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大断面软岩巷道快速掘进的实践研究 淮 南 矿 业 集 团 公 司顾 北 矿章鹏 安徽理工大学资源开发与管理工程系谈国文 摘要顾北矿- 5 1 5 ～ - 5 5 0 m1 3 - 1回风巷道是为该矿首采面服务的重要大断面巷道, 在掘进过程 中, 通过合理选择机械化配套设备、 中深孔光面爆破技术和锚网喷二次支护技术以及多工序平行作业的劳 动组织, 取得了该巷道月成巷超过1 2 0 m的好成绩, 为类似情况下的巷道快速掘进提供来参考。 关键词大断面 软岩巷道 快速掘进 1地质概况和工程概况 顾北矿- 5 1 5 ～ - 5 5 0 m1 3 - 1回风巷道自- 5 5 0 m中央风 井井底车场第四号交叉点往北4 9 m后为斜巷,巷道下口起坡 点底板标高- 5 5 0 m,上口变坡点标高- 5 1 5 m,斜巷设计长度 1 3 5 m,倾斜坡度1 5 图1所示,巷道设计半圆拱形,净宽 4 . 2 m、 净高3 . 7 m, 掘进断面1 4 . 9 m 2 。 该巷是连接位于1 3 - 1煤层 内回风大巷和井底车场的主要巷道, 由于1 3 - 1回风大巷是 顾北矿首采工作面的回风巷道, 因此巷道施工工期比较紧张。 巷道所穿过岩层多是泥岩、 炭质泥岩、 砂质泥岩和粉砂岩, 岩 性较软, 如何对该巷道实施安全快速的掘进技术, 保证首采面 如期开采, 成为顾北矿必须解决的问题。 图1巷道位置示意图 2机械化掘进的主要配套设备 要实现巷道的快速机械化作业,就须合理选择先进的凿 岩机和装岩机以及其它配套机械设备。Y T - 2 8型气腿式凿岩 机具有效率高、 工作稳定可靠、 既可以钻凿水平炮孔, 也可以 钻凿倾斜炮孔, 甚至可以垂直向上钻凿顶板的锚杆孔, 因此凿 岩机用Y T - 2 8;P - 6 0 B型耙斗装载机具有装岩效率高、 结构简 单、 操作方便、 可以在3 0 以下斜巷中使用, 是提高掘进速度、 实现掘进机械化的一种主要运输设备。表1为根据巷道地质 条件、 施工工艺和施工方法合理选择的机械化设备。 表1主要施工机械设备 3巷道施工方法 3 . 1中深孔光面爆破法钻眼爆破 岩石巷道中钻眼爆破工作的好坏, 对巷道掘进速度、 规格 质量、 支护效果等都有较大的影响, 因此合理的炮眼布置应有 便于打眼、 炮眼利用率高、 爆破后断面和轮廓符合设计要求、 爆破块度均匀等要求。由于光面爆破可以使掘出的巷道轮廓 平整、 岩帮裂隙少、 稳定性高、 便于实施锚喷支护, 所以破岩方 法使用光爆法, 主要爆破参数包括以下内容 1掏槽方式。掏槽眼的作用增加爆破的自由面, 提高爆 破效果。掏槽眼的布置位置应布置在巷道断面中央靠近底板 处, 掏槽形式应根据巷道断面大小和开挖岩体的性质确定, 由 于该巷所穿过岩层以泥岩、 砂质泥岩和炭质泥岩为主, 岩性较 软, 所以选用三角柱直眼掏槽形式。 2辅助眼和周边眼布置。辅助和周边眼的作用主要是 继续扩大掏槽,形成巷道轮廓,其布置参数见表2和图2所 示。为了实现光面爆破提高爆破效率, 掏槽眼和辅助眼使用耦 合装药结构, 周边眼使用不耦合装药结构, 要严格控制周边眼 药量, 保证巷道成型, 尽量减少围岩破坏和超欠挖。 3炮眼深度。