岩石掘进

岩石掘进（精选7篇）

岩石掘进 篇1

0引言

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.

[3]隋长彪,刘立平.岩石巷道快速掘进的分析与研究[J].黑龙江科技信息,2013(12):150-152.

岩石掘进 篇2

关键词：复杂岩石地层；盾构掘进；施工；刀具管理

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0168-02

随着国内煤矿发展形势的转变，煤矿开采技术也面临着新的挑战，其中复杂岩层盾构掘进技术在煤矿开采过程中被应用的也越来越多。我国地质丰富且复杂，在煤矿开采掘进过程中经常要面临地质条件复杂施工现场，目前，国内盾构掘进施工已经基本实现了机械化，TBM、盾构及顶管等掘进设备已经成为煤矿开采掘进常用的机械设备。机械化设备的应用大大提高了盾构掘进工程的施工效率，因此探究复杂岩石地层盾构掘进效能的影响因素对煤矿开采具有现实的指导意义。

1 复杂岩石地层盾构掘进现状及面临的问题

复杂岩石地层盾构掘进技术是煤矿开采掘进工作的重要技术之一，探究这一技术的效能及影响因素十分必要。

1.1 盾构掘进面临的施工环境越来越复杂

盾构法掘进在隧道掘进过程中应用较多，但该技术主要适宜在单一的软土、软岩地层或砂层及其互层的地层中掘进。但在实际应用过程中施工的地质情况往往比较复杂。例如：软硬不均、软硬交互、岩石强度差异大等等是比较常见矿区地层的实际情况。复杂的岩石地质层对盾构掘进技术提出了更高要求。另一方面，盾构法大多应用于小范围的掘进。但随着煤矿规模的不断扩大，煤炭资源的匮乏，煤矿掘进深度越来越深。现代社会盾构掘进技术施工的环境越来越复杂，对掘进的精度要求越来越高。

1.2 盾构掘进实现了全面机械化掘进

全面机械化掘进大大提高了盾构掘进的施工效率，是国内项目施工技术的一大发展。机械化程度越来高，如何有效使用掘进机械并保持机械的良好工作效率是盾构掘进技术应用的关键。从盾构技术应用的实现来看，机械损害严重是影响该技术发展的关键。掘进过程中机械刀具意外破坏和非正常磨损非常严重，同时其他辅助工作费用也有所增加。管片错台、管片姿态及成型隧道轴线难以控制等等都是盾构掘进过程中暴露的出的问题。不仅增加了掘进成本，还影响了煤矿开采的周期。盾构掘进机械是通过刀盘旋转，利用刀具切割岩石或土体工作的。掘进机械的刀盘、刀具的切割效能是评价掘进效率的重要因素。包括刀盘每转的切入深度及掘进速率。如何提高掘进机械的掘进效率是当前技术公关的主要方向。

1.3 安全事故是掘进工作面临的技术难题

从掘进机械的工作原理来看，机械刀盘工作时通过推力将刀盘切入岩石，随着刀盘的旋转盘形滚刀绕刀盘中心轴公转，在刀盘的推力、扭矩共同作用下，对煤层产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，形成煤块碎片，达到掘进目的。对掘进机械工作原理的理解可以更好地分析影响盾构切深和掘进效率的主要因素。结合相关的理论研究成果，地质条件、机械参数及操作特性等被视为影响盾构掘进机械效率的主要因素。其中地质条件对掘进效率的影响占主要。受复杂地质条件的影响，地下水压力等综合因素的影响，在煤矿开采掘进过程中极易发生坍塌等安全事故。机械参数和操作特性等因素的影响处于其次。复杂地质条件下如何安全开展煤炭开采生产，是煤矿开采技术发展难点和重点。

2 复杂岩石地层盾構掘进效能影响因素分析

盾构掘进技术在现代社会生产活动中扮演着重要角色，复杂岩石地层对盾构掘进效能影响较大，也正是这个原因相关课题的研究备受关注，所以分析复杂岩石地层盾构掘进效能影响因素的是非常必要的。

2.1 煤层的点荷载强度对掘进效能的影响

煤层的点荷载强度对盾构掘进效能影响非常明确。煤层受其煤质质量的影响，煤层的硬度和松软度有一定的区别。以对煤层点荷载强度和掘进的速率建立数学函数分析模型为例，研究结果表明：切深和掘进速率均随煤层强度的增大而降低，而且呈幂函数曲线关系。在该项目的研究过程中煤层点荷载强度对掘进效率的影响是显著的。受煤层点荷载强度的影响，在盾构掘进实践中要特别注意对煤层点荷载强度的分析研究。对开采区域的煤层强度和硬度过高时对煤炭开采的产量要做相应的调整。另一方面，煤层点荷载强度过高时，对掘进机械刀盘刀片的影响也较大。因此，在应用实践中要及时检查机械刀盘及刀片的磨损情况，磨损严重的刀盘要及时跟换。

