三交河礦巖巷快速掘進技術的改進及應用

趙銀虎

(霍州煤電集團 三交河煤礦，山西　洪洞　041600)

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三交河礦巖巷快速掘進技術的改進及應用

趙銀虎

(霍州煤電集團 三交河煤礦，山西洪洞041600)

摘要針對大斷面巖巷快速掘進技術及工藝存在的問題，三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運輸巷采用CMJ17HT型液壓鉆車、ZWY-120/55L履帶式挖裝車等快速掘進設備，應用了底部復式雙鍥形掏槽中深孔爆破技術，確立了大斷面巖巷的快速掘進技術。該研究應用提升了大斷面巖巷單進水平，為大斷面巖巷掘進提供了理論依據及技術指導。

關鍵詞巖巷；快速掘進；中深孔爆破

三交河煤礦為霍州煤電集團公司特大型生產礦井，井田內共有3層可采煤層，自上而下依次為2#、10#、11#煤。2014年底上組合并煤層開采已全部結束，下組煤開拓巷道的掘進速度成為制約該礦生產正常銜接的主要問題。在巖巷掘進過程中，三交河煤礦研究應用了大斷面巖巷中深孔爆破技術，采用CMJ17HT型液壓鉆車配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、SWG-40T刮板輸送機作業線出渣，掘進效率顯著提高，實現了巖巷的快速掘進。

1工程實例

三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運輸巷，設計長度713.96 m，巷道斷面為直墻半圓拱形，巷道毛斷面面積19.51 m2，凈斷面17.81 m2，該巷道位于+850水平，地表標高：1 135～1 160 m，東側、西側、南端3個方向均為實體煤層，北端為下組煤東軌道巷，巷道掘進時依次穿過10#上煤層底板，9#煤層頂板K2、K3、7#煤層，煤層結構簡單，均為不穩定的薄煤層。煤(巖)層從低至高分別為：10#上煤層底板為泥巖，厚5.8 m，灰黑色，巖石硬度松軟；9#煤層頂板為K2石灰巖，厚11 m，深灰色，巖石硬度堅硬；中砂巖，厚2.2 m，灰色、灰白色，巖石硬度堅硬；K3石灰巖，厚4 m，深灰色，巖石硬度堅硬；7#煤層頂板，泥巖 3 m，灰黑色，巖石硬度松軟；砂質泥巖，5 m，灰黑色，巖石硬度中等；中砂巖，厚12 m，灰色、灰白色，巖石硬度堅硬。巷道布置示意圖見圖1.

圖1　巷道布置示意圖

下組煤膠輪車輔助運輸巷施工具有以下特點：1) 巷道距離短，巷道坡度較小，為聯接上下組煤層的開拓巷道。2) 巷道為穿層掘進，布置在堅固穩定巖層中。3) 巷道斷面較大。4) 施工工期緊迫，需要采用快速掘巷技術。針對上述問題，下組煤膠輪車輔助運輸巷決定采用中深孔爆破技術，并配合CMJ17HT型液壓鉆車、ZWY-120/55L履帶式挖裝車作業線。

2大斷面巖巷一次成巷中深孔爆破技術

2.1中深孔爆破基本參數

巖巷鉆爆法施工中，爆破效果主要受以下因素影響：炸藥類型、裝藥直徑、炮孔形式及深度。掏槽眼、輔助掏槽眼、中心眼(共16個炮孔)的孔徑為42 mm；藥徑規格為d32 mm×200 mm(200 g/卷)二級乳化炸藥；根據現場施工水平，炮孔深度采用3.0 m，循環進尺為2.5 m.掏槽眼、輔助掏槽眼的垂直深度與周邊眼、二圈眼、三圈眼一樣深。

2.2復式雙楔形掏槽中深孔爆破技術

1) 掏槽眼、中心眼。

采用復式雙楔形掏槽，布置4對楔形掏槽眼和兩對輔助楔形掏槽眼，中間加2個中心眼。中心眼的垂直深度比掏槽眼大200 mm，掏槽眼的角度應保證其孔口距離中心眼眼口1 000 mm，孔底距中心眼眼底100 mm.中心眼適當裝入一定量炸藥，起到后續拋渣的作用。

2) 輔助眼、周邊眼。

輔助眼包括視斷面大小有三圈眼、二圈眼，主要是用來繼續擴大掏槽，輔助眼間距為600 mm，布置在掏槽眼與周邊眼之間，方向基本垂直于工作面。周邊眼直接決定巷道輪廓成形的好壞，周邊眼眼口距離巷道周邊100 mm，巖石愈堅固，靠周邊應愈近。周邊眼間距不宜過大，一般為350～550 mm，以利于保證巷道斷面輪廓。輔助眼和周邊眼的眼底落在同一深度的平面上。全斷面掘進裝藥量表見表1.

表1全斷面掘進裝藥量表

3) 起爆方式及起爆順序。

本方案起爆方式采用反向起爆。爆破時，先起爆的藥包為后續起爆藥包創造自由面，具體為3對掏槽眼用一段雷管起爆，2對輔助掏槽眼、中心眼用二段起爆，其它炮眼的段數由內往外依次排下去。中深孔爆破炮眼布置圖見圖2.

