劉鵬(平煤股份六礦掘進(jìn)四隊(duì),河南平頂山 467000)

?

試論巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)

劉鵬
(平煤股份六礦掘進(jìn)四隊(duì),河南平頂山 467000)

【摘 要】對(duì)于大斷面巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)而言,最關(guān)鍵的是要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)掘進(jìn)設(shè)備、支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理選擇,加上對(duì)中深孔光爆技術(shù)的運(yùn)用,在保證各個(gè)工序能夠互不影響的前提之下,采用科學(xué)有效的方法實(shí)行多工序的平行作業(yè),從而減少巖石巷道快速掘進(jìn)時(shí)花費(fèi)的時(shí)間,提高其掘進(jìn)的速度。本文簡(jiǎn)單介紹了一些巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù),并且提出了其發(fā)展方向,希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】煤礦大斷面 巖石巷道 快速掘進(jìn)技術(shù)

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，工業(yè)方面對(duì)于能源資源的需求也在日益的增加，而在這其中，有百分之八十的能源都來(lái)自于煤炭。而在煤炭工業(yè)發(fā)展中，巖巷工程起到基石的作用，也是煤炭企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要工作。巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)是保證煤炭挖掘順利進(jìn)行的保證。進(jìn)行巖石巷道的施工時(shí)，如果巷道的斷面較大，完整而且堅(jiān)硬，面臨構(gòu)造透明度較低的情況，一定會(huì)對(duì)掘進(jìn)速度造成影響，進(jìn)而影響煤炭的產(chǎn)量和效率。為了能夠提高巖巷的掘進(jìn)速度，滿足我國(guó)日常的煤炭需求，本文對(duì)現(xiàn)有的巖巷掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并且分析了巖巷的發(fā)展方向。

2 快速掘進(jìn)機(jī)械配置

在巖石巷道進(jìn)行掘進(jìn)的施工過(guò)程中，要根據(jù)掘進(jìn)施工時(shí)巷道運(yùn)輸、排水、通風(fēng)、通訊、高壓風(fēng)水管路、電力、工人上下班等情況，對(duì)機(jī)械配置、鉆爆作業(yè)、運(yùn)輸方式的選擇、錨噴支護(hù)作業(yè)、運(yùn)輸裝碴作業(yè)以及機(jī)械運(yùn)輸車輛的分配方案進(jìn)行最佳調(diào)配，盡量在滿足施工要求的同時(shí)，也能夠降低經(jīng)濟(jì)成本。進(jìn)行快速掘進(jìn)機(jī)械配置時(shí)主要注意以下幾點(diǎn):

首先，對(duì)設(shè)備以及裝備進(jìn)行改進(jìn)，提高快速掘進(jìn)時(shí)的機(jī)械化作業(yè)水平。進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的使用與操作時(shí)一定要保證現(xiàn)場(chǎng)的安全，盡量提高巖石巷道的掘進(jìn)速率，通過(guò)機(jī)械的使用來(lái)降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且要保證巷道的良好成型。

其次，對(duì)裝運(yùn)碴作業(yè)線進(jìn)行合理的布置。進(jìn)行裝碴機(jī)械的選擇時(shí)要保證機(jī)械的裝碴效率高，而且具有穩(wěn)定的性能，還需要堅(jiān)實(shí)耐用。進(jìn)行機(jī)車的選擇時(shí)還要考慮礦車，如果選擇了大容量的礦車，那么一定要選擇大功率機(jī)車來(lái)匹配礦車。

然后，對(duì)施工工藝進(jìn)行改進(jìn)與提高，進(jìn)行掘噴平行作業(yè)。該種作業(yè)方式能夠有效的縮短循環(huán)的時(shí)間，使得中深孔爆破方式能夠在掘進(jìn)施工中大量的采用，提高巖石巷道的掘進(jìn)速度。

最后，科學(xué)的施工管理和施工組織也非常重要。進(jìn)行巖石巷道掘進(jìn)時(shí)進(jìn)行多工序平行交叉作業(yè)以及正規(guī)循環(huán)作業(yè)的科學(xué)組織，并且在進(jìn)行施工過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行有效科學(xué)的管理制度，確保能夠正規(guī)使用機(jī)械設(shè)備，以及嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)的爆破技術(shù)。

