25011 工作面底板岩巷快速掘进影响因素分析及优化_毕甲景.pdf

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Key words rock roadway; rapid excavation ; equipment selection and matching; blastingoptimization; 15 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 2.1掘进装备机械化水平低 掘进设备的好坏是影响巷道单进水平的重要因 素。原本作业线采用 CMJ- 17 液压钻车打眼， P- 30B 耙斗装岩机装碴外加轨道运输。MQB- 85J 型帮锚杆 机支护。 掘进设备输出功率小， 钻速低， 运输设备运载 能力差， 耗时长， 平均每月掘进 40m 到 80m 不等， 最 高掘进量也只有 110m，这成为限制巷道掘进素的的 一个因素。引进新设备提高岩巷掘进机械化程度， 对 于提高巷道单进水平至关重要。 2.2爆破工艺差 爆破工艺也是影响巷道快速掘进的一个重要因 素。 掏槽眼、 辅助眼、 周边眼的数量， 孔径， 深度等等都 会影响巷道的掘进速度。原方案采用直眼掏槽的形 式， 布置 6 个掏槽眼， 水平间距 1200mm， 竖直间距 350mm， 掏槽眼的孔径为 32mm， 深度为 1.5m， 药包直 径为 27mm， 药量为每孔 0.84kg。 无中心孔。 17 个辅助 眼， 孔径为 32mm， 间距 400mm， 孔深 2.0m 每孔装药 0.72kg。30 个周边眼， 孔径为 32mm， 孔深 2.0m， 间距 350mm， 每孔装药 0.24kg。 采用该方案后， 发现爆破后 残眼数量很多， 进尺量平均只有 1.3m， 炮眼利用率在 70左右， 严重制约了巷道的掘进速度。 图 2巷道炮眼布置图 2.3矸石运输效率低 此外， 在巷道掘进过程中， 除了打眼， 爆破工序 外， 破落装运矸石的运输速度也制约着巷道掘进的速 度。原本的矸石运输系统采用 P- 30B 型耙斗机、 ZCY- 60 侧装机、 配合 1.5t 矿车出岩的排矸方式。耙 斗机将爆落后的矸石倒出， 由矿车运出。在下次爆破 前， 需要将巷道掘进头中三分之二的矸石运出， 这对 矿车的运输能力是一个极大的考验。 每月因供车会影 响 5～7 天时间， 严重制约了岩巷掘进速度的提高。 耙 斗机每次施工 30～40m， 需要将破碎后的矸石运完才 能前移， 矿车运输能力不够会影响巷道的掘进。在施 工中， 破碎矸石和运输矸石不能同步作业， 在一定程 度上制约着巷道的掘进速度。 3巷道快速掘进方案优化 3.1设备优化 原先采用 CMJ- 17 液压钻车打眼， P- 30B 装碴外 加轨道运输。岩巷掘进速度受到现有技术水平、 掘进 设备、 运输环节的影响， 极大地限制了岩巷掘进速度。 为了提高巷道掘进速度，根据底板岩巷的实际情况， 组建了 CMJ2- 17 型煤矿用全液压钻车、 ZCD- 60R 型 侧装机、 P- 60B耙矸机机械化作业线。机械化作业线 配套设备如表 1 所示。 使用 CMJ2- 17 型煤矿用全液压钻车进行岩巷钻 孔， 比原先 CMJ- 17 液压钻车额定功率大， 钻眼速度 快， 打眼省时。使用 P- 60B耙矸机连续作业和 P- 30B 出矸相比较， 将工作面一个循环的矸石出完平均仅需 40 分钟。 侧卸式装岩机主要清扫两边角矸石。 引进新 的机械化生产线后， 很大程度上解决了打眼、 爆破、 支 护、 排矸等影响掘进速度的关键环节， 降低一线工人 劳动强度， 提高员工生产积极性。 表 1机械化作业线配套设备表 3.2爆破参数优化 为了增强巷道断面的爆破的强度， 提高炮眼的利 用率。现对以往的爆破方案进行优化。优化后采用 8 个掏槽眼。起爆时， 1 - 4 孔号同时起爆， 为 1 段， 4- 8 孔号同时起爆， 为 2 段。 