三交河礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)及應(yīng)用

趙銀虎

(霍州煤電集團(tuán) 三交河煤礦，山西　洪洞　041600)

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三交河礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)及應(yīng)用

趙銀虎

(霍州煤電集團(tuán) 三交河煤礦，山西洪洞041600)

摘要針對大斷面巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)及工藝存在的問題，三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運(yùn)輸巷采用CMJ17HT型液壓鉆車、ZWY-120/55L履帶式挖裝車等快速掘進(jìn)設(shè)備，應(yīng)用了底部復(fù)式雙鍥形掏槽中深孔爆破技術(shù)，確立了大斷面巖巷的快速掘進(jìn)技術(shù)。該研究應(yīng)用提升了大斷面巖巷單進(jìn)水平，為大斷面巖巷掘進(jìn)提供了理論依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞巖巷；快速掘進(jìn)；中深孔爆破

三交河煤礦為霍州煤電集團(tuán)公司特大型生產(chǎn)礦井，井田內(nèi)共有3層可采煤層，自上而下依次為2#、10#、11#煤。2014年底上組合并煤層開采已全部結(jié)束，下組煤開拓巷道的掘進(jìn)速度成為制約該礦生產(chǎn)正常銜接的主要問題。在巖巷掘進(jìn)過程中，三交河煤礦研究應(yīng)用了大斷面巖巷中深孔爆破技術(shù)，采用CMJ17HT型液壓鉆車配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、SWG-40T刮板輸送機(jī)作業(yè)線出渣，掘進(jìn)效率顯著提高，實(shí)現(xiàn)了巖巷的快速掘進(jìn)。

1工程實(shí)例

三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運(yùn)輸巷，設(shè)計(jì)長度713.96 m，巷道斷面為直墻半圓拱形，巷道毛斷面面積19.51 m2，凈斷面17.81 m2，該巷道位于+850水平，地表標(biāo)高：1 135～1 160 m，東側(cè)、西側(cè)、南端3個(gè)方向均為實(shí)體煤層，北端為下組煤東軌道巷，巷道掘進(jìn)時(shí)依次穿過10#上煤層底板，9#煤層頂板K2、K3、7#煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，均為不穩(wěn)定的薄煤層。煤(巖)層從低至高分別為：10#上煤層底板為泥巖，厚5.8 m，灰黑色，巖石硬度松軟；9#煤層頂板為K2石灰?guī)r，厚11 m，深灰色，巖石硬度堅(jiān)硬；中砂巖，厚2.2 m，灰色、灰白色，巖石硬度堅(jiān)硬；K3石灰?guī)r，厚4 m，深灰色，巖石硬度堅(jiān)硬；7#煤層頂板，泥巖 3 m，灰黑色，巖石硬度松軟；砂質(zhì)泥巖，5 m，灰黑色，巖石硬度中等；中砂巖，厚12 m，灰色、灰白色，巖石硬度堅(jiān)硬。巷道布置示意圖見圖1.

圖1　巷道布置示意圖

下組煤膠輪車輔助運(yùn)輸巷施工具有以下特點(diǎn)：1) 巷道距離短，巷道坡度較小，為聯(lián)接上下組煤層的開拓巷道。2) 巷道為穿層掘進(jìn)，布置在堅(jiān)固穩(wěn)定巖層中。3) 巷道斷面較大。4) 施工工期緊迫，需要采用快速掘巷技術(shù)。針對上述問題，下組煤膠輪車輔助運(yùn)輸巷決定采用中深孔爆破技術(shù)，并配合CMJ17HT型液壓鉆車、ZWY-120/55L履帶式挖裝車作業(yè)線。

2大斷面巖巷一次成巷中深孔爆破技術(shù)

2.1中深孔爆破基本參數(shù)

巖巷鉆爆法施工中，爆破效果主要受以下因素影響：炸藥類型、裝藥直徑、炮孔形式及深度。掏槽眼、輔助掏槽眼、中心眼(共16個(gè)炮孔)的孔徑為42 mm；藥徑規(guī)格為d32 mm×200 mm(200 g/卷)二級乳化炸藥；根據(jù)現(xiàn)場施工水平，炮孔深度采用3.0 m，循環(huán)進(jìn)尺為2.5 m.掏槽眼、輔助掏槽眼的垂直深度與周邊眼、二圈眼、三圈眼一樣深。

