断面掘进机论文（精选9篇）
断面掘进机论文 篇1
摘要：近年来, 我国全断面隧洞掘进机 (TBM) 制造技术得到了较快的发展, TBM施工的应用技术也逐渐成熟。对于具有复杂地质条件的水电工程而言, 引水隧洞施工方案的合理选择具有十分重要的意义。基于此, 本文以某工程为例, 详细的阐述了TBM施工在引水隧洞的应用, 以供参考。
关键词：全断面隧洞掘进机,引水隧洞施工,应用
1 引言
全断面岩石掘进机可简称为掘进机或是TBM。近年来, 我国隧洞掘进施工技术发展较快, 并已在铁路、水利水电等工程中得到了较为广泛的应用。但引水隧道施工中, 全断面岩石掘进机的应用还不是很成熟, 必须加以深入研究。
2 工程概况
某水电站枢纽工程建筑物由碾压混凝土重力坝、左岸长饮水系统等构成, 总装机容量达2575MW。该水电站枢纽工程左岸饮水系统共布设了3条引水隧洞, 隧洞主要采用圆形断面, 衬砌之后的直径为12.50m, 其中, 1#、2#、3#引水隧洞处的洞长分别为14353.48m、14115.90m、14128.07m, 该项目引水隧洞全线施工均采用钢筋混凝土衬砌工艺进行。
此外, 该工程项目引水隧洞的最大埋深将近千米, 最小埋深不足百米, 其洞室围岩由中厚-厚层变质砂岩、花岗伟晶岩脉共同工程, 主体为变质砂岩。通过对工程地质进行宏观分析发现, 项目左岸引水方案地下洞室围岩总体主要为Ⅲ类, 其中, Ⅱ类围岩9%、Ⅲ类围岩46%、Ⅳ类围岩35%、Ⅴ类围岩10%, 由此可知, 其总体具备成洞条件, 但是少数部位可能存在承压水涌水问题与高地应力情况。
3 断面引水隧洞施工难点分析
在该工程项目整体施工中, 断面隧洞爆破施工具有较大的难度, 主要因为在于隧洞所在区域的地质条件。爆破施工直接决定了隧洞掘进施工, 如果无法对其进行有效的控制, 必定直接影响到工程项目后续施工工作的顺利进行。同时, 如果爆破作业没有达到预期目标或是爆破的效果不理想, 硬质围岩极容易发生坍塌故障, 进而对工程后续施工工作的顺利开展造成直接影响, 并且还要严重威胁到施工人员的人身安全。因此, 在进行工程隧洞爆破施工工作时, 必须选用适宜的爆破工艺, 以确保爆破作业质量, 提升整体施工经济效益。
此外, 隧洞出渣也是断面引水隧洞施工难点之一, 并且也是爆破作业之后的一道工作程度, 如果隧洞出渣工作无法满足项目相关要求, 极有可能影响到工程后期施工的顺利进行。在工程隧洞施工过程中, 如果渣堆堆放的过多, 就会占用过多的隧洞空间, 进而对其他项目的顺利进行造成一定的影响。在隧洞施工过程中, 如果外部环境条件相对不稳定, 特别是地质方面的条件, 再加上隧洞工程所占据的区域相对较小, 大型挖装机几乎无法进入, 大大增加了出渣工作的难度, 如果仅仅依靠小型机械或人力方式进行出渣清理, 很难在短期内完成相应施工工作。隧洞出渣操作所用时间相对较长, 所以, 如果在出渣工作完成之后再进行其他施工, 就会增加施工时间, 进而对整体工程项目工期造成影响。如果在洞身开挖过程中就进行混凝土的堆砌操作, 必定严重影响到隧洞开挖的稳定性。通过上述分析可知, 应当在开挖洞身的同时进行混凝土的堆砌工作, 但必须对洞身进行有效的支撑, 以确保隧洞开挖施工的安全性。为了节省时间、缩短工期, 施工人员可开挖两条运输路线, 避免由于交通堵塞造成工期的延误。
4 TBM选型
就当前情况来看, 在我国隧洞工程施工过程中, 主要包括开敞式与双护盾式两种用于岩石隧洞开挖的掘进机。其中, 对于开敞式掘进机, 其在各种类型的围岩环境下, 都可以依靠支撑靴板顶在围岩岩壁上提供的前进过程中所需要的反作用力。对于双护盾式掘进机, 其在围岩条件较为良好时, 与开敞式掘进机相同, 通常依赖支撑靴板顶在围岩岩壁上提供前进所需的反作用力, 但是, 如果围岩条件相对较差, 还需要依赖支撑系统在预制混凝土管片上提供前进所需的反作用力。
通过对该水电站引水隧洞地质条件进行全面的分析可知, 如果采用开敞式TBM施工工艺, 能够在开挖之后的较短期限内, 直接观测到内开挖的岩面, 促进已开挖隧道地质描述工作的顺利进行。在局部洞段施工过程中, 如果遇到了高压地下水或是破碎带等不良地质情况, 还需采用钻爆法施工进行支援。
5 TBM施工
5.1 TBM的施工方案
5.1.1 TBM施工范围的确定
(1) 工程地质分析
通过对该水电站引水隧洞工程地质条件进行综合分析发现, 应采用TBM工艺进行施工, 但由于不同施工段条件的差异, 适应程度存在较大的差异, 这就需要在充分考虑工程施工段实际情况的基础上, 选用合理的施工技术与工艺。其中, A河段采用浅埋倒虹吸布置型式跨越某河流, 不宜采用TBM施工;B沟段属于宋玉断层及其影响带, 由于收到了较强的构造挤压作用, 导致岩体出现破碎现象, 属于碎裂—散体结构, 以Ⅳ、Ⅴ类围岩为主, 围岩稳定性、成洞条件均相对较差, 沿断层及其破碎带地下水活动较为强烈, 极有可能发生突发性涌水现象, 再加上宋玉断层的影响带宽度较大, 此处不适宜采用TBM施工。
(2) 施工组织分析
通过分析该水电站项目引水隧洞布置状况, 决定采用钻爆法和TBM法混合的施工方法进行引水隧洞施工, 其中, 1#、2#引水隧洞采用TBM法施工, 3#引水隧洞采用钻爆法施工。该水电站引水隧洞采用TBM洞段为 (引2) 1+740~ (引2) 9+230m, 其他洞段均采用钻爆法施工。
5.1.2 TBM施工
该水电站引水隧洞TBM施工范围为 (引2) 1+740~ (引2) 9+230m, 所以, 在采用TBM工艺进行相应施工时, 应以5#支洞作为TBM设备运输通道, 但需要将TBM组装洞安装在5#支洞与1#、2#引水隧洞交汇处, 在组装完成相应的工作设备之后, 需要自上而下挖掘, 当掘进至1+740m桩号, 即为2#支洞周围时, 应进行TBM拆卸洞的设置, 为TBM设备拆卸操作的顺利进行提供便利, 完成拆卸之后从2#支洞运出。除此之外, 施工通道可在预可行研究阶段布置7条支洞, 然后进行引水隧洞的局部扩挖操作, 形成TBM组装洞、TBM拆卸洞。
5.2 出渣方案
隧洞开挖过程中平洞开挖料的运输可分为有轨运输、无轨运输与皮带机运输三种类型。其中, 有轨运输适应于各种开挖断面、洞内运输距离较长、无污染, 但施工成本相对较高, 灵活度也较低;对于无轨运输, 其运输线路可以灵活选择布置, 但存在长隧洞施工通风困难、附加洞室工程量较大、洞内污染较为严重的缺陷;皮带机运输结构简单、工作平稳可靠、输送能力大、功耗小、无污染, 但施工成本较高。
除此之外, 长皮带运输能够高效连续工作, 从而促进TBM快速掘进目标的实现, 受高压大流量地下水的影响相对驾校, 所以还可采用洞群施工条件, 为隧洞混凝土衬砌、回填灌浆、固结灌浆等后续工作的快速进行提供便利。通过上述分析, 决定该水电站引水隧洞TBM施工洞段采用连续皮带机出渣方案进行出渣作业。
6 结语
综上所述, 全断面隧洞掘进机集开挖、出渣、衬砌、回填灌浆于一体, 并且有效结合了计算机、遥控等较为先进的电子信息设备, 有利于妥善解决我国的治水新问题, 进而为我国水利施工的安全保障提供帮助。
参考文献
[1]石志强, 高丽丽, 张玲.深埋引水隧洞工程施工模拟模型研究[J].人民黄河, 2013 (34) :142~144.
[2]周新顺.悬臂掘进机在水利水电隧洞工程中的应用[J].四川水力发电, 2013 (32) :49~51.
[3]贾秀玲.我国水利工程TBM设备进口实务中的有关问题探讨[J].对外经贸实务, 2013 (02) :29~32.
