巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)分析

孫文清　邵家仁　石振文

【摘 要】針對(duì)硬巖巷道安全快速掘進(jìn)施工問題，探討有關(guān)目前實(shí)現(xiàn)堅(jiān)硬巖石巷道快速掘進(jìn)需要解決的技術(shù)問題，重點(diǎn)探討通過研制高威力安全炸藥、優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、優(yōu)化勞動(dòng)組織及在不改變掘進(jìn)方法、不增添新設(shè)備、不增加施工人員的前提下，采取中深孔爆破等手段，實(shí)現(xiàn)巖石巷道快速掘進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】巖石巷道；快速掘進(jìn)；爆破參數(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)化水平逐步提高，能源的需求日益增加，而80%的能源來自煤炭。巖巷工程是煤炭工業(yè)發(fā)展的基石，也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要項(xiàng)工作。巖巷快速掘進(jìn)是礦井水平、采區(qū)、采場(chǎng)接替順利進(jìn)行的重要保證。

要想提高掘進(jìn)速度，解決采掘失調(diào)難題，通常有兩種方法，一種是采用提高機(jī)械化裝備程度，上大型的現(xiàn)代化綜合掘進(jìn)設(shè)備；另一方面是對(duì)目前廣泛應(yīng)用的鉆爆法施工工藝進(jìn)行技術(shù)挖潛。由于我國(guó)目前的巖石巷道掘進(jìn)設(shè)備不過關(guān)造成巖巷綜掘成本大，掘進(jìn)效率不高等問題，現(xiàn)階段在不改變掘進(jìn)方法、不增添新設(shè)備、不增加施工人員的前提下，只能采取對(duì)傳統(tǒng)鉆爆法通過優(yōu)化爆破參數(shù)、工藝改進(jìn)、技術(shù)革新和完善施工技術(shù)措施的方法來達(dá)到提高巖巷掘進(jìn)速度的目的。下面就提高巖巷掘進(jìn)速度的各種因素加以分析。

1.快速掘進(jìn)機(jī)械配置

在巖石巷道掘進(jìn)施工時(shí)，要根據(jù)巷道掘進(jìn)時(shí)巷道運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、通訊、職工上下班及施工管理等具體情況，對(duì)機(jī)械配置、運(yùn)輸方式的選擇、鉆爆作業(yè)、運(yùn)輸裝矸作業(yè)、錨噴支護(hù)作業(yè)進(jìn)行合理調(diào)配，滿足施工需求。

（1）改進(jìn)設(shè)備裝備，提高機(jī)械化作業(yè)水平：機(jī)械設(shè)備要保證現(xiàn)場(chǎng)操作安全，提高掘進(jìn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且巷道成型要好。

（2）合理布置裝矸作業(yè)線：所選擇的裝矸機(jī)械必須具備裝矸效率高，性能穩(wěn)定，堅(jiān)實(shí)耐用的特點(diǎn)。

（3）勞動(dòng)組織優(yōu)化、改進(jìn)施工工藝，實(shí)現(xiàn)掘噴平行作業(yè)：掘噴平行作業(yè)能有效縮短循環(huán)時(shí)間，有利于采用合理中深孔爆破，進(jìn)行大循環(huán)作業(yè)，大大提高掘進(jìn)速度。

（4）采用科學(xué)的施工組織和管理方法：組織正規(guī)循環(huán)作業(yè)和多工種平行交叉作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行一系列行之有效的管理制度，提高職工的業(yè)務(wù)素養(yǎng)，確保機(jī)械設(shè)備的正規(guī)使用和爆破技術(shù)的嚴(yán)格執(zhí)行。

2.新型爆破材料的研制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，一般情況下巖石掘進(jìn)施工中瓦斯涌出量很少，但我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，在具有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的礦井，只容許采用三級(jí)煤礦許用炸藥進(jìn)行爆破作業(yè)，對(duì)于軟巖和煤，采用三級(jí)煤礦許用炸藥能滿足爆破的需求，但對(duì)于中硬以上（f﹥6）的巖石，現(xiàn)有的三級(jí)煤礦許用炸藥爆破破巖效果就顯得不盡人意。大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明，對(duì)于中硬巖石，采用三級(jí)煤礦許用炸藥，爆破的炮孔利用率低，巖巷掘進(jìn)效率低下，不能滿足煤礦建設(shè)高效開采的需要。因此，如果能夠研制出適應(yīng)中硬巖以及硬巖巷道的高威力煤礦炸藥和與之相適合的可靠的起爆器材，對(duì)提高巖巷的快速掘進(jìn)一定能夠起到很大作用。所研制的高威力炸藥既要具有更高的爆炸能量水平又要具有足夠高的瓦斯安全性，二者必須兼顧。

