净断面面积便可以求出。
半圆拱巷道净断面面积：S=B(0.39B+h2) (8-3)
圆弧拱巷道净断面面积：S=B(0.24B+h2) (8-4)
三心拱巷道净断面面积：S=B(0.26B+h2) (8-5)
（四）巷道风速验算
巷道通过的风量是根据对整个矿井生产通风网络求解得到的。当通过该巷道的风量确定后，断面越小风速越大。风速大，不仅会扬起煤尘，影响工人身体健康和工作效率，而且易引起煤尘爆炸事故。为此，《煤矿安全规程》规定了各种不同用途的巷道所允许的最高风速（见表8-3）。但是，为使矿井增产留有余地和满足经济风速的要求，一般不选用表中所列的最高风速。《煤炭工业设计规范》规定，矿井主要进风巷的风速一般不大于6 m/s。所以设计出巷道净断面后，还必须进行风速验算，即
（8-6）
式中，v--通过该巷道的风速，m/s；
Q--根据设计要求通过该巷道的风量，m3/s；
S--巷道的净断面面积，m2；
Vmax--该巷道允许通过的最大风速，按表8-3确定，m/s。
表8-3 巷道允许的最高风速
巷道名称 允许最高风速
风 桥
主要进、回风道
架线电机车巷道
输送机巷道，采区进、回风巷
回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷
掘进中岩巷
其他行人巷道 10
8
8
6
4
4
-
一般对低瓦斯矿井，按前述方法所设计出的巷道净断面尺寸均能满足通风要求。但是，对高瓦斯矿井往往不能满足。这时，巷道的净断面尺寸就需要根据允许的巷道最高风速和《煤炭工业设计规范》规定的最高风速要求来进行计算。
（五）巷道设计和计算掘进断面面积
1．支护参数的确定
通常应根据巷道的类型和用途、巷道的服务年限、围岩的物理力学性质以及支架材料的特性、来源等因素综合分析选择合理的支护形式。支护方式应力求承载能力强、就地取材、施工方便、经济耐用、维修量小。
支护方式确定后，即可进行支护参数的选择。支护参数是指各种支架的规格尺寸。如矿用工字钢和U型钢的型号，锚喷支护的锚杆类型、长度、直径、间距和排距，喷射混凝土的厚度与标号等。
对于岩石平巷的支护而言，锚喷支护是主要支护形式。目前，锚喷支护已形成一个支护系列。它包括喷射混凝土支护，锚杆支护，锚杆与喷射混凝土联合支护，锚杆、喷射混凝土与钢筋网联合支护以及与金属支架的联合支护。
2． 道床参数的选择
道床参数选择包括钢轨型号选取、轨枕规格和道碴高度的确定。
钢轨的型号是以每米长度的质量来表示的。煤矿常用的型号是11kg/m、15 kg/m、18 kg/m、24kg/m、30kg/m和33kg/m。钢轨型号根据巷道类型、运输方式及设备、矿车容积和轨距来选用，见表8-4。
表8-4 巷道轨型选择及技术特征
巷道类型 运输方式及设备 矿车容积 轨距/mm 钢轨型号/kg•m-1
井底车场及主要运输大巷 8t、10t电机车或12t、14t机车牵引列车 5t底卸式
3t底卸式 900
600 ≥30
<8t机车 1t固定式 600 18
无极绳，≤5t机车 1t固定式 600 15
采区运输巷道 上、下山 钢丝绳运输 1.5t固定式 600（900）
600 15
15
运输中巷、回风顺槽 ≤5t机车或钢丝绳运输 1.5t固定式
1t固定式 600（900）
600 15
11或15
轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。目前多使用钢筋混凝土轨枕，木轨枕主要用在道岔处。由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性、构件刚度大、节约木料、造价低等优点，所以应大力推广使用。常用的轨枕规格见表8-5。
表8-5 常用轨枕规格 单位：mm
轨枕规格 轨距 轨型/kg•m-1 全长 全高 上宽 下宽
木轨枕 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
钢筋混凝土轨枕 600 11或15
18 1200 130
130 120
160 140
180
900 24、30 1700 145 170 200
预应力钢筋混凝土轨枕 600 15或18 1200 115 100 140
道床应选用坚硬和不易风化的碎石或卵石做道碴，粒度以20～30 mm为宜，并不准掺有碎末等杂物，使其具有适当孔隙率，以利于排水和有良好的弹性。道碴的高度也应与选用的钢轨型号相适应，其厚度不得小于100mm，至少要把轨枕1/2～2/3的高度埋入道碴内，二者关系如图8-3所示。
图8-3 道床尺寸关系图
道床宽度可按轨枕长度再加200mm考虑。相邻两轨枕中心线距一般为0.7~0.8 m，在钢轨接头、道岔和弯道处应适当减小。道床有关参数见表8-6。
表8-6 常用道床参数 单位：mm
巷道类型 钢轨型号
/kg•m-1 道床总高度
hc 道碴高度
hb 道碴面至轨道面垂高
hs
井底车场主要运输巷道 ≥24 360 200 160
18 320 180 140
采区运输巷道 上、下山 15或18 220 可不铺道碴，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕两侧充填掘进矸石
运输中巷、回风顺槽 15或18 220
大型矿井特别是采用底卸式矿车运输时，井底车场和主要运输大巷应积极推广整体（固定）道床。这种道床可用混凝土一次浇灌而成，也可先在轨道下铺设轨枕，然后再浇灌混凝土。但是，有低鼓且未处理的巷道不宜采用整体道床。