2.2復(fù)式雙楔形掏槽中深孔爆破技術(shù)

1) 掏槽眼、中心眼。

采用復(fù)式雙楔形掏槽，布置4對楔形掏槽眼和兩對輔助楔形掏槽眼，中間加2個(gè)中心眼。中心眼的垂直深度比掏槽眼大200 mm，掏槽眼的角度應(yīng)保證其孔口距離中心眼眼口1 000 mm，孔底距中心眼眼底100 mm.中心眼適當(dāng)裝入一定量炸藥，起到后續(xù)拋渣的作用。

2) 輔助眼、周邊眼。

輔助眼包括視斷面大小有三圈眼、二圈眼，主要是用來繼續(xù)擴(kuò)大掏槽，輔助眼間距為600 mm，布置在掏槽眼與周邊眼之間，方向基本垂直于工作面。周邊眼直接決定巷道輪廓成形的好壞，周邊眼眼口距離巷道周邊100 mm，巖石愈堅(jiān)固，靠周邊應(yīng)愈近。周邊眼間距不宜過大，一般為350～550 mm，以利于保證巷道斷面輪廓。輔助眼和周邊眼的眼底落在同一深度的平面上。全斷面掘進(jìn)裝藥量表見表1.

表1全斷面掘進(jìn)裝藥量表

3) 起爆方式及起爆順序。

本方案起爆方式采用反向起爆。爆破時(shí)，先起爆的藥包為后續(xù)起爆藥包創(chuàng)造自由面，具體為3對掏槽眼用一段雷管起爆，2對輔助掏槽眼、中心眼用二段起爆，其它炮眼的段數(shù)由內(nèi)往外依次排下去。中深孔爆破炮眼布置圖見圖2.

圖2　中深孔爆破炮眼布置圖

3 液壓鉆車配合履帶式挖裝車作業(yè)方式

3.1作業(yè)線主要設(shè)備

三交河煤礦下組煤二采區(qū)軌道巷返掘巷為開拓巷道，巷道形狀為半圓拱形，斷面19.5 m2，巷道破K2灰?guī)r掘進(jìn)，施工方式為中深孔爆破，施工工藝為CMJ17HT型液壓鉆車打眼，配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、皮帶出渣，輔助運(yùn)輸采用WC1.9E型無軌膠輪車，支護(hù)方式采用錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合噴砼。工作面嚴(yán)格執(zhí)行兩掘、一噴、一檢修的“四六”制作業(yè)方式。其作業(yè)線示意圖見圖3.

圖3　液壓鉆車配合履帶式挖掘裝載機(jī)作業(yè)線示意圖

3.2設(shè)備應(yīng)用性分析

1) 液壓鉆車。CMJ17HT型液壓鉆車主要適用于開拓工作面炮眼的施工。根據(jù)現(xiàn)場操作和設(shè)備配套尺寸情況，適應(yīng)巷道的最小寬度為5 m{掏槽眼間距為2 m、垂直角度為68°，最小寬度=(cos68°+掏槽眼距巷道中心線距離)×2+安全間隙=(1.3+1)×2+0.2×2=5 m}；適應(yīng)巷道的最小高度為3.5 m.液壓鉆車適應(yīng)巷道工作坡度為±14°.CMJ17HT型鉆車能保證鉆孔深度和間距的精度，可提高爆破工程的施工質(zhì)量。

2) 挖裝車。ZWY-120/55L履帶式挖裝車主要用于巷道開掘工作面配合皮帶運(yùn)輸煤矸。根據(jù)施工現(xiàn)場及設(shè)備配套尺寸情況，適應(yīng)巷道的最小寬度為2.9 m(ZWY-120/55L煤礦用挖裝式裝載機(jī)寬度1.83 m、非行人側(cè)安全間隙為0.2 m，行人側(cè)安全間隙為0.8 m)；適應(yīng)巷道的最小高度為3.5 m(考慮現(xiàn)場實(shí)際操作，工作狀態(tài)機(jī)尾后翹高度達(dá)3.0 m);液壓鉆車適應(yīng)巷道工作坡度為±30°.

