礦山平巷掘進現(xiàn)狀及改進措施探討

曾永志，祝祿發(fā)

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南 冷水江市 417502）

0 前 言

平巷掘進在我國金屬礦山及煤礦占很大比重。目前，我國礦山平巷掘進施工基本上還是使用鑿巖爆破法。鉆進法的研究和推廣應(yīng)用是對傳統(tǒng)的鑿巖爆破法掘進工藝的一項根本性改革，其成巷速度快、質(zhì)量好、工效高、勞動作業(yè)條件好、生產(chǎn)安全、承壓效果好，有利于地壓控制和降低通風(fēng)阻力，機械化程度高，為自動化創(chuàng)造了良好條件，所以獲得了較快的發(fā)展。但是，由于平巷規(guī)格（長度、斷面、轉(zhuǎn)彎半徑）及巖石性質(zhì)等變化較大，鉆進法掘進平巷的方法雖然幾經(jīng)改進，仍未能得到普遍推廣。從發(fā)展趨勢來看，推廣應(yīng)用鉆進法掘進平巷所需時間將要比推廣應(yīng)用鉆進法掘進天井和豎井長得多。今后很長一段時期內(nèi)，傳統(tǒng)的鉆爆法掘進平巷的方法仍無法被取代，把鉆爆法的靈活性同全斷面掘進機的安全性、高效率結(jié)合起來，將是我國礦山平巷掘進的重要發(fā)展方向。

1 錫礦山銻礦礦山平巷掘進現(xiàn)狀

錫礦山銻礦礦山平巷掘進采用鑿巖爆破法掘進工藝，起步較早，1953年以后，南北兩礦已全面實現(xiàn)了鑿巖機械化。1956年，開始采用國產(chǎn)01－38、01－30的鉆機和株洲硬質(zhì)合金廠生產(chǎn)的合金釬頭。1967年，試用過YT－25和7655型氣腿式鉆機，也使用過從日本引進的F－140型氣腿式鉆機。1974年，在鑿巖臺車上使用YG－40型鉆機。由于01－38型鉆機停止生產(chǎn)，YG－40型鉆機得到了逐步推廣使用。在各種鉆機中，比較受歡迎的有01－38、YG－40，而7655型鉆機震動力大，對操作人員身體健康有影響，但因當(dāng)時無類似鉆機取代，故仍部分采用。

1974年以來，該公司礦山在平巷掘進中推廣了PYT－2型鑿巖臺車，平巷掘進機械化作業(yè)線配套設(shè)備由PYT－2型鑿巖臺車、華－1型裝巖機、0．5 m3斗車、1m3側(cè)卸礦車、3t電機車組成，1978年平均月進尺達到86．3m／條，最高月進尺達到129 m／條，平巷掘進機械化作業(yè)得到了快速發(fā)展。

近年來，該公司平巷掘進作業(yè)機械化停滯不前，甚至出現(xiàn)倒退現(xiàn)象。鑿巖采用YT－27氣腿式鉆機，裝巖采用E－30型裝巖機，爆破參數(shù)沒有改進，炮眼質(zhì)量差、炮眼深度不夠，平均眼深已由1950年代的1．6m減少到目前的1．2m。巷道掘進率也由90%以上下降到70%～75%。

2 平巷掘進改進措施

2．1 合理選擇鑿巖設(shè)備

采礦技術(shù)比較先進的國家，在堅硬巖石中（如花崗巖、石灰?guī)r）采用全液壓鑿巖臺車鑿巖，側(cè)卸（或立爪）式裝巖機裝巖，用可縮性膠帶（或刮板）輸送機或梭式礦車運輸。

根據(jù)巖石特點合理選擇鑿巖設(shè)備，是提高平巷掘進機械化作業(yè)水平的關(guān)鍵。液壓鑿巖臺車具有功率大、鉆速快、在大斷面巷道能打任何位置的炮眼等突出優(yōu)點。有些國家早就進行了手持式鑿巖機與臺車上使用的重型鑿巖機在掘進施工中的對比試驗，證明50～60kg的鑿巖機比27～29kg的手持式鑿巖機的鑿巖工效高60%，外回轉(zhuǎn)式鑿巖機則高80%，而同級的液壓鑿巖機的鑿巖速度又要高出50%～150%。我國早年已引進4個國家9種型號的液壓鉆車，目前已全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，質(zhì)量已趨于穩(wěn)定，無需從國外進口。

