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特别是YD一3型，由于有独立的外回转机构，扭矩大、冲击功高，目前已广泛应用于全国800多个中小煤矿。

鉴于风动凿岩机输出功率的提高和性能的改进受到限制，再加上噪音高、振动大等问题不易解决，自八十年代起，开始研制液压凿岩机。

为了加快凿岩速度，保证炮眼质量，提高凿岩效率和机械化水平，改善劳动条件，降低劳动强度，我国在引进设备的同时，早在“六·

五”期间就开始研制防爆型全液压凿岩台车。

在装载机械方面，我国先后研制了铲斗后卸式装岩机、耙斗装岩机、蟹爪装岩机、立爪装岩机以及侧卸铲斗装岩机。

蟹爪、立爪式装岩机虽然在湖南新晃汞矿和邯郸西石门铁矿创造了月进千米以上的记录，侧卸式铲斗装岩机在协庄煤矿掘进了7800米的成绩，为侧卸式铲斗装岩机的推广应用打下了良好的基础。

但总的说来，这些装岩机仍处于试验改进阶段。

而耙斗式装岩机，作为我国煤矿岩巷施工的主要装岩设备，由于其具有结构简单、可靠性好、适应性强、造价低及系列化等优点，使用率已占装岩设备总数的70％以上。

目前使用的带调车盘的耙斗装岩机，解决了长期以来存在的高能低产问题，使耙斗式装岩机的实际生产效率得到了显著提高。

在掘进机方面，我国在六十年代曾研制试验过几种规格的机型。

从开发时间上看和国外相差不多，但由于种种原因，研制速度十分迟缓。

我国自行设计制造的直径3.0全断面岩巷掘进机，曾先后在萍乡安源和河北迁安使用，分别掘进了700米和300米；

直径5.0全断面岩巷掘进机，1986年6月在古交东曲矿试掘了近300米，最高月进202米。

但总体上说，国产全断面岩巷掘进机和部分断面岩巷掘进机，在实际应用中尚有许多问题有待解决。

由于切割硬岩时截齿损耗大、机械传动系统中的装运、减速机构故障多，电控系统中的元件质量差，保护性能不完备，内喷雾水密封件寿命短，除尘效果不佳，噪音大等缺点，距大面积推广应用还有一定距离。

2.岩石平巷施工机械化作业线的组织和发展现状

（1）以耙斗装岩机为主的机械化作业线

以耙斗装岩机为主的机械化作业线是目前我国煤矿岩巷掘进中最常用的作业线，使用面遍及全国大、中、小型矿井。

由于耙斗式装岩机已形成系列，根据巷道断面大小选用并配以多台气腿式风动凿岩机、适当的转载调车设施及支护设备、不同的施工工艺和劳动组织形式，可以形成不同能力的掘进机械化作业线，满足施工要求。