断面掘进机论文 篇2
关键词:大断面巷道 快速掘进 掘进机 切割工序 施工工艺
中图分类号:TD263.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0058-01
时下,国内的岩巷掘进工程大多采用较为传统的普通钻爆法或以钻爆法为主的岩巷机械化作业。这样的施工方式不仅单进低、费用高,还会造成采掘工作接替紧张,最终严重影响矿井的安全生产。工程领域亟需从岩巷所处地质条件出发的,合理的岩巷综掘一体化技术以及相关的管理体系,以确保矿井安全、高效的生产工作。
1 改进挖掘机械加快掘进速度
1.1 掘进机的局部改造
简单举例,开滦矿区某工程采用S-100综掘机掘进,并且对掘进机进行了合理的局部改进,将普通型截齿更换为高强度截齿,从而实现千米截齿零消耗的目标,有效的节省了工序,通过这种方法月进尺可以得到大幅度的提高,进而为螺旋钻机采煤的接续提供了有力保障。
工程中采用的掘进机具对两个齿轮油泵、两套操纵油路进行了分立控制,同时对刮板以及链环进行了合理改造,成功解决了S-100综掘机在使用过程中内外喷雾接头外露、耙爪速度较慢、易蹩卡、易碰伤,分流器不同步等常见问题,极大程度提高了耙爪的装载能力,进而使得掘进机性能得到了充分发挥。
该工程采用的掘进机冷却系统中的冷却芯经常出现故障,而且冷却系统出现故障后易造成油脂乳化、水油相串等问题。更换冷却系统与更换油脂的费用都非常高昂,耗时较长,可能影响正常施工。对此,可以对冷却系统进行合理改进,将外冷却器变更为蛇形管路,内置于油箱中进行冷却,最终达到良好的效果。
1.2 合理化的切割工序
在改进机械的同时,上节所述的开滦矿区针对不同的岩石特性,指出了采取不同的切割顺序的工序,以能保证掘进速度。当掘进松软煤层时,相关管理规划部门提出从工作面的下角由下向上切割。首先切底掏槽,以保证掘进机在切入过程中的高稳定性,进而为装载和提高切割速度提供方便;当工作面岩石性质为硬煤时,为了防止切落大块煤导致影响装运速度,该工程采用自上而下的顺序;当工作面为半煤岩时,工程策划部门指出应先切割煤,再切割岩石,即采用先软后硬的工作顺序。在切割过程中,还应充分考虑煤岩的层理结构,不可横断层理,导致影响切割速度。
2 优化施工工艺加快掘进速度
巷道掘进的各个工序中,支护、出矸、打眼放炮是三大主要工序。三大工序中,各工序并非独立进行的。由于时间、空间、人员数量上的限制,各个工序在配合上存在相互联系、互相制约的关系。施工的顺序、时间、空间、人员等方面的不协调会强烈影响影响掘进速度。鉴于这种情况,欲提高掘进速度、实现高进高效,则必须保证作业过程中合理调配三大工序的时间与空间。
实现出矸、迎头打眼、锚杆支护平行的交叉作业;选用全断面光面爆破掘进,加强“两掘一喷”的循环作业等方法均能够提高掘进速度。在工作人员进入掘进迎头时,可以将施工所需要的全部材料、机具运送到工作地点。上一班次放炮后,暂时不清理迎头。当迎头上半部分炮眼打完后,再用装岩机集中的清理迎头,把从迎头往后5m的矸石扒运送到后路,给迎头留下足够的空间,然后开始打下半部分的炮眼。
扒矸过程中尽可能把矸石平摊,避免堆积。迎头扒干净以后,再统一将装岩机的滑轮定位在距离迎头15～20m处。装岩机连续扒矸,侧卸装岩机进行前后运动,以配合扒矸。中间15m的预留空间内,继续安设两帮、顶板锚杆。当下半部炮眼施工进行到一半的时候,则由放炮员、班长以及其他空闲人员开始对上半部分的炮眼进行装药,然后集中给下半部分炮眼装药。这时候,放炮员和班长开始联线,按照规定放炮。如此一来就可以实现出矸、打眼、安设锚杆的平行交叉作业,大幅度缩短循环时间。
3 工程上的困难与对策
3.1 高角度胶带运渣下滑问题
以范矿的3031为例,该工程为下山掘进,为有效保证后路出碴的胶带化,该工程相关部门铺设了可移动式的高角度胶带。在完成安装后,因坡度大,碴块的重力远大于其与胶带间的摩擦力,碴块在机尾不断翻滚、打滑无法运走。经过生产实际分析研究,工程部门认为该问题主要是由于碴块与胶带间的摩擦力太小导致不能将碴块拉走,进一步造成了碴块的翻滚,直接的影响了机尾人员的人身安全。实际操作中该工程相关单位采用了以下方法:首先,在高角度胶带上覆盖一层旧胶带,既能增加碴块与胶带间的摩擦力,又能有效解决碴块翻滚难题;其次,在高角度胶带上每隔5米铆一块500mm×500mm的胶带补丁,从而进一步增大摩擦系数。通过以上方法,既解决了胶带运输的问题,又能防止大坡度上山运输胶带滚渣伤人。
3.2 掘进飘巷困难的问题
范矿3031下山掘进,由于坡度相对较大,巷道掘进过程不断出现“底高”问题,需重新从后路卧底开始返工,严重的影响了掘进进度。经组织调度室、生产技术部人员现场跟班后发现,区队在轮尺画线点眼的过程中,掏槽眼的位置偏上,底眼的设计不合理。工程相关部门及时组织技术人员针对新南总矿的实际情况制定、完善了相关的科学合理的炮眼布置图。首先,增加了掏槽眼数量,将掏槽眼的位置下移至基拱线以下,以解决底眼爆破效果差的问题,同时,在原有的基础上增加了一排底眼,并切增加了底眼的装药量。矿领导多次带领相关科室人员到区队班前会议上进行讲解,使得井下工作现场的操作、验收人员对这个问题都有了深刻的认识,从而彻底解决了“底高漂巷”这一困难。
3.3 喷浆与掘进之间的矛盾
随着巷道掘进速度不断增加,相关领域的工作人员逐渐发现传统的“两掘一喷”的组织模式,在喷浆工作中已经不能全面满足生产需要,同时,喷浆的质量也在不断下降。经过认真的研究施工队伍实际情况,相关部门提出并落实了“三掘两喷”的新工作模式。在巷道内投入两台喷浆机与一台跟头渐进来进行初喷作业,另外一台滞后迎头进行复喷作业。喷浆班次的安排由过去的一个班次增加到两个班次,如此一来既解决了喷浆速度问题又提高了喷浆的质量与效果。
4 结语
当代工业发展要求我们摸索、总结特殊条件下的大断面岩巷的系统优化综合设计与快速掘进工艺,同时为以后类似条件下的岩巷掘进工程提供实际经验和相关依据。在此,本文笔者希望能为以后不同条件下的岩巷掘进提供经验和依据,并为进一步成熟和完善大断面岩巷下山的快速掘进技术起到奠基和推动作用。
参考文献
[1]薛鹏,等.岩巷快速掘进技术的研究[J].煤矿现代化,2010,6.
[2]宋合聚,等.庚组半煤岩巷道快速掘进技术的研究与应用[J].煤矿现代化,2010,6.
断面掘进机论文 篇3
全断面隧道掘进机是一种能够同步完成隧道开挖、排土和支护等隧道掘进作业流程的大型成套机械化隧道施工装备, 主要包括硬岩隧道掘进机 (简称TBM, Tunnel Boring Machine) 和盾构机 (Shield Machine) 两类[1,2], 分别应用于开挖面稳定性和围岩可支护性较好、开挖地层硬度较高的硬岩地层和开挖面自稳性差的软土或软岩隧道掘进, 广泛用于城市地铁隧道、水利电力工程隧道等国家大型隧道工程施工[3,4,5]。
煤矿矿井工程主要包括巷道工程、矿山地面建筑工程和机电设备安装, 其中, 巷道工程是煤矿矿井建设的关键工程, 工程量约占总工程量的20%, 但施工周期约占总工期的45%, 巷道工程施工速度和质量是影响矿井工程施工进度和工程效益的主要因素, 由于不同地质条件的煤层赋存状态、地质构造、水文地质、地形及经济技术目标的不同, 矿井的开拓型式主要有平峒开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓[6]。矿井开拓对于煤矿工程建设的全局有重大影响, 不仅关系着矿井基建工程量的大小, 更重要的是长期决定着矿井的生产条件和技术经济指标。
传统的矿井开拓主要采用钻爆法、冻结法等工法进行施工, 具有工程建设速度慢 (约50~150 m/月) 、安全管理难度大、井巷成型质量和人员作业环境差等特点, 很难满足我国建设大型现代化矿山工程及能源基地建设。与此相反, 采用TBM或盾构工法施工安全可靠、技术成熟, 在隧道施工领域具有掘进速度快 (约300~500 m/月) 、隧道成型质量优、围岩扰动小、人工劳动强度低及施工安全性高等显著优势 (如图1所示) , 特别是针对长距离隧道或煤矿井巷工程单位成本优势更加突出, 因此探索在大型矿井工程领域应用TBM或盾构法对于地下资源高效开发利用及拓展隧道施工高端装备的应用领域具有重大意义[7,8,9]。
1 煤矿平硐工程
处于山岭和丘陵地带的矿区, 煤层往往埋藏在矿井地面标高以上, 开采这部分煤炭最简单、经济的矿井类型就是平硐开拓。平硐开拓具有基建周期短、施工条件好、建设成本低、煤炭运输便利等优点, 是该类型煤层矿井开拓的首选方式。
新疆玛纳斯涝坝湾煤矿煤矿平硐工程位于距乌鲁木齐100 km处的玛纳斯县境内涝坝湾塔西河南侧, 全断面隧道掘进机施工的工程为配合主平硐输煤而进行改扩建的副平硐工程, 该副平硐为全矿井的材料、矸石、设备、人员等提供运输通道并兼具部分通风功能, 副平硐全长约6100 m, 最大埋深390 m, 平硐坡度4‰。在工程地质方面, 掘进地层以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩为主, 其饱和状态下的单轴极限抗压强度值在8.6~73.2 MPa, 软化系数在0.16~0.72之间, 属易软化岩石, 结构面较发育, 岩石层间结合力一般, 内摩擦角在8.9°~33.9°之间, 总体上抗剪断能力偏低。