炮眼总数 61 个， 其中掏槽眼 8 个， 深 2.5m， 孔径为 40mm， 装药为药径 35mm 药 卷。 周边眼 21 个， 深 2.3m， 孔径为 32mm， 装药为药径 35mm 药卷。底眼 9 个， 深 2.3m， 孔径为 32mm， 装药 为药径 35mm 药卷。辅助眼 17 个， 深 2.3m。孔径为 42mm， 装药为药径 35mm药卷。 图 3优化后炮眼布置方案 工序主要配套设备型号数量 钻孔全液压钻车CMJ2- 171 装岩 侧卸式装岩机ZCD- 60R1 耙矸机P- 60B1 运输矿车3t 通风 局部压风机28kW2 风筒φ600mm 辅助激光指向仪JK- 31 16 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 改进后的方案增加了掏槽眼的孔径和炮眼的直 径。 炮眼参数和施工方式改进后， 爆破效果显著提高， 装药量降低。现场实验发现， 打 2.3m的炮眼， 残眼的 深度最高也只有 0.3m。采用该方案后， 经过现场的实 际施工以及统计发现，炸药用量从 2.9kg/m3降到 1.84kg/m3。单班循环进尺量从 1.2m 提高到 1.8m， 炮 眼利用率由原来的 75提高到 90以上，提高了炮 眼利用率。 3.3出矸线路优化 底板岩巷原先采用 P60 型耙斗机配 1.5t 矿车出 矸， 排矸系统较为陈旧， 排矸量少且施工工序间相互 影响时间次数多。 耙斗机移动时间长。 施工中装岩和 运岩工序不能实现平行作业。 为了提高矸石的运输效 率， 对原有排矸线路进行优化。在掘进头后面巷道挖 一个满足存放三个循环矸石量的深坑，作为矸石仓， 储存掘进头处皮带运输来的矸石。利用 P60 型耙斗 装岩和溜子对矸石仓的矸石进行运输， 可以有效的缓 解后路矸石的积压。优化后有以下优点 1 ） 降低了对矿车等待时间的依赖； 2 ） 取消了耙斗机前移的过程， 节省了等待时间； 3 ） 实现了破岩、 装岩、 运岩一体化， 提高出岩效 率。 经过优化后， 耙斗装岩机破碎的矸石， 存放在临 时矸石仓， 极大的缩短了等待矿车运输的时间。改进 出矸方案后， 掘进工作面每天爆破实体岩石的体积为 114.31m3。爆破后松散岩石体积为 228.62m3。每天出 矸 76 车， 每班出矸 25 车左右。有效的解决了矸石运 输的问题， 矸石运输速度的到极大提升。 4效果分析 图 4日均进尺量统计图 采用优化掘进方案后，巷道掘进采用三班制， 每 班 5 人， 每班完成 1 个循环， 每天完成 3 个循环。 单循 环进尺 1.87m， 日进度 5.6m， 月进度 168m。正规循环 率达 90。通过对掘巷各个工序所需时间进行统计 分析， 发现钻眼和出矸时间减小明显， 分别减 1.2h 和 1h。 进行三个月现场实验， 8 月份进尺为 154.2m， 平均 日进尺 5.0m，最高进尺 6.7m， 9 月掘进进尺为 160.2m， 日均进尺 5.5m。 10 月进尺达到 180.4m。 实施 期间三个月平均进尺达到 165m，较以往平均月进尺 高了 44.8以上， 掘进效率大大提高， 降低了工人劳 动强度， 实施效果明显。 5结语 岩巷掘进速度慢， 是造成采掘比例失衡的主要因 素。根据煤矿实际情况，引进 CMJ2- 17 液压钻车打 眼， P- 60B耙斗装岩机装碴外加轨道运输机械化作业 线， 并对爆破参数及排矸线路进行了优化， 应用效果 良好， 取得了较好的经济收益和社会影响。提高了巷 道的掘进速度。缓解了煤矿采掘比失调的局面， 对提 巷道单进水平具有重要的应用价值， 保证了煤矿的高 产高效。 参考文献 [1] 朱永民， 郭景秋， 郭爱清.提高硬岩巷道爆破效率的研究 与实践[[J].煤炭开采， 2002,7 （5） . 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