岩石巷道快速掘进技术.doc

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1、岩石巷道安全快速掘进技术探析 导读 重点探讨了硬岩爆破新型高威力安全炸药与相关爆破专家系统的研究方向，可供相关科技 工作者参考借鉴。摘要：针对硬岩巷道安全快速掘进施工问题， 探讨了有关目前实现坚硬岩石巷道安全快速掘进需要 解决的技术问题， 重点探讨了硬岩爆破新型高威力安全炸药与相关爆破专家系统的研究方向， 可供 相关科技工作者参考借鉴。关键词：岩巷 安全 快速 掘进0 引言 随着我国工业化水平逐步提高，能源的需求量日益增加，而80 的能源来自煤炭。岩巷工程是煤炭工业发展的基石，也是企业可持续发展战略的要项工作 1。岩巷快速掘进是矿井水平、采区、 采场 三大接替”顺利进行的根本保证。岩石巷道施工

2、时，如果巷道断面大，完整坚硬（f12），前方构造透明度低， 势必影响掘进速度， 进而影响煤炭高产高效。 为了实现岩巷掘进速度的提高， 满 足日益增长的煤炭需求， 本文对现有的有关岩巷掘进的装备、 技术等发展方向进行了初步总结和分 析。1 快速掘进机械配置 在岩石巷道掘进施工时，要根据巷道掘进时巷道运输、通风、排水、通讯、电力、高压风水管路、 工人上下班及施工管理等具体情况， 对机械配置、运输方式的选择、 钻爆作业、运输装碴作业、 锚 喷支护作业及机械车辆方案进行合理调配，满足施工需求 2。1.1 改进设备装备，提高机械化作业水平：机械设备要保证现场操作安全，提高掘进效率，降低劳 动强度，而且巷

3、道成型要好。1.2 合理布置装运碴作业线： 所选择的装碴机械必须具备装碴效率高， 性能稳定， 坚实耐用的特点。 机车和矿车应统一考虑， 选择大容量矿车必然要选择大功率机车， 二者必须匹配。 还要考虑线路铺 设质量和装运碴设备数量等因素。1.3 改进施工工艺， 实现掘喷平行作业： 掘喷平行作业能有效缩短循环时间， 有利于采用合理中深 孔爆破，进行大循环作业，大大提高掘进速度。1.4 采用科学的施工组织和管理方法： 组织正规循环作业和多工序平行交叉作业， 严格执行一系列 行之有效的管理制度，提高职工的业务素养，确保机械设备的正规使用和爆破技术的严格执行。2 超前地质探测技术研究可靠准确的巷道超前探

4、测技术是巷道掘进安全保障。 多年来，世界各主要采煤国都投入了大量的人 力物力对该技术进行技术攻关， 并取得了许多成果。 但总的来说， 对煤层巷道掘进过程中所遇到的 小构造问题探测与分辨效果不太理想，因此必须进行更加深入细致的探测技术手段研究。 目前国内外在煤矿地质探测方面除地质理论预测和巷道、 钻探勘探技术外， 主要采用矿井工程物探 技术进行， 其方法手段有矿井震波法和矿井工程电法预测。 但是由于矿井地质条件的复杂性和地下 介质的多样性与不均匀性， 目前国内外还没有一个完全可靠的超前探测预测技术。 我国矿井地质工 作虽然有了一定的装备， 但与采煤技术相比， 在该领域的研究尚存在如下三个方面的技

5、术问题： 受井下干扰因素影响， 单一方法探测结果存在较大的误差； 落差小于煤层厚度的断层控制程度不 足；各种探测手段对于不同的矿井各有侧重；煤岩层的差异对于探测方法具有二重性， 既是探测前提又是制约因素。 因此，采用多种方法的综合物探技术进行地质构造探测将会对岩石巷道安全 快速掘进施工发挥关键性作用，是今后煤矿地质探测技术的发展新方向 3。3 新型爆破炸药与爆破专家系统研制我国煤矿安全规程规定，在具有沼气（CH4 ）爆炸危险的矿井，只容许采用三级煤矿许用炸药 进行爆破作业。 对于软岩和煤， 采用三级煤矿许用炸药能够满足爆破破碎的需求， 但是对于中硬以 上（一般f6）的岩石，现有的三级煤矿爆破破