3．巷道设计和计算掘进断面面积
巷道的净尺寸加上支护和道床参数后，便可获得巷道的设计掘进尺寸，进而求算出巷道的设计掘进断面积。
半圆拱巷道设计掘进断面面积为： (8-7)
圆弧拱巷道设计掘进断面面积为： (8-8)
梯形巷道的设计掘进断面面积为： (8-9)
式中，符号意义参见图8-4、8-5。
巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误差值δ（75 mm），即可求算出巷道计算掘进断面尺寸。因此，在计算布置锚杆的巷道周长、喷射混凝土周长和粉刷面积周长时，就应用比原设计净宽大2δ的计算净宽作为计算基础，以便保证巷道施工时材料应有的消耗量。
三、断面内水沟设计和管线布置
（一）水沟设计
为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。水沟通常布置在人行道一侧，并尽量少穿越运输线路。只有在特殊情况下才将水沟布置在巷道中间或非人行道一侧。
平巷水沟坡度可取0.3%～0.5%，或与巷道的坡度相同，但不应小于3.5%，以利水流畅通。
运输大巷的水沟可用混凝土浇筑，也可把钢筋混凝土预制成构件，然后送到井下铺设。采区中间巷的水沟，可根据巷道底板性质、服务年限长短、排水量大小和运输条件等因素考虑是否需要支护。回采巷道的服务年限短、排水量小，故其水沟不用支护。棚式支架巷道水沟一侧的边缘距棚腿应不小于300mm。
为了行人方便，主要运输大巷和倾角小于15°斜巷的水沟应铺放钢筋混凝土预制盖板，盖板顶面应与道渣面齐平。只有在无运输设备的巷道或倾角大于15°的斜巷以及采区中间巷和顺槽才可不设盖板。
常用的水沟断面形状，有对称倒梯形、半倒梯形和矩形几种。各种水沟断面尺寸应根据水沟的流量、坡度、支护材料和断面形状等因素确定，常用的水沟断面及尺寸见图8-5、8-6。
图8-4 半圆拱形巷道断面壁高计算图
图8-5 拱形巷道水沟断面
图8-6 采区梯形巷道水沟断面
为了简化设计，可以直接在设计部门提供的各种断面形状水沟的技术特征表(参见表8-7)中选取。
（二） 管线布置
根据生产需要，巷道内需要敷设诸如压风管、排水管、供水管、动力电缆、照明和通信电缆等管道和电缆。管缆的布置要考虑安全和架设检修的方便，一般应符合下列要求：
（1） 管道通常设置在人行道一侧，也可设在非人行道侧。管道架设可采用管墩架设、托架固定或锚杆悬挂等方式。若架设在人行道上方，管道下部距道碴或水沟盖板的垂高不应小于1.8m，若架设在水沟上，应以不妨碍清理水沟为原则。
（2） 在架线式电机车运输巷道内，不要将管道直接置于巷道底板上（用管墩架设），以免电流腐蚀管道。管道与运输设备之间必须留有不小于0.2m的安全距离。
（3） 通信电缆和电力电缆不宜设在同一侧。如受条件限制设在同一侧时，通信电缆应设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。
（4） 高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离应大于0.1 m以上；同时高压电缆之间，低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。
（5） 电缆与管道在同一侧敷设时，电缆要悬挂在管道上方并保持0.3 m以上距离。
（6） 电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上。所以，电缆悬挂高度一般为1.5～1.9m；电缆两个悬挂点的间距不应大于3.0m；电缆与运输设备之间距离不应小于0.25 m。
表8-7 拱形、梯形巷道水沟规格和材料消耗表
巷道类别 支护类别 流量/m3•h-1 净尺寸/mm 断面/m3 每米材料消耗量
坡度 宽B 深
H 净 掘进 盖板 水沟
0.3% 0.4% 0.5% 上宽
B1 下宽
B2 钢筋/kg 混凝土/m3 混凝土/m3
拱形大巷 锚喷
砌碹 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
锚喷
砌碹 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
锚喷
砌碹 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
锚喷
砌碹 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
采区梯形 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 无
无
无
无 0.093
0.104
0.110
0.122
四、弯曲巷道断面加宽
在巷道弯道处，车辆四角要外伸或内移，应将上述安全间隙适当加大，加大值与车箱长度、轴距和弯道半径有关。其加宽值一般外侧为200 mm（20 t电机车可加宽300 mm），内侧为100mm，双轨中线距为300mm。有的设计为了简化计算，内外侧均加宽200mm。巷道除曲线段要全部加宽外，与曲线段相连的两端直线段也需加宽。其加宽长度对于矿车运输巷道建议取1.5～3.5 m；电机车通行的巷道，建议加宽3～5m。双轨曲线巷道，两轨道中线距加宽起点也应从直线段开始，用于机车建议加宽5m；用于3t或5t底卸式矿车建议加宽5～7m；用于1t矿车可加宽2m。
第二节 钻眼爆破