该副平硐工程采用的是复合型盾构机如图2所示, 主要技术参数见表1。盾构机自2012年9月始发至2014年底成功贯通, 累计完成掘进里程近6km, 比传统工法的施工速度提高3倍以上;在实际掘进参数方面, 盾构机总推力平均为10 000~15 000 k N, 刀盘转矩一般位于1600~2400k N·m之间, 刀盘转速为1.5~2.2 r/min, 平均贯入度为10~12 mm/min, 正常推进速度平均为30~45 mm/min, 盾构机总体性能基本达到设计预期。
盾构机设计及应用难点主要体现在以下几个方面:1) 一次性施工距离长;在我国国内, 使用6 m直径系列盾构机单次掘进6 km以上的隧道工程尚属首次, 对盾构机整机寿命和关键部件维护提出了较高的要求;且盾构机掘进完成后没有接收井, 需要在洞内进行拆机, 盾构机总体结构设计必须考虑在有限空间内的完成拆机的可行性。2) 开挖地层以砂岩、泥岩为主且平均岩层抗压强度较高, 对刀盘刀具、螺旋输送机的抗耐磨性能要求极高。3) 煤层区域对设备的防爆性要求, 盾构机防爆设计主要体现在有害气体监测、应急系统煤安防爆及紧急情况下的综合安全处置系统。
2 煤矿斜井工程
我国西部地区煤炭资源丰富, 经过多年的持续开采, 大多埋深较浅的煤炭资源逐步被消耗殆尽, 待开发的煤炭资源大多处于深埋层区域;同时, 由于斜井巷道可实现皮带机连续出煤, 煤炭运送能力得到大幅度提高, 所以煤矿主井采用斜井开拓将是未来大型深埋层煤矿矿井建设的主要趋势[10,11]。但由于斜井距离长, 建井成本较高和建井周期较长, 场地占用面积大。
2.1 内蒙古鄂尔多斯新街台阁庙煤矿斜井工程
新街台格庙矿区位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内, 预计共规划7个井田, 单井规划煤炭产能为2000万t/a, 其中的5个井田采用主、副斜井设计, 其中, 最早建设的主、副共两个斜井拟采用TBM工法进行工程掘进试验, 该斜井最大埋深690 m, 总长度约6 km, 坡度6°, TBM穿越地层以砂砾石、砂质泥岩、泥岩为主, 断面自稳性较好, 局部施工段存在高压富水层、断层破碎带及软岩变形等不良地质, 综合富水性中等偏下, 透水系数0.5~6 m/d, 工程地质和水文条件比较适合TBM掘进[12,13]。
考虑到该斜井工程具有“深埋超长、连续下坡、富水高压、地层多变”等特点, 在经过充分的工程调研和专家论证后, 决定采用集成土压平衡盾构机+单护盾式TBM两种掘进模式的全断面隧道掘进机 (简称双模式TBM, 如图3所示) 的设计和工程施工, 两种掘进模式可在施工过程中进行相互转换, 以使得设备具有更好的地质适应性及施工效率, 设备主要技术参数见表2。
双模式TBM设计特点和应用难点主要体现在以下几个方面:
1) 深埋层长距离斜井隧道对施工设备的可靠性要求, 主要表现为关键零部件的长寿命及洞内可维护性, 如刀盘刀具、主驱动轴承、螺旋输送机、管片拼装机等。
2) 长距离连续下坡对隧道内的重载物料运输、大流量排水及通风等对物料倒运设备、胶轮运输车、皮带输送机、排水系统、通风系统等专用设备的优化配置和安全性要求, 特别是重载物料频繁倒运、胶轮运输车下坡紧急制动、皮带机断带、突涌水及有害气体急剧增加等对TBM相关系统的性能带来考验[14]。
3) 较大坡度上的TBM洞内原位拆解。由于多数部件结构尺寸较大且洞内空间有限, 需要综合考虑大尺寸部件分块设计、地层加固、拆机工装研制、洞内吊装方案等因素对TBM洞内原位拆解的影响[15]。
4) 局部地段需要对掘进模式进行洞内转换。为了更好地体现双模式TBM的地质适应性, 在合适的地层分别采用与之相适应的掘进模式非常重要, 模式转换的关键是刀盘、出渣系统的转换;由于空间狭小且工作量较大, 如何提高掘进模式转换的效率是体现该设备施工性能的重要指标。
2.2 内蒙古鄂尔多斯神东补连塔煤矿斜井工程
神东补连塔煤矿斜井位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内, 是神东煤炭分公司拟建补连塔煤矿2#辅运巷道, 全长2744.599 m, 其中TBM工法段全长2718.165 m, 开挖直径7.63 m, 斜井管片内径6.6 m, 坡度-9.5% (-5.43°) , 斜井埋深6.4~276.8 m。矿区分布岩层以砂岩、砂质泥岩和煤层为主 (其中斜井穿越砂质泥岩段不足200 m) , 岩石饱和抗压强度10~35 MPa, 岩石中的石英含量介于60%~75%之间, 试验最大涌水量约为40 m3/d。
该煤矿斜井工程采用单护盾式TBM进行施工, 2015年7月始发, 2015年12月贯通, 总掘进里程2745 m, 最高月进尺639m。
3 发展趋势
1) 掘进机产品市场需求量稳定增长, 市场前景非常广阔。随着盾构机/TBM产品在煤矿矿井工程中的成功应用并逐步推广, 特别是其在地铁隧道、铁路隧道等工程领域的大量成功应用, 采用TBM工法进行矿井建设必将显示出其无可比拟的优势, 对于创新我国乃至世界矿井开拓方式、完善TBM产品系列、率先掌握矿井高效施工高端装备关键技术具有重大现实意义, 经济效益和社会效益十分显著, 大型矿井建设领域的传统工法将逐步被TBM工法替代。
2) 掘进机产品设计制造与应用技术逐步提升。不同断面尺寸及煤层的矿井将对应不同开挖直径及设备配置的全断面隧道掘进机;同时, 随着工程应用逐渐增多, 施工经验及工艺不断得到丰富和优化, 这必将促使我国在矿用全断面隧道掘进机领域的研制技术和施工技术不断走向成熟。
断面掘进机论文 篇4
关键词：大断面煤巷 快速掘进 支护技术
0 引言
随着社会经济的发展，煤炭的作用也变得越来越重要起来。因此如何保障煤炭行业的可持续发展就成了一个重要问题。总体来说应该要从科技和管理两方面入手，软件和硬件设施上双管齐下。对于如何在安全的前提下成功的实现快速掘进的目标，平煤股份四矿进行了几个方面的探究和实践。
1 矿井简介
平煤股份四矿是集团公司的主力矿井之一，是一座设备先进技术顶尖的现代化矿井。随着开采的深度在加深，地质条件越来越复杂，矿井隐患也随之增加。这对矿井的开采效率和安全生产都可能造成巨大的威胁，为了最终达到安全、高效率的开采，平煤股份四矿进行了多方面的努力。
2 大断面煤巷快速掘进数值模拟
煤巷掘进是一个连续的、动态变化的过程，因此可以采用三维有限差分软件FLAC 3D根据平煤股份四矿工作面地质条件建立模型。因为整个模型是对称的，所以模型取一半，如图1。
2.1 方案设计 掘进循环进尺大小对实际煤巷快速掘进有决定性影响。掘进进尺不同时，巷道围岩应力场和位移场分布特征不同。
如图2所示：a不管掘进进尺怎样，掘进头前方的煤体和顶板底板都会出现应力增大区，而掘进头后方一定范围内则会出现应力降低区，且应力降低区呈一个拱形；b当掘进进尺达到了3.2米的时候，由于端头效应的影响，掘进头顶板此时出现了应力集中的现象，而这一现象明显对煤巷快速掘进非常不利；c当掘进进尺在1.6-2.4米之间的时候，在端头附近所引起的垂直应力扰动，不管是从应力集中程度来说，还是从扰动影响的范围广度来说，都是对煤巷快速安全掘进没有太大影响的。综上所述，采用1.6米的掘进进尺是适合的，如果顶板条件优良还能够使用2.4米的掘进进尺。按照三掘一检修的制度，每个掘进班三个循环，平均每日能够达到14.4-21.6米的进尺速度，这就大大的提高了掘进速度。
2.2 支护保障 在掘进的途中仅有锚杆的保护时，掘进头附近应力明显集中，顶底板围岩塑性区和拉伸破坏区发育范围较大，因为锚杆承受了大部分径向拉伸和剪切力，即便围岩并没有遭到高强度破坏，但是顶板的“弱化高度”已经明显加大，这对安全快速掘进是不利的。如果用锚杆和锚索配合支护，可以形成一个6-8米范围的耦合承载区，所以就能相应的减低应力的集中程度。再让锚索对顶板进行深部锚固，在锚固的同时和锚杆共同形成组合拱承载结构，并在此基础之上增加锚杆和锚索的数量，共同工作共同作用对顶板产生连续支撑点，减缓其下沉速度。底角锚杆主要作用就是为了降低巷道底板塑性区发育范围，使底板鼓起的数量大大减低，从而达到煤巷快速安全掘进的最终目的。
3 大断面煤巷快速掘进配套设备
3.1 新型锚杆钻机的开发 锚杆钻机可分为三类：第一类是手持式；第二类是移动式；第三类是机载钻机。在如今科技日新月异的时代，锚杆机也在迅速的发展，国外许多国家如法、德、英以及瑞典等国家在锚杆机技术上都已经达到一个较高的水平。
而国内大部分的矿井使用的还是单体锚杆钻机，平煤股份四矿之前使用的是CHDDR型顶板锚杆机。这种顶板锚杆机有几大缺陷，首先它的机体过长，其次就是调机速度比较缓慢，最严重的就是适应性差，无法在顶板条件不够好的情况下完好适应。这就给煤矿的开采造成了极大的不便，不仅增加了不少工人的劳动量，而且支护速度也大大减缓，甚至可能造成极大的安全问题。这种锚杆机已经不适应平煤股份四矿在如此复杂的地质条件下的采矿工作。
介于诸多因素，平煤股份四矿迅速召集了一批科研力量，自制成功新型锚杆机。这种新型锚杆机，不仅可以完全克服CHDDR型锚杆机所存在的各种问题，而且还解决了国内锚杆机所存在的效率低、易损坏、灵活度不够等问题。这种新型锚杆机安全、便捷、灵活、生产效率高、功能多、具有良好适应性且可靠度也是非常的高。新型锚杆机的使用在运行期间省时省力，能够有效防止潜在危险的发生，而且它的机型体积比较小，操作起来相对灵活。