6、岩效果显得不尽如人意。大量的生产实践证明，对 中硬岩石， 采用三级煤矿许用炸药， 爆破的炮孔利用率低， 岩巷掘进效率低下， 不能满足煤矿建设 和煤炭高效开采的需要。 因此，研制适应中硬岩以及硬岩巷道掘进的高威力煤矿炸药和适合高能安 全炸药的可靠的起爆器材是巷道掘进技术的一大发展方向。 所研制的高威力炸药既要具有更高的爆 炸能量水平又要具有足够高的沼气安全性，两者必须兼顾。目前，现场岩巷掘进光面爆破施工作业图表和爆破设计说明书的编制还都是手工作业， 误差大、速 度慢、强度高。 并且多数情况下是一套说明书、 一套炮眼布置图和爆破参数表使用一条巷道， 不能 紧跟工作面岩石性能、 炮孔深度等的变化而迅

7、速调整更新， 也就很难真正做到合理指导施工。 特别 是中深孔、 深孔控制爆破技术方面专家系统的研究尚没有现成的资料。 因此，研制一套完整的适用 于不同巷道断面、 不同岩性、不同炸药、 不同炮孔深度和炮孔直径等施工条件下爆破施工设计说明 书(包括爆破图表、 爆破参数和相关的安全技术措施等) 对现场爆破作业具重大现场指导意义 4,5 。 4 岩巷道掘进围岩有害气体监测技术根据现场实践， 一般情况下岩石掘进施工中瓦斯涌出量很少， 但是如果岩石局部裂隙与上下煤层贯 通、或有溶洞， 掘进时也会到瓦斯有害气体的突然喷出现象。 另外，岩石中如果存在有机质含量高 的炭质夹层， 掘进中可能产生甲烷或着其他重烃。

8、 这就需要在快速掘进的同时配套瓦斯等有害气体 的监测监控。 一要研究岩巷快速掘进时地质构造区域瓦斯等有害气体异常涌出规律及监测技术；二要建立岩巷快速掘进至地质构造区域异常瓦斯灾害防治技术体系。 力保岩巷快速掘进监测监控的安 全有效，保障岩巷掘进安全快速。5 结论岩巷快速掘进是矿井水平、采区、采场 “三大接替 ”的根本保证，要解决岩巷安全快速掘进问题，除 了要合理配置岩巷掘进机械和加强施工管理外， 深入研究超前地质探测技术、 针对硬岩的新型高威 力安全炸药与爆破专家系统、快速掘进围岩有害气体监测监控技术。参考文献：1 时召林谈谈淮南矿区岩巷快速掘进J.科技信息,2008,17: 305.2 牛庆

9、长.长大隧道快速掘进机械配置J.山西建筑.200834(16): 346347.3 田劼，韩光，吴钰晶.矿井独头巷道掘进超前探测技术现状J.煤炭科学技术.2006,34(8):1719.4 陈士海.岩巷快速掘进爆破技术 .工程爆破.1998.4(3):2325.杨国春，王树全，李栋国 .硬岩隧道深孔爆破技术影响因素及参数的合理确定 .长春工程学院学报 (自然科学版 ).2003.4(4):811.对实现岩巷快速掘进技术的探讨 摘要：随着矿井产量的逐年增加， 采掘衔接紧张的矛盾日益突出， 岩巷掘进在煤矿建设和生产中占 有重要的位置。 本文阐述了当前岩巷掘进技术发展中存在的若干主要问题， 并结合工

10、作实践提出了 相关解决办法，对实现岩巷的快速掘进有一定的借鉴意义。关键词：岩巷 快速掘进 对策 引言岩巷掘进在煤矿建设和生产中占有重要的位置，在新井建设中， 岩巷掘进工程量一般约占总工程 量的40%50%，在生产矿井中占总工程量的25%左右。由于经济的持续发展对煤炭需求不断增 加，矿井产量逐年增加， 矿井开拓掘进进尺也大幅提高， 但采掘衔接紧张的矛盾却日益突出， 特别 是涉及到采区衔接、 水平接替的开拓延伸巷道， 这就要求巷道的掘进速度相应加快。 但由于我国的 掘进设备革新慢， 适应性差、技术不过关等因素影响， 掘进技术的发展缓慢已越来越成为煤矿可持 续性发展的瓶颈，也是广大技术人员需要研究的