钻眼爆破工作是一项主要工序，质量好坏，对巷道掘进进度、规格质量、支护效果、掘进工效和成本都有很大影响，因此必须采用最优的施工工艺参数，才能获得最佳的施工效果。
目前，钻眼爆破的主要技术发展趋势是发展中深孔、光面爆破和断裂成型（刻槽）爆破技术。增加眼深，完善深孔直眼掏槽方式，减少炮眼数量，加快钻眼速度和提高爆破效率。现代工程是以每米巷道所需的钻爆工时最短、炮眼利用率最高和光爆质量标准评价施工效果。
一、钻眼机具
钻眼机具包括凿岩机、电钻、钎头、钎杆、钻头、钻杆和钻架设备。
（一）凿岩机和煤电钻
1.凿岩机
凿岩机按其动力分有风动、液压、内燃和电动四类。岩巷掘进中大量应用的是气动凿岩机，巷道掘进用国产风动凿岩机部分型号和性能见表8-10。
表8-10 国产风动凿岩机型号及主要性能表
类型 型号 主要产地 阀型 机重
kg 汽缸直径
mm 活塞行程
mm 冲击功
J 扭矩N•m 冲击频率
次/min 耗风量
m3/min
气
腿
式 YT-23 沈阳 环行 24 76 60 >60 >15 2100 <3.6
YT-24 天水 控制阀 24 70 70 >60 >13 1800 <2.9
YT-26 天津 控制阀 26 75 70 >70 >15 2050 <3.5
YTP-26 湘潭 无阀 26.5 95 50 >60 >18 2600 <3.0
向上式 YSP-45 沈阳 环行 44 95 47 270 >18 2700 <5
导
轨
式 YGP-28 沈阳 控制阀 K28 K95 50 90 >40 2700 <4.5
YGP-45 沈阳 控制阀 35 100 48 100 >50 2600 <6.5
YG-40 天水 控制阀 36 85 80 105 38 1600 <5
YGZ-90 南京 无阀 90 125 62 200 >120 2000 冲<8.5
转<2.5
与风动凿岩机相比，液压凿岩机的特点是：机械性能好，其冲击功、冲击频率和能量传递效率等指标均大为提高，凿岩速度高出1倍以上；可依岩层情况调整凿岩机性能参数，可采用旋转或冲击或冲击旋转等不同方式，可在最佳工况下凿岩，并获得较高的凿岩速度；动力消耗少、能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/4；噪音低，污染小，改善了工作条件。目前液压凿岩机定型产品的重量较大，需与液压台车配套使用，投资大，技术和维修要求高，国产部分液压凿岩机型号和性能见表8-11。
凿岩台车的基本结构是由推进器、支臂(钻臂)、车体、行走机构和供风、供水及液压操纵系统等组成。按装设凿岩机台数(支臂数)分为单机、双机、三机和多机凿岩台车。按行走机构分有轨轮式、轮胎式和履带式。按行走机构的驱动方式分为电力直接驱动、电力与液压驱动、风动和柴油驱动4种。我国煤矿巷道掘进常采用电力驱动的轨轮式和履带式两种。凿岩台车的应用，提高了掘进速度和效率，改善了劳动强度和条件，是巷道凿岩机械化水平的进一步发展的主要标志。凿岩台车与装载、转载，运输设备配套使用，可组成巷道掘进机械化作业线。
钻装机是将凿岩机安装在装岩机上，实现凿、装合一的机械。我国生产的钻装机多是在耙斗装岩机上安装2～4台导轨式风动凿岩机，以减少工作面的施工设备。
2．煤电钻
在煤巷掘进中，我国普遍采用煤电钻。国产部分煤电钻的牌号及性能见表8-12。它由电力直接驱动，与风动凿岩机相比设备简单，省却了空气压缩机及输送压缩空气的管路，能耗低，效率高。但其扭矩和功率较小，一般为0.9～1.6kW(多为1.2kW)，只能用于煤层和f<3的软岩。
表8-12 国产部分煤电钻的型号及主要技术特征表
技术特征 单位 型号
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
电机效率 79.5 75 74 73 76
额定电压 V 127 127 127 127 127
额定电流 A 9 9.1 9.5 9 9
相数 3 3 3 3 3
电机转数 r/min 2850 2750 2800 2820 2820
电钻扭矩 N•m 17.26 17.65/25.5 18.14 16.67 20.69
外形尺寸 长 mm 366 425 310 340 340
宽 mm 318 330 300 318 318
高 mm 218 265 200 220 220
钻孔直径 mm 38~45 35~45 36~45 38~45 38~45
钻杆尾端直径 mm Ф19 Ф19 Ф19 Ф19
制造厂 抚顺矿灯厂 上海电动工具厂 上海电动工具厂 天津煤矿专用设备厂 天津煤矿专用设备厂
(二)钎杆、钎头
凿岩机使用的为六角(或圆形)中空钎杆和冲击式钎头，煤电钻则用麻花钎杆和切削型钻头。钎杆或钻杆用于传递冲击功和扭矩，(麻花钎杆兼有传递回转力矩、轴推力和排除煤粉的功能)。钎头或钻头为破碎岩(煤)的刀具，它的形状和几何参数直接影响着破岩效果和钻眼速度。钎头、钎杆、钻头、钻杆的形状和几何要素见图8-8。
图8-8 钎杆、钎头构成及几何要素图
a-冲击式钎子；b-麻花钎子；c-钎头构造参数
1-钎尾；2-钎体；3-钎杆；4-钎肩；5-吹洗孔；6-排粉沟；8-钎头体；9-正刃；10-副刃；11-钎柄；
α-刃角；β-前角；γ-后角；δ-切削角；φ-顶角
二、炮眼种类及其布置
巷道掘进的爆破工作是在只有一个自由面的狭小工作面上进行的，因此，要达到理想的爆破效果，必须将各种不同作用的炮眼合理地布置在相应位置上，使每个炮眼都能起到应有的爆破作用。