从七十年代起该作业线在施工实践中得到了不断发展。

其主要设备有：

气腿式风动凿岩机若干台

耙斗式装岩机1～2台

皮带转载机（或专用调车盘）1台

混凝土喷射机组2台

蓄电池电机车1～2台

1.0～3.0T矿车若干辆

激光指向仪1台

局部通风机1台

以耙斗装载机为主的机械化作业线之所以能成为我国煤矿岩巷施工的主要作业线形式，主要原因是：

1）组成作业线的主要设备构造简单，性能可靠，井下维修方便，普通工人经过短期培训均能熟练地掌握。

2）组成作业线的主要设备造价低，与我国井巷施工队伍的装备购置能力相适应。

3）该作业线适用范围较广，各种地质条件和工程条件的巷道均可采用。

4）在作业线施工中各工序平行作业程度高，循环时间短，劳动组织灵活，施工速度快。

5）在新建矿井或生产矿井、改扩建矿井的巷道施工中，当矿车供应不足或提升能力不足时，由于耙斗装岩机前方可储存1～2个循环的矸石，因此不影响正常施工。

耙斗装岩机作业线的主要缺点是打眼机械化水平低，工人体力劳动强度较大，装岩不彻底且留有死角，作业环境较差。

但根据我国的国情，在今后较长时间内，以耙斗装岩机为主的机械化作业线仍将在我国煤矿岩巷中长期存在。

（2）以侧卸式装岩机为主的机械化作业线

侧卸式装岩机的卸载条件及侧卸式装岩机与液压钻车的错车条件以及液压钻车的最大打眼范围是决定该作业线是否实用的关键。

目前我国煤矿常用的侧卸式装岩机为浙江小浦煤矿机械厂生产的ZC系列侧卸式装岩机；

常用的液压钻车为宣化风动工具厂生产的CTH－10型和浙江衢州煤矿机械厂生产的LB－12型，以这两种设备为主组成的作业线适用于掘进断面不小于3.5×

3.5米，不大于5.0×

4.0米的巷道。

为减少施工设备，便于施工组织，采用该作业线时，要求钻车能够打锚杆眼。

这样就限制了钻臂配用推进器的长度。

使钻车最大打眼深度受到限制，目前一般为2.2米左右。

液压钻车1台1～5T矿车若干辆

侧卸式装岩机2台混凝土喷射机组2台

长胶带装载机1台激光指向仪2台

5T蓄电池机车2台局部通风机1台

以侧卸式装岩机为主的机械化作业线虽具有机械化水平高、施工速度快、功效高和改善劳动条件、降低工人体力劳动强度等优点，但推广应用，目前仍存在以下问题：

1）初期投资大；

2）要求施工队伍素质高，维修力量强；

3）工作面布置1台钻车，一旦出现故障，将严重影响正常生产；

4）液压钻车及侧卸式装岩机的可靠性尚待进一步提高；

5）液压钻车及侧卸式装岩机均为履带行走，使用范围有一定的局限，特别是对轨道运输的矿井。

为此，不少施工单位针对装岩工作量大，侧卸式装岩机效率高的特点仍采用多台气腿式凿岩机打眼，组成气腿式凿岩机与侧卸式装岩机为主的作业线，在一定程度上缓解了上述矛盾。

虽然不能全机械化，但使用效果尚好。

预计在今后数年内这种作业线将以较快速度得到推广，并和耙斗装岩机作业线共同成为我国煤矿岩巷施工的主要作业线形式。

（3）全断面掘进机机械化作业线

全断面掘进机是实现连续破岩、装岩、转载、临时支护、喷雾防尘等工序的一种联合机组。

岩石全断面掘进机机械化程度高，可连续作业，工序简单，施工速度快。

1967年，美国曾创造了月进2088.9米的世界记录，日进最高达到127.8米。

掘进机施工的巷道质量高，支护简单，工作安全，效率高，作业条件好。

但构造复杂，成本高，对掘进巷道的岩石性质和长度均有一定要求。

岩巷全断面掘进机可使井巷工程实现综合机械化，因此世界各国都很重视。

目前，全世界共生产200多台，分别在20多个国家的隧道、矿山等各类工程中使用。

原西德有8台全断面岩巷掘进机用于煤矿巷道掘进，平均掘进速度可达10～20米／日，最佳达36米／日，最高月进达600米，平均月进一般为300～400米。

每年有10～20公里的岩巷用全断面掘进机掘进。

但该类掘进机目前也存在一些问题，其中主要是掘进机庞大笨重，拆装时间长，转移运输不便，辅助作业时间长，机器作业率低，动力消耗大，刀具寿命短，其费用占总费用的85％，掘进成本高。