11、关键性问题。淮北矿区地质构造复杂， 瓦斯威胁大， 打钻频繁， 严重影响了岩巷掘进进度， 而且随着向深部开采， 高地温、 高瓦斯、高地压等技术难题， 加之部分矿井排矸系统能力不足， 严重制约了岩巷单进水平 的提高。下面笔者结合自己的工作经验，对岩巷快速掘进技术中存在的问题谈几点认识。1 影响岩巷快速掘进的因素1.1 机械化装备水平低 我国岩巷机械化作业线主要分为两大类。 一类是高档机械化作业线， 即打 眼、装岩、 转载、运输等主要环节实现机械化配套， 用凿岩台车或钻装锚机组配大功率高效导轨式 凿岩机打眼， 无轨装载机全断面装岩， 使工人从繁重的体力劳动中彻底解放出来， 实现高速高效和 文明生产。

12、 另一类是装载、 运输采用机械化， 而打眼、 喷浆等仍采用人工作业， 属于普及型机械化 作业线。 我国对岩巷掘进设备的研制与生产起步较晚， 尤其是液压凿岩机、 钻车及主要配套液压元 件等的质量、性能等技术指标与国外同类产品相比尚有一定差距， 而且高档机械化作业线设备投资 较高，从而限制了其广泛应用。1.2 矿井生产管理制度不够健全 掘进工作应有完善的、 科学的管理制度作保障， 否则易造成分工 不明确、 责任不清楚， 相互之间不能协调一致和通力合作， 且各工种间时常会出现矛盾， 致使设备 不能正常使用或提前损坏。1.3 对设备的维修保养认识不足 机械设备事故是影响掘进速度提高的重要因素，很多工人

13、和机电 维修人员对设备的结构、性能、原理、维护的基础知识、常见设备故障、诊断方法、设备事故处理 措施都不熟悉。 另外很多煤矿不能采取严格的维修保养制度，及时更换、 修理已损坏或磨损严重的配件，做好备件的存储工作，从而降低了开机率，不能充分发挥每一台设备的机械效能。1.4 爆破技术比较差 目前，我国岩巷掘进爆破的特点是巷道宽度小， 自由面少， 岩石所受夹制作 用强，而现场施工仍普遍存在少打眼， 多装药， 乱放炮的现象， 造成的后果是炮眼利用率底， 岩石 碎块抛掷远， 爆堆不集中， 周边超挖量大， 成型质量差， 围岩松动破坏严重， 在松软岩层中周边很 难留下半边眼痕， 不仅影响了巷道掘进的速度，

14、增加了出矸量和支护材料消耗， 也降低了巷道的稳 定性和安全性，对于f810的较为坚硬的岩石，其炮眼利用率一般在 60%80%。2 提高岩巷快速掘进的对策2.1 爆破工艺创新 开展硬岩中深孔爆破技术研究，探索适合淮北矿区地质特点的爆破参数、 装药结构，提高循环进度。岩巷掘进进尺主要取决于爆破效果，爆破效果如何又取决于掏槽方式、 眼深、炮眼角度、 装药形式等爆破参数。 通过试验得知在岩巷掘进中， 增加炮眼深度， 采用中深孔 爆破技术， 可以增加循环进尺， 增加一次爆破岩石量， 减少打眼装岩等工序的辅助时间， 有利于提 高掘进速度和工效。 使用气腿式凿岩机， 炮眼深度受到限制， 因此必须先改进打眼机