图8-9 各种用途的炮眼名称
1、3—周边眼；2—崩落眼；4—掏槽眼；5-辅助眼；6—底眼
掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类（如图8-12所示）。其爆破顺序必须是延期起爆，即先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼，以保证爆破效果。
（一） 掏槽眼
掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件。掏槽效果的好坏对循环进尺起着决定性的作用。
掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处，这样便于打眼时掌握方向，并有利于其他多数炮眼的岩石能借助于自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著易爆的软弱岩层，一般应将掏槽眼布置在这些软弱层中。
掏槽的方法和掏槽眼的布置形式多种多样，应根据岩层的性质、断面的大小和一次爆破的进尺来选择和运用。掏槽的形式可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽3种。在浅眼爆破时，较多地采用斜眼掏槽，但在中深孔爆破时，斜眼掏槽的应用受到了巷道断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽形式有多种，较为常见的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等。各种掏槽形式的共同特点，是利用数量不等的平行孔眼作为首爆装药眼的辅助自由面和破碎岩石的膨胀补偿空间。
图8-10 斜眼掏槽
(a)单向；（b）楔形；（c）锥形
图8-11 直眼掏槽
图8-12 混合掏槽
（二） 辅助眼
辅助眼又称崩落眼，是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。辅助眼要均匀布置在掏糟眼与周边眼之间，其间距一般为500～700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.45～0.60。如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面层厚度要比较均匀，且多于周边眼的最小抵抗线。
（三） 周边眼
周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。周边眼布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布置。光爆周边眼的间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即
式中，K--炮眼密集系数，一般为0.6～1.0，岩石坚硬时取大值，较软时取小值；
E--周边眼间距，一般取400～600mm；
W--最小抵抗线。
按照光面爆破要求，周边眼的中心都应布置在巷道设计掘进断面的轮廓的上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100～150mm，这样可使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时还要尽量减少超挖量。光爆周边眼的装岩量必须严格控制。煤矿巷道常遇岩层上的光爆参数见表8-14。
表8-14 光面爆破的周边眼爆破参数表
岩层情况 岩石坚固性系数f 炮眼直径/mm 炮眼间距
/mm 最小抵抗
/mm 炮眼密集系数/mm 装药量
/kg•m-1
完整、稳定、中硬以上 8~10 42~45 600~700 500~700 1.0~1.1 0.2~0.3
中硬、层节理不发育 6~8 35~42 500~600 600~800 0.8~0.9 0.15~0.2
松软、层节理发育 <6 35~42 350~500 500~700 0.7~0.8 0.10~0.15
底眼负责控制底板标高。底眼眼口应比巷道底板高出150～200mm，以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100～200mm，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般为500～700mm，装药系数一般为0.5～0.7。为了给钻眼与装岩平行作业创造条件，需采用抛碴爆破，且将底眼眼距缩小为400mm左右，眼深加深200mm左右，每个底眼增加1～2个药卷。
根据实践经验，煤矿岩石巷道掘进采用光面爆破时，掏槽眼、崩落眼、控制光爆层的崩落眼和周边眼（顶、帮）的每眼装药数量的比例大致为4∶3∶2∶1。
（四） 炮眼布置
除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合理布置炮眼，以取得理想的爆破效果。炮眼布置方法和原则如下：
（1） 工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。
（2） 掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。