3.爆破設(shè)計(jì)說明書調(diào)整

目前，現(xiàn)場(chǎng)巖巷掘進(jìn)光面爆破施工作業(yè)圖表和爆破設(shè)計(jì)說明書的編制還都是手工作業(yè)，誤差大，速度慢并且多數(shù)情況下是一套說明書、一套炮眼布置圖和爆破參數(shù)表使用一條巷道，不能緊跟工作面巖石性能、炮孔深度等的變化而迅速調(diào)整更新，也就很難真正做到合理指導(dǎo)施工。因此，研制一套完整的適用于不同巷道斷面、不同巖性、不同炸藥、不同炮孔深度和炮孔直徑等施工條件下的爆破施工設(shè)計(jì)說明書（包括爆破圖表、爆破參數(shù)和相關(guān)的安全技術(shù)措施等）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)，提高掘進(jìn)速度將具有重大現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)意義。

3.1單位炸藥消耗量

爆破每立方米原巖所消耗的炸藥稱為單位炸藥消耗量。單位炸藥消耗量不僅影響巖石破碎塊度、巖塊飛散距離和爆堆形狀，而且影響炮眼利用率、巷道輪廓質(zhì)量及圍巖的穩(wěn)定性，因此，在進(jìn)行快速掘進(jìn)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)中，合理確定單位炸藥消耗量具有十分重要的意義。因單位炸藥消耗量取決于炸藥性質(zhì)、巖石性質(zhì)、巖巷斷面、裝藥直徑和炮眼直徑、炮眼深度等多種因素。在實(shí)際工作中單位炸藥消耗量的選定通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，但需在實(shí)踐中作些微調(diào)。

3.2炮眼深度

炮眼深度是指孔底到工作面的垂直距離，從鉆爆法快速掘進(jìn)的角度來看，炮眼深度在各爆破參數(shù)中居重要地位。因?yàn)樗粌H影響每一循環(huán)中各工序的工程量、完成時(shí)間和掘進(jìn)速度，而且影響爆破效果和材料消耗。炮眼深度還是決定掘進(jìn)循環(huán)次數(shù)的重要因素。以掘進(jìn)每米巷道所需勞動(dòng)量或工時(shí)最小、成本最低的炮眼成為最優(yōu)炮眼深度。通常根據(jù)任務(wù)要求或循環(huán)組織來確定炮眼深度。

3.3炮眼數(shù)目

炮眼數(shù)目的多少，直接影響鑿巖工作量和爆破效果。炮眼數(shù)過少，則大塊多，巷道輪廓線不平整甚至出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象；反之，則鑿巖工作量過大，影響掘進(jìn)速度。其決定因素主要有：斷面尺寸、巖石性質(zhì)、炸藥性能和單耗、炮眼深度等。確定炮眼數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果的前提下，盡可能地減少炮眼數(shù)目。通常按下式估算：

N=3.33

式中N—炮眼數(shù)目，個(gè)；f—巖石堅(jiān)固性系數(shù)；S—巖巷掘進(jìn)斷面，㎡。

3.4中深孔爆破

巖石快速掘進(jìn)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，牽涉到施工的各個(gè)方面，其中如何開展好中深孔爆破技術(shù)，提高巖巷循環(huán)單進(jìn)是能否實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。

采用中深孔光面爆破施工技術(shù)可減少輔助作業(yè)時(shí)間，提高單循環(huán)進(jìn)尺，在保證安全及施工質(zhì)量的前提下，能有效地提高施工速度。

技術(shù)改進(jìn)：①根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。②掏槽眼由水平楔形改為水平楔形加輔掏槽，從而擴(kuò)大了自由面，增加掏槽效果，掏槽眼眼底與旁邊輔助眼眼底的距離變小，掏槽的效果更加明顯。③增加炮眼深度：掏槽眼2.8米，其它眼深2.4米，爆破的有效長(zhǎng)度得到提高。④對(duì)周邊眼減少裝藥量，使周邊成型得到改善，也使得頂板安全系數(shù)得到提高。⑤增加鑿巖機(jī)和錨桿機(jī)數(shù)量，縮短打眼時(shí)間。

加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)管理：加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)打眼知識(shí)、加強(qiáng)崗位責(zé)任制的學(xué)習(xí)，提高操作人員的責(zé)任意識(shí)；強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)督管理，每小班打眼時(shí)做到“三定”，即頂人、定位、定職責(zé)，放炮后檢查眼深、眼數(shù)、眼的角度，使打眼做到動(dòng)態(tài)管理。

4.結(jié)論

要解決巖巷快速掘進(jìn)問題，除了要合理配備巖巷掘進(jìn)機(jī)械和加強(qiáng)施工管理外。針對(duì)硬巖的新型高威力安全炸藥的研制，采用巖巷中深孔爆破技術(shù)和光面爆破并舉，設(shè)計(jì)合理的炮眼深度，選擇適宜的掏槽形式及光爆參數(shù)，才能達(dá)到提高巖巷的施工質(zhì)量及提高掘進(jìn)速度的目的。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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