圖2　中深孔爆破炮眼布置圖

3 液壓鉆車配合履帶式挖裝車作業方式

3.1作業線主要設備

三交河煤礦下組煤二采區軌道巷返掘巷為開拓巷道，巷道形狀為半圓拱形，斷面19.5 m2，巷道破K2灰巖掘進，施工方式為中深孔爆破，施工工藝為CMJ17HT型液壓鉆車打眼，配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、皮帶出渣，輔助運輸采用WC1.9E型無軌膠輪車，支護方式采用錨網梁、錨索聯合噴砼。工作面嚴格執行兩掘、一噴、一檢修的“四六”制作業方式。其作業線示意圖見圖3.

圖3　液壓鉆車配合履帶式挖掘裝載機作業線示意圖

3.2設備應用性分析

1) 液壓鉆車。CMJ17HT型液壓鉆車主要適用于開拓工作面炮眼的施工。根據現場操作和設備配套尺寸情況，適應巷道的最小寬度為5 m{掏槽眼間距為2 m、垂直角度為68°，最小寬度=(cos68°+掏槽眼距巷道中心線距離)×2+安全間隙=(1.3+1)×2+0.2×2=5 m}；適應巷道的最小高度為3.5 m.液壓鉆車適應巷道工作坡度為±14°.CMJ17HT型鉆車能保證鉆孔深度和間距的精度，可提高爆破工程的施工質量。

2) 挖裝車。ZWY-120/55L履帶式挖裝車主要用于巷道開掘工作面配合皮帶運輸煤矸。根據施工現場及設備配套尺寸情況，適應巷道的最小寬度為2.9 m(ZWY-120/55L煤礦用挖裝式裝載機寬度1.83 m、非行人側安全間隙為0.2 m，行人側安全間隙為0.8 m)；適應巷道的最小高度為3.5 m(考慮現場實際操作，工作狀態機尾后翹高度達3.0 m);液壓鉆車適應巷道工作坡度為±30°.

3) 液壓鉆車配合挖裝車施工工藝。現場交接班→進挖裝車→出渣→退機停機→畫眼定位→施工炮眼→退機停機→裝下部眼→聯線放炮→稀釋炮煙→敲幫問頂→裝上部眼→聯線放炮→稀釋炮煙→敲幫問頂→臨時支護→永久支護→下一循環(起爆位置：反向起爆)。

4 應用效果分析

1) 安全生產方面：普通開拓工作面，循環進尺1.6 m，每班循環1個，日循環2個，日進尺3.2 m，正規循環率取85%，月進尺為81.6 m；采用液壓鉆車工作面，循環進尺2.5 m，每班循環1個，日循環2個，日進尺5 m，正規循環率取85%，月進尺為127.5 m，相比普通掘進工作面單進提高45.9 m.

2) 施工工序方面:炮眼深度由2.0 m提高到3.0 m，打眼時間由8 min/眼降為2.5 min/眼，炮眼利用率由80%提高到83%，縮短了打眼時間，提高了炮眼利用率及施工效率。

3) 人員配備方面：快掘工作面施工炮眼時，需要支護工4人；而使用YT-28型氣腿式鑿巖機施工炮眼，需要支護工6人。因此，在快掘工作面施工時可以減少2名支護工，提高了勞動效率。

4) 掘進成本方面：普通開拓工作面延米火藥使用31.25 kg，合計403.65元；采用液壓鉆車配合中深孔爆破技術延米火藥使用28.8 kg，合計372元。

主要經濟技術指標見表2.

表2　主要經濟技術指標表

5結論

在三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運輸巷施工中，雙楔形掏槽中深孔爆破技術爆破效率高，CMJ17HT型液壓鉆車打眼，配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、皮帶出渣速度快。爆破方式的優化、施工工藝及設備的改進實現了巖巷的快速掘進，為大斷面巖巷掘進提供了理論依據及技術指導。

參考文獻

[1]黃啟明.大斷面巖巷中深孔爆破快速掘進技術應用[J].煤炭工程，2014(2)：28-33.

[2]孫米銀.大斷面巖巷綜掘快速掘進技術研究與應用[J].煤炭工程，2014(3):39-41.

·技術經驗·

(E-mail)lsp11221@sina.com

Improvement and Application of Rapid Drivage Technology of

Rock Roadway in Sanjiaohe Coal Mine

ZHAO Yinhu

AbstractThe auxiliary transportation roadway of rubber tyred vehicle in Sanjiaohe coal mine lower coal group adopts CMJ17HT type hydraulic drill rig, ZWY-120/55L crawler digging loading and other rapid excavation equipment, applies bottom compound double wedge underholing middle-deep hole blasting technology, establishes the rapid excavation technology of large cross section rock roadway. The study and application enhance the level of single excavation of large cross section rock roadway, and provides a theoretical basis and technical guidance for large cross section rock tunneling.

Key wordsRock roadway; Rapid excavation; Middle-deep hole blasting

作者簡介：劉建軍(1969—)，男，山西大同人，2011年畢業于太原理大學，工程師，主要從事煤機產品技術合同談判及協議書簽定工作

收稿日期：2014-03-26

中圖分類號：TD263.3

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)04-0037-03