（3） 周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在在同一平面上。
（4） 崩落眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。
三、爆破器材
巷道掘进所用爆破材料主要有炸药、电雷管和发爆器。
我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳化、浆状和水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬岩石可考虑采用粉状高威力炸药。煤矿普遍采用价格较低廉的硝铵类炸药，一般装成直径为32mm、35mm、38mm质量为100g、150g和200g的药卷，有效使用期为6个月。
巷道掘进爆破的起爆材料主要使用雷管，而且是以电雷管为主。其品种有瞬发电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。在有瓦斯的工作面爆破时，为避免因雷管爆炸引燃瓦斯的可能性，应采用煤矿许用型电雷管，其特点是：管壳为铜壳，在副起爆药中加有消焰剂以控制爆温和火焰长度及延续时间，延期药生成气体量少且密封，雷管底端无窝槽呈平底状。我国规定，在有瓦斯工作面爆破间隔时间不超过130ms。因此，煤矿许用型雷管只有瞬发和130ms以内的毫秒延期电雷管(一般为5段)，不能选用秒秒延期电雷管。
煤矿巷道掘进的电爆网路的起爆电源，主要采用防爆型电容式发爆器。其原理是以干电池作为直流电源，经变流器的振荡线路将直流变为交流高压电源，再经整流线路将交流高压电源变为直流高压电流向主电容器充电，当达到电容器额定电压值后，旋转发爆器上的毫秒限时开关，使主电容器接通电爆网路放电，引爆雷管。电容式发爆器的起爆能力取决于主电容的充电电压和电容量。。电容式发爆器所能提供的电流不太大，一般只用于起爆串联网路的电雷管。
四、爆破技术
（一）爆破参数
巷道掘进的爆破参数主要包括：炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量等。
1.炮眼直径
炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度均有影响，因此，应根据行道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目、炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。在采用气腿式凿岩机的情况下，我国目前炮眼直径多采用42～45mm（比药卷直径大10mm左右）。在断面为12m2的条件下应用小直径药包(mm和mm)，炮眼直径为30mm，采用统一规格钻凿锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加的炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了很好的综合技术经济效益，称为“三小”技术。
2．炮眼深度
炮眼深度决定了每一掘进循环的钻眼和装岩工作量、循环进尺以及每班的循环次数。但炮眼深度又须根据巷道掘进的作业方式、钻眼设备和凿岩机能力、岩层条件以及巷道断面尺寸等因素经综合考虑而确定。炮眼深度大，显然单位进尺的辅助作业时间短，装岩机的工时利用率高，然而，随眼深的增大，钻眼速度下降，或是爆破后围岩稳定性差，巷道难以维护。因此合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。
我国煤矿巷道掘进中，通常是以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度。随着巷道掘进机械化装备水平的提高，已由浅眼向中深眼发展，采用气腿式凿岩机时，炮眼深度以1.8～2.5m为宜，眼深超过2.5m后，钻眼速度则明显降低。采用配有高效凿岩机的台车时，应向深眼发展，一般眼深可达3.0m。
3．炮眼数目
合理的炮眼数目应以在保证爆破效果(炮眼利用率高、岩石块度均匀适中，巷道轮廓符合设计要求等)的实现为原则。主要取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。一般是先以岩层性质和断面大小进行初步估算，然后在断面图上做炮眼布置，得出炮眼系数，并通过实践调整修正。炮眼数目的估算可按下式进行。
(8-13)
式中 N——炮眼数目；
——岩石坚固性系数；
——巷道断面积，m2。．
4．单位炸药消耗量
爆破每立方米原岩体的炸药量，通常以q表示，它是爆破的一个重要参数，其大小对破碎块度、抛掷距离、围岩稳定性以及爆破成本都有影响。单位炸药消耗量是由炸药性质、岩层可爆性和节理构造以及巷道断面大小来决定。
单位炸药消耗量可根据经验公式或参照巷道掘进炸药消耗定额(表8-18)来确定，所得q值在实践中再加以调整。
简单的经验公式为:
(8-14)
式中 ——岩石坚固性系数；
——巷道断面，m2；
——炸药作功能力的核正系数，；
——所用炸药的作功能力，mL。
确定后，根据巷道断面和炮眼深度可计算出每循环所用炸药量Q，然后按炮眼数目和各炮眼所起作用和所分担的爆破岩体加以分配，最后确定出掏槽眼、崩落眼和周边眼的各眼装药量。
表8-18 巷道掘进炸药消耗定额 kg/m3
岩石坚固性系数f 巷 道 断 面， 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) 装药结构
