鄭升升

摘要：平煤某礦為提高煤礦工作面底抽巷硬巖巷道掘進(jìn)速度，使巷道煤層瓦斯抽采不受影響，進(jìn)而使己組煤層采出率大大提高，應(yīng)用深孔理論與鉆爆法的結(jié)合，根據(jù)巷道圍巖強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)特征，選擇CMZY2-120/18鉆裝機(jī)組為巷道掘進(jìn)設(shè)備，此設(shè)備能夠同時(shí)快速高效地完成裝矸及打眼，因此需要對(duì)巷道圍巖種類的爆破難易情況進(jìn)行區(qū)分，以此為基礎(chǔ)對(duì)巷道爆破方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用ANSYSLS-DYNA模擬數(shù)值對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用平行交叉的多工序施工方案來科學(xué)組織施工。研究結(jié)果表明：該煤礦鉆裝機(jī)組應(yīng)用CMZY2-120/18，平均日進(jìn)尺增加到5.3m（原來3.2m），巷道支護(hù)效率提高約25%，有效地提高巖巷掘進(jìn)效率。

關(guān)鍵詞：鉆爆法;中深孔爆破;快速掘進(jìn);鉆裝機(jī)組

中圖分類號(hào)：TU74

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-00053-02

0引言

鉆爆法是煤礦巖巷的基本掘進(jìn)方法，該方法的爆破技術(shù)先進(jìn)，能夠有效提高巷道成型及掘進(jìn)進(jìn)尺質(zhì)量，引進(jìn)此先進(jìn)技術(shù)，可改善施工環(huán)境和提高施工效率、質(zhì)量，減少勞動(dòng)量。科學(xué)施工管理是各項(xiàng)工序順暢銜接的重要保障，所以，合理科學(xué)的巖巷快速掘進(jìn)作業(yè)，是確保煤礦機(jī)械化高效生產(chǎn)的重要手段[1]。1掘進(jìn)設(shè)備選型

平煤某礦區(qū)東西長(zhǎng)約3.6km南北寬約3.4km;面積約8.2km2，地理坐標(biāo)東經(jīng)1113°根據(jù)礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和煤層條件以及集團(tuán)公司要求，斜井擔(dān)負(fù)礦井矸石、設(shè)備及材料等輔助提升任務(wù)，為礦井主要進(jìn)風(fēng)井，同時(shí)兼作礦井安全出口。設(shè)計(jì)采區(qū)前進(jìn)、區(qū)段后退，上下山布置走向長(zhǎng)壁頂板全冒落法開采。礦井主要開采己組煤（己15、己16、己17）為主焦煤和庚組煤（庚20）。井筒凈寬3.2m，凈高3.0m，凈斷面8.5m2，斜長(zhǎng)383m，傾角28°，井筒提升設(shè)備為JK-2/30E型單滾筒提升機(jī)，配CMZY2-120/18型鉆裝機(jī)組，配備固定式礦車。

平煤某礦西斜井底抽巷掘?qū)?.5m，掘高3.5m，巷道布置在細(xì)砂巖K7及石灰?guī)rK6巖層中，巖石普氏系數(shù)f>10，原施工采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)施工，原掘進(jìn)機(jī)截齒損耗快、成本高。在對(duì)掘進(jìn)斷面在16m2以內(nèi)的斷面，巷道適應(yīng)能力較差，不能夠滿足西斜井底抽巷的快速掘進(jìn)需求。采用CMZY2-120/18鉆裝機(jī)后，只需一人操作，就可以完成鉆眼和裝載作業(yè)，提高工作效率。此機(jī)組可同時(shí)應(yīng)用其雙臂進(jìn)行打眼，成孔質(zhì)量高且速度快，在濕式打眼模式中，能夠有效地除去巖粉粉塵，施工人員的工作環(huán)境得到改善。同時(shí)，在狹小空間內(nèi)，耙裝機(jī)能夠快速作業(yè)，且裝載速度快，操作靈活。行走機(jī)車的牽引力較大，能夠同轉(zhuǎn)載機(jī)及帶式輸送機(jī)配套應(yīng)用。從而使懸臂式掘進(jìn)機(jī)難以對(duì)硬巖進(jìn)行破巖的問題得以解決，底抽巷快速掘進(jìn)應(yīng)用鉆裝機(jī)組配套應(yīng)用輸送帶，并構(gòu)成連續(xù)出矸的機(jī)械作業(yè)生產(chǎn)線。

2巖石可爆性分析

巖石可爆性是衡量炸藥爆炸時(shí)發(fā)生破碎難以程度的重要手段。為了理論計(jì)算爆破方案和巖石可爆性參數(shù)，應(yīng)對(duì)巷道巖石性質(zhì)取樣，進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)。一般情況下，通過巖石抗拉強(qiáng)度、容重、巖體完整性系數(shù)等指標(biāo)來評(píng)估巖石破碎的難以程度。在爆破工程中，為提高巖石爆破效果，通常對(duì)巖石的可爆性進(jìn)行分級(jí)，為設(shè)計(jì)爆破參數(shù)提供基本數(shù)據(jù)。

