中深孔爆破技術(shù)在巖巷快速掘進(jìn)中的應(yīng)用研究

李 建 強(qiáng)

(山西省陽煤集團(tuán)宏廈一建,山西 陽泉 045000)

中深孔爆破技術(shù)在巖巷快速掘進(jìn)中的應(yīng)用研究

李 建 強(qiáng)

(山西省陽煤集團(tuán)宏廈一建,山西 陽泉 045000)

針對(duì)巖巷掘進(jìn)速度慢、工效低的問題，通過優(yōu)化掘進(jìn)工藝、合理的組織勞動(dòng)形式、中深孔爆破技術(shù)等的綜合應(yīng)用，提高了巖巷掘進(jìn)速度，實(shí)踐證明，改進(jìn)后的工藝和設(shè)計(jì)，使每月掘進(jìn)推進(jìn)距離由原來的60 m～70 m增加至100 m以上，初步實(shí)現(xiàn)了巖巷高效安全掘進(jìn)。

中深孔爆破，巖巷快速掘進(jìn)，鉆爆法

礦井在建設(shè)過程中，巖巷工期占總工期的40%～50%左右，工作量也要占到近1/2[1]，由此可知，巖巷掘進(jìn)速度直接關(guān)系到礦井建設(shè)周期。目前，大多數(shù)礦井仍采用以鉆爆法為主的工藝，月單進(jìn)量為60 m左右，個(gè)別礦井能達(dá)到100 m，甚至更多[2]。鉆爆法巖巷機(jī)械化作業(yè)工藝分為兩種，一種是以氣腿式鑿巖機(jī)并配備斗式裝巖機(jī)為主要工具的作業(yè)線，該工藝以其簡(jiǎn)單、便于管理的特點(diǎn)普遍應(yīng)用于礦井，掘進(jìn)速度基本保持在60 m/月～70 m/月[3]；另一種是以液壓鉆車并配自卸裝巖機(jī)為主要工具的作業(yè)線，該工藝較為復(fù)雜，對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求較高，因此很少礦井采用這種掘進(jìn)方式[4]。這兩種工藝相比，后者比前者的單進(jìn)水平快約20 m/月?？偟膩碚f，我國巖巷機(jī)械化裝備水平還是處于較低水平，掘進(jìn)速度偏慢，成為制約礦井建設(shè)周期的瓶頸。如何實(shí)現(xiàn)礦建基建巖巷的快速掘進(jìn)，將是礦井建設(shè)和生產(chǎn)中必須面臨的問題。

近年來，中深孔爆破技術(shù)在礦井建設(shè)中取得實(shí)質(zhì)性的成果[5-7]。本文結(jié)合礦井掘進(jìn)中的實(shí)際情況，在以傳統(tǒng)氣腿式鑿巖機(jī)配備斗式裝巖機(jī)為主的基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)中深孔爆破技術(shù)、優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)、合理強(qiáng)化支護(hù)方式等關(guān)鍵掘進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)，增加了掘進(jìn)單進(jìn)水平，提高了掘進(jìn)速度。

1 工程概況

根據(jù)某礦礦井設(shè)計(jì)，2號(hào)煤西翼擴(kuò)區(qū)軌道運(yùn)輸大巷主要為滿足2號(hào)煤層西翼采區(qū)通風(fēng)、運(yùn)輸、行人等需要開拓的巷道，該巷道總

長2 500 m，埋深340 m，巷道服務(wù)年限20年。該巷道處于中細(xì)粒砂巖巖層，巖石普氏系數(shù)f=3～5，抗壓強(qiáng)度平均為40.0 MPa。巷道斷面為直墻半拱形，規(guī)格為5.1 m×4.2 m，采用錨網(wǎng)、錨噴等支護(hù)工藝支護(hù)，錨桿排距間距均為0.8 m。

2 掘進(jìn)設(shè)備及材料

2號(hào)煤西翼擴(kuò)區(qū)軌道運(yùn)輸大巷采用“一掘二噴”的施工工藝，即掘進(jìn)一次后進(jìn)行初噴，然后加復(fù)噴一次。其用到的設(shè)備和材料如表1，表2所示。

表1 主要設(shè)備一覽表

表2 所需材料一覽表

3 施工工藝

3.1 工藝流程

由于傳統(tǒng)流程安排不盡合理，拖延了巖巷掘進(jìn)時(shí)間，針對(duì)這一問題，本文對(duì)傳統(tǒng)施工工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化和細(xì)化，使其更加科學(xué)合理，最大限度的滿足現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)需要。具體流程如圖1所示。

傳統(tǒng)“一掘一錨，二掘一噴”的工藝中，噴漿和掘進(jìn)分開執(zhí)行，每天只能有2個(gè)班在掘進(jìn)，速度比較慢。改進(jìn)后，每天有3個(gè)班掘進(jìn)，利用裝巖機(jī)前后空間的特點(diǎn)，噴漿與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，這樣每天即加快1個(gè)班掘進(jìn)。如圖1所示的流程中裝車用的為耙斗裝巖機(jī)，該種裝巖機(jī)操作簡(jiǎn)單，對(duì)工作環(huán)境的要求比較低，且裝巖過程能與打孔、噴漿同時(shí)進(jìn)行，因此極大限度的縮短了一個(gè)循環(huán)的掘進(jìn)時(shí)間。