装药结构有连续装药和间隔装药、耦合装药和不耦合装药、正向起爆装药和反向起爆装药之区别。在巷道掘进中，主要采用连续、耦合、反向起爆装药结构。
采用2号岩石硝铵炸药，当传爆长度超过600mm时，超过的药卷易产生间隙效应，即炸药传爆中断，产生拒爆。目前巷道掘进一般采用钎头直径为40mm钎头，药卷直径为35mm，正处于产生间隙效应的范围，所以，当装药长度超过600mm时，应采取消除间隙效应的措施，或采用没有明显间隙效应的水胶炸药或乳化炸药。
炮眼的填塞能保证在炮眼内炸药全部爆轰结束前减少爆生气体过早逸出，保持爆压有较长的作用时间充分发挥炸药的爆破作用。因此，装药完毕必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实，常用1：3的泥沙混合炮泥，湿度为18％～20％。在有瓦斯的工作面，可采用水炮泥填塞。水炮泥还可以吸收部分热量，降低喷出气体的温度，有利安全。
(三) 岩巷掘进的光面爆破技术
光面爆破的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿各炮眼的连线--井巷轮廓线，将岩石崩落下来。
应用光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于锚喷支护，岩帮裂隙少，稳定性高，超挖量小。所以光面爆破是一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。
光面爆破的质量标准如下：
(1) 围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的50%；
(2) 超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；
(3) 围岩面上不应有明显的炮震裂缝。
光爆施工方法虽有多种，但国内使用最多的是普通光爆法。即先用一般的爆破方法在巷道内部做出巷道的粗断面，给周边留下一个厚度比较均匀的光面层；然后再由布置在光面层上的边眼爆出整齐的巷道轮廓，这些边眼就是光爆炮眼。其爆破参数要慎重选取，才能既降低对围岩的破坏又在边眼间形成贯穿裂缝，把岩体整齐地切割下来。为保证贯穿裂缝的形成，光爆炮眼之间的距离要适当减小，严格控制周边眼的装药量，并合理选择炸药和装药结构。
(四) 起爆顺序和时差
工作面上的炮眼应按掏槽眼、辅助眼、崩落眼、帮眼、顶眼、底眼的先后顺序起爆，以使先爆炮眼所形成的槽腔作为后爆炮眼的自由面。一般均采用延期电雷管(秒或毫秒延期)全断面一次起爆。特殊情况下(如大断面、预留光爆层)可采用分次起爆。
起爆顺序的间隔时间，可采用秒延期或毫秒延期。实践证明，毫秒延期爆破可获得良好的技术经济效果。各炮眼爆破所产生的应力场相互干涉、叠加，增强了破碎作用，能减小爆破块度，在相同条件下比秒延期爆破的装药量减少；在有瓦斯的工作面可实现全断面一次起爆 (总延时不超过130ms)，缩短了放炮时间，保证作业安全；抛掷作用降低，爆堆比较集中，能提高装岩效率和防止崩坏设备与支护。
巷道掘进中，由于抵抗线较小，毫秒间隔时间短，一般在15～75ms之间，并随岩层性质、抵抗线的大小而变动。当掏槽眼深度超过2.5～3.0m时，为保证槽腔内岩石的破碎和抛掷，毫秒间隔时间应取大值，一些试验表明间隔时间在50～100ms时，掏槽效果较好。
(五) 爆破说明书及爆破图表
爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。
爆破说明书的主要内容包括有：
(1) 爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况；
(2) 选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号、性能；
(3) 爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、单位耗药量；
(4) 爆破网路的计算和设计；
(5) 安全措施。
爆破作业图表是在爆破说明书基础上编制出来的指导和检查钻眼爆破构造的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、装药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。
(六) 钻眼爆破安全技术
钻眼爆破工作比须严格按《煤矿安全规程》和《矿山井巷工程施工及验收规范》有关规定执行，一般应注意以下事项。
1．钻眼安全注意事项
（1）开眼时必须使针头落在实岩上，如有浮矸，应处理好后再开眼。
（2）不允许在残眼内继续钻眼。
（3）开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后，再开大风门。
（4）为避免断钎伤人，推进凿岩机不要用力过猛，更不要横向用力；凿岩时钻工应站稳，应随时提防突然断钎。
（5）一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人。
（6）缺水或停水时，应立即停止钻眼。
（7）工作面全部炮眼钻完后，要把凿岩机具清理好，并撤至规定的存放地点。
2．爆破安全注意事项
（1）装药前应检查顶板情况，撤出设备与机具，并切断除照明以外的一切设备的电源。照明灯及导线也应撤离工作面一定距离。