合理的炮眼深度应根据凿岩极具的凿岩 能力和工人的操作水平有关,一般气腿式凿岩机较合适的眼 深为2 . 2 ～ 3 m。由于巷道所穿过岩层较软, 空顶距离不能太大, 所以确定掏槽眼深度2 . 2 m, 辅助眼和周边眼深度2 m。 4爆破微差时间。光爆法炮眼起爆时差弱超过0 . 1 s, 个 炮眼就同单独起爆一样, 爆破效果很差, 因此应尽可能减少光 爆炮眼的起爆时差。因此用1 ～ 5段矿用8毫秒延期电雷管,总 延期不超过1 3 0 s。 具体炮眼布置参数和布置位置见表2和图2。 表2炮眼布置参数 3 . 2锚网喷二次支护技术 由于巷道所穿过岩层多为泥岩、 砂质泥岩和炭质泥岩, 围 岩塑性蠕变、 软岩特性非常明显。如采用围岩稳定情况的棚式 支护或普通锚杆支护技术,支护体不能适应软岩大变形的特 点, 容易失效, 失去控制围岩的作用, 导致巷道破坏, 不能保证 矿井生产的安全。通过掘进工艺的实施和理论研究, 决定选用 锚网喷二次支护技术进行支护, 支护参数见图3。 具体施工顺序为 工作面放炮后, 立即喷射混凝土层, 充 煤矿现代化2 0 0 8年第1期总第8 2期 序号设备名称型号数量用途 1凿岩机Y T - 2 81 2打眼 2装岩机P - 6 0 B1扒矸 3喷浆机H P C 52 一台备用喷浆 4局扇2 3 0 k W2 一台备用供风 5锚杆钻机MQ T - 8 0 / 2 . 2 c3打眼、 安装顶锚杆 6锚杆钻机Z Q S T 6 5 / 1 . 7 / 2 31安装帮锚杆 7矿车MG C 1 . 7 - 9 B运输 8绞车J D - 5 5 k W1台提升矿车 炮眼 名称 编 号眼数 炮眼 深度 m 炮眼 角度 每眼药量 合计 装药 量 k g 水泡 泥用 量 个 爆破 顺序 联线 方式卷 质量 k g 掏槽眼1 ～ 332 . 28 73 0 . 9 3 9 2 . 8 1 73Ⅰ 辅助Ⅰ4 ～ 1 2929 02 0 . 6 2 6 5 . 6 3 49Ⅱ串 辅助Ⅱ 1 3 ～ 2 71 529 02 0 . 6 2 6 9 . 3 91 5Ⅲ 周边眼2 8 ～ 5 83 028 81 0 . 3 1 3 9 . 3 93 0Ⅳ联 底 眼5 9 ～ 6 71 028 62 0 . 6 2 6 6 . 2 61 0Ⅴ 合 计6 73 3 . 4 9 1 6 7 8 上接第7页 过程中, 需要经常进行过断层, 岩巷、 半煤岩巷的施工比较频 繁, 在一定程度上影响了综掘队的施工组织。 3施工组织、 队伍素质等方面的影响。济宁二号煤矿综 掘队成立时间较短, 人员配备比较紧张, 在施工组织、 队伍素质 等方面还存在一定不足, 对综掘单进的提高也产生一定影响。 3对提高掘进单进的建议 1成立综掘准备队, 提高综掘队伍的工作效率。济宁二 号煤矿目前工作面联络巷施工均有综掘队自己施工或普掘队 进行,对于济宁二号煤矿提高综掘单进和掘进单进水平影响 较大, 同时, 综掘队伍施工完毕后的尾工处理量也较多, 占用 了综掘队的大量时间。增加综掘准备队, 施工工作面联络巷, 并替换现有综掘队进行巷道竣工和设备撤出,解放现有综掘 队伍, 同时, 采取措施降低综掘队过断层时的影响, 提高综掘 队实际个数。 2扩充巷修人员, 保证普掘队伍的施工时间。通过扩充 巷修人员, 减少普掘队伍施工零星工程的时间, 确保队伍正常 施工时间。 