無(wú)間隔緊湊施工方法在巖巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

黃和平，侯克鵬

（云南亞融礦業(yè)科技有限公司，云南 昆明 650093）

1 引言

井巷掘進(jìn)在礦業(yè)開發(fā)過(guò)程中占有重要的地位，加快井巷施工速度，提高掘進(jìn)工效，是增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的需要，具有重要的意義。傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)施工方法由于部分環(huán)節(jié)的制約，影響掘進(jìn)效率的提高［1-2］。因此，要提高掘進(jìn)施工速度，需要從設(shè)備配置及使用效率、時(shí)間利用率上等挖掘潛力，采取不間斷的作業(yè)方式，以循環(huán)工序時(shí)間為核心的施工組織方式，使鑿巖、爆破、通風(fēng)、出渣、接長(zhǎng)管線等多道工序緊湊鏈接，形成整個(gè)施工過(guò)程在時(shí)間和空間上的連續(xù)，才能有效提高工作時(shí)間利用率，實(shí)現(xiàn)巷道快速高效掘進(jìn)。本文將具有此特征的掘進(jìn)施工工藝稱為“無(wú)間隔緊湊施工工藝”。作為完整施工工藝要求，從提高鑿巖、出渣效率等方面考慮選擇能力匹配的機(jī)械施工作業(yè)線。

2 “無(wú)間隔緊湊施工工藝”特征

“無(wú)間隔緊湊施工工藝”以鑿巖臺(tái)車配長(zhǎng)釬桿鑿巖和高效出渣設(shè)備為核心，采用普通鉆爆法施工，無(wú)間隔緊湊循環(huán)，一次成巷。具有以下特征：

（1）施工作業(yè)線機(jī)械配置方案具有運(yùn)載能力大、設(shè)備結(jié)構(gòu)性能可靠、械化程度高，速度快，連續(xù)作業(yè)，適用于大斷面巷道規(guī)格等，使一天完成3～5個(gè)作業(yè)循環(huán)成為可能。

（2）通風(fēng)方面采用2BKG-15軸流式扇風(fēng)機(jī)配φ315PVC通風(fēng)管，可在短時(shí)間內(nèi)除凈炮煙。

（3）技術(shù)管理裝備，在技術(shù)管理上使用激光指向儀，采用超前支護(hù)技術(shù)等技術(shù)，組織不間斷的作業(yè)方式，從而有效地加快掘進(jìn)速度，提高工班效率。

3 工程概況

某金屬地下礦山1360主平巷設(shè)計(jì)為一條集運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、勘探等為一體的巷道，設(shè)計(jì)規(guī)格為4.0×4.0m2，主干線長(zhǎng)20km，工程沿途地層為碳酸鹽類巖層，其巖性主要由厚層狀白云巖、灰質(zhì)白云巖與白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等組成，局部夾薄層狀含泥質(zhì)灰?guī)r。巖石比重2.73～2.88之間，抗壓強(qiáng)度一般在34.5～66MPa范圍內(nèi)，屬堅(jiān)硬至半堅(jiān)硬巖組，巖石穩(wěn)固性好，但局部地段斷裂構(gòu)造發(fā)育斷裂、破碎帶角礫多為泥質(zhì)膠結(jié)或粘土充填，呈碎裂散體結(jié)構(gòu)，膠結(jié)松散、粘性低，塑性差，孔隙度大，穩(wěn)固性亦差。

4 技術(shù)參數(shù)及工藝設(shè)計(jì)

該礦山以前巷道施工普遍采用普通鉆爆法掘進(jìn)，相應(yīng)作業(yè)線采用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖，Z-30型裝巖機(jī)裝巖，1.6m2側(cè)卸式礦車配7-10t電機(jī)車運(yùn)輸。勞動(dòng)組織采用三班8h工作制，每班完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)，施工的主要工序有：鑿巖、爆破、裝巖、支護(hù)，輔助工序有清理浮石、通風(fēng)、接長(zhǎng)管線等。存在的問(wèn)題：（1）工時(shí)利用率不高；（2）鑿巖和出渣設(shè)備效率低；（3）循環(huán)進(jìn)尺少。為了克服傳統(tǒng)施工方法存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大斷面巷道快速高效掘進(jìn)，設(shè)計(jì)出“無(wú)間隔緊湊施工方法”，具體工藝及參數(shù)如下：

4.1 鑿巖爆破

該巷道掘進(jìn)采用Boomer282雙臂鑿巖臺(tái)車配3.5m釬桿鉆鑿炮孔，該設(shè)備有兩臺(tái)可獨(dú)立操作的機(jī)頭，不但能有效降低鑿巖時(shí)間，而且具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能，使得更換大直徑鉆頭（Φ=100mm）簡(jiǎn)單快捷，易于掌握。100mm大直徑掏槽空眼的施工，增加了循環(huán)爆破的補(bǔ)償空間，爆破效率和傳統(tǒng)的小直徑掏槽相比有顯著提高。

4.2 通風(fēng)

因是長(zhǎng)獨(dú)頭掘進(jìn)，距離較長(zhǎng)，通風(fēng)工作顯得尤其重要。為使工作面放炮后迅速排除炮煙，采用壓抽混合式式通風(fēng)，由局扇直接將工作面的有害氣體及粉塵，通過(guò)風(fēng)筒吸出坑外。為提高通風(fēng)效率，減少漏風(fēng)，降低通風(fēng)阻力，采用PVC管作為通風(fēng)管，并用薄鐵皮制作喇叭口連接風(fēng)機(jī)和PVC管，減少漏風(fēng)。因距離較長(zhǎng)，采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，每隔1000m設(shè)置一臺(tái)。