（2）放炮母线要妥善地挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离；装药前要试一下放炮母线是否导通。
（3）在规定的安全地点装配引药（起用药卷）。
（4）检查工作面20m范围内瓦斯含量，并按《煤炭安全规程》有关规定处理。
（5）装药时要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷，装错雷管段号，拉断脚线。有水的炮眼，尤其是底眼，必须使用防水药卷或给药卷加防水套，以免受潮拒爆。
（6）装药、联线后应由放炮员与班、组长进行技术检查，做好放炮前的安全布置。
（7）放炮后要等工作面通风散烟后，放炮员率先进入工作面，检查认为安全后方能进行其他工作。
（8）发现瞎炮应及时处理。如瞎炮是由联线不良或错联所造成，则可重新联线补爆；如不能补爆，则应在距原炮眼0.3 m外钻一个平行的炮眼，重新装药放炮。
第三节 装岩与运输
装载与运输是巷道掘进中劳动量大，占循环时间最长的工序，一般情况下它可占掘进循环时间的35％～50％。70年代以来，我国先后研制成功耙斗装岩机、侧卸式装岩机、蟹爪装岩机及立爪装岩机，其中根据煤矿特点研制的耙斗装岩机，因具有结构简单、制造容易、造价低、可靠性好和适应性强等优点，已成为当前我国煤矿巷道掘进的主要装载设备。
近些年来，配套的转载运输设备也在不断研究改善，先后出现了QZP-160型桥式转载机、SJ-80与SJ-44可伸缩胶带运输机、ZP-1型胶带转载机等，以及S4、S6、S8型梭式矿车和ILA、CCJ型仓式列车以及5t以上防爆型蓄电池电机车。以上多为从工作面运出矸石的设备，同时也发展了可向工作运输材料的胶带输送机、钢丝绳牵引卡轨车和钢丝绳牵引单轨吊车。
一、装岩
装岩机按工作机构分，井下常用的有铲斗式装岩机、耙斗式装岩机、蟹爪式装岩机和立瓜式装岩机等。
(一) 铲斗（侧卸式）装岩机
铲斗式装岩机有后卸式和侧卸式两大类，作原理和主要组成部分基本相同。铲斗式装岩机一般包括铲斗、行走、操作、动力几个主要组成部分，工作时依靠自身质量及运动所产生的动能，将铲斗插入碎石，铲满后将碎石卸入转载设备或矿车中，工作过程为间歇式。
侧卸式装岩机是正面铲取岩石，在设备前方侧转卸载，行走方式多为履带式。它与铲斗后卸式比较，铲斗插入力大，斗容大，提升距离短；履带行走机动性好，装岩宽度受限制小，可在平巷及倾角10°以内的斜巷使用；铲斗还可兼作活动平台，用于安装锚杆和挑顶等；工作机构采用液压传动，提升能力大，提升距离小，消耗功率较小，性能稳定；司机坐在司机棚内操作，操作轻便，安全可靠；电气设备均为防爆型，可用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井。
国产ZLC—60型铲斗侧卸式装岩机如图8-15所示，该机适用于宽度大于4m、高度大于3.5m的巷道。
图8-15 ZLC—60型铲斗侧卸式装岩机
1—铲斗;2—铲斗座;3—连杆;4—铲斗臂;5—升提油缸;
6—防爆开关箱;7—履带;8—电动机;9—侧卸油缸
根据侧卸式装岩机的工作特点，应将转载机布置在装岩机铲斗卸载一侧的轨道上（图8-16）。装岩机铲取的岩石直接卸到停靠在掘进工作面前部的料仓中，通过转载机再转卸到矿车中，这样可以连续装满1列矿车，提高了装岩效率。
图8-16 转载机与侧卸式装岩机配套示意图
1--侧卸式装岩机;2—转载机;3—凿岩台车;4—矿车组;5—电机车
（二）耙斗装岩机
耙斗装岩机是一种结构简单的装岩设备，电力驱动，行走方式为轨轮式。它不仅适应于水平巷道装岩，也可用于倾斜巷道和弯道装岩。耙斗装岩机的优点是结构简单、维修量小、制造容易、安全可靠、岩尘量小、铺轨简单、适应面广和装岩生产率高。缺点是钢丝绳和耙斗磨损较快，工作面堆矸较多，影响其他工序工作。从1963年开始，我国煤矿逐步推广使用了耙斗装岩机，现已形成系列，是目前应用最广的装载设备。
耙斗装岩机主要由绞车、耙斗、台车、糟体、滑轮组、卡轨器、固定楔等部分组成，如图8-17所示。
图8-17 粑斗装岩机示意图
1—连杆；2—主、副滚筒；3—卡轨器；4—操作手把；5—调整螺丝；6—耙斗7—固定楔
8—尾轮；9—耙斗钢丝绳；10—电动机；11—减速器；12—架绳轮；13—卸料槽；14—矿车
耙斗装岩机适用于净高大于2m，净断面5m2以上的巷道。它不但可以用于平巷装岩，而且还可以在35°以下的上、下山装岩，亦可用于在拐弯巷道中作业。
耙装机在使用时，应注意以下问题：
(1)固定楔的安装。打眼时将顶部眼和拱肩眼加深500mm左右，以便留下残眼供挂尾轮使用。放炮后在眼内插入固定楔并打紧，即可挂上尾轮，开始耙岩。
固定楔分硬岩楔子和软岩楔子两种(图8-18)。硬岩楔的长度一般为400～500mm，由楔体和紧楔组成；软岩楔的长度一般为600～800mm，由楔头的钢丝绳套和紧楔组成。
耙取巷道两侧岩石时，只需移动尾轮的悬挂位置即可。尾轮固定楔钻孔在工作面的布置见图8-19。
图8-18 尾轮固定楔结构图
a—硬岩用尾轮楔；b—软岩用尾轮楔
1—圆环；2—倒楔；3—钢丝绳；4—正楔；5—圆锥套；6—楔头；7—楔眼
图8-19 尾轮固定楔钻孔布置图
(2)耙装距离。耙装机工作时，离工作面最远不宜超过20m；为了防止爆破损伤机器，耙装机距离工作面最近不得小于6m。
装岩时机体不需移动，工作面推进一定距离后，才移动一次。移动前先接长轨道，移动的方法也可用绞车自行牵引，也可用人力推动。
