巷道掘進速度影響因素淺析

摘 要：本文指出當前礦山立、斜井、平巷掘進的現狀及與發達國家的差距，并分析出影響巷道快速掘進的因素，并探討了我國礦山平巷掘進今后發展趨勢。

關鍵詞：礦山巷道；高成本；因素；能力；

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-09-00-01

在地下開采礦山的初期建設和生產中，豎井和斜井的快速施工、水平巷道的快速掘進尤為重要。因為，水平巷道占整個礦山井巷工程的90%，占總工期的60%。因此，提高平巷施工技術，加快掘進速度，對縮短礦山基建周期、實現礦山穩產高產、均衡生產，具有重要意義。

巷道掘進是一個系統工程，影響因素較多，該系統中包含人（施工者和管理者）、技術裝備、生產技術以及管理、安全、技術革新的影響等諸多因素所構成的綜合復雜體系。現將其歸納以下三個主要方面：（1）人的因素（施工人員的基本素質和管理組織形式）；（2）施工機械設備及生產技術因素；（3）施工工作地點安全因素（即環境因素）。三者之間如“木桶理論”一樣，任何一個環節的欠缺都會影響到整個掘進施工的進度。下面就制約巷道快速掘進諸因素探討分析：

一、人的因素

（一）施工人員的素質培養。一項工程如果沒有人的參與，其永遠不可能實現。無論是全自動機械化作業還是全人工原始施工，施工人員是關鍵因素，在施工過程中起積極能動作用，超過其他任何因素，其具體包括以下兩點：

（1）勞動者的素質。勞動者的素質主要包括受教育程度、技術熟練程度、勞動者的生產積極性、安全教育等幾個方面。影響地下礦山井巷掘進的因素很多，比如操作人員沒有按照規程作業，操作人員文化水平比較低，對生產工藝不熟悉，對生產設備的性能了解不夠，操作不熟練等等。因此，在施工前和勞動過程中，加大對工人的技能培訓尤為重要，勞動者的勞動技能獲得改善，可極大提高工作效率。

在新工藝施工前，要對職工進行技術培訓，使工人盡快掌握每一道工序及要求，這樣才能保證此施工工藝順利進行。

在掘進施工中，在人員配備上做到工種齊全、分工明確、密切配合，各工程銜接緊密，有效地利用工時，提高工效、提高工人素質，培養出盡可能多的多面手，只有這樣才能使其掘進效率保持較高的水平。

（2）管理者的能力。管理者，特別是基層直接管理者的技術水平、組織能力、管理能力、培訓能力等方面在施工組織中尤為重要。施工過程中，作業規程編制及技術交底質量差，對生產的指導性不強；安全規程不完善，現場管理不到位或制定的管理制度未認真貫徹；技術人員業務素質低，巷道掘進設計不合理，生產工藝不完善，支護設計不合理等都會給生產造成隱患，從而影響施工的順利進行。

（二）管理組織形式

（1）基本管理制度。健全和堅持以崗位責任制為中心的各項管理制度，是施工技術措施、施工設備和施工組織得以順利實施的保證，是加快施工速度、降低生產成本、保證施工質量和安全的基礎。

（2）合理的施工方法。對于巷道掘進，采取一次性開挖成型或多次開挖成型方式，根據圍巖情況進行超前支護或初期支護，必要地段加強支護，以保證安全。

在支護過程中，改善施工藝，如采用濕噴工藝、發揮圍巖自承能力的錨桿支護等，既減少工人勞動強度，又改善施工環境。

（3）科學的施工組織

科學地施工組織要求作到以下幾點：

①確定每個工序作業時間和循環時間，盡量壓縮關鍵線路上關 鍵工序外時間；

②多工序平行作業；

③編制合理高效的循環圖表，優化勞動組織；

④合理選擇施工作業方式和循環方式；

⑤確定循環合理的循環進尺。

二、施工機械設備及生產技術因素

（一）機械設備。鉆眼、爆破與裝運是巷道施工中主要工序，而鉆眼與裝運設備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進速度。