3.2 快速掘进的配套设备 因为当地的地质条件复杂，断面大，所以在掘进机的选择上要求较高。平煤股份四矿选择了使用新型锚杆机和掘进机S200MJ配套的方式。新型锚杆机进行快速安全支护，而掘进机进行快速掘进，两者相结合有效的提高了掘进的效率和速度。
掘进之后的运输工作也是相当重要的，通畅的运输才能保证工作效率的提高。平煤股份四矿在运输之上则是选择采用一种多功能的运输机SDP-650，这种运输机上可运输煤炭，下面还能运送一些材料或者废弃物品，从而节约了运输时间加快了掘进速度。
4 优化支护参数，改进施工工艺
支护速度的快慢和施工工艺的科学性，两者都影响着掘进速度的快慢。首先是对锚杆支护参数的优化。在保障安全的前提下，平煤股份四矿决定增强顶板和两帮的加固强度，这样做不仅整体增强了支护力度，而且提高了掘进的安全系数。
其次是改进施工工艺。平煤股份四矿使用的是双巷掘进方案，即综掘机和锚杆机交叉作业，一个掘进割煤，一个进行巷道支护，双方都完成以后再互相交换巷道工作。
“掘-支-运”三方面的互相合作以及优化配置。在掘进的过程中，让掘进、支护、运输平行作业，互不干扰。采用新型锚杆机打孔和安装锚杆，简化了老式的锚杆安装模式，加快了速度。同时锚杆支护和掘进机可以进行交叉作业，双巷掘进。一改以前单巷开采时两者只能一个工作另外一个闲置的不合理配置，节约了时间加快了速度，自然提高了掘进速度。在进行实际的工作安排的时候，可以提前有个计划，比如在铺设轨道、交接班、通风等工序在进行的时候，可以协调各部门和工作人员，在保证工作质量的前提下可以组合完成以节约不必要的等待时间。
5 结论
平煤股份四矿在对煤巷的快速掘进的研究过程中，克服了复杂的地质和大断面等自然因素的影响，同时在技术上进行积极的改进和创新，优化了施工工艺，并且取得了巨大的成就。比如换掉了老式的锚杆机而研发出新型锚杆机，从而加快了锚杆支护的速度，增强了安全性。如果支护工作没有做好，那么存在的不稳定因素极有可能会影响到掘进工作的进行，如果有工作失误存在，可能对于生命和经济上都将造成一个无法挽回的损失。所以平煤股份四矿首先选择在支护上创新和改进，将安全问题放在了第一位。
平煤股份四矿在资源和人员管理上进行了优化配置。在先进的支护条件之下，对资源的充分利用和对人员的合理安排，这些不仅是从根本上提高了效率，而且同时也减少了工作人员的劳动量。
平煤股份四矿在实际工作中不断的进行自我提高，并取得了巨大的进步。他们充分利用本身的科研力量，不仅提高了效率，还大大减低了购买高额进口设备的投资。这是一个长足的进步，这不仅是平煤股份四矿的进步，也是整个煤矿行业的进步。平煤股份四矿的成功经验，为以后在复杂地质条件下大断面煤巷快速掘进提供了实体参考，同时也为整个煤矿行业不再完全依靠进口设备提供了一个好的榜样。
参考文献：
[1]杜启军，赵启峰，杨壮，郭敬中.复杂地质条件下大断面煤巷快速掘进研究与实践[J].煤炭工程，2013.
[2]魏敬喜.大断面复合顶板煤巷快速掘进技术研究[D].安徽理工大学，2011.
[3]闫振东.大断面煤巷支护技术试验研究及新型锚杆机研发应用[D].中国矿业大学（北京），2010.
[4]杨壮.大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进关键技术研究[D].安徽理工大学，2008.
断面掘进机论文 篇5
1 软弱围岩洞段
1.1 软弱围岩及其静态与动态特征
通常所说的软岩系指单轴饱和抗压强度小于30 MPa的岩石, 又称软质岩, 可细分为较软岩 (抗压强度15～30 MPa) 、软岩 (抗压强度5～15 MPa) 和极软岩 (抗压强度小于5 MPa) 。近年来地质界给软岩赋予以更加广泛的涵义, 认为软岩包括以下三类岩石:
(1) 软质岩石, 包括黏土岩、页岩、软质的泥灰岩、凝灰岩、千枚岩、片岩、膨胀岩等;
(2) 构造岩或断层破碎带;
(3) 风化岩。
软岩通常具有抗压、抗剪强度低;变形模量小, 易产生较大变形;水理性差, 遇水易软化, 并可能产生崩解、膨胀;流变效应明显, 长期强度低等特性。在这类围岩中施工, 经常会发生围岩坍塌、软化、膨胀、高地应力下收敛等现象, 给掘进机施工带来困难, 甚至造成管片变形开裂, 影响结构安全。
1.2 土洞段施工要点
双护盾掘进机作为硬岩掘进机, 在通过土质洞段时, 不可避免地会出现洞轴线下沉、管片间错台增大、管片裂缝等缺陷, 但只要处理得当, 对短距离土洞段仍可通过, 至少可以保持高于人工开挖的施工速度。双护盾掘进机在土洞段中施工, 主要技术要点为:
(1) 控制出渣量, 防止大塌方。具体措施包括减少刀盘宽度, 在制造时应力求减少刀盘在前护盾体的外露部分, 减轻对围岩的扰动, 封闭部分周边刮刀和集渣斗, 减少出渣量。
(2) 及时调整机头液压线路, 调整机头方向, 控制机头下沉, 减少纵坡超差。
(3) 在黏土洞段, 采用人工从机头掏渣, 维持缓慢掘进, 在刀头喷泡沫剂, 也可减少刀盘黏结。
(4) 如遇管片较大变位, 可以先采用临时支撑, 保证施工安全。
1.3 黏土质岩体与破碎松散岩体
黏土质岩体与破碎松散岩体属于塑性围岩, 具有风化速度快、力学强度低、遇水易软化, 并可能表现出膨胀、崩解等特性, 如果伴随挤压破碎带、不整合接触以及节理密集带等现象, 工程性质更差。如洞线位于地下水位以下, 则经常聚集地下水。双护盾掘进机在该类岩层施工时, 容易出现机头倾斜下沉, 围岩坍塌。严重时产生掘进机护盾变形, 造成管片安装困难。有的工程由于辅助推进缸靴受尾盾的侧压力导致缸杆变形, 安装器工作受阻等。掘进机长期在脱困下工作, 超负荷运行, 减少推进液压系统和主轴承的寿命。掘进机在该类软弱岩层中掘进应按“三低”、“一连续”、“宁慢勿停, 宁高勿低”等原则操作。
三低:低推力、低转速、低贯入度。尽量减少对围岩的扰动, 防止机头下沉发生塌方、卡机、泥滚刀等现象。在掘进过程中尽可能采用“小行程换步”、“先稍退再纠偏”等方法, 逐步通过。
一连续:尽可能坚持连续掘进, 不轻易停机, 随着岩层风化, 结构扰动, 地下水或施工用水增湿, 都会加剧岩层的软化, 且时间越长, 软化程度越强烈, 导致无法继续掘进, 因此, 尽可能减少停机, “宁慢勿停”。
宁高勿低:该类围岩中施工最容易产生机头下沉, 纠偏困难, 要注意调整机头始终保持一定的向上趋势, 保持纵坡超差为“+”向超差。
1.4 塑性变形膨胀岩洞段
膨胀围岩的变形属于流变变形, 具有明显的时间效应, 在这一类地质条件下施工, 掘进机一定要能满足连续作业要求。掘进开挖以后如不能及时支护、限制围岩的收敛变形, 卡机、抱机事件也就明显增加。引大济湟所采用的掘进机, 标书中规定在Ⅱ类围岩中, 每一环施工所花费的时间为35 min, 实际一个循环在1.5～3 h之间, 最长时间达3 h 47 min。2007年日进度分析, 满足总进度计划25.63 m/d的时间仅占10.41%, 其中事故停机折合117.36 d, 占施工天数的32.15%。2008年则只有2 d达到要求进度, 占2.02%。在这种状况下, 经常形成停机、收缩卡机、脱困、再卡机的恶性循环。如果能减少停机, 连续施工, 衬砌及时跟上, 事故就会明显减少。
2 断层带及其影响带洞段
对断层带及其影响带洞段, 由于前期地质勘查工作量和技术水平的限制, 往往事先对其产状、规模、位置及其危害程度缺乏确切了解。较小的断层破碎带对掘进机的掘进影响不大, 在不采取任何措施的情况下, 即可顺利通过。但是一旦遇到较大的断层破碎带往往伴随着大塌方, 就可能压住护盾和刀盘, 进而发生卡机现象, 使掘进机掘进受阻, 有时还会对掘进机掘进方向产生不同程度的影响, 造成管片大范围破损, 安装质量下降;还可能对设备造成不同程度的损坏, 如护盾变形等。
2.1 尽量查清断层破碎带及共影响带的准确位置,
制定施工预案
前期勘探阶段根据区域地质等相关资料, 一般均能预报出可能出现的较大断层带, 却很难准确判定断层带在隧洞附近的准确位置, 在掘进机掘进过程中应采用超前钻探、地质雷达TSP203 (地质超前预报仪) 等方法进行预报。在掘进过程中加强观测也有助于判断断层带出现的位置。在断层及其影响带出现前掘进机施工经常出现以下征兆:
(1) 出渣量增大, 岩渣粒径大小悬殊, 与正常掘进时岩渣粒径有较大区别, 块状含量增多, 岩粉含量降低, 有些岩块上附着钙质薄膜, 可能有多个地质年代的渣料同时伴存。
(2) 掘进机推力降低, 贯入度及扭矩增大。
(3) 掘进机推力加大, 但掘进速度反而减慢, 出渣量巨增, 经常会将传送皮带压住 (出现塌方、围岩松散, 自稳性极差, 可能已将刀盘和盾体压住) 。
(4) 富水洞段可能出现涌水量突增, 伴随泥裹石、流沙涌出。
(5) 前后支撑反作用力降低, 护盾滚动严重。
2.2 掘进操作应采取的措施
(1) 在该区域安装配筋量大的重型管片。
(2) 减少刀头喷水量。
(3) 降低刀盘转速及掘进机推力, 减少单位时间出渣量;出渣量超过正常渣量的30%时, 可封堵部分铲斗的进料口, 以减少单位时间出渣量。
(4) 加强对刀盘前部掌子面围岩的观察, 如果是较小的断层, 可不停机快速通过。
(5) 经刀盘前部探测并通过超前钻钻探后确认为大的断层, 可考虑停机进行临时固结灌浆或化学灌进行处理, 使围岩具备一定自稳能力, 防止在掘进机强行通过后引起管片支护体垮塌, 造成事故。
2.3 掘进机脱困处理
