淺談深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)

潘海江 張曉利

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，煤炭需求量逐年上升，對(duì)煤炭行業(yè)提出了更高的要求。煤礦挖掘施工的好壞直接關(guān)系到煤炭開(kāi)采業(yè)的發(fā)展水平。深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)針對(duì)我國(guó)大斷面巖巷掘進(jìn)施工的特點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，具有良好的適用性，生產(chǎn)效率和施工安全都存很好的保障。文章圍繞深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行探討、分析，闡述其技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：深部大斷面巖巷：快速掘進(jìn)；技術(shù)

引言

煤炭是工業(yè)發(fā)展的重要能源，是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)安全的戰(zhàn)略資源。煤炭行業(yè)的健康發(fā)展離不開(kāi)煤炭開(kāi)采事業(yè)的安全與穩(wěn)定。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的不斷提升，各行各業(yè)對(duì)于煤炭的需求越來(lái)越大，煤炭開(kāi)采業(yè)面臨的壓力也與日俱增。作為煤炭開(kāi)采領(lǐng)域中的重要施工方法，深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)受到了越來(lái)越多的重視，在實(shí)踐中獲得了飛速發(fā)展。

1 深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)概述

我國(guó)國(guó)土面積廣袤，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí)，常常會(huì)遇到巷道斷崖面面積較大、深度較深的情況。這種情況在煤炭開(kāi)采行業(yè)中稱之為深部大斷面巖巷。圍繞深部大斷面巖巷所帶來(lái)的各種問(wèn)題，我國(guó)煤礦行業(yè)相關(guān)單位進(jìn)行了大規(guī)模的研究開(kāi)發(fā)工作。截至目前，我國(guó)深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到較高水平，能夠較好地解決煤礦挖掘作業(yè)中深部大斷面巖巷挖掘作業(yè)中遇到的各類(lèi)問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)煤礦行業(yè)實(shí)際工作中，還有很多企業(yè)使用氣腿式鉆機(jī)進(jìn)行打眼爆破操作，該方法出現(xiàn)時(shí)間已久，具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但其技術(shù)局限性制約了施工的高效開(kāi)展。在針對(duì)深部大斷面巖巷掘進(jìn)施工時(shí)，需要對(duì)幫部和拱部進(jìn)行多次爆破作業(yè)才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。另外，我國(guó)部分煤礦位于高低環(huán)境。傳統(tǒng)的氣腿式鉆機(jī)對(duì)于高低環(huán)境下的地質(zhì)條件和巖石種類(lèi)缺乏足夠的適應(yīng)性，工作能力達(dá)不到深部大斷面巖巷施工要求。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也為了進(jìn)一步提高煤炭生產(chǎn)效率，煤炭企業(yè)將風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)與耙斗裝載機(jī)兩種作業(yè)設(shè)備配套使用進(jìn)行爆破作業(yè)，充分發(fā)揮各自功效，極大地提高了爆破施工效率。此外，在掘進(jìn)施工中，將液壓鉆機(jī)和側(cè)卸式裝巖機(jī)配合使用進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，不僅施工效率高，還有利于圍巖的穩(wěn)定性，確保了施工安全。上述一系列方法的結(jié)合使用，在深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)施工中發(fā)揮了巨大的促進(jìn)與保障作用，有力地促進(jìn)我國(guó)煤礦開(kāi)采業(yè)的發(fā)展。

2 深部大斷面巖巷一次中深孔爆破掘進(jìn)技術(shù)分析

在深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)施工中，爆破作業(yè)的質(zhì)量水平至關(guān)重要，質(zhì)量過(guò)硬的爆破作業(yè)對(duì)后續(xù)工序的順利開(kāi)展極為有利。

2.1 深部大斷面巖巷的掏槽施工

掏槽作業(yè)是深部大斷面巖巷掘進(jìn)工程中爆破作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，其目的是采用集中式的方法對(duì)巷道內(nèi)段結(jié)構(gòu)安裝炸藥，輔以自由樓都是爆破進(jìn)行施工。在進(jìn)行掏槽作業(yè)時(shí)，要以條形炸藥在巷道中的爆破范圍為基礎(chǔ)計(jì)算、設(shè)置槽眼距離。對(duì)于深部大斷面巖巷掘進(jìn)施工來(lái)說(shuō)，通常情況下要滿足爆破要求，槽眼的深度一般控制在2米。槽孔結(jié)構(gòu)一般采用多對(duì)斜眼孔復(fù)式結(jié)構(gòu)，各斜眼孔有效間距要控制在2.3米，以確保爆破效果的最大化。

2.2 深部大斷面巖巷掏槽孔設(shè)置分析

深部大斷面巖巷施工條件復(fù)雜，在進(jìn)行掏槽孔作業(yè)時(shí)面對(duì)的困難較多。由于作業(yè)范圍有限，往往會(huì)遇到大體積石塊爆破作業(yè)時(shí)不能拋出的問(wèn)題，影響了爆破眼的使用效能。為解決這個(gè)問(wèn)題，技術(shù)人員采用在掏槽孔內(nèi)加設(shè)中心孔的方法，該中心孔使用集中爆破方式，此處進(jìn)行爆破作業(yè)，爆破效果大幅提升，提高了爆破作業(yè)排除碎石的能力。許多按原方法難以拋出的大塊巖石得以拋出。采用掏槽孔中心孔的方式，不但有利于巖石拋出，還有利于抑制巖石再生，從而保證了掏槽孔的有效深度，順利解決了掏槽眼使用效率不高的問(wèn)題。此外，由于中心孔位于掏槽孔中心位置，在爆破過(guò)程中會(huì)發(fā)揮空孔導(dǎo)向的作用，從而進(jìn)一步提高了巖石拋出能力。

