巖巷快速掘進的研究分析

李志方

（淮南礦業(yè)集團朱集礦井建設(shè)項目部，安徽淮南232001）

0 引言

隨著我國的煤炭形勢好轉(zhuǎn)，煤礦采煤技術(shù)和采煤方法得到不斷更新，采煤機械化水平也不斷提高，采煤工作面推進速度不斷提高，而巖巷掘進速度卻一直停留在較低的水平，使采掘接續(xù)普遍緊張。其主要原因是礦井機械化程度仍然不高，支護優(yōu)化不好，且工藝組織不夠合理，掘進速度受到一定的限制。因此，研究巖巷高速高效掘進施工具有重要的理論價值和工程意義。

巷道掘進是一個綜合的施工工藝，一方面，與掘進設(shè)備的現(xiàn)代化程度有關(guān)，另一方面，與各生產(chǎn)工序有關(guān)。例如，巷道的及時支護影響著巷道的掘進速度，而巷道的掘進速度又直接影響煤礦的開采速度。近年來，巖巷高速高效掘進技術(shù)在我國許多煤礦有了一定的發(fā)展，但仍有部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)未得到很好的解決。

1 巖巷掘進的現(xiàn)狀

隨著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦建設(shè)技術(shù)水平有了很大提高，巖巷掘進技術(shù)方面也有了一定的發(fā)展，如錨噴支護技術(shù)的推廣應(yīng)用，中深孔爆破，機械化程度的提高，形成了比較成熟的機械化作業(yè)線等，但仍需要不斷改進來提高巖巷掘進速度。巖巷掘進施工方面，我國主要有兩種施工手段：鉆爆法施工，即傳統(tǒng)的打眼、放炮，化整為零的掘進方法；另一種為采用掘進機整體掘進。

1）鉆爆法施工現(xiàn)狀

①鉆眼機：目前，鉆眼(又稱鑿巖)機具按能源分，有風(fēng)動、電動、液壓、內(nèi)燃四種。按破巖機理來分，有沖擊式、旋轉(zhuǎn)式兩種。

②起爆器材：就是供給炸藥能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤礦中包括導(dǎo)爆索、雷管及發(fā)爆器。

③爆破技術(shù)：我國巷道鉆眼爆破技術(shù)發(fā)展是迅速的，從淺眼爆破發(fā)展到中深眼爆破，從工作面多次放炮到全斷面一次爆破，到20世紀(jì)70年代，毫秒爆破已得到普遍應(yīng)用，70年代以后，光面爆破、預(yù)裂爆破得到了大面積推廣應(yīng)用改變了普通實現(xiàn)了控制爆破。特別是光面爆破與錨噴支護相結(jié)合，實現(xiàn)了巷道支護的改革，在加快掘進速度、提高支護質(zhì)量、降低成本等方面取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效果。

④裝巖與運輸：是巷道掘進中比較繁重的工作,約占掘進工作循環(huán)時間的35%-50%。

2）掘進機的發(fā)展現(xiàn)狀

巖石全斷面掘進機，完全取消了鉆眼爆破工序，并使破巖、裝巖平行作業(yè)，它是實現(xiàn)連續(xù)破巖、裝巖、轉(zhuǎn)載、臨時支護、噴霧防塵等工序的一種聯(lián)合機組，巖石全斷面掘進機機械化程度高，可連續(xù)作業(yè)，工序簡單，施工速度快現(xiàn)在，全斷面巖巷掘進機己應(yīng)用于煤礦巷道掘進中。但該類掘進機目前也存在不少問題，其中有：掘進機龐大笨重，拆裝時間久，轉(zhuǎn)移運輸不便，輔助作業(yè)時間長，機器作業(yè)率低，動力消耗大，刀具壽命短，掘進成本高，而且要求所掘進巷道的曲率半徑大，不適應(yīng)我國的煤礦巷道要求，特別是遇到巖性變化大，涌水，斷層破碎帶等地質(zhì)條件時，全斷面巖巷掘進機適應(yīng)性差，掘進速度明顯下降，甚至無法工作。因此，巖巷全斷面掘進機的發(fā)展受到很大限制。

2 巖巷快速掘進的影響因素

巷道掘進工作是一個綜合的、復(fù)雜的施工過程。巖巷高速高效掘進不僅取決于掘進設(shè)備的現(xiàn)代化程度，而且與各生產(chǎn)工序緊密相關(guān)。除地質(zhì)條件和設(shè)備因素外，還有支護、轉(zhuǎn)載、運輸、供電、供排水、通風(fēng)、通訊、安全等配套環(huán)節(jié)，這些都是影響巖巷高速高效掘進的重要因素。