这样, 预计济宁二号煤矿全年可以完成掘进进尺2 2 0 0 0 m 左右, 基本满足煤矿生产接续的需要。 收稿日期2 0 0 7 - 9 - 2 9 填围岩爆后裂隙, 快速封闭围岩, 防止潮解风化; 初喷后立即 全断面打眼安装锚杆, 作为临时一次支护, 以适应巷道开掘初 期的剧烈变形; 经过一定时间, 待围岩变形和压力释放到一定 程度后, 再进行二次锚喷支护, 喷浆到实际喷厚。这样通过二 次支护既能使软岩巨大的塑性变形能得到充分释放,有能在 围岩剧烈变形、 卸压后加强支护, 形成永久支护, 使永久支护 结构免遭围岩剧烈变性的破坏, 从而保证巷道的永久稳定。 图2炮眼布置图 1 - Ф2 2 2 5 0 0型锚杆, 间排距7 0 0 7 0 0 2 - Ф1 7 . 8 6 3 0 0型锚索, 间排距1 6 0 0 1 4 0 03 -底角锚杆 图3炮眼布置技护参数 3 . 3施工组织 为了提高光面爆破的质量,凿岩机打眼要做到定人、 定 机、 定位打眼。安排特定人员打锚杆眼、 支护锚杆和喷浆, 这样 提高保证锚网喷支护的质量。为不影响掘进进度, 采用平行交 叉作业, 出矸的同时喷浆, 并不影响迎头掘进。 巷道施工实行” 四六”作业制, 坚持正规循环作业和多工序平行交叉作业。 4巷道施工效果 在- 5 1 5 ～ - 5 5 0 m1 3 - 1回风巷道施工过程中, 由于根据 矿井地质条件和经济技术条件,通过合理选择机械化配套设 备、 采用中深孔光面爆破技术、 实施锚网喷二次支护、 加以科 学的组织和劳动管理, 实现了安全、 优质、 快速施工, 取得了较 好技术经济效果见表3。 表3取得的技术经济效果 5经验及体会 1大断面软岩巷道的快速掘进关键是根据条件合理选 择掘进设备和运用中深孔光爆技术和合理的支护技术,在各 工序互不影响的前提下, 可以科学管理实行多工序平行作业, 减少巷道掘进总花费时间, 提高岩巷掘进速度。 2在掘进的劳动组织和分工过程中, 每个施工人员要 定时间定工序定任务, 从而保证巷道的质量和进度。 3加强机电设备维修与保养工作, 确保机电设备正常 运转, 以减少时间, 提升正规率。 参考文献 [ 1 ]李清, 杨树仁等.深部大断面岩巷快速掘进技术研究.煤炭科 学技术,2 0 0 6,3 4 1 0 1 - 4 [ 2 ]秦忠诚, 王同旭等.岩巷高效快速掘进综合技术研究.矿山压 力与顶板管理,2 0 0 4, 2 3 4 - 3 6 [ 3 ]闫日武, 王高.大断面岩巷快速掘进技术.建井技术,2 0 0 2,2 3 1 6 - 8 [ 4 ]中国矿业大学等.井巷工程.煤炭工业出版社,1 9 9 1 作者简介 章鹏1 9 8 3 -, 男, 安徽桐城人,2 0 0 5年毕业于安徽理工 大学土木工程专业, 现为淮南矿业集团顾北矿技术员。 收稿日期2 0 0 7 - 1 0 - 2 9 煤矿现代化2 0 0 8年第1期总第8 2期 序号名称单位数量 1平均月进尺m /月1 2 5 2每循环工作面进尺m1 . 7 3每循环爆破实体岩石m 3 2 6 . 8 2 4炮眼利用率8 5 5每米巷道炸药消耗量k g / m1 8 . 6 1 6每米巷道雷管消耗量个/ m3 7 . 2 2 7混凝土消耗m 3/ m 1 . 3 7 8锚杆消耗根/ m2 5 9工程质量优良率9 0 9