2.2 煤层土仓压力对掘进效能的影响

所谓盾构土仓压力是用于维持刀盘前方的围岩稳定的推力。合适的土仓压力能有效避免土体坍塌或地下水流失的问题，是维持土体稳定的关键。在煤炭开采过程中如果不能很好地控制土仓压将直接影响周边的地质情况，造成周边坍塌的生产安全事故。另一方面，土仓压对掘进机械的扭矩、推力有一定影响，当提高掘进速度时为减少土体对刀具的磨损，通常采用降低土仓压力技术处理来控制掘进成本。土仓压力的大小的控制是盾构掘进技术的难点。在煤矿掘进方案制定时，需要对矿区区域各方面的因素综合考虑以定出合理的土仓压力值。实践中地层土压力、地下水压力、预备压力等都是计算合理土仓压需要参考的数据。在掘进过程中，螺旋输送机的出煤量对土仓压有一定影响，在掘进过程中需要严格控制，间接地对掘进机螺旋机的转速进行实时调节实现稳定和平衡土仓压。通常对于硬质煤层地层，上部土仓压在0.02～0.06 MPa，下层土仓压在0.08～0.12 MPa，螺旋机转速控制在6～12 r/min；软硬不均的煤层地层，上部土仓压在0.15～0.22 MPa，下层土仓压在0.25～0.32 MPa，螺旋机转速控制在3～8 r/min。

2.3 刀具管理对掘进效能的影响

刀具的工作状态直接影响盾构的掘进效能，因此重视刀具管理是非常重要的。掘进过程中定期开仓检查、更换刀具是刀具管理的重要工作。刀具管理对掘进效能影响明显。硬质地质条件下，刀具在掘进过程中受到冲击加大，容易磨损。因此硬质地质条件下每掘进2～3环就必须开仓检查刀具磨损情况及刀具螺栓松动情况。通常将边缘滚刀及边缘刮刀最大磨损允许值规定为15 mm，超出15 mm的要需要更换。软硬不均的地质条件下，更换刀的工作相对具较为困难，通常采用对掌子面地层进行辅助加固方式固定刀具。通过多年的实践经验发现施工过程中采用全敞开或半敞开的模式掘进，有利于刀具管理。操作过程中根据机械推进力、推进速度和刀盘扭矩变化等的判断刀具是否需要做调整。例如：掘进速度明显降低、或盾构推力明显增大时，开仓检查刀具是非常必要的。检查的内容包括：否出现松动、泄漏、卡滞、是否发生偏磨等。随着技术发展，一些掘进机械已经发展了在刀具上安装液压传感系统装置。安装该装置后刀具磨损到一定程度就会自动报警指示，这样就大大提高刀具管理的效率。除了观察掘进速度、盾构推力综外，对机械的掘进参数、岩碴形状、温度、刀盘振动等指标的观察对判断刀具的状态也是非常有用的。

3 结 语

复杂岩石地质层盾构掘进效能的改善对当前煤炭掘进开采水平的提高有着重要意义。在实现盾构掘进全面机械化操作的基础上，提高机械掘进效能能有效控制掘进成本，实现煤炭开采掘进的科学管理。地质条件、机械参数及操作特性是影响盾构掘进效能的主要因素。复杂矿区地质层盾构掘进效能的控制也是适应社会发展需要的重要技术创新，通过该技术的推广将大大提高煤矿盾构掘进的开采效率。

参考文献：

[1] 赵全民.软、硬岩条件下土压平衡盾构施工控制要点及对策[J].隧道建设，2005，（S1）.

[2] 李茂文，刘建国，韩雪峰，等.长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究[J].隧道建设，2009，（4）.

大断面岩石巷道快速掘进技术探析 篇3

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.

岩石掘进 篇4

对于岩石隧道掘进机主要是全断面岩石隧道掘进机, 这是多种技术为一体的施工作业系统, 和传统的相比这一系统在实际工作的效率上有着显著的提升, 并且在综合效益以及生态环境层面也相对较好。加强对岩石隧道掘进机的相关理论研究对其实际发展就有着促进作用。

1隧道掘进机的功能类型分析

1. 1隧道掘进机的主要类型分析

对于隧道掘进机按照不同的适用方式以及施工方式可分成不同的类型, 最为主要的就是能分成软土隧道掘进机以及全断面岩石掘进机。隧道掘进机已经有近二百年的历史, 全断面岩石掘进机在技术和盾构机有着很多相似之处。硬岩掘进机进一步划分类型也能分为支撑式和护盾式两种, 隧道掘进机装有滚刀刀盘, 这样在推进系统和刀盘驱动系统下就能够切入掌子面岩石。全断面隧道掘进机在我国的使用已经得到了逐步的推广, 在效益上也有着较好的体现[1]。

1. 2隧道掘进机的主要功能分析

隧道掘进机在工程上也是比较多样的, 其主要含有后配套以及主机这两个大系统, 其中的主机是负责切挖岩面以及向前推进的, 而在后配套系统方面则主要是负责排渣以及洞壁的支护等任务。为能够将这些功能得到有效实现在构造上就分成了结构以及机构和系统几个重要部分。在掘进功能上就有着破碎岩面以及不断推进的功能, 在实际工作中掘进机刀盘要能配置和其相匹配的滚刀, 然后在液压油缸作用下对刀盘贯入岩面进行有效推进。