而且，要求所掘巷道的曲率半径大，不能适应我国煤矿巷道要求，特别是岩性变化大，遇到涌水、断层破碎带等地质条件时适应性差，掘进速度明显下降，甚至无法工作。

因此，岩巷全断面掘进机的发展受到限制。

国内外学者大量研究表明，在目前现有掘进机的水平下，要想与钻爆法进行竞争，至少具备下列两个条件：

其一要求巷道长度在3000米以上；

其二要求掘进速度日进15～18米，平均月进450米以上。

随着科学技术、材料、机械工业和液压技术的发展，以及新型破岩方法的出现，掘进机存在的问题必将进一步获得解决，新型岩巷全断面掘进机在井巷工程中将会有广泛的应用前景。

3.锚喷支护技术有了新的发展并且得到了广泛应用

二十世纪四十年代，英美等国开始系统地研究锚喷支护技术，五十年代已广泛应用于矿山和地下工程。

1956年淮南、京西等矿业集团为防止岩石巷道底鼓和顶板冒落，根据国外资料介绍开始试验研究锚杆技术。

七十年代，光面爆破技术试验成功后，将光爆与锚喷相结合，取得了积极的成果。

进入九十年代以来，在巩固锚喷成果，改进完善施工机具，提高工程质量的同时，进一步加强了锚喷支护的实验和理论研究，深化对锚喷机理和规律的认识，重视了锚喷测量技术多方位地研试降低粉尘浓度和回弹的途径，认真研究湿料喷射技术，积极开展在软岩和动压巷道的支护研究。

特别是锚喷和光爆结合技术的进一步发展，共同实现了对围岩的有效控制，最大限度地保护了围岩的整体稳定性，充分发挥了围岩自身的承载能力。

由于锚喷支护具有技术先进、经济合理、速度快、效率高、围岩稳定性好、安全可靠、操作简便、劳动强度低等优点，受到煤矿井巷工作者的普遍欢迎。

因而，应用范围不断扩大，从岩巷发展到半煤巷、煤巷；

从小断面巷道发展到大断面硐室、交岔点、马头门；

从硬岩发展到松软、破碎岩层；

从平巷、斜巷发展到立井；

从一般条件发展到底鼓、冒顶、构造带等复杂条件；

从静压巷道发展到受采动影响的动压巷道。

据统计，到目前为止我国煤矿锚喷支护井巷的总长度约3000万公里。

锚喷支护的结构形式不断发展，除了一般适用于静压的锚杆支护、喷浆支护、喷射混凝土支护和锚喷支护外，还发展了适用于动压和复杂条件下巷道的锚网支护、锚喷网支护，与可压缩性金属支架共同构成的混合支护以及适用于软岩巷道的锚喷网加金属支架支护。

锚喷支护的材料种类不断增多，除普通的木锚杆、金属锚杆、竹锚杆外，还先后研制了树脂锚杆和瞬时提供强大锚固力且全长锚固具有滑移让压特性的管缝式锚杆，多种专用锚杆锚喷水泥、合成水泥和干式喷射用的固体速凝剂、湿式喷射用的液体速凝剂。

4.爆破技术和爆破器材有了新的发展

在五十年代，我国岩石平巷掘进爆破主要采用楔形和锥形掏槽、硝铵炸药、瞬发电雷管起爆，但这与要求加快巷道掘进速度形成了尖锐的矛盾，因而引起了广大井巷工作者的极大关注。

实践证明，楔形和锥形掏槽的炮眼深度受到巷道断面大小的限制，而且掏槽眼的几何参数全凭钻工经验，很难准确掌握。

当巷道断面大小和炮眼深度变化时，掏槽眼的几何参数也必须作相应的修改。

因此，要求钻工必须具有较高的技术水平和操作技能，一般工人很难掌握；

同时全断面爆破下来的矸石抛掷距离较远，爆渣分散，这不仅给装岩和清道造成困难，而且容易崩坏设备。

随着中深孔爆破的要求和发展，在学习国外经验的基础上，通过六十年代初期的探索、试验，总结出直眼掏槽虽然有炮眼数量多，炸药消耗量增加和掏槽效果受炮眼间距与平行度误差的影响较大等弊端，但却可以完全克服楔形和锥形掏槽的缺点，而且由于炮眼垂直于工作面，布置简单，易于实现多台凿岩机平行作业和钻眼机械化，因而受到巷道掘进工作者的欢迎和肯定，并很快得到推广和发展。

龟裂式（缝隙）、角柱式、筒形、螺旋形、双螺旋形和漏斗形等掏槽形式在六十年代以至七、八十年代的煤矿井下巷道掘进中得到了广泛应用。

光面爆破是一项先进的爆破技术，在五十年代国外就已经开始研究、试验并很快得到应用和发展起来。

我国自1956年开始试验并取得了较好的效果，1972年煤炭部在修订《岩石巷道掘进十六项经验》时给予肯定，并组织力量在开滦矿业集团赵各庄矿巍山工区进行了重点试验，以后又在马家沟进行深入探索。

