1. 课程导入与问题界定
煤矿巷道掘进是矿井建设与生产接续的核心环节。无论是岩巷、半煤岩巷还是煤巷,掘进工作的组织水平都直接决定了工作面能否按时投产、采掘接续是否紧张。而在所有衡量掘进水平的指标中,循环进尺与掘进效率是最基础、也最容易被混淆的一对概念。本课程要回答的核心问题就是:一个掘进循环究竟能推进多少米,这些米数又是以多大的代价换来的,以及如何通过分析找出提升空间。
一、研究对象:一个"循环"到底包含什么
所谓循环,是指掘进工作面从完成一次破岩(钻眼爆破或机械截割)开始,经过通风、安全检查、临时支护、装岩运输、永久支护,直到工作面重新具备下一次破岩条件为止的完整作业过程。循环进尺就是这一个闭环内工作面向前推进的距离,单位通常为米/循环(m/循环)。
需要特别强调的是,循环进尺不是"打多深就进多少"。以钻眼爆破为例,炮眼深度为2.2 m时,受岩石夹制作用、炮泥封堵质量和掏槽效果影响,实际循环进尺往往只有1.8~2.0 m,炮眼利用率约80%~90%。这个差值本身就是效率分析的重要切入点。因此本课程的研究对象可以概括为三个层次:单循环的作业构成与时间消耗、循环进尺的形成机理与影响因素、多循环连续作业下的效率表现。
二、核心指标体系
仅看循环进尺会失真,仅看进度也会失真,必须建立一组相互约束的指标。工程上常用的核心指标包括:
- 循环进尺 L(m/循环):单循环实际推进距离,反映破岩与支护的匹配水平。
- 循环时间 T(h/循环):完成一个闭环所需总时间,由各工序时间叠加而成。
- 循环率:单位时间内实际完成的循环数,反映组织连续性,受交接班、设备故障、地质变化影响。
- 月进尺(m/月):循环进尺×循环率×有效作业天数,是最直观的进度指标。
- 掘进工效(m/工或m³/工):进尺与人工投入之比,反映劳动效率。
- 单位进尺成本(元/m):炸药、雷管、支护材料、电力、人工、设备折旧的综合摊薄。
这些指标之间存在明显的制约关系:加大炮眼深度可以提高循环进尺,但装岩和支护时间随之增加,循环时间上升,循环率可能下降;提高支护强度能保障安全,却会挤占破岩时间。效率分析的本质,就是在这些约束中寻找合理的平衡点,而不是单项指标的最大化。
三、工程意义:为什么必须把账算清楚
循环进尺与效率分析在工程上有三重意义。第一是接续保障:矿井采掘接续计划以月进尺为基础编制,若实际循环进尺长期低于设计值,接续就会被动,甚至出现"采掘失调"。第二是成本控制:掘进成本中炸药、支护材料与人工占比很高,单位进尺成本对循环参数非常敏感,盲目追求大进尺可能因超挖、支护加强而抬高成本。第三是安全底线:循环进尺与空顶距、临时支护时机直接相关,进尺过大而支护跟不上,会形成空顶作业风险。因此效率分析从来不是单纯追求"快",而是在安全允许的范围内追求"稳而快"。
四、一个教学示例:把指标算出来
为便于理解,设定一个示例性假设(非实测数据):某岩巷断面约12 m²,采用钻爆法,炮眼深度2.2 m,炮眼利用率85%,则循环进尺约为1.87 m。各工序耗时假设为:钻眼爆破2.6 h、通风安检0.5 h、临时支护0.4 h、装岩运输2.2 h、永久支护1.5 h,合计循环时间7.2 h。若日有效作业时间按18 h计,日循环数约2.5个,日进尺约4.7 m,按月有效作业25天计,月进尺约117 m。若人工投入为每循环28工,则掘进工效约为1.87÷28≈0.067 m/工。
这组数字的价值不在于精确,而在于它揭示了分析路径:先分解工序时间,找出占比最大的环节(本例中钻眼爆破与装岩运输合计占67%),再判断该环节是否有压缩空间,最后回到循环进尺与成本上验证收益。这正是后续各章要反复使用的方法。
五、课程学习路径
本课程共30章,整体按"认识对象—拆解指标—分析影响因素—优化组织—案例复盘"的逻辑推进。前段建立循环进尺与效率的概念体系和指标计算方法;中段分别深入破岩、装岩运输、支护三大工序,讨论参数选择与时间压缩的具体做法;后段聚焦工序衔接、劳动组织、设备配套与异常工况处理,并通过案例把指标分析落到可操作的改进措施上。学习时建议始终带着一个问题:当前这个环节,改变哪个参数、压缩哪段时间,才能在不突破安全和成本约束的前提下提高循环进尺或工效?带着这个问题读下去,各章知识才能串成一条可用的分析链。