若選用液壓鉆車的話，應(yīng)選擇相應(yīng)的高效鑿巖機。目前趨向于使用液壓鑿巖機，液壓鑿巖機的主要特點是：

（1）效率高、節(jié)約電能。風(fēng)動鑿巖機能量利用率只有10%～13%，而同等級的液壓鑿巖機的能量利用率可達30%～45%；

（2）沖擊功大、鑿速快。風(fēng)動鑿巖機工作壓力最高只能達到5～6kg／cm2，而液壓鑿巖機可達100～200kg／cm2，風(fēng) 動 鑿 巖 機 平 均 鑿 速 為0．5 m／min，而液壓鑿巖機可達1．5～2m／min；

（3）工作參數(shù)容易調(diào)節(jié)；

（4）釬桿壽命長；

（5）噪音小，距工作面1m處聲強最高不超過98dB，而風(fēng)動鑿巖機噪音達110dB；

（6）工作環(huán)境污染小。

該公司礦山平巷一般位于礦體下盤的圍巖中，巖石為砂化灰?guī)r與灰?guī)r，普氏系數(shù)f＝10～20，較堅硬。因此，選擇液壓鑿巖臺車，配用液壓鑿巖機是比較合適的。

2．2 改進爆破參數(shù)

近些年來，礦山在平巷掘進面布眼與爆破作業(yè)上，基本上還是沿用過去的一些經(jīng)驗，并且過去的一些好經(jīng)驗還沒有做到位，因此，掘進效率差，掘進速度緩慢。

爆破工作的改進主要為增加孔深、擴大孔徑、減少孔數(shù)、改進平行孔掏槽和光面爆破。在巷道掘進中，要盡量加大裝藥孔的距離，增加補償孔的數(shù)目，加大其直徑，使這些孔的容積至少為整個掏槽體積的10%，最好在15%以上；在裝藥孔之間布置空孔，以使裝藥孔之間距離盡量大，盡量增大相鄰藥包的起爆時差。為了提高鉆眼工作質(zhì)量，可安設(shè)布孔投影儀，將炮眼布設(shè)的位置清晰地投射在掘進工作面上，只要改變一張幻燈片就可以改變炮眼布置圖。

通過這些改進措施，提高鑿巖效率，減少輔助鑿巖時間，提高出碴效率，從而掘進成本。溫建公司在該公司的實踐表明，增加一次爆破的進尺是提高掘進技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)最有效的方法。通過增加補償孔的數(shù)目和直徑，使用更好的鑿巖技術(shù)和精心施工，保持炮孔平行，每槽炮孔深達到2．4m以上，爆破率超過了90%，一次爆破進尺在2m以上。因此，平巷掘進速度比該公司快得多。過去該公司礦山生產(chǎn)技術(shù)部門配備了專職技術(shù)人員負(fù)責(zé)鑿巖爆破試驗推廣工作，恢復(fù)鑿巖爆破試驗推廣在技術(shù)、安全、經(jīng)濟上是合算的。

2．3 全面推廣應(yīng)用噴錨支護

對于那些穩(wěn)固性較差且必須支護的巖層，噴錨支護是提高掘進速度的重要手段之一。近幾年來，國內(nèi)外在錨桿型式和安裝施工方面做了大量的研究工作。該公司在錨桿研究和推廣應(yīng)用方面走在了有色金屬礦山的前列。錨桿分為點錨固錨桿、全長粘結(jié)式錨桿、摩擦式全長錨固錨桿和綜合式錨桿四大類。該公司自1962年就開始使用點錨固錨桿金屬楔桿式錨桿，楔管式錨桿是該公司和長沙礦山研究院合作研制的，快硬水泥卷錨固錨桿是該公司引進煤炭科學(xué)院的技術(shù)在有色金屬礦山率先使用的錨桿，該公司推廣應(yīng)用錨桿支護不穩(wěn)固的采場頂板的技術(shù)比較成熟，可以廣泛推廣應(yīng)用于平巷支護。

對于噴錨聯(lián)合支護技術(shù)來說，與傳統(tǒng)料石支護相比，支護速度提高2倍以上，勞力節(jié)省50%，開挖量減少10%，支護成本節(jié)約30%～70%。更重要的是這種支護形式從根本上改變了與圍巖之間的受力狀態(tài)。然而，該公司礦山目前卻采用料石支護，既影響了掘進速度，又增加了支護成本，除非巷道穿過熔洞，否則，應(yīng)優(yōu)先考慮噴錨支護。