由于采用光面爆破巷道较少产生炮震裂缝，保持了巷道围岩的稳定性，增加了围岩自身的承载能力，工作面很少出现“危石”，有效地保证了施工安全，从而为巷道快速施工创造了条件；

同时巷道成型规整，减少了超挖量，凸凹度少，通风阻力小，因而受到我国井巷工作者的高度重视，并正式列入《岩石巷道掘进十六项经验》，在煤矿系统加以推广，特别是充分利用光面爆破的特点，使之与锚喷结合，大大提高了锚喷支护的作用，这就为成功地推广和应用锚喷支护技术起到了重要作用。

5.施工组织管理有了很大改进

通过几十年的发展，岩石巷道掘进施工组织管理有了很大改进，逐步采用综合掘进队代替专业工作队，将巷道施工中的主要工种和辅助工种组织在一起，既分工明确，又便于协调。

在施工中注重各工序的平行作业，有利于加快施工速度。

特别是改革了工资制度，打破原来的大锅饭，实行按劳分配，多劳多得，提高了工人的积极性。

而且工资与工程质量、施工安全、人员工效和材料消耗挂钩，对提高工程质量和加快施工速度都起到了积极作用。

二、存在的差距

近几十年来，我国在岩石平巷掘进中虽然取得了令人欣慰的成就，但与发达国家相比仍存在相当的差距。

1.在凿岩爆破方面

目前由于液压凿岩机在输出功率、凿岩速度、使用寿命、降低粉尘及环境污染等方面具有许多优点，特别是液压凿岩台车的出现，使得凿眼速度提高。

因而这些年来得到了迅速的发展，如西德目前约有l/3的岩巷掘进工作面采用液压台车，其特点是钻杆、钻头材质好，工艺先进、寿命长。

而我国目前仍以气腿式风动凿岩机为主，两臂、三臂凿岩台车及液压凿岩机刚刚开始批量生产，所占比重不大；

钎杆、钎头至今未研制出新型材质，工艺落后，寿命短，因而凿岩机较国外仍有一段距离，今后应加强研制和试验。

在爆破方面，目前，国外趋向于加大炮眼直径，减少炮眼数量，缩短打眼时间，提高爆破效果。

如美国在大断面巷道中炮眼直径一般为45～55毫米，眼深5～10米，广泛采用浆状炸药与乳化油炸药；

而我国在岩巷掘进中炮眼直径一般为32～42毫米，眼深1.5～2.0米。

55毫米孔径，4.0～5.0米眼深的爆破技术刚刚开始试验，高威力水胶炸药及乳化炸药虽然己开始应用，但尚有不少问题。

2.在装载机械方面

早在六十年代，西方一些国家的装载工序已基本上实现了机械化，目前一般可达90％以上。

俄罗斯平巷装载机械化程度达到了97％，德国为100％，法国、日本等国装载机械化程度均在95％以上，而我国目前各类巷道掘进的装载机械化程度不到70％。

3.在掘进机械化作业方面

目前巷道掘进机械化作业线在国外主要有以下几种形式：

1）气腿式风动凿岩机（或手持式电钻）＋各种类型的装岩机＋转载机＋矿车＋电机车。

这种形式至今仍在一些国家中使用。

2）凿岩台车＋蟹爪式装岩机（侧卸式装岩机）＋转载机＋矿车＋电机车。

前苏联应用蟹爪式装岩机较多；

而前西德则以侧卸式装岩机为主。

3）钻装机＋转载机＋矿车＋电机车。

在法国、瑞典、日本和前苏联等国家采用较多。

4）钻装机＋铲运机＋自行矿车。

在美国采用较多。

目前我国已开始注意并积极组织巷道掘进机械化作业线，装岩机除耙斗外其他很多设备由于机构不完善、质量不过关，而且未形成系列，因而目前作业线的形式主要是气腿式风动凿岩机＋耙斗装岩机＋转载机＋矿车＋电机车。

