巖巷液壓臺車作業(yè)線直眼掏槽快速掘進技術(shù)研究

竇明 黃雷 郭振

【摘 要】本文針對彭莊煤礦巖巷掘進長期以來采用炮掘施工，存在工藝落后、效率低下、進度緩慢等問題，引進液壓臺車進行炮孔鉆進，并結(jié)合直眼掏槽中深孔光面爆破，通過調(diào)整巷道支護、改進機械化作業(yè)線、重新配套掘進作業(yè)線設(shè)備、優(yōu)化掘進施工工藝等方法，實現(xiàn)彭莊煤礦巖巷快速、高效、安全掘進。

【關(guān)鍵詞】快速掘進；技術(shù)研究

一、概述

針對彭莊煤礦巖巷掘進效率低、掘進速度慢、開拓接續(xù)緊張、掘進頭多、生產(chǎn)分散、輔助工作量大、輔助人員多、占用設(shè)備多、掘進成本高、經(jīng)濟效益低的實際情況，引進液壓鉆車實現(xiàn)炮眼高效鉆進；改變機械化作業(yè)線實現(xiàn)高效裝巖；運用直眼掏槽中深孔光面爆破實現(xiàn)高效爆破，使巖巷掘進達到了安全、快速和高效，緩解了彭莊煤礦巖巷開拓掘進的緊張局面，提高了巖巷掘進和煤礦開采的科技水平。

二、鉆、裝、運作業(yè)機械化技術(shù)研究

彭莊煤礦巖巷掘進液壓鉆車機械化作業(yè)線配備（如圖1所示）：

液壓鉆車+側(cè)卸裝巖機+耙斗裝巖機+電滾筒膠帶轉(zhuǎn)載機+膠帶輸送機

側(cè)卸裝巖機與耙斗裝巖機配套，實現(xiàn)連續(xù)清理掘進工作面矸石，電滾筒膠帶轉(zhuǎn)載機使得裝巖機緊跟迎頭，縮短了裝巖距離，減少了接長膠帶輸送機次數(shù)，是大斷面巖巷掘進施工較好的設(shè)備配套方案，增加電滾筒膠帶轉(zhuǎn)載機后，電滾筒膠帶轉(zhuǎn)載機布置在側(cè)卸裝巖機鏟斗卸載一側(cè)的軌道上，并用阻輪器（與固定耙斗裝巖機相同）固定機頭，側(cè)卸裝巖機鏟取的巖石不直接裝固定膠帶輸送機，而是卸到轉(zhuǎn)載機頭部的料石倉中，通過電滾筒膠帶轉(zhuǎn)載至固定膠帶輸送機，形成了側(cè)卸式鏟斗裝巖機+膠帶轉(zhuǎn)載機+固定膠帶輸送機出矸系統(tǒng)，其主要優(yōu)點有：

①移膠帶轉(zhuǎn)載機移動方便，緊跟迎頭；②縮短了側(cè)卸式鏟斗裝巖機行走路線，提高裝巖效率；③減少了固定膠帶輸送機延長次數(shù)，增加每次延長長度（幾天進行一次）；④減輕側(cè)卸裝巖機履帶行走部對工作面巷道底板的輾壓破壞；⑤延長卸裝巖機相關(guān)機件使用壽命，同時降低拖拽電纜的勞動強度和安全性；⑥用于礦車運輸時可實現(xiàn)連續(xù)裝車，排矸速度快，實現(xiàn)裝運集成化

用全液壓鉆車打工作面炮眼，放炮后臨時支護期間由側(cè)卸裝巖機裝巖；正常裝巖期間以耙斗裝巖機為主，側(cè)卸裝巖機將工作面矸石鏟運至耙斗裝巖機料倉前，由耙斗裝巖機將矸石扒裝入礦車；側(cè)卸裝巖機完成清理矸石、推平底板任務(wù)。

三、快速掘進的爆破參數(shù)優(yōu)化

巷道施工采用中深孔光面爆破全斷面一次成巷，采用中深孔爆破。

根據(jù)現(xiàn)場循環(huán)作業(yè)方式、各工序作業(yè)時間、鑿巖和裝巖設(shè)備能力等，經(jīng)綜合分析確定循環(huán)進度為2m，炮眼深度為2.3m，掏槽眼深度2.5m。