15、具， 提高工人 操作水平， 炮眼深度才能考虑加大。 炮眼加深后， 掏槽效果的好坏直接影响全断面爆破效果， 炮眼 深度在 2m2.5m 时，以直眼掏槽为好。为了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，须 在装药眼附近布置空眼以增加自由面，还需要合理的确定相邻装药眼的眼距、掏槽眼的几何形状、 装药量和装填结构。2.2 加大投入， 提高装备水平， 推进岩巷施工机械化 淮北矿业集团公司岩巷掘进多年来一直 沿用风动凿岩机， 但液压凿岩机在性能上要优于风动凿岩机， 如械械性能好， 凿岩速度快， 比同类 风动凿岩机提高1倍2倍；动力消耗少，能量利用率高，液压凿岩机仅为风动凿岩机能量消耗的 30%左右；操作

16、方便， 适应性强， 对不同性能的岩石具有很好的工作性能。 所以应该推广使用以调 车盘、耙斗装岩机为主，以侧装机、全液压钻车为主，以电动凿岩机为主和以钻装锚机组为主的 4 种岩巷机械化作业线，同时应注意各种配套设备的性能及特点相互匹配。2.3 加强劳动组织管理， 实现多工序平行交叉作业 在保证安全和不违反煤矿安全规程的前提 下，大力开展多工序平行交叉作业。 应根据施工设备和施工技术及管理水平， 对各工序的作业时间 和潜在能力进行必要的测定和留有余地的计算， 合理地确定循环方式。 在岩巷掘进中， 主要是凿岩 和装岩两个主要工序的平行作业， 但其他各工序也应尽可能地采用平行作业， 如专人画轮廓线；

17、分 区域定人、定钻、定眼位、定质量；工作面打眼与出矸平行；装药与撤工具平行；打锚杆喷浆与铺 道移耙矸机平行； 工作面倒矸与清理现场平行； 钻下部眼与工作面敷设临时轨道平行作业； 工作面 打锚杆与装岩平行作业等。2.4 加强工人进行培训的机会， 充分调动职工工作积极性 为了充分调动工人积极性， 我矿严 格按照按劳取酬的工资奖励制度， 实行科学合理的计分模式及验收标准。 掘进作业班组工资和奖金 同掘进进尺、设备日常维护、文明施工挂钩。 维护工和其它辅助人员工资和奖金同掘进作业班挂钩， 并同日常的工作质量挂钩。 为了提高整支队伍的战斗力， 我矿多次举行劳动竞赛， 如打眼比赛、 喷 浆比赛等， 有利的

18、调动了职工的积极性， 使职工在工作中感到快乐， 工作更加积极主动。 另外应加 强对井下施工人员进行技术培训， 在应用新技术方面， 要做到技术交底。 技术人员要经常下井进行 技术指导， 各个关键技术环节及应该注意的问题， 要交代清楚。 对于井下出现的问题， 管理人员要 及时妥当及时处理，不能拖拉造成窝工，以至于减缓掘进速度。结束语 岩石巷道的掘进是一个系统工程，影响岩巷施工进度的因素很多，特别是机械化水平、排矸 速度和爆破效果是影响掘进速度的关键环节。 在岩巷施工过程中， 只有通过对现场认真考察， 找出 影响岩巷施工进度的各种因素， 采用科学的施工组织和管理方法； 完善制度、严格考核； 加强培训

19、 推进岩巷专业化队伍建设，加大技术创新，才能将岩巷的快速掘进水平再推上一个新的台阶。煤岩巷道快速掘进工艺技术及其装备的研究与实践 本项目研制生产出新型高效锚杆锚索机与 S200MJ 掘进机、连运机，因此形成新型连续快速高效 掘进配套系统， 该系统主要是采用掘进机与锚杆机及锚索机平行作业工艺， 实现双巷掘进。 大大提 高了综掘机和锚杆机施工利用率， 达到掘支平行作业的目的， 能充分发挥设备性能， 提高了工效。 确保大断面巷道掘进、 支护、通风防尘与运输等多工序高效作业， 改进生产工艺， 实现安全高效掘 进。一、性能指标：1) 煤岩巷掘进装备的研制，解决包括锚杆锚索机、连掘机、连运机等设备的关键