3 巖巷快速掘進的分析研究

實現(xiàn)巖巷高速高效掘進的出路在于依靠科技的進步和提高施工的機械化水平，對關(guān)鍵技術(shù)進行科學(xué)研究，不斷提高管理水平和技術(shù)能力。

1）裂隙巖體爆破研究

在節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體爆破時，為達到理想的爆破效果，布置炮孔時應(yīng)注意盡量避免在弱面發(fā)育區(qū)布孔，為增大爆炸波的作用，應(yīng)采用反向起爆，不偶合裝藥，改善炮孔堵塞和使用低爆速炸藥，遠距離小直徑空孔對于提高掏槽效果，降低炸藥單耗具有一定作用，其作用大小與爆破介質(zhì)和炸藥單耗有關(guān)；多孔同時起爆形成的爆破漏斗與孔距和裝藥量有關(guān)；適當(dāng)增大炮孔間距能降低炸藥單耗，但炮孔利用率也隨之降低。

2）圍巖巖性測試技術(shù)

計算分析巷道圍巖應(yīng)力場大小，預(yù)計巷道變形，分析判斷巷道的穩(wěn)定性，為巷道支護設(shè)計提供依據(jù)。

3）巷道支護設(shè)計

支護工序是掘進施工的一項關(guān)鍵工序，安全、合理、高效的巷道支護技術(shù)是保證巷道安全高速高效施工的必要條件。巷道支護參數(shù)的科學(xué)選擇是提高巷道掘進速度的關(guān)鍵，是提高掘進速度的主要環(huán)節(jié)，也是降低掘進成本、提高工效的重要手段，支護優(yōu)化還能提高支護的效果，這些對于實現(xiàn)巖巷高速高效施工起著關(guān)鍵的作用。

4）液壓鉆車與側(cè)卸裝巖機的選擇

積極研究先進施工設(shè)備及配套，對實現(xiàn)高速高效掘進有不可忽視的促進作用。一方面，是為從根本上解決礦井采掘接續(xù)的緊張局面，實現(xiàn)整個礦井生產(chǎn)的高產(chǎn)高效；另一方面，也是為了貫徹以人為本的原則，讓掘進職工從沉重的體力勞動中解脫出來，改善掘進工作面的工作環(huán)境與條件，既要降低粉塵、噪音和溫度，又要讓施工人員處在低粉塵、低噪音的區(qū)域操作施工，機械化施工生產(chǎn)也更加安全。

5）應(yīng)用自燃陶粒土噴漿材料技術(shù)

該項技術(shù)充分利用煤研石所形成的具有活性，質(zhì)輕、高強度的新礦物質(zhì)一自燃陶粒。自燃陶粒還具有和易性好、粘度大、強度高等優(yōu)點。加之先進的噴漿施工工藝，能夠噴提高射混凝土巷道支護強度，提高噴漿效率，降低材料成本，并從根本上解決了噴射混凝土施工中回彈量大，粉塵濃度高的兩大難題。

6）科學(xué)的勞動組織管理

由于“兩掘一噴”傳統(tǒng)作業(yè)方式的缺陷性，為高產(chǎn)高效礦井建設(shè)持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)礦井各系統(tǒng)的綜合配套和集約化生產(chǎn)，在巖巷施工工藝上尋求合理工藝，即“三掘三噴”。建立和實施有效的科學(xué)管理制度，是實現(xiàn)巖巷高速高效施工的重要保證。為此，在實施巖巷高速高效綜合配套施工技術(shù)過程中，從科學(xué)管理制度、質(zhì)量考核和經(jīng)濟目標(biāo)管理等三個方面，詳細制定了制度，并嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，取得了良好的成效。

4 結(jié)語

本文在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，分析了巖巷快速掘進施工的影響因素，包括施工工藝、掘進設(shè)備、地質(zhì)條件及施工組織管理等方面，并在此基礎(chǔ)上為實現(xiàn)巖巷高速高效掘進施工提出了可參考的技術(shù)措施。在采煤方法和技術(shù)不斷更新的情況下，采掘接續(xù)緊張現(xiàn)象普遍存在，發(fā)展快速掘進施工技術(shù)對煤礦經(jīng)濟可持續(xù)增長有著非常大的意義。通過本文的分析研究，并在工程應(yīng)用中，使巷道的掘進速度更上一個臺階，為取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益打下基礎(chǔ)。

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