4.3 巖石的裝載與運(yùn)輸

大斷面巷道掘進(jìn)中，裝載與轉(zhuǎn)運(yùn)是一項(xiàng)工作量很大的工作，出渣時(shí)間約占整個(gè)掘進(jìn)循環(huán)的35%～50%。因此，裝巖設(shè)備的合理選擇和正確使用，對(duì)提高掘進(jìn)效率，加快掘進(jìn)速度具有重要意義。

裝載機(jī)類型包括:耙斗裝巖機(jī)、鏟斗裝巖機(jī)、蟹爪裝巖機(jī)、立爪裝巖機(jī)。合理選擇裝載機(jī)的因素較多，主要應(yīng)考慮巷道斷面大小，對(duì)掘進(jìn)速度及機(jī)械化程度的要求，裝載機(jī)的適應(yīng)性能和生產(chǎn)率，操作、維修的難易程度和可靠性，造價(jià)及與其它設(shè)備的配套等［3-5］。

工作面爆破并經(jīng)通風(fēng)將炮煙排除，清理完頂板浮石后，即進(jìn)行裝、運(yùn)巖石工作。結(jié)合該礦實(shí)際生產(chǎn)條件，裝運(yùn)設(shè)備配置為：裝載設(shè)備：耙斗裝巖機(jī)；運(yùn)輸設(shè)備： MT2010卡車，載重為40t。由于巷道較長(zhǎng)，需要設(shè)置調(diào)車場(chǎng)，減少調(diào)車時(shí)間，以提高出渣效率。采用固定錯(cuò)車道調(diào)車法，每間隔200m設(shè)置一個(gè)調(diào)車場(chǎng)。

4.4 施工組織與管理

以工作時(shí)間為中心，組織多工序平行交叉作業(yè)，充分利用作業(yè)空間與時(shí)問(wèn)，強(qiáng)化科學(xué)管理，確保正規(guī)循環(huán)，是實(shí)現(xiàn)安全、高效、快速施工的重要保證。要達(dá)到施工安全快速的要求，除先進(jìn)的技術(shù)和裝備外，施工組織與管理也是非常重要的一環(huán)。該礦長(zhǎng)年采用的正規(guī)循環(huán)作業(yè)，對(duì)長(zhǎng)獨(dú)頭快速掘進(jìn)是行之有效的。掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)是指主要工序（鑿巖、爆破、裝巖和支護(hù)）和輔助工序（通風(fēng)和接長(zhǎng)管線等）的周期性重復(fù)，每重復(fù)一次，就完成一個(gè)循環(huán)。正規(guī)循環(huán)作業(yè)就是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成各工序所要求的工作量，取得預(yù)期的進(jìn)度，并保證周而復(fù)始地進(jìn)行施工［6］。在施工過(guò)程中采取各種可能的措施，盡量縮短作業(yè)時(shí)間，以最短的時(shí)間完成每循環(huán)的工作任務(wù)，保證下一循環(huán)能正常進(jìn)行施工作業(yè)，即無(wú)間隔緊湊施工工藝。

根據(jù)工作面情況，改原來(lái)的雙機(jī)鑿巖為液壓鑿巖臺(tái)車，加快鑿巖速度；測(cè)量技術(shù)方面配置JZK-600激光指向儀［7］，減少人為的影響時(shí)間；為隊(duì)組配置專用乘人車，減少上、下班在路途中的時(shí)間消耗；對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維修，盡量把機(jī)械、電器等設(shè)備的影響因素降到最低；采取多工序平行交叉作業(yè)，進(jìn)行不間斷循環(huán)作業(yè)，提高日循環(huán)次數(shù)。

5 掘進(jìn)綜合工效

工程施工開始后，通過(guò)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)寫實(shí)，連續(xù)進(jìn)行了三個(gè)循環(huán)，主要目的對(duì)用工人數(shù)、機(jī)械臺(tái)班用時(shí)、火工材料的消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于施工組織。見(jiàn)表1。

表1 掘進(jìn)各工序人工及用時(shí)統(tǒng)計(jì)

由表1可知，迎頭工主要有炮工和出渣工及運(yùn)輸工，共8人；其余為后勤工，不在掘進(jìn)工效統(tǒng)計(jì)之列。每組人員連續(xù)進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)作業(yè)，平均循環(huán)用時(shí)約277min，平均每循環(huán)進(jìn)尺3.1m，則統(tǒng)計(jì)工班工效為0.78m/工班。

該工程采用“無(wú)間隔緊湊施工工藝”共計(jì)施工進(jìn)尺5642m，用時(shí)504天，獨(dú)頭掘進(jìn)月平均進(jìn)尺313m；一天達(dá)到4個(gè)作業(yè)循環(huán)，獨(dú)頭掘進(jìn)平均日進(jìn)尺11.2m，達(dá)到較高的水平。

6 結(jié)論

本文針對(duì)井巷快速掘進(jìn)的需求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開展了大斷面巷道快速掘進(jìn)施工技術(shù)研究，并經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐，獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。主要結(jié)論和成果如下：

（1）在對(duì)傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體工程條件，從鑿巖爆破技術(shù)、出渣及運(yùn)輸設(shè)備、通風(fēng)和施工組織管理幾個(gè)方面提出了優(yōu)化方法。

（2）設(shè)計(jì)了“無(wú)間隔緊湊施工工藝”，以循環(huán)工序時(shí)間為核心的組織施工。使各工序緊湊鏈接，形成整個(gè)施工過(guò)程在時(shí)間上和空間上的連續(xù)，有效地提高了工作時(shí)間利用率，實(shí)現(xiàn)了大斷面巷道持續(xù)快速高效掘進(jìn)。

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