①炮孔深度

CMJ27型全液壓掘進鉆車，所用鉆桿直徑為?27mm，釬桿長度2.4m，鉆孔深度（一次推進）2.2m。為充分利用發(fā)揮設(shè)備性能，提高循環(huán)進尺，擬采用中深孔光面爆破。確定掏槽眼深度為2.2m，其它炮眼深度2.0m。

②炮孔直徑

直眼掏槽若選用較大直徑的空孔，爆破效果相對較好，但鉆車需更換大直徑的鉆頭，比較費時，所以確定掏槽眼采用與其他炮孔直徑相同的鉆頭鉆眼，通過增加空孔數(shù)量達到增加輔助自由面、破碎巖石膨脹的補償空間。

③炮孔間距

掏槽爆破主要是利用裝藥爆炸后巖石中產(chǎn)生的破裂、破碎作用，因此要保證槽腔內(nèi)巖石充分破壞，槽孔就應(yīng)布置在破裂區(qū)內(nèi)。井下小直徑炮孔裝藥爆破所產(chǎn)生的破碎圈半徑通常為孔徑的3～5倍，同時應(yīng)保證炮孔的堵塞長度和質(zhì)量，這樣才能保證將孔間巖石在爆炸應(yīng)力波作用下完全被擠壓破碎。這里取150～200mm。

④掏槽型式

如前所述，直眼掏槽有多種形式，根據(jù)該礦巷道施工的巖石性質(zhì)、鉆眼設(shè)備、炮孔直徑以及其他煤礦現(xiàn)場實踐，選擇下列四種掏槽型式（如圖2所示）。

型式a：中心空孔直徑根據(jù)鑿巖設(shè)備的性能盡可能的大一些，8個裝藥孔使用φ35mm藥卷更為理想，為簡化更換鉆頭的麻煩，可以考慮使用與其他炮孔相同直徑的鉆頭（φ32mm）。各炮孔深度既可以相同，也可以不同（即分段直眼掏槽），采用分段直眼掏槽時，2～5號炮孔深度為其他炮孔的2/3，首先起爆，然后其他炮孔再爆。

型式b、c：裝藥孔只有5個，各炮孔必須使用較大直徑的藥卷，否則裝藥量難以達到設(shè)計要求。

型式d：9個裝藥孔、4個空孔，打孔工作量較大，全斷面使用同直徑鉆頭是考慮這種型式的主要原因。

⑤裝藥量

該巷道設(shè)計掏槽炮孔為深度2.2m，煤礦許用二級乳化炸藥密度0.95-1.10g/cm3，炸藥單耗取28kg/m3（巷道所穿過的巖層f=2.5～5.5），則一次掏槽需要的炸藥量為7.21～8.35kg，根據(jù)選用的掏槽型式分配到各個裝藥孔中。當(dāng)然經(jīng)驗計算公式有一定的片面性，仍有待于通過實踐的檢驗，以獲得最佳的裝藥量。

⑥裝藥方式：采用反向裝藥結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)論

彭莊煤礦在西翼膠帶下山采用巖巷液壓鉆車+側(cè)卸式裝巖機+耙斗機械化作業(yè)線結(jié)合中深孔光爆掘進施工是成功的、可行的，在合理施工、科學(xué)組織的前提下，達到了每月進尺122米的水平，比原來巖巷掘進55米/月提高了67米，實現(xiàn)了巖巷快速掘進，高產(chǎn)高效。

參考文獻：

[1]鄧維元.大斷面巖巷快速掘進技術(shù)的研究[J].山西焦煤科技，2010，5.

[2]趙傳忠.巖巷大斷面快速掘進的實施方法及效果[J].煤礦現(xiàn)代化，2008，4.

[3]張杰.巷道快速掘進技術(shù)與保障體系研究[J].寧夏科技成果公報，2008.

[4]王國呂，王虎，何立夫.巷道掘進爆破參數(shù)的優(yōu)化[J].礦業(yè)工程，2012，3.

[5]周桂栓.煤礦巷道快速掘進中爆破方案的優(yōu)化設(shè)計[J].龍巖學(xué)院學(xué)報，2012，2

作者簡介：竇明（1983—），山東鄆城人，大學(xué)本科，助理工程師，山東魯能菏澤煤電公司彭莊煤礦調(diào)度室副主任。