同时由于协调性、匹配和辅助设备配套上还存在一些问题，所以我国与世界先进国家相比尚存在不小的距离。

4.在巷道支护方面

国外普遍采用各种本身具有可缩性的金属支架，并使用多种架棚机。

对于地压不大、围岩破坏不严重的巷道，广泛采用锚喷支护。

目前我国虽在巷道掘进中大力推广使用锚喷支护，但仍存在粉尘大、回弹率高等缺点，尚未形成机械化作业线，湿喷机具仍不过关等问题。

5.在巷道掘进机方面

在煤巷和软岩巷道中，部分断面掘进机在国外使用日渐增多。

全断面巷道掘进机研制最早的是美国，在德国也受到了重视。

我国1965年开始研制部分断面掘进机和全断面掘进机，但在支护、防爆、防尘和连续使用方面还存在不少问题，距推广应用尚有很大距离。

此外，我国岩石巷道掘进中安全技术、环保技术和管理方面与发达国家相比也有很大距离。

三、对我国岩巷掘进几十年来发展历史的认识

通过对我国岩巷掘进技术几十年来的发展过程的回顾可以看出以下几点：

1.每一次岩巷施工水平（速度、效率）的提高，都是依靠新的科技进步成果的转化来实现的。

经验证明，用拼体力去创造快速高产不能持之以恒，只有解放施工人员的体力劳动才是出路。

总体上讲我国岩巷掘进施工水平的发展是比较缓慢的，这种状况导致其与其它科技的发展拉大了距离；

2.岩巷施工水平的提高离不开科学管理水平的提高。

从二十世纪六十年代的等级队、突击队管理到八十年代初的等级队管理，是计划经济体制下调动掘进队积极性的一种有效方法，把全面质量管理、技术管理、设备管理、投资管理和成本管理等方面的许多先进方法引入到岩巷施工中，优化的施工组织也是平巷施工水平提高的主要环节；

3.岩巷施工水平的提高离不开资金的投入，每一项新技术、新装备的科研及其转化，必须要有资金的投入，否则，“巧妇难为无米之炊”。

历史上的几次发展都是通过国家作出大量投入而取得的。

而在市场经济体制中，这些资金主要由企业投入。

第二岩巷高效施工的关键技术－中深孔控制爆破技术

在岩巷掘进中，破碎岩石是一道主要工序，也是掘进施工的第一个主要工序，钻眼爆破工作的好坏，对巷道掘进速度、支护效果、掘进工效和掘进成本等，都有较大的影响。

巷道掘进中良好的钻眼爆破工作应当做到以下几点：

（1）爆破后所形成的巷道断面应符合设计要求和《井巷工程施工及验收规范》的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规定，光面爆破要求巷道超挖不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定。

（2）爆破的岩石块度应有利于提高装岩生产率（一般不大于300mm），岩石堆积状况便于组织装运，便于钻眼与装岩平行作业。

（3）对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。

（4）爆破单位体积岩石所需炸药和雷管的消耗量要低，钻眼工作量要小，炮眼利用率要高。

为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选用适宜的炸药和改进爆破技术．

在今后较长时间内，钻爆法仍然是岩巷掘进中主要施工方法。

特别是中深孔爆破技术的应用将会使现有岩巷的施工技术提高到一个新的水平。

采用钻爆法施工的岩石巷道，其质量的关键在周边，爆破效率的关键在掏槽。

施工速度的关键在于炮孔深度，要实现岩巷的优质快速掘进，就爆破技术来说，首先要采用有效的掏槽方式来形成自由面，提高爆破效率，其次要实施周边精确控制爆破以保证良好的成型效果，同时要积极采用中深孔爆破来加大循环进尺，提高掘进速度。