（1）鉆眼當前巷道掘進普遍使用的仍是氣腿鑿巖機（如7655型、YT-28型、YTP26型等），由于氣腿鑿巖機輸出功率小，鉆速低，所鉆炮孔深度淺，要想提高工作面鉆孔速度，就得多機作業，但掘進工效仍無法提高。我國部分工程項目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺車進行施工，但就我國鑿巖設備使用及更新程度來說，大部分仍停留在第一、第二代水平，即氣腿鑿巖機或半液壓鑿巖臺車水平。而國外在大斷面巷道中已基本采用盾構機或TBM掘進機，小斷面內均采用鑿巖臺車，使得鉆孔時由換釬、定位、開孔鉆孔、返釬均全部自動化控制。另外，60年代美國第一臺直徑3.1m的全斷面掘進機試驗成功（頁巖中月進尺達到2087.6m），給巷道掘進帶來新的革命。又經近五十年來不斷研究，從技術角度出發，它已能在任何巖石中鉆進。由于全斷面掘進機掘進速度快，成本低，工效高，巷道掘進質量好，又安全可靠，所以其勢必將取代其他鑿巖設備。

（2）裝運。裝巖工序在平巷掘進中占整個循環時間的30～50%，當前國內已基本實現機械化作業。從五十年代到現在，我國工程施工中裝運機械共進行了四個階段的更新，在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設備為主的間斷出碴設備配套，向高效率連續出碴設備配套發展，即采用連續作業的蟹爪式或立爪式裝載機與皮帶轉載機和礦車配套，或采用的無軌鏟運機出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴，其可把掘進工效提高1～2倍，采準時間縮短75～80%。

（二）生產技術。根據我國井巷掘進當前施工水平，廣泛采用的仍是鉆爆法施工，而支護方式基本為錨噴支護。該方法在施工速度、安全質量、勞動強度、生產成本方面均優于傳統的架棚支護和砌碹支護方式。但施工中仍存在一些問題，如由于巷道成形欠佳造成網、噴質量差，錨桿安裝質量不好等，對于圍巖較差地段不但會存在安全隱患，而且還會制約井巷掘進進度。

（1）改進光爆技術，加強巷道成形

當前巷道爆破均采用光面爆破，而大多為淺孔爆破，為提高進尺，可從加大孔深和孔徑入手，并且經多年實踐，中深孔（5m）爆破也是可行的。同時，為加強巷道成型，由于加大孔徑而減少的擴炮孔數量可轉移至周邊，即增加周邊眼數量，保證光爆效果。而且，增加孔深和炮眼數可以提高臺車的純鉆眼時間，充分發揮高效設備的利用率。

（2）合理選擇錨桿，提高安裝質量

錨桿是否發揮作用，最關鍵是選型是否正確及安裝規范與否。不同圍巖需選用合理的錨桿，如砂漿錨桿、樹脂錨桿、中空注漿錨桿及預應力錨索、對穿頂應力錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼緊巖面及注漿是否飽滿，都將直接影響錨固質量。

（3）選用合格材料，保證網噴質量

金屬網主要增加噴砼的抗彎強度和韌性，但其安裝時必須緊貼巖面。選用合格的噴漿料生產砼，并選擇濕噴工藝，不但可提高噴漿效果，減少回彈率，還可改善工作環境。

三、施工地點安全（環境因素）

（一）自然因素。地下突水、瓦斯、高地溫及高壓力圍巖變形等自然災害將直接危害巷道施工安全，其在施工中可借助相關設備（如地質雷達、紅外線設備等）進行監測，采取必要措施達到安全條件，但其勢必影響施工進度。

（二）人為因素。平巷掘進，基本為獨頭施工，工作面空間狹小，人員、機械較多，空氣質量差，特別是鉆眼和出碴時。對此必須加強通風，保證空氣質量及能見度，減少安全隱患。

人在施工中的隨意性，是最不安全因素。在保證個人施工能力及操作規范性同時，安排合理工作時間、保持施工人員的良好施工狀態，也是安全施工必備條件。

四、我國平巷掘進發展方向

鑿巖爆破方面，在中小型礦山進一步推廣半液壓鑿巖臺車，在先進的大型礦山，特別是新建礦山引進推廣先進的全液壓鑿巖設備，在長巷道獨頭掘進中，研制和推廣鑿巖裝載聯合設備，同時，進行小直徑全斷面掘進機的引進和應用。

出碴方面，采用效率較高的裝載設備，比如蟹爪式和耙斗式裝載機，大力推廣梭式礦車，長巷道獨頭掘進盡量搭接使用，采準巷道多頭掘進時，采用鏟運機出碴。

加強平巷施工組織和管理工作。平巷施工要達到快速、優質、低耗和安全的要求，除合理地選擇先進技術和設備配套外，還要正確選擇作業方式，采用行之有效的施工組織與科學的管理方法。作為科研項目，重點研究全斷面掘進機，因為其勢必將成為主流的破巖設備。

作者簡介：付永志；男；工程師；本科；采礦工程。