3.2 組織和管理

采用“三八”制作業(yè)方式，掘進(jìn)作業(yè)每班出勤24人，噴漿作業(yè)每班出勤12人。噴漿和裝車作業(yè)相互獨(dú)立，交叉進(jìn)行，掘進(jìn)作業(yè)在裝巖機(jī)前掘進(jìn)，噴漿作業(yè)在裝巖機(jī)后噴漿成巷。

每班作業(yè)要有專門的負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)指揮，調(diào)動(dòng)工人的積極性，注意打眼、爆破、裝巖、支護(hù)、運(yùn)輸五大工序的銜接與配合，確保各循環(huán)流暢、高效的進(jìn)行。加強(qiáng)掘進(jìn)團(tuán)隊(duì)管理，明確工人職責(zé)，細(xì)化考核單元，實(shí)現(xiàn)“區(qū)隊(duì)對(duì)班組，班組對(duì)個(gè)人”的考核制度，做好上下班交接工作，盡可能保證較多的掘進(jìn)時(shí)間。

設(shè)備、工具包機(jī)到人，統(tǒng)一編號(hào)管理。建立設(shè)備考核制度，在配件消耗上，實(shí)行“以舊換新”制度；若發(fā)現(xiàn)設(shè)備損壞，及時(shí)派人維修，做到“及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，立即解決問題”。對(duì)于耗材的管理，從源頭上控制浪費(fèi)現(xiàn)象，提高工人節(jié)約意識(shí)，降低成本。

4 爆破技術(shù)

4.1 爆破方案設(shè)計(jì)

為使得爆破效果最佳，經(jīng)過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)多次優(yōu)化炮眼參數(shù)，確定如圖2所示的炮眼布置方案。圖2中采用準(zhǔn)直眼強(qiáng)力掏槽，全斷面一次爆破。選用二級(jí)煤礦許用水膠炸藥，藥卷規(guī)格φ35×250 mm，雷管用8號(hào)金屬外殼雷管Ⅰ～Ⅲ段。

炮眼分為6類，分別標(biāo)號(hào)為a，b，c，d，e和f，主爆炮眼深度為2.4 m，其他深度2.0 m，各類的參數(shù)如表3所示。

4.2 爆破

根據(jù)全斷面一次爆破的特點(diǎn)，采用串聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，使用強(qiáng)力XMFB-150型電容式發(fā)爆器起爆。爆破后，周邊炮孔的炮眼利用率高達(dá)93%，爆破效率達(dá)87%～95%，中間孔的利用率也在90%以上，每班循環(huán)進(jìn)尺1.8 m～1.9 m。

表3 炮孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

類別個(gè)數(shù)/個(gè)深度/m炮眼角度/(°)垂直水平裝藥量kg/眼封泥長度cma82.090-30.8b222.090-30.8c112.09000.8d102.090+30.8e72.09000.8f22.49001>50注:-為向下傾斜,+為向上傾斜

5 結(jié)語

通過對(duì)某礦2號(hào)煤西翼擴(kuò)區(qū)軌道運(yùn)輸大巷中深孔爆破對(duì)快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究，得出以下結(jié)論：

1)實(shí)施改進(jìn)后的方法后，2號(hào)煤西翼擴(kuò)區(qū)軌道運(yùn)輸大巷每班循環(huán)進(jìn)尺1.8 m～1.9 m，即每天循環(huán)進(jìn)尺5.4 m～5.7 m，每月按有效工作時(shí)間20 d計(jì)算，則每月推進(jìn)距離約在100 m以上。

2)優(yōu)化掘進(jìn)工藝、合理的勞動(dòng)組織形式、中深孔爆破技術(shù)等的綜合應(yīng)用，提高了掘進(jìn)工效，加快了2號(hào)煤西翼擴(kuò)區(qū)軌道運(yùn)輸大巷的掘進(jìn)速度，縮短礦井建設(shè)周期。該研究方法和成果，初步達(dá)到了研究預(yù)期目標(biāo)，具有很強(qiáng)的科學(xué)性和使用性。

[1] 牛遂旺,邢頂門,王文康.巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在陳四樓煤礦的應(yīng)用研究[J].中州炭,2010(9):6-8.

[2] 趙宏偉.煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭科技,2012,38(8):69-71.

[3] 董升平,單傳杰.巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)[J].山東煤炭科技,2009(5):10-11.

[4] 衛(wèi)廣生.中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐[J].能源技術(shù)與管理,2012(3):101-103.

[5] 姜金球.巖巷掘進(jìn)施工機(jī)械化配套方案[J].建井技術(shù),2000,21(4):30-33.

[6] 宗 琦,郝 飛.提高巖巷掘進(jìn)爆破速度和質(zhì)量的若干技術(shù)問題[J].中國煤炭，2004(10):39-42.

[7] 王崇理,張建安.定向斷裂控制爆破技術(shù)的試驗(yàn)及應(yīng)用[J].中國煤炭,2001,27(7):40-42.

Study on the application of hole blasting technique in rock roadway rapid excavation

LI Jian-qiang

(HongshaFirstConstructionofShanxiYangquanCoalIndustryGroup,Yangquan045000,China)

To the problems of slow and inefficient in rock roadway excavation, this paper tries to improve the speed of excavation in rock roadway by the optimizing tunneling technology, reasonable labor organization and the deep-hole blasting technology. Practice has proved that the improved technology and design can increase monthly tunneling from 60 m～ 70 m to 100 m above, reaches the purpose of efficient and safe excavation rock roadway.

deep hole blasting, fast excavation in rock roadway, drilling and blasting method

1009-6825(2014)11-0128-02

2014-02-04

李建強(qiáng)(1972- )，男，助理工程師

TU751.9

A