20、技术，达到国家 煤矿设备的安全标准； 2) 研究与连掘机配套的施工组织与施工工艺技术，实现煤岩巷的快速掘进；3) 研究高瓦斯矿井、 厚煤层、大断面巷道支护设计理论和设计方法以及与连掘机施工配套的运输、 防尘、除尘技术； 4) 在高瓦斯大断面复 杂顶板条件下掘进现场试验与应用获得月均进尺 1872 米 的进尺速度。、技术的先进性和创新性： 新型高效锚杆机与锚索机与国外同类机器相比有以下显著优势：1) 安全、环保锚杆( 索) 机最前方安装有两套分离式可升降临时支护和 12 米高防片帮护板，施工人员在有防止 片帮护板环境下作业，可充分保证人员和设备的安全2) 便捷、灵活锚杆( 索) 机长度为 42

21、米，机体体积远小于国外设备，可以原地旋转，调机方便灵活；机体中间 部分有 1 2 米宽的行走通道，运料人员走专用通道，节约运料时间，能有效防止片帮伤人事故发 生3) 功能齐全、适应性强 锚杆(索)机安装 2台自带升降操作平台的顶锚杆 (索)机，钻机门架可以完成水平移动、前后 8 角 度、左右 4 5 度角摆动，且门架钻机连同操作平台能整体升降 12 米，在不装加长杆情况下可支 护 6 米高冒顼巷道，人员联网、上锚固剂简捷方便。每台钻机的电器、液压系统相互独立，工作 性能可靠。事故判断容易、检查维修方便。机组重 量轻、爬坡能力强，对不同巷道适应性好。三、推广应用前：1) 应用效果 目前影响我国煤

22、巷掘进速度的主要原因是支护时间太长， 并且支护与掘进又不能同时作业， 使得掘 进机的开机率低， 限制了进尺水平的提高。 本项目通过新型锚杆机和锚索机的研制， 可从根本上解 决此问题，实现平行作业，提高掘进速度。采用连掘机实现双巷掘进是掘进施工工艺的重大变革， 为我国巷道掘进工艺改革提供了一条成功经验， 使掘进工效得到了大大提高。 达到了完全采用国产 设备实现快速高效掘进的目的。2004年本成果已应用于寺河矿，在高瓦斯、厚煤层、大断面复杂顶板条件下掘进巷道；现场应用 统计表明：新型装备获得了最高日进尺 86 . 5米，最高月进尺度2263米，平均月进尺寸1872 米与传统工艺相比，平均进尺可提高

23、四倍以上.2004年寺河矿应用表明：采用本成果新型锚杆锚索机与S200MJ连掘机、连运机装备一个新型连掘进工作面只需求1122万元，与装备一个进口连续采煤机工作面投资 6277 . 5万元相比，可 节约5155 . 5万元：人员配置可由原来的180人降低为60人左右，可节约工资成本 500万元 /年.2004年寺河矿应用本成果取得直接经济效益 5655 . 5万元.2）推广应用的范围、前景及措施这种由新型锚（索）机、连运机、连运机实现的新型连掘系统可应用于煤巷的双巷掘进，其机组重量轻、对地比压小，爬坡能力强。可施工各种规格尺寸的巷道及软煤层底板巷道。综合考虑其价格优势及掘进速度，应用于煤巷掘进

24、的前景十分广阔。为我国同类矿井的掘进工艺改革提供了一条成功 经验。研究成果具有明显的技术效果和显 著的经济效益，具有创新性、先进性和广阔的应用价值。大断面水平岩巷快速施工装备及配套工艺研究与应用摘要：针对普通岩石平巷掘进装矸设备及工艺存在的问题，采用液压装载机及配套的移动式矸石仓快速装矸装备，根据矿井现场的具体条件，改变固有施工理念，优化施工组织、优化爆破参数、优 化支护参数、降低喷浆厚度，使岩石平巷掘进的单进水平幅度提升，实现了安全高效掘进。文章关键词：岩巷掘进装备配套施工工艺文章快照：匚二工菲工為3. 5文献标识码B东滩煤矿十四采上部运输机巷延伸段长度 350m，巷道毛断面积13 . 8m