平巷噴錨支護要嚴(yán)格按照《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)管理辦法》進行設(shè)計。構(gòu)造影響輕微、結(jié)構(gòu)面不發(fā)育的矽化灰?guī)r、灰?guī)r（Ⅰ級圍巖），平巷毛洞跨度B≤5m的硐室不支護；毛洞跨度5＜B≤10m的硐室，噴射混凝土厚度50mm；毛洞跨度10＜B≤15 m的硐室，噴射混凝土厚度80～100mm。構(gòu)造影響較重、有少量斷層、結(jié)構(gòu)面發(fā)育的灰?guī)r（Ⅱ級圍巖），平巷毛洞跨度B≤5m的硐室，噴射混凝土厚度50mm；毛洞跨度5＜B≤10m的硐室，噴射混凝土厚度80～100mm，或者采用錨噴聯(lián)合支護，噴射混凝土厚度50mm，設(shè)置1．5～2．0m長的錨桿，網(wǎng)度1．0m×1．0m。完整的厚層頁巖，毛洞跨度B≤5m的工程，噴射混凝土厚度50mm；毛洞跨度5＜B≤10m的工程，噴射混凝土厚度80～100mm，或者進行錨噴聯(lián)合支護，噴射混凝土厚度50mm，設(shè)置1．5～2．0m長度的錨桿，網(wǎng)度1．0m×1．0m。構(gòu)造影響嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)面發(fā)育的灰?guī)r（如爛山、破裂帶）或薄層軟硬巖互層結(jié)構(gòu)（Ⅲ級圍巖），毛洞跨度B≤5 m的工程，噴射混凝土厚度80～100mm，或者進行錨噴聯(lián)合支護，噴射混凝土厚度50mm，設(shè)置1．5～2．0m長的錨桿，網(wǎng)度1．0m×1．0m。毛洞跨度5＜B≤10m的工程，噴射混凝土厚度120～150 mm，必要時，配置鋼筋網(wǎng)；或進行錨噴聯(lián)合支護，噴射混凝土厚度80～100mm，設(shè)置2．0～2．5m長的錨桿，網(wǎng)度1．0m×1．0m，必要時，配置鋼筋網(wǎng)。噴射混凝土的設(shè)計強度不應(yīng)低于C15；噴射混凝土1d齡期的抗壓強度不應(yīng)低于5MPa。噴射混凝土的體積密度可取2200kg／m3。噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)強度：Ⅰ、Ⅱ級圍巖不應(yīng)低于0．8MPa，Ⅲ級圍巖不應(yīng)低于0．5MPa。噴射混凝土支護的厚度，最小不應(yīng)低于50mm，最大不宜超過200mm。含水巖層中的噴射混凝土支護厚度，最小不應(yīng)低于80 mm。噴射混凝土的抗?jié)B強度不應(yīng)低于0．8MPa。

2．4 加強施工組織管理

加強平巷掘進的技術(shù)組織管理也是提高掘進速度與工效的重要措施之一。掘進所裝備的機械化程度愈高，要求組織管理水平也就愈高。操作維修人員要進行嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)，提高技術(shù)水平。實行包機到人，不允許未經(jīng)考核合格的人員操作設(shè)備，建立和健全設(shè)備維修機構(gòu)，嚴(yán)格組織管理設(shè)備維修與保養(yǎng)工作，保證設(shè)備正常完好使用。

3 結(jié) 論

錫礦山銻礦采選廠在童家院礦床七中段和八中段分別組成了平巷掘進機械化作業(yè)線，七中段平巷掘進設(shè)備配置采用YT－27氣腿式鑿巖機、軌輪挖掘式裝載機（扒渣機）、礦車組、牽引機車，八中段平巷掘進設(shè)備采用CMJ系列全液壓掘進鉆車、軌輪挖掘式裝載機（扒渣機）、礦車組、牽引機車。平巷掘進面布眼采用四眼桶式掏槽，選擇Φ38～42mm的一字型合金鉆頭，孔深2．4m左右，4個桶形掏槽孔中間布設(shè)補償孔，補償孔的數(shù)目根據(jù)巖石硬度確定，f＝2～3的頁巖可不布設(shè)補償孔，f＝10～14的灰?guī)r布設(shè)1～2個補償孔，特別硬的硅化灰?guī)r可增加到2～3個補償孔，日安排2個作業(yè)循環(huán)，掘進爆破率超過90%，單個作業(yè)循環(huán)掘進進尺達2m以上，掘進效率顯著提高。

但應(yīng)指出，全液壓掘進鉆車及其配套設(shè)備的液壓鑿巖機只有在斷面大、硬度高的巷道中才能充分發(fā)揮其效率。在獨頭平巷快速掘進中，全液壓掘進鉆車與氣腿鑿巖機鑿巖比較，其掘進速度始終未占優(yōu)勢，主要是因為一般使用臺車時鑿巖機密度小、準(zhǔn)備和收尾時間長，加上風(fēng)動鑿巖機結(jié)構(gòu)簡單、易維修、便宜、堅固耐用等優(yōu)點，氣腿式風(fēng)動鑿巖機仍具有獨特的優(yōu)勢。只有在巖石硬度高、斷面大的條件下，才能充分發(fā)揮全液壓鑿巖機臺車的作用，并可大大減輕操作工人的勞動強度和作業(yè)安全條件。

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