2.3 深部大斷面巖巷輔助眼和周邊眼設(shè)置要求

要保障深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)爆破的效果，在做好掏槽孔施工的同時(shí)，還要做好配套的輔助眼和周邊眼作業(yè)。這兩種孔眼存在的根本意義是增加掏槽面積，為巷道掘進(jìn)設(shè)置好骨架。在進(jìn)行輔助眼設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)深部大斷面巖巷結(jié)構(gòu)及圍巖的具體情況科學(xué)設(shè)置輔助眼孔徑大型和距離等參數(shù)。在進(jìn)行輔助眼施工時(shí)，要注意其掘進(jìn)方向與工作面必須保持垂直，各輔助眼要均勻分布于套槽眼和周邊眼附近。輔助眼孔深與周邊眼相同，與周邊眼的距離要控制在施工允許范圍內(nèi)。此外，周邊眼裝藥量也是對(duì)爆破作業(yè)影響重大的因素，必須嚴(yán)格控制，保障爆破后深部大斷面巖巷的巷道成型質(zhì)量并將爆破對(duì)周邊巖層的破壞控制在最低范圍內(nèi)，為后續(xù)施工夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 深部大斷面巖巷掘進(jìn)爆破作業(yè)應(yīng)急處理措施

在進(jìn)行深部大斷面巖掘進(jìn)爆破作業(yè)時(shí)，如果爆破強(qiáng)度足夠大，會(huì)導(dǎo)致一定程度的微差起爆現(xiàn)象。引發(fā)微差起爆的根本原因是上一時(shí)間段的起爆炸藥為下一起爆段的炸藥提供了自由面。微差起爆的發(fā)生，使得爆破作業(yè)效果整體下降。為避免微差起爆現(xiàn)象的發(fā)生，在進(jìn)行大斷面巖巷掘進(jìn)爆破時(shí)必須對(duì)槽眼、爆破中心孔、周邊眼各位置爆破的時(shí)間予以足夠精確的控制，這是進(jìn)行深部大斷面巖巷掘進(jìn)爆破的技術(shù)重點(diǎn)。爆破時(shí)爆破位置起爆微差要控制在每秒100米以內(nèi)。此外，掏槽眼和中心孔間的之間的延時(shí)必須控制在每秒20米以內(nèi)，以確保周邊眼延時(shí)時(shí)間符合規(guī)定要求。

3 深部大斷面巖巷掘進(jìn)中全面多重錨固支護(hù)技術(shù)分析

隨著煤礦開(kāi)采事業(yè)的不斷推進(jìn)，開(kāi)采深度逐漸加大，地層條件和巖層特性都和淺層施工有了巨大的差異，給深部大斷面巖巷掘進(jìn)施工帶來(lái)更高的難度和更大的危險(xiǎn)性。傳統(tǒng)的掘進(jìn)支護(hù)方法在支護(hù)界面相交位置存在薄弱環(huán)節(jié)，給巖巷后期施工帶來(lái)較大安全隱患。同時(shí)，傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)主要用于淺層施工，作為傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)的主要組成，一次錨固支護(hù)技術(shù)難以滿足深部大斷面巖巷的掘進(jìn)支護(hù)要求。為此，技術(shù)人員開(kāi)發(fā)出深部大斷面巖巷掘進(jìn)中全面多重錨固支護(hù)技術(shù)用以解決新條件下的支護(hù)問(wèn)題。

一是使用混凝土對(duì)爆破后的巷道兩側(cè)巖層進(jìn)行填筑加固，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，彌補(bǔ)爆破給巖層造成的破壞。由于作業(yè)及時(shí)，可以有效避免地下空氣中的水分對(duì)巖石裂縫的進(jìn)一步侵蝕，防止巖石受潮風(fēng)化。二是使用錨固法對(duì)混凝土填筑完成后的巷道進(jìn)行支護(hù)，然后再進(jìn)行第二次混凝土填筑施工。隨后進(jìn)行第二次錨固支護(hù)作用，并設(shè)置錨桿壓力網(wǎng)，同時(shí)使用混凝土抗氧化劑進(jìn)行增強(qiáng)，從而建成永久性的支護(hù)體系。

4 結(jié)束語(yǔ)

深部大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)是我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)施工領(lǐng)域的重要施工方法，在掘進(jìn)速度、施工質(zhì)量和安全可靠性方面都有著十分重要的意義。由于深部大斷面巖巷掘進(jìn)面對(duì)的施工環(huán)境十分復(fù)雜，在巷道掘進(jìn)施工過(guò)程中，技術(shù)人員必須仔細(xì)觀察、全面收集巷道具體信息，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整工藝、設(shè)置參數(shù)，結(jié)合工藝和施工設(shè)備進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)，確保工程順利推進(jìn)，為煤炭開(kāi)采作業(yè)的高效實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

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