巖巷快速掘進(jìn)的研究分析

李志方

（淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集礦井建設(shè)項(xiàng)目部，安徽淮南232001）

0 引言

隨著我國(guó)的煤炭形勢(shì)好轉(zhuǎn)，煤礦采煤技術(shù)和采煤方法得到不斷更新，采煤機(jī)械化水平也不斷提高，采煤工作面推進(jìn)速度不斷提高，而巖巷掘進(jìn)速度卻一直停留在較低的水平，使采掘接續(xù)普遍緊張。其主要原因是礦井機(jī)械化程度仍然不高，支護(hù)優(yōu)化不好，且工藝組織不夠合理，掘進(jìn)速度受到一定的限制。因此，研究巖巷高速高效掘進(jìn)施工具有重要的理論價(jià)值和工程意義。

巷道掘進(jìn)是一個(gè)綜合的施工工藝，一方面，與掘進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)代化程度有關(guān)，另一方面，與各生產(chǎn)工序有關(guān)。例如，巷道的及時(shí)支護(hù)影響著巷道的掘進(jìn)速度，而巷道的掘進(jìn)速度又直接影響煤礦的開采速度。近年來(lái)，巖巷高速高效掘進(jìn)技術(shù)在我國(guó)許多煤礦有了一定的發(fā)展，但仍有部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)未得到很好的解決。

1 巖巷掘進(jìn)的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦建設(shè)技術(shù)水平有了很大提高，巖巷掘進(jìn)技術(shù)方面也有了一定的發(fā)展，如錨噴支護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，中深孔爆破，機(jī)械化程度的提高，形成了比較成熟的機(jī)械化作業(yè)線等，但仍需要不斷改進(jìn)來(lái)提高巖巷掘進(jìn)速度。巖巷掘進(jìn)施工方面，我國(guó)主要有兩種施工手段：鉆爆法施工，即傳統(tǒng)的打眼、放炮，化整為零的掘進(jìn)方法；另一種為采用掘進(jìn)機(jī)整體掘進(jìn)。

1）鉆爆法施工現(xiàn)狀

①鉆眼機(jī)：目前，鉆眼(又稱鑿巖)機(jī)具按能源分，有風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)、液壓、內(nèi)燃四種。按破巖機(jī)理來(lái)分，有沖擊式、旋轉(zhuǎn)式兩種。

②起爆器材：就是供給炸藥能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤礦中包括導(dǎo)爆索、雷管及發(fā)爆器。

③爆破技術(shù)：我國(guó)巷道鉆眼爆破技術(shù)發(fā)展是迅速的，從淺眼爆破發(fā)展到中深眼爆破，從工作面多次放炮到全斷面一次爆破，到20世紀(jì)70年代，毫秒爆破已得到普遍應(yīng)用，70年代以后，光面爆破、預(yù)裂爆破得到了大面積推廣應(yīng)用改變了普通實(shí)現(xiàn)了控制爆破。特別是光面爆破與錨噴支護(hù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了巷道支護(hù)的改革，在加快掘進(jìn)速度、提高支護(hù)質(zhì)量、降低成本等方面取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

④裝巖與運(yùn)輸：是巷道掘進(jìn)中比較繁重的工作,約占掘進(jìn)工作循環(huán)時(shí)間的35%-50%。

2）掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

巖石全斷面掘進(jìn)機(jī)，完全取消了鉆眼爆破工序，并使破巖、裝巖平行作業(yè)，它是實(shí)現(xiàn)連續(xù)破巖、裝巖、轉(zhuǎn)載、臨時(shí)支護(hù)、噴霧防塵等工序的一種聯(lián)合機(jī)組，巖石全斷面掘進(jìn)機(jī)機(jī)械化程度高，可連續(xù)作業(yè)，工序簡(jiǎn)單，施工速度快現(xiàn)在，全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)己應(yīng)用于煤礦巷道掘進(jìn)中。但該類掘進(jìn)機(jī)目前也存在不少問題，其中有：掘進(jìn)機(jī)龐大笨重，拆裝時(shí)間久，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸不便，輔助作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)器作業(yè)率低，動(dòng)力消耗大，刀具壽命短，掘進(jìn)成本高，而且要求所掘進(jìn)巷道的曲率半徑大，不適應(yīng)我國(guó)的煤礦巷道要求，特別是遇到巖性變化大，涌水，斷層破碎帶等地質(zhì)條件時(shí)，全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)性差，掘進(jìn)速度明顯下降，甚至無(wú)法工作。因此，巖巷全斷面掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展受到很大限制。

2 巖巷快速掘進(jìn)的影響因素

巷道掘進(jìn)工作是一個(gè)綜合的、復(fù)雜的施工過(guò)程。巖巷高速高效掘進(jìn)不僅取決于掘進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)代化程度，而且與各生產(chǎn)工序緊密相關(guān)。除地質(zhì)條件和設(shè)備因素外，還有支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、供電、供排水、通風(fēng)、通訊、安全等配套環(huán)節(jié)，這些都是影響巖巷高速高效掘進(jìn)的重要因素。