(1) 如因刀盘和盾体围岩塌落造成刀盘不能转动, 则必须对刀盘前和盾体围岩进行化学灌浆或固结灌浆, 然后人工撬挖刀盘周围岩块, 以松动刀盘。国外有采用往复掘进成功的先例, 但很多工程实例说明, 在机头被塌方包裹之后, 后退机头会导致大规模塌方, 使后续处理更加困难。
(2) 如采用在掌子面灌注水泥浆和化学灌浆仍无法通过时, 则宜采用从顶部或两侧开挖旁洞到机头进行人工支护清理后再行通过。
3 溶洞洞段
溶洞是掘进机施工中最为复杂的工程地质问题之一。由于溶洞发育条件的差异, 导致溶洞类型不同。北方亚干旱、亚湿润地区, 地下岩溶以溶隙为主。按洞穴充填情况, 分为充填型溶洞、半充填型与非充填型溶洞。不同充填类型对双护盾掘进机施工影响不同, 要求采用不同的处理措施。
3.1 充填型溶洞
山西万家寨引黄总干线、南干线、联接段通过的溶洞多数为充填型, 在掘进机掘进过程中, 未发生较大停机事故。一些规模较小的隧洞在掘进机通过后, 缺陷处理过程中才得以发现, 但规模较大的溶洞, 当充填物中的黏土或亚黏土含水较多时, 就会黏结刀头, 必须停机清理刀头。有时还会有部分未破碎的大岩块直接进入料斗, 发生卡皮带现象。这时可以拆除部分滚刀, 用人工清除包裹的黏土。
3.2 半充填型溶洞
山西引黄北干线1#洞掘进机行进在柱号23+349处碰到规模较大的半充填型溶洞, 经处理后掘进机重新启动, 但至柱号23+335处时, 掘进机再次被坍塌体卡住机头, 经再次处理后于2010年1月16日重新启动, 正常掘进, 前后停机时间约为110 d。施工方法为:
(1) 探明地质情况。
(2) 清理洞顶不稳定危岩, 同时采用挂网喷浆、锚杆支护等方法加固洞壁, 确保施工安全。与此同时, 采用潜孔钻及手风钻等手段查明洞底溶洞充填物状况。
(3) 对隧洞底部破坏碎软弱岩石, 铺填混凝土加固, 便于掘进机滑行。在机头前方底部塌落体灌注水泥浆, 铺设钢筋网, 浇注混凝土加固, 防止滑行中机头下沉。
(4) 采用钻孔、液压胀裂、人工挖掘等方法将竖立在两壁的危岩和已经塌落的岩块和泥石体, 通过皮带机出渣口人工清出洞外, 对掌子面顶拱做超前小导管注浆。
(5) 安装钢支撑, 用锚杆固定在岩壁上, 在钢支撑中心线上下挂网喷混凝土, 形成支撑靴垫, 做成滑行洞段。
3.3 未充填型溶洞
未充填型溶洞掘进机无法正常通过, 需要采取回填、打支洞架设桥梁或绕避等预处理措施。山西引黄工程总干线6#隧洞在桩号K4+238处碰到溶洞, 该洞宽2 m, 高7 m, 体积约400 m3, 先用豆砾石回填到隧洞底以上25 cm, 待掘进机通过后再对回填豆砾石进行回填灌浆。南干5#洞在桩号CH41+808.0遇到一未充填的溶洞, 被迫停机, 该溶洞长约14 m、宽1.2～6 m、高出洞顶约30 m、深于洞底约6 m, 无地下水。处理方法是先对洞底部位的松散充填物进行封堵与灌浆, 再用素混凝土回填至底板以下50 cm, 然后浇筑钢筋混凝土, 作为掘进机通过的基础。由于溶洞与洞轴线斜交, 一侧处于临空状况, 用素混凝土回填至洞顶以上5 m, 再用掘进机掘进通过, 前后历时10 d。
4 结语
刍议大断面岩石巷道快速掘进技术 篇6
就大断面岩石巷道而言,掘进效率低下、炮眼利用率不高是非常普遍的问题,矿山压力也随着软岩巷道开采作业的逐渐深入而不断提升,围岩条件始终处于波动之中,这必然给掘进工作提出了更高要求。在掘进过程中,工程人员只有充分结合矿井实际情况,对中深孔的挖槽控制爆破技术进行深入学习,才可能全面掌握中深孔爆破技术、实现支护设计的优化与提升、改良掘进技术工艺,并最终攻克大断面岩石巷道快速掘进这一技术难题。
1快速掘进设备搭配
在进行大断面岩石巷道的掘进作业时,必须对以下工序进行合理的安排与调整:机械配备;钻爆工艺;装运矿渣;锚喷支护。以上工序在进行调整和搭配时必须充分考虑到掘进巷道的实际条件,如通风情况、排水能力等。
1.1改良机械设备
机械设备的安全性必须得到充分保障,只有这样才能提高掘进作业效率,并尽可能降低参与工程的工人的劳动强度。不仅如此,机械设备还要确保具有良好的岩石巷道成型能力。
1.2合理排布装运渣作业线
在选择装渣设备时,应确保其满足效果好、机械水平高、牢固耐用的要求。在选择机车、矿车时必须确保二者搭配合理,如果矿车具有较大的容量,则应配置额定功率更高的机车。同时,在选择机车时还应尽可能考虑到铺设线路的水平及设备数量等指标。
1.3改良工艺
在掘进过程中,平行作业能够大大缩短循环周期,中深孔爆破对于掘进效率的提升也有帮助。
1.4选择科学的组织管理模式
要保障机械化施工和爆破工序正常、高效运转,就必须对循环掘进环节进行合理规划与调整,还要结合施工场所实际情况制定合理的考勤制度并严格遵守,通过高质量的培训和宣讲提升工程人员的业务水平和综合素养。
1.5切割工序合理化
在对机械进行改进的过程中,还需要结合岩层特点进行切割顺序的微调,从而为掘进速度提供保障。当煤层较松软时,可从工作面下角向上进行切割,一方面确保切入的稳定性,另一方面也利于装载和切割。若岩层大多是硬质煤,那么就需要尽量避免切落煤块过大影响装运,所以应从上向下进行。此外,在切割过程中也要避免横断层理的现象,否则切割速度也会受到一定程度的影响[1]。
2超前地质探测技术浅析
要确保大断面岩石巷道掘进安全、高效,就必须在动工之前先进行超前地质探测。近几十年来,世界范围内的煤炭大国对于超前地质探测技术都给予了高度重视与关注,也取得了相当丰硕的成果。但由于小构造问题依然会对岩石巷道造成一定影响,因此这项技术依然有较大的提升和进步空间。
就目前来说,世界范围内的煤矿超前地质探测主要有以下几类:地质理论预测;钻探勘探、巷道勘探;矿井物探。矿井物探技术又可分为震波法与工程电法两种。但在中国,此类技术的研发和应用还不够普及,这主要是由中国地质条件千变万化及地下多样、不均匀的介质所决定的。在设备方面,中国矿井地质构造领域成就较高,但在探测方法、探测适应性、煤岩层差异性控制等方面依然存在着一定的问题。综上,在可预见的未来,中国依然要将综合物理探测技术作为煤矿地质探测领域的主要应用方向,这对于岩石巷道的快速掘进技术而言必然是一个相当有效的推动力。
3新型炸药与爆破系统研发
若巷道中有发生瓦斯爆炸的危险性,那么在进行爆破施工的过程中只能使用三级煤矿许用炸药。就软岩来说,这种炸药能够保障爆破效果,而对中硬以上的岩层来说,其爆破效果相对就差些。这是由于如通过这类炸药进行爆破,炮孔的利用率往往较低,因此岩石巷道掘进效果就会较差,这必然会对煤矿矿井建设与生产带来负面影响[2]。综上,能否研发出可以适用于中硬以上岩层爆破作业的炸药对大断面岩石巷道快速掘进技术而言至关重要。
就目前而言,许多煤矿企业在进行岩石巷道的掘进时往往选择使用手工方式编制设计说明与爆破施工图标,这种传统的模式有误差大、速度慢、耗费精力大等缺点。不仅如此,企业还需要明确认识到每套爆炸参数与说明都仅适用于与之相对应的特定巷道,当转移到其它巷道作业时,必须对其进行适当调整,不能生搬硬套。可以说,中国的中深孔和深孔爆破依然存在相当大的缺失,因此制定和研究出适用范围相对更宽泛、适用性更强的设计书与使用图标,对于中国整体岩石巷道快速掘进技术的发展和掘进效率的全面提升有重要意义。
4有害气体监测
在岩石巷道的掘进过程中,涌出的瓦斯总量往往不多,但这并不意味着在某些特定形势下瓦斯等气体不会出现,所以在大断面岩石巷道快速掘进过程中,施工企业必须配备专业的有害气体监控系统、设备及人员,确保掌控岩石巷道所处岩层的构造及瓦斯等有害气体的出现规律,并在实时监控的前提下建立起完备的有毒有害气体防治系统。
5施工工艺优化的可行性措施
在岩石巷道掘进过程中,最主要的工序有支护、出矸及打眼放炮三项。这三者一般情况下并不是彼此相独立的,而是会在时间空间、人力物力等方面产生联系和影响,若工序安排错乱、资源调配不当,将会大大降低掘进速度与效率。因此,要想实现快速掘进,就必须确保在施工过程中对上述三个工序进行最合理、最科学的调度与安排。实现锚杆支护平行、迎头打眼及出矸混合作业,采用光面爆破掘进技术,引入循环作业制度,这些方法对于掘进速度的提高都是相当有效的。当工作人员进入掘进工作面后,就应将整个施工过程中所要用到的设备、机具、材料等都运至作业地点。在前一个班次放完炮后,可以暂时不对迎头进行清理,而是在打完迎头上半部分的炮眼之后用装岩机对其进行集中清理,通过耙运迎头之后5 m的矸石来为迎头创造空间,之后再在下半部分进行相关炮孔的施工[3]。在耙矸时,要尽量出尽矸石见到巷道底板,严禁出现堆积现象。在耙净迎头之后可将装岩机滑轮安放在距迎头20 m左右的位置,并通过连续耙矸、前后活动等方式配合。在预留出的空间内部,可以再进行顶板锚杆、两帮等的安装,实现打眼、出矸、锚杆安放同步交叉进行,进而大幅缩短循环所需的时间。
6结语
现代化工业对大断面岩石巷道的快速掘进技术及综合系统优化设计提出了很高的要求,此项技术的应用对于采掘接续相对紧张的现状有极大地缓解效果。实际上,大断面岩石巷道中支护类型的选择、炮眼位置的布置都能对生产过程产生影响,掘进速度的快慢、掘进效率的高低、矿山能否实现又好又快发展,都是由上述因素影响和决定的。大断面岩石巷道掘进技术只有朝着多样化、规范化、自动化、机械化的方向发展,才能更好地为国家、为社会贡献应有的力量。
参考文献
[1]孙文清,邵家仁,石振文,等.岩石巷道快速掘进技术分析[J].科技致富向导,2013(23):285-286.