3 超前地質(zhì)探測(cè)技術(shù)研究

巷道超前探測(cè)技術(shù)能否做好關(guān)系到巷道掘進(jìn)的安全問(wèn)題。因此在世界范圍內(nèi)的煤礦大國(guó)投入了大量的人力財(cái)力物力進(jìn)行該技術(shù)的提高與改進(jìn)，取得了較大的成果。但是在小構(gòu)造問(wèn)題探測(cè)以及分辨效果方面仍然沒(méi)有理想的技術(shù)，因此為了能夠解決超前探測(cè)技術(shù)中存在的問(wèn)題，必須對(duì)探測(cè)技術(shù)以及手段進(jìn)行更為深入的研究。目前在煤礦的地質(zhì)探測(cè)方面一般采用礦井工程物探技術(shù)，主要的方法是礦井工程電法預(yù)測(cè)以及礦井震波法。但是礦井的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地下介質(zhì)也多種多樣，呈現(xiàn)的并不均勻，因此并沒(méi)有開(kāi)發(fā)出十分可靠的超前探測(cè)技術(shù)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的礦井開(kāi)采，我國(guó)的地質(zhì)工作有很大的提高，但是在這方面仍然存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題:

(1)由于井下存在諸多干擾因素，因此使用單一的方法進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果與真實(shí)情況之間存在有很大誤差；(2)如果斷層落差小于煤層厚度，那么這種控制就會(huì)存在不足；(3)不同的探測(cè)手段之間存在不同的側(cè)重點(diǎn)。

煤巖層存在的差異對(duì)于探測(cè)方法而言是具有雙重性的，既是進(jìn)行探測(cè)的前提又是探測(cè)方法的制約因素。因此，采用綜合物探技術(shù)進(jìn)行探測(cè)對(duì)巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的施工起著關(guān)鍵的作用，是煤礦地質(zhì)相關(guān)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的新的方向。

4 全斷面一次爆破技術(shù)

對(duì)于巖石巷道的快速掘進(jìn)來(lái)說(shuō)，由于炮孔數(shù)目較多再加上發(fā)爆器的起爆能力有限，目前一般采用全斷面打眼分次爆破或是分臺(tái)階的方法。如果采用分臺(tái)階方式，上部掘進(jìn)的高度會(huì)控制在巷道的拱部高度，上部掘進(jìn)會(huì)超前下部20m到30m，下部的爆破會(huì)采用打下向炮孔的方式進(jìn)行。上部掘進(jìn)之后會(huì)有很多松散矸石將下部臺(tái)階覆蓋，因此進(jìn)行打眼時(shí)要先清理臺(tái)階，但是需要清理的面并不光滑，因此進(jìn)行清理時(shí)耗費(fèi)時(shí)間和精力，而且還會(huì)因?yàn)榍謇聿桓蓛羰沟孟虏窟M(jìn)行鉆鑿炮眼時(shí)很不方便，影響炮孔的射打，達(dá)到不了想要的爆破效果，因此進(jìn)行下部成巷的清理時(shí)，很多情況下都需要進(jìn)行補(bǔ)炮，這樣一來(lái)不但會(huì)影響掘進(jìn)效率，而且不能保證爆破的安全。如果采用分次爆破方式，爆破效率較高，而且炮眼的數(shù)量較少，能夠最大程度上獲得最高的效益，但是分次爆破也存在很大的缺點(diǎn)。首先，分次爆破需要的爆破時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)于快速施工而言有很大的不利。其次，分次進(jìn)行爆破時(shí)，第一次響炮之后，爆破員需要馬上到掌子面上進(jìn)行連線，以便進(jìn)行第二次起爆，這樣一來(lái)，前次爆破所產(chǎn)生的有害氣體沒(méi)有來(lái)得及散去，會(huì)對(duì)工人的健康產(chǎn)生不利影響，出現(xiàn)一氧化碳、氮氧化物中毒等癥狀。因此，在煤礦的爆破施工中，采用全斷面一次爆破技術(shù)是非常重要的。