3) 液壓鉆車配合挖裝車施工工藝?，F(xiàn)場交接班→進(jìn)挖裝車→出渣→退機(jī)停機(jī)→畫眼定位→施工炮眼→退機(jī)停機(jī)→裝下部眼→聯(lián)線放炮→稀釋炮煙→敲幫問頂→裝上部眼→聯(lián)線放炮→稀釋炮煙→敲幫問頂→臨時(shí)支護(hù)→永久支護(hù)→下一循環(huán)(起爆位置：反向起爆)。

4 應(yīng)用效果分析

1) 安全生產(chǎn)方面：普通開拓工作面，循環(huán)進(jìn)尺1.6 m，每班循環(huán)1個(gè)，日循環(huán)2個(gè)，日進(jìn)尺3.2 m，正規(guī)循環(huán)率取85%，月進(jìn)尺為81.6 m；采用液壓鉆車工作面，循環(huán)進(jìn)尺2.5 m，每班循環(huán)1個(gè)，日循環(huán)2個(gè)，日進(jìn)尺5 m，正規(guī)循環(huán)率取85%，月進(jìn)尺為127.5 m，相比普通掘進(jìn)工作面單進(jìn)提高45.9 m.

2) 施工工序方面:炮眼深度由2.0 m提高到3.0 m，打眼時(shí)間由8 min/眼降為2.5 min/眼，炮眼利用率由80%提高到83%，縮短了打眼時(shí)間，提高了炮眼利用率及施工效率。

3) 人員配備方面：快掘工作面施工炮眼時(shí)，需要支護(hù)工4人；而使用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)施工炮眼，需要支護(hù)工6人。因此，在快掘工作面施工時(shí)可以減少2名支護(hù)工，提高了勞動(dòng)效率。

4) 掘進(jìn)成本方面：普通開拓工作面延米火藥使用31.25 kg，合計(jì)403.65元；采用液壓鉆車配合中深孔爆破技術(shù)延米火藥使用28.8 kg，合計(jì)372元。

主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2.

表2　主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)表

5結(jié)論

在三交河煤礦下組煤膠輪車輔助運(yùn)輸巷施工中，雙楔形掏槽中深孔爆破技術(shù)爆破效率高，CMJ17HT型液壓鉆車打眼，配合ZWY-120/55L履帶式挖裝車、皮帶出渣速度快。爆破方式的優(yōu)化、施工工藝及設(shè)備的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了巖巷的快速掘進(jìn)，為大斷面巖巷掘進(jìn)提供了理論依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃啟明.大斷面巖巷中深孔爆破快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2014(2)：28-33.

[2]孫米銀.大斷面巖巷綜掘快速掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭工程，2014(3):39-41.

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

(E-mail)lsp11221@sina.com

Improvement and Application of Rapid Drivage Technology of

Rock Roadway in Sanjiaohe Coal Mine

ZHAO Yinhu

AbstractThe auxiliary transportation roadway of rubber tyred vehicle in Sanjiaohe coal mine lower coal group adopts CMJ17HT type hydraulic drill rig, ZWY-120/55L crawler digging loading and other rapid excavation equipment, applies bottom compound double wedge underholing middle-deep hole blasting technology, establishes the rapid excavation technology of large cross section rock roadway. The study and application enhance the level of single excavation of large cross section rock roadway, and provides a theoretical basis and technical guidance for large cross section rock tunneling.

Key wordsRock roadway; Rapid excavation; Middle-deep hole blasting

作者簡介：劉建軍(1969—)，男，山西大同人，2011年畢業(yè)于太原理大學(xué)，工程師，主要從事煤機(jī)產(chǎn)品技術(shù)合同談判及協(xié)議書簽定工作

收稿日期：2014-03-26

中圖分類號：TD263.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)04-0037-03