[2]常立业.浅谈临涣煤矿大断面断岩石巷道快速掘进技术[J].现代矿业,2012(9):772-773.
大断面岩石巷道快速掘进技术探析 篇7
关键词：大断面,岩石巷道,快速掘进
对于大断面岩石巷道来说, 岩巷大断面掘进技术的效率较低, 炮眼的利用率也较低, 特别是随着软岩巷道的开采深度的不断增加, 矿山压力也随之不断加大, 围岩的条件随时都在变化, 这就使得对掘进的难度和技术要求变得越来越高, 结合煤矿的实际, 研究中深孔掏槽控制爆破机理, 来寻求合理的中深孔爆破技术和优化支护设计, 从而改进掘进生产工艺, 最终实现大断面岩石巷道的优质快速掘进。
1 快速掘进机械配置
在掘进岩石巷道时, 必须合理安排以下若干方面工序:第一, 机械配置;第二, 钻爆作业;第三, 运输装渣作业;第四, 锚喷支护。这些工序的合理调配必须考虑到掘进巷道的通风、排水等因素。
1.1 改进设备装备, 提高机械化作业水平
机械设备在施工时必须具有较高的安全性, 具有较高的掘进效率, 极大地减少施工人员的劳动强度, 此外机械设备还应实现较好的岩巷成型。
1.2 合理布置装运渣作业线
装渣机械的选择必须具有以下优点:第一, 装渣效果好;第二, 机械性能优越;第三, 坚实耐用。机车和矿车的选择必须合理搭配, 若矿车容量大, 应配备大功率机车。此外, 机车的选择还应以下因素:第一, 线路铺设质量;第二, 装运渣设备数量。
1.3 改进施工工艺, 实现掘喷平行作业
采用掘进平行作业可以有效减少循环时间, 可以采取中深孔爆破方式, 从而有效提高掘进效率。
1.4 采用科学的施工组织和管理方法
合理安排循环掘进作业和各工序的协调作业, 同时还应制定符合施工实际的管理制度, 并严格执行, 加强施工人员的培训, 提高其业务技能, 保证机械施工和爆破作业的安全高效进行。
2 超前地质探测技术研究
要想实现巷道的安全掘进, 在掘进之前, 必须对巷道进行超前地质探测。一直以来, 全球很多采煤国都非常重视超前地质探测技术的研究工作, 并获得了较好的成绩。但小构造问题对岩巷掘进的影响还未得到有效解决, 所以, 超前地质探测技术有待于进一步研究。
如今世界主要采煤国采用的煤矿地质探测方法主要有:第一, 地质理论预测;第二, 巷道、钻探勘探技术;第三, 矿井工程物探技术。其中, 矿井工程物探方法主要有:第一, 矿井震波法;第二, 矿井工程电法。但目前我国在超前探测技术研究和应用方面还不成熟, 这主要是因为:首先, 矿井地质条件复杂;其次, 地下介质具有多样性和不均匀性等特点。我国矿井地质构造在设备方面具有较好的成绩, 但还存在一些不足之处:第一, 探测方法不准确, 误差较大;第二, 没有有效控制落差较小的断层;第三, 探测方法的适应性较差, 不同矿井所采取的探测方法不同;第四, 煤岩层差异的影响。所以, 未来一段时间, 在进行煤矿地质探测过程中, 采取多种方法的综合物探技术将会成为一个新的研究和应用方向, 这将有效促进岩巷的快速掘进。
3 新型爆破炸药与爆破专家系统研制
如果矿井存在沼气爆炸危险, 爆破施工时必须采用三级煤矿许用炸药。对于软岩而言, 采用三级煤矿许用炸药可以实现较好的爆破效果;而对于中硬以上岩石, 采用三级煤矿许用炸药则难以获得良好的爆破效果。这主要是因为采用此种炸药进行爆破施工时, 炮孔利用率不高, 从而难以获得较高的岩巷掘进效果, 进而影响了煤矿建设进度和煤炭的高效生产。所以, 研发能够满足中硬以上岩石爆破的炸药对有效提高岩巷掘进速度具有重要意义, 也是今后的一个重要发展趋势。同时, 这种炸药必须既具有高威力, 又有较高的沼气安全性。
现如今, 很多矿井在岩巷掘进施工过程中, 采用手工的方式进行爆破施工图表和设计说明书编制工作, 这种编制方式的不足之处有:第一, 误差较大;第二, 速度较慢;第三, 耗费精力大。此外, 一套说明书、爆破参数等仅适用于一条岩巷, 而对于其他岩巷, 则不能生搬硬套, 必须及时对其做出调整。尤其是对中深孔、深孔爆破技术的研究和应用程度远远不够。所以, 研究出一套使用范围较广的爆破图表、设计说明书等, 可以提高掘进效率。
4 岩巷道掘进围岩有害气体监测技术
在进行岩巷掘进作业时, 岩巷中往往没有较多的瓦斯涌出, 但某些情况下, 掘进岩巷中也会出现瓦斯等一些有害气体涌出现象。因此, 在岩巷掘进过程中, 必须配备监测监控这种气体的设备。为此, 应做到以下两点:第一, 充分分析岩巷周围的构造情况以及瓦斯等气体的涌出机理和规律, 并做到实时监控;第二, 建立高效的有害气体防治技术体系。
5 经验及体会
(1) 对于大断面岩石巷道的快速掘进技术来说关键是要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, 采用科学管理方法实行多工序平行作业, 从而减少巷道掘进总花费时间, 来提高岩巷掘进速度。
(2) 在掘进的劳动组织和分工过程中, 优化施工工艺加快掘进速度的各个工序中, 支护、出矸、打眼放炮是三大主要工序。三大工序中, 各工序并非独立进行的。由于时间、空间、人员数量上的限制, 各个工序在配合上存在相互联系、互相制约的关系。施工的顺序、时间、空间、人员等方面的不协调会强烈影响掘进速度。鉴于这种情况, 欲提高掘进速度、实现掘进高效, 必须保证作业过程中合理调配三大工序的时间与空间。实现出矸、迎头打眼、锚杆支护平行交叉作业。
(3) 进一步加强机电设备维修与保养工作, 确保机电设备的正常运转, 从而减少时间, 提升正规率。
(4) 为了更好地实行快速掘进, 建议成立施工准备队, 施工零星工程, 并替换现有掘进队进行巷道竣工和设备撤出, 解放现有掘进队伍, 提高掘进队伍的工作效率。
6 总结
煤矿生产过程中提高巷道掘进速率能缓解采掘接续紧张的难题, 而在大断面巷道掘进中合理的选择支护类型、炮眼布置等实际生产可以预控的影响因素后, 可以极大地提高掘进速度, 为矿山的可持续发展贡献力量。随着大断面岩石巷道快速掘进技术的发展, 大断面掘进技术今后要向大断面化、断面多样化、使用范围扩大化、自动化和长距离化的方向发展。
参考文献
[1]张新华.浅谈如何提高煤巷综掘掘进速度[J].中小企业管理与科技, 2009, 21.