平煤某礦西斜井底抽巷圍巖的可爆破性分級(jí)主要是利用對(duì)西斜井底抽巷巖石的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)其地質(zhì)構(gòu)造特征、底抽巷地層綜合柱狀圖等進(jìn)行分析，并從此分析中可知，因巷道高度較沙質(zhì)泥巖巖層厚度大，其爆破部分主要有細(xì)砂巖K7及石灰?guī)rK6，其可爆破性分級(jí)情況，依據(jù)測(cè)定的底抽巷巖石力學(xué)參數(shù)，對(duì)K6石灰?guī)r、K7細(xì)砂巖的抗拉強(qiáng)度、容重及抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行分析，明確K6及K7爆破均為中等級(jí)爆破。但是，細(xì)砂巖K7具有破碎、裂隙發(fā)育等特征，其爆破后以導(dǎo)致巷道頂板凸凹不平，使支護(hù)難度上升。所以，在巷道爆破中，對(duì)K6石灰?guī)r及砂質(zhì)巖石進(jìn)行爆破時(shí)，應(yīng)在原巷道層位掘進(jìn)，且沿其底部進(jìn)行。這樣，在K6石灰?guī)r中下部布置中深孔爆破掏槽眼，以易于掏槽爆破，為合理設(shè)計(jì)和計(jì)算爆破參數(shù)提供依據(jù)，進(jìn)而得出具有良好爆破效果的參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出中深孔爆破方案。

3中深孔爆破方案設(shè)計(jì)

巖巷掘進(jìn)中深孔爆破針對(duì)西斜井底抽巷地質(zhì)條件，結(jié)合巖石力學(xué)分級(jí)指標(biāo)和爆破理論，計(jì)算爆破參數(shù)，設(shè)計(jì)爆破方案。

3.1掏槽方法

依據(jù)底抽巷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，以及巷道圍巖硬度強(qiáng)鉆孔難的實(shí)際狀況，選擇直眼掏槽的方式實(shí)施巷道掏槽。此方式槽腔體積較大，操作簡(jiǎn)單，且爆破效率高，即能夠較好地保證爆破效率，掏槽眼不大，形式簡(jiǎn)單，鉆裝機(jī)組的鉆臂角度調(diào)整范圍可以完全適應(yīng)掏槽角度。

3.2爆破參數(shù)選擇

利用修正后的普氏公式對(duì)單位內(nèi)消耗的炸藥量q進(jìn)行計(jì)算取值，計(jì)算結(jié)果q=2.43kg/m3，考慮到爆破安全及封堵長(zhǎng)度，單位內(nèi)消耗的炸藥量取值2kg/m3，并依據(jù)炮眼對(duì)炸藥量進(jìn)行平均分配并計(jì)算炮眼數(shù)目N=76個(gè)，綜合考慮掏槽眼、巷道斷面形狀、周邊眼及輔助眼的布置原則，去74個(gè)為炮眼數(shù)目。通過掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)方式明確炮眼深度L，即L=1.80米。己組底抽巷的掘進(jìn)施工采用全液壓鉆裝機(jī)組，鑿巖機(jī)設(shè)備的鉆孔直徑為27-64毫米，該煤礦的煤塵及瓦斯較為突出，炸藥選用III級(jí)煤礦許用乳化炸藥，藥卷直徑為32mm和35mm兩種，因此炮孔直徑采用42mm。

通過理論分析及計(jì)算，應(yīng)在掏槽眼及周邊眼間均勻布置輔助眼，炮孔間距為400至600毫米，以確保爆落的巖塊均勻，以利于裝巖工作。但周邊眼間距不能過大，通常取400毫米。依據(jù)底抽巷巖石的力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)布置周邊眼，其距離巷道周邊應(yīng)達(dá)100毫米，

4結(jié)束語

綜掘機(jī)和鉆裝機(jī)掘進(jìn)效果分析，采用鉆裝機(jī)組爆破掘進(jìn)時(shí)，支護(hù)效率提高約25%，鑿巖和裝巖效率高，施工成本低。單循環(huán)時(shí)間提高27.5%，嚴(yán)格按正規(guī)循環(huán)和各工序平行交叉作業(yè)，日進(jìn)尺量由原來的3.2m增加到5.3m，降低了掘進(jìn)成本，改善作業(yè)環(huán)境，運(yùn)用ANSYS數(shù)值模擬優(yōu)化爆破參數(shù)，采用鉆裝機(jī)組，可以提高巖巷掘進(jìn)效率，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

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