3 巖巷快速掘進(jìn)的分析研究

實(shí)現(xiàn)巖巷高速高效掘進(jìn)的出路在于依靠科技的進(jìn)步和提高施工的機(jī)械化水平，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行科學(xué)研究，不斷提高管理水平和技術(shù)能力。

1）裂隙巖體爆破研究

在節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體爆破時(shí)，為達(dá)到理想的爆破效果，布置炮孔時(shí)應(yīng)注意盡量避免在弱面發(fā)育區(qū)布孔，為增大爆炸波的作用，應(yīng)采用反向起爆，不偶合裝藥，改善炮孔堵塞和使用低爆速炸藥，遠(yuǎn)距離小直徑空孔對(duì)于提高掏槽效果，降低炸藥單耗具有一定作用，其作用大小與爆破介質(zhì)和炸藥單耗有關(guān)；多孔同時(shí)起爆形成的爆破漏斗與孔距和裝藥量有關(guān)；適當(dāng)增大炮孔間距能降低炸藥單耗，但炮孔利用率也隨之降低。

2）圍巖巖性測(cè)試技術(shù)

計(jì)算分析巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)大小，預(yù)計(jì)巷道變形，分析判斷巷道的穩(wěn)定性，為巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

3）巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

支護(hù)工序是掘進(jìn)施工的一項(xiàng)關(guān)鍵工序，安全、合理、高效的巷道支護(hù)技術(shù)是保證巷道安全高速高效施工的必要條件。巷道支護(hù)參數(shù)的科學(xué)選擇是提高巷道掘進(jìn)速度的關(guān)鍵，是提高掘進(jìn)速度的主要環(huán)節(jié)，也是降低掘進(jìn)成本、提高工效的重要手段，支護(hù)優(yōu)化還能提高支護(hù)的效果，這些對(duì)于實(shí)現(xiàn)巖巷高速高效施工起著關(guān)鍵的作用。

4）液壓鉆車與側(cè)卸裝巖機(jī)的選擇

積極研究先進(jìn)施工設(shè)備及配套，對(duì)實(shí)現(xiàn)高速高效掘進(jìn)有不可忽視的促進(jìn)作用。一方面，是為從根本上解決礦井采掘接續(xù)的緊張局面，實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井生產(chǎn)的高產(chǎn)高效；另一方面，也是為了貫徹以人為本的原則，讓掘進(jìn)職工從沉重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，改善掘進(jìn)工作面的工作環(huán)境與條件，既要降低粉塵、噪音和溫度，又要讓施工人員處在低粉塵、低噪音的區(qū)域操作施工，機(jī)械化施工生產(chǎn)也更加安全。

5）應(yīng)用自燃陶粒土噴漿材料技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)充分利用煤研石所形成的具有活性，質(zhì)輕、高強(qiáng)度的新礦物質(zhì)一自燃陶粒。自燃陶粒還具有和易性好、粘度大、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。加之先進(jìn)的噴漿施工工藝，能夠噴提高射混凝土巷道支護(hù)強(qiáng)度，提高噴漿效率，降低材料成本，并從根本上解決了噴射混凝土施工中回彈量大，粉塵濃度高的兩大難題。

6）科學(xué)的勞動(dòng)組織管理

由于“兩掘一噴”傳統(tǒng)作業(yè)方式的缺陷性，為高產(chǎn)高效礦井建設(shè)持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)礦井各系統(tǒng)的綜合配套和集約化生產(chǎn)，在巖巷施工工藝上尋求合理工藝，即“三掘三噴”。建立和實(shí)施有效的科學(xué)管理制度，是實(shí)現(xiàn)巖巷高速高效施工的重要保證。為此，在實(shí)施巖巷高速高效綜合配套施工技術(shù)過(guò)程中，從科學(xué)管理制度、質(zhì)量考核和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)管理等三個(gè)方面，詳細(xì)制定了制度，并嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，取得了良好的成效。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，分析了巖巷快速掘進(jìn)施工的影響因素，包括施工工藝、掘進(jìn)設(shè)備、地質(zhì)條件及施工組織管理等方面，并在此基礎(chǔ)上為實(shí)現(xiàn)巖巷高速高效掘進(jìn)施工提出了可參考的技術(shù)措施。在采煤方法和技術(shù)不斷更新的情況下，采掘接續(xù)緊張現(xiàn)象普遍存在，發(fā)展快速掘進(jìn)施工技術(shù)對(duì)煤礦經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)有著非常大的意義。通過(guò)本文的分析研究，并在工程應(yīng)用中，使巷道的掘進(jìn)速度更上一個(gè)臺(tái)階，為取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下基礎(chǔ)。

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