1．掏槽爆破

掏槽爆破是井巷和隧道施工中的重要技术内容，是决定爆破进尺和炮眼利用率的主要因素。

其作用是形成槽腔，为后爆孔创造自由面和岩石破碎补偿空间，对改善爆破效果起着重要作用。

我国大瑶山隧道掘进实现5米深孔爆破，技术达到国际先进水平，其中直眼掏槽方式是其主要的技术成果。

掏槽爆破一般分直眼和斜眼两种，各有不同的特点和适用范围。

从爆破技术难易程度来看，直眼掏槽较复杂、要求高。

直眼掏槽又分含有空孔和不含有空孔两种。

含有空孔的直眼掏槽的主要问题是，大直径空孔需要重型钻孔设备，功率要高于一般气腿式凿岩机，给工作面设备选型带来困难；

小直径空孔由于孔距较小，一般气腿式凿岩机在钻孔精度上难以保证，而我国目前井巷凿岩的主要设备又是气腿式凿岩机。

因此在现有施工技术和设备条件下，找出一种适合中、深孔爆破的无空孔直眼掏槽方法具有重大的社会效益。

1993年中国矿业大学（北京）首次将无空孔分层分段直眼掏槽爆破应用于平巷掘进获得成功，炮孔利用率达到98％。

在直眼掏槽和斜眼掏槽的基础上，形成了一种混合掏槽方法。

其中斜眼与工作面有75°

～80°

的夹角，装药长度系数为0.4～0.5，在直眼爆破后起爆斜眼，以增大抛碴和扩槽作用。

为适应快速掘进的需要，我们曾着重研究了三种适用于中深孔爆破的掏槽方式：

三角复式分层分段掏槽

六棱柱分层分段掏槽

四角柱复式分层分段掏槽

这三种掏槽方式的特点是浅眼首先起爆，深孔为浅孔爆破提供多个空孔的有利条件，减弱夹制作用，使浅眼掏槽效果明显改善；

深孔二次起爆时，充分利用了浅孔爆破形成的自由面，有利于槽腔的形成。

同时，中心孔和其它深孔同样底部装药，加强了深孔岩石的挤压破碎和抛掷作用。

利用这三种分层分段直眼掏槽方法，在大同矿业集团马脊梁矿进行了中深孔爆破试验，均取得了较好的爆破效果。

2．定向断裂控制爆破

在周边轮廓控制技术上，与普通的光面爆破相比，定向断裂控制爆破从理论和实践上显示出其先进性。

光面爆破技术是我国自七十年代以来积极推广应用的新技术，虽然采用光面爆破技术能获得较好的成型效果，但由于光面爆破自身原理问题以及光爆参数和光爆专用炸药等方面的制约，在实际应用中也不尽如人意。

应用光面爆破技术，需要密集钻孔，且由于装药在炮孔中爆炸后能量沿径向轴对称均匀释放，各方向的爆破作用相同，导致无法增大炮孔间距，减少炮眼数目，也不利于保护围岩的稳定性。

自1990年开始，我们在国家自然科学基金、国家教委博士点基金和煤炭科学基金资助下，结合培养博士、硕士研究生，开展了炮孔定向断裂控制爆破及能量利用综合机理研究。

在国内外首次采用全息激光干涉、动焦散爆炸加载、X射线高速摄影及超动态光电综合测试技术，研究炮孔定向断裂和掏槽爆破机理。

系统地提出了切缝药包能量定向释放的控制理论和掏槽腔内岩石抛掷的动力学理论；

揭示了炮孔定向断裂控制爆破能量转化和分布规律；

完整、系统地描述了岩巷爆破的精确控制和高效掏槽新工艺；

彻底解决了光面爆破难以解决的周边成型质量差和炮眼利用率低的问题。

矿山井下实践表明，应用这一新工艺，周边半眼痕率达96％，炮眼利用率达98％。

经检索，这一指标是目前国内外岩巷爆破中的最好指标。

应用理论研究成果，形成较成熟的生产工艺并系统地应用于生产实践，这在国内外尚属首次，研究成果已获国家专利。

研究成果的特点是技术可靠，工艺简单，不必改变作业方式，不需增加设备投资。

研究小组通过多种测试手段，从不同侧面分析切缝药包的爆破效应，研究结果表明：

在切缝药包爆破中，由于切缝管对能量释放的导向作用，沿切缝方向的孔壁将直接受到爆炸冲击波的作用，在爆炸的动荷载作用过程中，沿切缝方向孔壁处优先产生预裂纹，爆生气体的静作用使形成的预裂纹优先扩展，从而吸引了拟向非切缝方向释放的能量。

切缝宽度的大小对定向断裂控制爆破效果有一定的影响，若切缝