[2]刘瑜, 等.沿空巷道锚网梁索支护技术的应用效果分析[J].江西煤炭科技, 2009, 3.
[3]孙玉福.锚杆智能化无损检测对支护质量的影响评估[J].煤矿开采, 2009, 3.
大断面斜井快速掘进技术的应用 篇8
关键词：大断面,斜井,快速掘进技术,应用
斜井的建设大多需要穿煤层掘进, 我国大部分矿井采用的掘进机为煤巷掘进机或半煤巷掘进机, 这样导致了斜井掘进只能采用较为落后的设备进行钻爆法施工, 造成了施工速度缓慢, 基建周期延长, 最终影响整体的施工进度, 增加了施工成本。
随着近年来煤矿综合机械化水平的不断提高, 大断面斜井的掘进速度也逐渐提高起来, 但在提高大断面斜井掘进的过程中, 需要准备好完善的斜井掘进配套作业线, 注意并把握好施工工艺的关键, 综合考虑各种因素, 加快大断面斜井掘进速度。
1 国内斜井掘进发展历史及现状
通过斜井建设和立井建设比较可以发现, 斜井建井的工期较短, 投资较少, 可以节约时间和施工成本。在实践中, 随着煤矿机械化水平的提高, 斜井的开发所占比例越来越高。提高斜井的掘进速度, 对缩短煤矿建设周期、降低建设成本具有重要意义。
二十世纪50-60年代, 我国出现了较多的斜井工程, 但效率极低, 加上当时设备落后, 没有合理有效的排水设施, 经常造成斜井建设延期, 斜井工作面不能正常工作的情况。
二十世纪70年代, 耙斗装岩机与箕斗成功的结合应用于斜井建设之中, 加上防水炸药的出现, 高效风钻的问世, 激光指向仪、潜水泵等设备的使用, 岩石爆破和锚喷支护技术的推广, 极大的降低斜井掘进的劳动强度, 提高了我国斜井掘进速度和质量。
二十世纪80年代, 随着对矿井深度的要求不断增加, 开始了集中化和大型化矿井建设, 由此出现了大断面斜井。高效快速地完成斜井建设, 就需要推动斜井掘进速度。此后, 随着矿井机械化水平的不断提高, 出现了斜井快速掘进配套作业线, 实现了斜井掘进速度的高效率、低能耗、高产稳产作业, 完善了大断面斜井快速掘进设备和技术, 让我国在斜井施工技术上, 取得了良好的成绩, 并达到世界先进水平。
2 大断面斜井快速掘进配套作业线及其优势
2.1 大断面斜井快速掘进配套作业线
世界范围内, 在斜井施工中钻爆法仍然是作为主要的施工方法, 在我国的斜井掘进中, 都是采用的钻爆法进行施工。随着矿井机械化水平的提高, 开发出了大功率耙斗装岩机, 大容量的箕斗与矸石仓, 并完善了整体辅助设备, 形成了完善的系统的配套作业线, 极大地提高了斜井掘进效率。实践证明, 这种综合的斜井快速掘进配套作业线, 可以满足千米斜长的大断面斜井施工, 每月成井可达400m左右。
2.2 大断面斜井快速掘进配套作业线的优势
(1) 提高生产率
由于斜井快速掘进作业线中设备采用了大功率耙斗装岩机, 其设计的技术生产效率为120m3/h到180m3/h, 生产效率较之传统设备的生产效率有了质的提高。根据实际操作获得数据, 装满8m3箕斗的时间, 最快2min多, 最慢也仅需要6min左右, 除去其他因素的影响, 实际平均技术生产率也达到了100m3/h左右, 极大地提高了生产率, 推动了斜井掘进进度;
(2) 工艺性良好
在斜井快速掘进配套作业线装备中, 采用了箕斗装岩机平行作业的工艺, 实现了打眼、装岩两道工序的平行运作, 相互不干扰, 极大地提高了斜井掘进作业的效率。如果每月的斜井掘进需要达到385m左右, 每天掘进速度约为13m, 则需要保证七个循环, 每个循环的时间大约为3h, 如果在3h内不能保证完成打眼、爆破、锚喷等工序, 就难以保证整体工程的进度。平行作业的工艺, 可以实现多种工序的同时进行, 互不干扰, 从工艺上提高了作业效率;
(3) 稳定性高, 可靠性强
箕斗装岩机的稳定性能好, 十分可靠。在实践中发现, 箕斗装岩机每天运转20h多, 事故率仍低于1%以下, 极大地保证了机械工作的可靠性, 减少了维修时间, 提高生产效率;
(4) 竞争力强
在各类的装岩机械中, 箕斗装岩机在价格和性能上, 都可谓占有很大优势。箕斗装岩机的造价很低, 操作和维修却十分的方便, 工作性能稳定, 效率高, 具有很强的竞争力。
3 大断面斜井快速掘进成套技术
一般来说, 斜井成套技术包括斜井掘进机械化作业线、支护机械施工技术、斜井施工的其他技术三个方面。下面主要介绍大断面斜井快速掘进配套技术中的支护机械施工技术、斜井施工的其他技术两个方面。
3.1 支护机械施工技术
在进行斜井快速掘进的过程中, 为了保证斜井的安全性, 需要进行合理的支护施工。锚喷支护是主要的斜井支护方式, 具有先进性、安全可靠性、机械化程度高、施工速度快等特点, 其施工方法科学合理。
锚喷支护在斜井之中的施工简化了斜井支护的工艺程序。另外, 砼喷射机和搅拌机设于地面, 采用远距离输料的方式, 大大地节省了支护作业所占用的空间。锚喷支护是进行大断面斜井快速施工的主要保障, 其配套设施包括以下设备:
WG—25型双罐型砼喷设计换成PZ—5型转式砼喷射机和配套的LJP—1型定量调配机, 在上料问题上实现自动化;选择使用内径为75mm-100mm的钢管或硬塑料管、玻璃管, 选择塑料管则需要耐磨的不产生静电作用的塑料管;在供水问题上, 随着井筒加深, 需要考虑水压过高的问题, 增设降压水箱;在进行配套设施安置问题上, 一般将输料管两趟分设于井筒两侧, 避免出现干扰现象。
3.2 斜井掘进施工的其他技术
(1) 激光指向仪
在斜井掘进过程中, 需要对掘进的方向和坡度进行测量, 传统的测量方式是采用经纬仪进行操作, 严重的加长了掘进的循环时间, 延长了施工时间, 造成施工效率下降。而激光指向仪的出现和应用, 解决了经纬仪存在的问题, 不仅不占用掘进时间, 使用上也十分的方便。激光指向仪的精度十分高, 可以实现500m长距离内的定位。在实际操作中, 一般采用两到三台的激光指向仪, 其中一台在拱基线处定腰线, 另外一到两台则在斜井顶部, 进行中线定位。
(2) 中深孔光面爆破技术
二十世纪70年代中期, 我国成功进行了光面爆破技术试验。光面爆破技术实现了最大限度保护围岩不被破坏, 可以有效减少超挖现象, 加上爆破作业十分安全, 成本较低, 爆破之后利于锚喷支护, 减少支护材料。一次放炮的进尺较大, 优化了各工序转化时间, 提高了掘进速度, 获得了良好的社会效益和经济效益。
(3) 排水系统
在斜井掘进过程中, 需要建立完善的排水系统, 保证能够及时将工作面积水清除出去, 保障斜井挖掘进度。一般排水系统的建立, 是在斜井现场安置灵活方便的小型潜水泵或气压泵或喷射泵等。
在进行斜井挖掘的时候, 需要将众多工序综合考虑, 交叉作业, 既要明确分工, 也需要紧密协作, 只有这样, 才可以更加有效推动斜井掘进速度。
4提高大断面斜井掘进技术应用的方向及措施
虽然我国在斜井掘进技术的应用上, 达到了世界先进水平, 但在实际操作中, 还有一些不足之处, 提高大断面斜井掘进技术还有较大提升空间。
4.1研制深孔光面爆破技术
目前我国采用的都是中深孔光面爆破技术, 中深孔光面爆破技术的数据如下图, 可以清晰地看出中深孔光面爆破技术存在着一些不足。
中深孔光面爆破技术所打造的炮眼深度一般只有2m左右, 研制更为高效的液压钻机或新型高校钻机, 将炮眼深度增加到3m-5m, 可以提高循环进尺能力, 加快掘进速度, 减少辅助作业的时间消耗;因电磁雷管属于封闭回路, 加上其具有抗杂散电流等特点, 可以实现装药与钻研的平行作业, 节省连线的时间, 在进行起爆的时候, 让每根雷管都获得相同的能量, 保证爆破的可靠性;根据现场的实际情况, 利用计算机绘制出相对应的爆破图标;对现场及时进行指导, 提高爆破的效率, 避免出现盲目爆破现象。
4.2优化作业线提高整体设备能力
研制新型的设备, 提高各种设备之间的紧密联系, 优化作业线的整体组合能力, 可以有效提高大断面斜井掘进速度。
(1) 为提高装岩生产率, 可以优化箕斗装岩机的设计参数, 制作出容量为1.5m3的大箕斗, 提高装载能力;
(2) 研制12m3箕斗并改进卸料口, 提高装满系数减少卸料时间;
(3) 加大卸载翻转角度, 开发可转动导向架, 让箕斗卸载更加平稳, 可以最快的速度进行复位;
(4) 加大新型提升机的研制力度, 尽快提高运行速度。根据目前资料分析, 我国斜井施工中最大的绳速为3m/s, 如果将绳速进一步的提高, 可以有效提高整体运行能力;
(5) 优化作业线整体作用。机械化作业, 需要各种设备之间能力匹配, 优化设备能力, 获得最优效益;
(6) 根据斜井断面大小, 进行作业线设备优化组合, 最大力度的提高作业效率。
4.3科学化管理
在大断面斜井快速掘进技术的应用中, 管理水平的高低至关重要。提高管理水平, 可以带动工作效率, 提高斜井掘进速度, 最终收获良好的社会效益、经济效益和环境效益。建立现代化管理方式, 使用计算机进行数据收集、处理, 并通过现代化技术, 对斜井施工的整体进程, 进行全方位的、实时的监管, 及时发现问题并处理问题。
5大断面斜井快速掘进技术的应用效益
随着机械化水平的不断提高, 大断面斜井快速掘进技术也获得了巨大进步, 在众多的实践中证明, 采用先进的斜井快速掘进作业线及其配套技术, 可以有效缩短工期, 收获良好的经济效益;先进斜井掘进配套技术的应用, 提高了工程的质量并保证了工作人员的安全, 获得了良好的社会效益;采用高科技爆破技术, 完善污水排放系统, 对污水进行处理排放, 保护周围环境, 收获良好的生态效益。
6 结语
大断面斜井施工, 是地下工程或采矿工程中重要施工部分。目前我国形成了大耙斗-大箕斗-大绞车-大矸仓等设备的机械化作业线, 采用中深孔光面爆破技术及锚喷支护工艺, 加上激光指向等高科技技术的不断应用, 使得我国在大断面斜井快速掘进技术领域达到了世界水平。但大断面斜井快速掘进技术还有着较大的发展空间, 可以研制更为先进的深孔光面爆破技术, 优化作业线设备综合能力, 提高科学化管理, 及时发现问题处理问题, 进一步的提高和推广大断面斜井快速掘进技术的应用, 获得最优经济效益、社会效益和生态效益。
参考文献
[1]王亮.浅谈大断面斜井的快速施工技术[J].科技创新导报, 2011 (22) :66.