(3)耙装机在转弯较大的巷道中使用时，首先要在工作面设尾轮，通过在转弯处的开口双滑轮，把工作面的矸石耙到转弯处，然后将尾轮1移动到尾轮4的位置，耙装机便可将岩石装入转运设备中去(图8-20)。
图8-20 拐弯巷道耙装机装岩示意图
1、4—尾绳轮；2—双滑轮；3—耙斗；5—耙斗；6—耙装机
(4)下山施工耙装机的固定和移动。当巷道坡度小于25°时，除了用耙装机本身的卡轨器进行固定外，还应增设两个大卡轨器。当巷道坡度大于25°时，除增设大卡轨器外，还应再增设一套防滑装置。为了提高耙斗的效率，还应选用适于下山装岩的耙角。移动耙装机一般用提升机，也可用一台5t的绞车进行移动。
(5)上山施工耙装机的固定和移动。在上山掘进时，耙装机除了采用下山施工时的固定方法以外，还应在台车的后位立柱上增设两根斜撑。移动耙装机可用提升机进行，若单用提升机提升能力不足时，可与耙装机绞车联合使用。
耙斗装岩机小时生产率可按下式计算
(8-20)
式中，Q--耙斗装岩机小时生产率，m3/h；
V--耙斗的容积，m3；
φ--耙斗装满系数；
L--从岩堆中心距装岩机的距离；
vp、vm--耙斗往返运行速度，m/s；
t1、t2--耙斗往返转换停歇时间。
装岩机生产率随耙岩距离增加而下降，所以耙斗装岩机距工作面不能太远，一般以6～20m为宜。另外，在装岩条件一定的情况下，装岩生产率随耙斗运行速度的增加而增加。其他影响生产率的主要因素还有操作技术水平、调车组织工作等。
（三） 蟹爪装岩机
这种装岩机的特点是装岩工作连续，生产率高。其主要组成部分有蟹爪、履带行走部分、转载输送机、液压系统和电气系统等，见图8-21。
图8-21 S-60型蟹爪式装岩机
1—蟹爪装岩机构；2—减速器；3—液压马达；4—机头架；5—转载输送机；6—行走机构；
7—回转台；8—升降油缸；9—耙杆；10—销轴；11—主动圆盘；12—弧线导杆；13—固定销
20世纪50年代初，我国研制了适合煤和煤—岩巷道掘进用的ZMZ—17型蟹爪式装岩机。随后又研制了岩巷使用的ZS—60型蟹爪式装岩机。近年来，蟹爪式装岩机已有很大改进，如ZB—1型大功率蟹爪式装岩机以及ZXZ—60型蟹爪式装岩机，在装载中硬以上岩石中显示出很大的优势。
这类装岩机前端的铲板上设有一对蟹爪，在电机或液压马达驱动下，连续交替地扒取岩石，岩石经刮板输送机运到机尾的胶带输送机上，而后装入运输设备。也可不设胶带输送机，由刮板输送机直接装入运输设备。输送机的上下、左右摇动，以及铲板的上下摆动都由液压驱动。机器用履带行走，工作时机器慢速推进，使装岩机徐徐插入岩堆。
蟹爪式装岩机装载宽度大，动作连续，生产率高，机器高度低，产生粉尘少，但结构复杂，履带行走对软岩巷道不利，适于装硬岩。机器对制造工艺和耐磨材料要求高，维修保养要求高。此外，为清除工作面两帮岩石，装岩机需多次移动机身位置，要求底板平整，否则会给装岩机的推进带来困难。
（四） 立爪装岩机
从20世纪70年代起，北京矿冶研究院和华铜铜矿及云南锡业公司等单位，先后研制了立爪式装岩机。其主要优点是装矸机构简单可靠，动作机动灵活，对巷道断面和岩石块度适应性强，能挖水沟和清理底板，生产率较高。但爪齿容易磨损，操作亦较复杂，维修要求高。
立爪式装岩机是一种新型的装岩机，它由机体、刮板输送机及立爪耙装机构三部分组成，见图8-22。其装岩过程是，立爪耙装岩石，刮板输送机转送岩石至运输设备。立爪始终保持从岩堆顶部开始耙集岩石，这比铲斗式装岩机要先插入岩堆内而后铲取岩石更合理。
还有一种蟹立爪装岩机，吸取蟹爪式和立爪式装岩机的优点，采用蟹爪和立爪组合的耙装机构，从而形成新颖的高效装岩机（图8-23）。它以蟹爪为主，立爪为辅，结合了两种装岩机的优点，有较高的生产能力。
（五）装岩机的选择
选择装岩机考虑的因素较多，主要包括巷道断面的大小；装岩机的装载宽度和生产率，适应性和可靠性，操作、制造和维修的难易程度；装岩机与其他设备的配套；装岩机的造价和效率等。
侧卸式装岩机，铲取能力大，生产效率高，对大块岩石、坚硬岩石适应性强；履带行走，移动灵活，装卸宽度大，清底干净；操作简单、省力，但是构造较复杂，造价高，维修要求高，间歇装岩，适用于12m2以上的双轨巷道。
耙斗式装岩机，构造最简单，维修、操作都容易；可用于平巷、斜巷、以及煤巷、岩巷等。但是，它的体积较大，移动不便，妨碍其他机械使用，间歇装岩，且底板清理不干净，人工辅助工作量大，耙齿和钢丝绳损耗量大，效率低，故用于单轨巷道较为合理。
蟹爪式、立爪式以及蟹立爪装岩机的装岩动作连续，可与大容积、大转载能力的运输设备和转载机配合使用，生产效率高，但是构造较复杂，造价高，蟹爪与铲板易磨损，装坚硬岩石时，对制造工艺和材料耐磨要求较高。
图8-22 LZ-60型立爪式装岩机结构图
1—装载机构；2—转载机构；3—行走机构；4—操纵装置；5—回转装置；
6—动力装置；7—电气系统；8—电器按钮
图8-23 蟹立爪式装岩机结构示意图
1—立爪；2—小臂；3—立爪油缸；4—大臂；5—蟹爪电动机；6—双链刮板输送机；7--刮板输送机电动机；8—胶带输送机；9—升降油缸；10—油泵电动机；11—机座；12—履带电动机；13—减速器；14—履带装置；15—油压系统；16—机头升降油缸；17—大臂升降油缸；18—蟹爪减速器；19—同步轴；20—电气系统；
21—司机座
目前国内使用较多的装岩机仍然是铲斗后卸式装岩机与耙斗式装岩机，侧卸式装岩机?? |
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