5 新型爆破炸藥與系統(tǒng)研制

根據(jù)我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，在具有沼氣爆炸危險(xiǎn)的礦井中，只能采用三級(jí)煤礦許用的炸藥進(jìn)行爆破作業(yè)。對(duì)于煤和軟巖而言，使用三級(jí)煤礦許用炸藥就能夠滿足需求，但是對(duì)于中硬及其以上的巖石而言，三級(jí)煤礦許用炸藥進(jìn)行爆破的效果并不理想。生產(chǎn)實(shí)踐證明，對(duì)中硬及其以上巖石，采用三級(jí)煤礦許用炸藥進(jìn)行爆破，炮孔的利用率較低，巖巷掘進(jìn)效率也會(huì)大大受到影響，不能滿足煤礦建設(shè)的需求，影響煤炭的高效開(kāi)采。因此，研制高威力煤礦炸藥以保證中硬巖和硬巖能夠進(jìn)行巷道的快速掘進(jìn)，以及保證炸藥的安全性和可靠性的起爆器材是巖石巷道掘進(jìn)技術(shù)中的發(fā)展方向。炸藥的研制方向既要能夠擁有更高的爆炸能力和水平，又要保證其沼氣的安全性。目前，巖石巷道的快速掘進(jìn)的光面爆破的施工圖表以及爆破的相關(guān)設(shè)計(jì)說(shuō)明書仍然采用手工作業(yè)的方法，速度慢、誤差較大大、勞動(dòng)強(qiáng)度高。并且很多情況下，一條巷道都會(huì)采用同一套說(shuō)明書以及同一套炮眼布置圖，爆破參數(shù)表也是適用于一整條巷道，不能

根據(jù)實(shí)際施工時(shí)工作面的巖石性能和炮孔深度等方面的變化而進(jìn)行迅速的更新與調(diào)整，難以做到合理對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)。尤其是在中深孔以及深孔控制爆破方面，專家如果想要進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并沒(méi)有現(xiàn)成的大量資料可供參考。因此，研制一套系統(tǒng)且完整的能夠適用于不同巖性、不同巷道斷面、不同炮孔深度以及直徑、不同炸藥等條件下的爆破施工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(包括爆破參數(shù)、爆破圖表以及相關(guān)的安全保障措施等)對(duì)巖石巷道的爆破作業(yè)的進(jìn)行具有重大的指導(dǎo)意義。

6 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行掘進(jìn)的分工以及勞動(dòng)組織中，進(jìn)行工藝的優(yōu)化以加快掘進(jìn)速度的主要工序是出矸、支護(hù)、打眼放炮。在這三個(gè)工序中，各個(gè)工序的進(jìn)行并不是完全獨(dú)立的。由于空間、時(shí)間和人員數(shù)量等各個(gè)方面的限制，各個(gè)工序存在著互相制約又相互聯(lián)系的關(guān)系。如果施工的順序、空間、時(shí)間、人員等因素不能進(jìn)行協(xié)調(diào)將會(huì)大大的影響到巖石巷道的掘進(jìn)速度。因此如果想要提高快速掘進(jìn)時(shí)的速度，實(shí)現(xiàn)高效進(jìn)行掘進(jìn)，必須保證進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)對(duì)三大工序的空間、時(shí)間、施工順序以及人員的分配等進(jìn)行合理調(diào)配。實(shí)現(xiàn)打眼、出矸、錨桿支護(hù)三道工序平行交叉作業(yè)。加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的保養(yǎng)以及維修工作也是非常重要的，只有保證了機(jī)電設(shè)備進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，才能減少掘進(jìn)的時(shí)間，提升掘進(jìn)的速率。為了能夠更好地進(jìn)行快速掘進(jìn)施工，可以成立一個(gè)施工準(zhǔn)備小組，對(duì)零星工程進(jìn)行施工，在巷道竣工以及進(jìn)行設(shè)備撤出時(shí)還能夠替換原有的掘進(jìn)隊(duì)，大大提高掘進(jìn)施工的工作效率。

參考文獻(xiàn):

[1]蘆志剛,高文蛟.煤礦大斷面巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)研究[J].礦冶工程,2014(4).

[2]王九紅.大斷面巖石巷道快速掘進(jìn)技術(shù)探析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2014(5).