[2]高文亭, 等.大倾角、大断面斜井快速掘进应用技术研究[J].河北煤炭, 2011 (06) :11-12.
小断面岩巷快速掘进分析 篇9
在煤炭市场经济下滑的今天, 努力提高掘进效率, 解决矿山采掘矛盾, 已成为日益严峻的问题。同时岩石巷道的掘进也增加了矿上采煤成本。另外, 对于高瓦斯及煤与瓦斯突出的煤层开采, 由于高 (低) 抽巷作为抽放瓦斯的专用巷道, 抽放瓦斯效果明显, 从而受到设计者亲睐。但高 (低) 抽巷多为小断面的岩石巷道, 因此这类小断面岩巷的快速掘进也成为矿山采掘研究的课题。现以五阳煤矿7607高抽巷为例, 分析小断面岩巷快速掘进的方法与技术。
1 优化设计合理配置凿岩机具与设备
a) 必须合理选择掘进层位, 确定支护参数和断面大小, 以便确定适宜的掘进设备与机具。岩巷掘进层位一定要选择在岩层稳定、构造少、岩石硬度适宜、巷道坡度平缓的岩层中, 微上坡为适宜, 防止掌子头积水, 最大限度地沿稳定层位掘进, 减少下山巷道;b) 根据矿山投入成本及巷道断面大小, 选择合适的掘进设备与机具。小断面岩巷机械化作业线主要有气腿式凿岩机配耙斗装岩机作业线和小型液压钻车配扒渣机作业线两种形式;c) 合理设计巷道支护参数、施工方法、支护锚杆 (索) 个数, 减少非正规作业工序。
7607高抽巷巷道掘进对象为泥岩、砂质泥岩, 顶板为中厚层状石英砂岩, 为1.5°下坡掘进, 其中岩层自然坡度最大为-5°~-2°。瓦斯绝对涌出量0.8 m3/min, 正常涌水量为0.5 m3/h左右, 最大涌水量为1.5 m3/h左右。7607高抽巷采用树脂加长预应力锚固锚杆锚索组合支护系统, 矩形断面, 宽3 m, 高2.6 m。考虑所掘7607高抽巷巷道断面较小, 巷道围岩岩性较软, 及矿上的投入成本, 最终选择使用气腿式凿岩机配和耙斗装岩机作为施工工艺。气腿式凿岩机灵活方便, 操作简单, 便于维修, 打眼、出渣、打网主要工序大部分时间都能平行作业, 成本也小[1]。因此7607高抽巷掘进时使用气腿凿岩机 (B290) 进行打眼, P30型耙斗装岩机、DSJ-80型皮带输送机出渣。同时为避免帮底锚杆由于出渣困难打设不及时, 挂网困难等影响支护进度的情况, 设计为帮打设2根锚杆, 横向挂网, 巷帮下部500 mm裸露围岩。
2 改良爆破工艺采用合理的爆破参数
炮掘巷道中, 爆破工艺是影响和制约巷道掘进速度和质量的关键。爆破质量好坏主要受掏槽眼、炮孔深度、装药量和装药深度的影响[2]。
2.1 掏槽爆破影响
掏槽方式主要分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合眼掏槽。其主要为其它眼位爆破提供自由面, 进一步提高炮眼利用率。其爆破好坏直接决定着整个断面的爆破质量。因此必须选择合适的掏槽方式和爆破参数。经过反复的爆破工艺优化与对比, 在7607高抽巷掘进工程中, 实践出采用混合眼掏槽方式较好。混合眼掏槽有效结合了直眼掏槽和斜眼掏槽的优点, 打眼数目较少, 节省了打眼时间和装药时间, 巷道成型控制较好, 爆破崩出的矸石破碎度也大大增加, 利于装岩机、皮带的出渣。同时也减少了爆破对邻近支护锚杆、锚网的破坏, 从而避免了多次返工影响掘进效率, 保证了锚网支护可靠性, 消除由于锚网破烂矸石掉落伤人及锚杆支护质量不达标造成事故的隐患。
2.2 炮眼深度的影响
炮眼深度直接关系到一个循环的进尺量。因此, 炮眼深度决定了每一个班能完成的完整循环数。炮眼加深可使每循环进尺增加, 相对减少辅助时间。但随着炮孔深度增加, 打眼、装药时间就会增加, 炮眼角度也越难控制, 影响爆破效果。因此选择合理的炮眼深度尤为重要。根据不同围岩条件, 选择不同炮眼深度, 充分提高炮眼利用率, 提高掘进速度。巷道全断面岩石较硬时, 打眼速度较慢, 采用短掘快进掘进方式, 即打浅炮眼多循环的掘进方式。当巷道全断面岩石较软时, 采用中深孔爆破作业方式, 增加单循环进尺。
2.3 装药量和装药结构的影响
俗话说, “三分打眼, 七分装药”。可见, 装药在爆破过程中也显得非常重要。装药量大小、装药结构变化、炮泥封实程度都会对爆破效果产生影响。
通过综合考虑各因素及多次爆破实践结果, 7607高抽巷采用一次打眼、分次爆破的混合眼掏槽方式。实施混合眼掏槽爆破技术要严格按照爆破说明书操作, 针对不同岩性, 适当调节爆破参数, 并注意以下几点:a) 保证打眼质量, 周边眼按设计要求布孔。控制周边眼的眼位和角度, 保证炮眼在同一光滑曲面上, 周边眼眼位布置在巷道轮廓线上;b) 炮眼数目及深度根据岩石可爆性适当调整, 软岩中减少炮眼数, 增加炮眼深度;c) 为保证爆破效果和爆破安全, 应保证各炮眼的填塞长度和质量;d) 对迎头打眼制定一套技术管理办法, 迎头布置2部风钻同时打眼, 需精心调配凿岩机的布局, 定人、定钻、定眼位、分区进行, 根据每班爆破后的效果, 及时总结所打炮眼的深度和角度中所存在的问题, 以便在下班掘进中更好地控制巷道成形和提高爆破效率。
3 保证三率正常
保证“三率”正常, 即:控制出勤率、提高正规循环率、减少事故率。a) 做好人员排勤轮休工作, 始终保证每班岗位人员充足, 尤其放炮员排休, 对放炮员在工资上采用激励政策, 保证每班正常出勤, 当班完成多于单循环的, 另进行额外6S分的奖励;b) 为充分利用掘进循环时间, 应积极采用多工序平行交叉作业。如:双钻机打眼, 出渣与打眼平行作业, 合理滞后巷帮支护, 顶帮平行支护, 支护材料准备到位, 始终保证掌子头掘进与支护;c) 做好机具、设备、材料的检修和维护工作, 备用材料、配件、机具齐全、可靠, 根据工作面风压情况, 合理错开全矿用风高峰期, 加强机电检修工作, 减少事故影响。
4 加强劳动组织提高员工职业技能素质
正确选用劳动组织形式, 配备足够的施工人员, 明确分工, 责任到人, 各个工序之间紧密衔接。加强职工爆破技能培训, 保证每次的爆破效果和炮眼利用率, 根据巷道围岩软硬程度, 合理布置掏槽眼和确定炮眼深度。在围岩较软时, 适当加深炮眼深度, 保证日进4个循环 (4.8 m) , 争取5个循环 (6 m) , 月均140 m。
5 结语
巷道掘进需将人、机、物、法、环等各个方面都要综合地达到最大效率, 考虑员工素质、超前管理、技术革新、装备设施、地理条件等诸多因素, 在掘进过程中要充分利用巷道空间和工序时间问题, 实现多种工作平行交叉作业, 做到各工序间紧密衔接, 正规有序, 全面而均衡地完成正规循环任务[3]。努力降低工人劳动强度, 提高机械化程度, 提高管理人员的水平和劳动组织能力, 利用奖励机制最大限度调动广大施工人员的劳动积极性, 从各个方面提高巷道掘进施工效率。
参考文献
[1]宁恩渐.采掘机械[M].北京:冶金工业出版社, 1999.
[2]王文龙.钻眼爆破[M].北京:煤炭工业出版社, 1986.