25、2， 净宽度为4 . 0m，净高度3. 5m，担负十二采上部采区的煤炭运输任务，服务时间长，巷道支护 质量要求高。为提高锚网喷支护质量，减少喷浆次数及人、材、物的浪费，达到安全、优质、高效、 快速、实用的目的，从2002年9月份开始，在十四采上部运输机巷进行了三掘一喷”施工。1施工工序倒矸（出矸）一两帮锚网一打下部炮眼一扫眼、装药、放炮一验炮、找顶、找线、用前探梁 一拱部锚网一打上部炮眼。*收稿日期；2009 04 14作者简介：朱本斌（1963 ），男，1985 年毕业于抚顺煤炭工业学校，大专文化程度。现任贵州黔西能源开发有限公司副总工程师，已发表论文5篇。按上述工序，放三炮后，即完成三个放

26、炮循环进行集中倒料喷浆，完成一个大循环。2施工方法采用钻眼爆破法施工，工作面配备5台风钻打眼，3台使用，2台备用，中深孔光面爆破、 锚网喷支护、一次成巷；30kW 扒装机出矸，1. 5t矿车接车，-k作业制。2. 1倒矸、出矸采 用30kW 扒装机倒矸、出矸。必须将迎头矸石倒出干净，为防止扒装机碰坏金属网及锚杆，回头 轮倒刹孔在迎头左、中、右各打一个，靠近两帮的倒刹孔离开两帮0 5 1 . 0m，两帮扒装机扒不着的少部分矸石采用人工攉矸的方法将两帮矸石攉到扒斗能够扒着的地方。未喷浆的锚网支护区尽量不要砸倒刹，必需砸时，倒刹绳套的长度不得小于0. 8m，扒装机司机必须时刻注意观察扒斗的运行情况，

27、严防碰坏金属网喷浆厚度由原来的 150ram 降到50ram ，使每完成一个循环的喷 浆料用量由原来的5车降到现在的1 . 8车，大大节约了喷浆材料消耗和喷浆施工占用的时间。3. 2 . 2. 3改进爆破工艺炮眼过深打眼时间增加，效率就会降低；炮眼过浅进尺受限。积极推行 中深孔光面爆破，将炮眼深度由原来 1 . 8m改为2 . 3m。同时使用高威力水胶炸药，采用 MFB 一 200型数显式发爆器，将原来每个循环放两茬炮改为一次起爆，每次起爆带动70多发雷管，提高了炮眼利用率，减少了拔炮、丢炮、瞎炮现象，使每炮循环进尺由平均1 . 6m提高到2m，并确保了光爆成型，光爆岩痕率保持在 80 %以上

28、3 . 2 . 2 . 4因地制宜确定支护参数根据巷道 围岩不同条件调整锚杆间排距，将中硬砂岩条件下的锚杆间排距由原来的800x800mm 调整为1000 X 1000ram ，在确保支护可靠性的前提下提高了实用性，降低了支护工作量和支护时间，并节约了支护材料。使用锚杆钻机施工拱部锚杆，配备BK 一 60型风动气扳机，提高了锚杆的安装效率和质量。4结论与认识（1）采用履带式液压扒斗装载机牵引配合 2节矸石仓装岩排矸，可以实 现连续排矸，能把一次爆破产生的矸石出净，该装岩排矸方式一次用时约40lllin ，比使用普通耙斗式耙装机少用10rain /,大大提高了人工效率，缓解了车皮供应不及时对迎

29、头掘进的影响；避 免了集中移设耙装机搞成巷的现象，做到了真正意义上的一次成巷，增加了掘进作业时间。（2）通过优化施工组织、优化爆破参数、优化支护参数、降低喷浆厚度，可确保充分发挥大断面水平岩巷 快速施工装备的优势。（3）从使用优化完善后的大断面水平岩巷快速施工装备及工艺以来，掘进工 作面单进大幅度提高，2008年11月份创出最高月进202m，实现了岩巷单进新突破。 川 履带式液压扒斗装载机配合移动式矸石仓装岩排矸施工技术是大断面、平巷、直巷钻爆施工掘进工作面实现快速掘进的有效途径。今后要从提高循环进尺、进行广义掏槽爆破、缩短工序衔接时间等 三个方面人手，进一步发挥该施工技术的优势，将岩巷单进提高到更高水平。