再者就是导向功能, 主要是掘进机在工作中会遭受多种阻碍, 这样掘进过程中就会发生一些偏斜, 所以保证掘进的方向是比较关键的, 而在导向系统的作用下就能提供准确及时的方向信息, 从而为掘进调整就提供了理论依据。

2岩石隧道掘进机刀具工作原理及损坏形式成因

2. 1岩石隧道掘进机刀具工作原理分析

岩石隧道掘进机破岩的原理主要是盘型滚刀在受到推进液压缸的推力作用下, 通过压入掌子面岩石, 以及受到刀盘驱动扭矩作用沿着同心圆进行轨迹滚动, 这时在推力作用下超过岩石的抗压强度, 那么就会形成压碎区以及放射状的裂纹。然后进行进一步的加压, 并在相邻滚刀间岩石内裂纹就会进一步地发生延伸, 在这一过程中会有几个阶段的变化[2]。其中处在挤压阶段当中, 滚刀推进下贯入岩石表面以及岩石也会产生局部的变形。另外就是在起裂环节受到比岩体大的抗拉强度也会产生张拉裂缝, 并这一裂缝是盘型滚刀破岩的基础条件。最后就是破碎的环节, 主要是裂缝的连通作用下形成的。

2. 2岩石隧道掘进机刀具损坏形式成因分析

对于岩石隧道掘进机的刀具损坏形式由于不同的原因也会有多样化的磨损等, 其中在刀具的正常磨损下主要是掘进机工作中由于使用的时间比较长所造成的磨损。正常的磨损占刀具总失效形式8成左右, 并在刀具正常磨损中刀盘各刀圈的磨损也会愈来愈大, 刀盘消耗量规律和刀位刀圈的消耗量规律是相一致的。另外, 在岩石隧道掘进机刀具的非正常损坏方面主要是刀圈的断裂以及偏磨和移位, 轴承的损坏以及密封损坏等所造成的。其中的刀圈断裂主要是掘进中所出现的大块岩石掉落砸到刀圈上造成的, 或是隧道子面围岩有着比较大的变化造成的局部应力集中等[3]。

还有就是轴承的损坏方面, 由于轴承在局部所受到的力比较大造成的损坏问题发生。如果是超轴承使用寿命也会由于疲劳造成刀具的损害, 以及刀具浮动密封损坏造成了铁屑以及岩渣进入到了刀具的内部, 从而造成了轴承内部接触面过度的磨损造成的损坏。除此之外, 在刀具的偏磨方面则主要是在掘进中刀圈被磨成一条或者是几条弦, 从而就造成了岩屑以及铁屑进入刀体当中, 刀圈也会受到影响不能正常运行, 这样就使得刀圈的偏磨现象发生。

3结语

总而言之, 对于岩石隧道掘进机刀具磨损的问题主要是在多个层面体现的, 此次理论研究主要是对隧道掘进机的类型功能, 以及对岩石隧道掘进机的工作原理和刀具的磨损原因等进行了分析, 希望能通过此次的研究对实际的掘进机刀具的保护意识得到加强。

参考文献

[1]曲长海, 杨树均, 张世明.隧道掘进机的应用 (上) [J].今日工程机械, 2014 (10) .

[2]杨树均, 张世明.隧道掘进机的应用 (下) [J].今日工程机械, 2014 (12) .

岩石掘进 篇5

影响掘进速度的主要因素主要有地质情况、施工工艺与机械化装备程度。无论是哪种能源矿井巷道, 施工过程中大部分能够遇到断层带与构造带的情况, 这种地质条件较为复杂, 为施工带来了不便, 影响了施工进度, 对安全生产同样带来了不利因素, 施工方一方面需要考虑如何避开地质情况对施工的影响, 一方面还需考虑如何保障施工人员的人身安全;施工工艺是影响掘进速度的另一种重要因素, 目前从现实情况来看, 掘进机械化程度不是很高, 机械化并没有得到全面普及推广, 与此同时施工工艺水平较低, 只是围岩支护的环节就几乎消耗的时间占整个施工工艺时间的一半以上, 尽管采取技术手段改善支护情况, 但是支护效率很难得到保证;最后从机械化装备程度的影响因素上来看, 装载与运输方面掘进机械化水平较高, 在某些其它工艺中依然采用手工操作的方法, 机械化装备程度只是对于某个施工工艺环节而言, 未来实现整个工艺环节的整体机械化装备程度是极力解决的重要问题。

2 探讨快速掘进技术

2.1 工具材料的选择

对于钻研与爆破的工具、材料的选择也要因不同情况而定, 现代掘进工艺中风动凿岩机是使用较为广泛的钻研工具, 型号为YT-28, 以气腿式居多, 钻头的直径为42mm左右, 外观为十字形的金刚钻头, 保证了钻研工艺的持久性。以爆破材料来说, 二级乳化炸药符合相关标准, 爆破效果和安全性都比较优良, 因此是一种广泛使用的爆破材料之一。钻研工具与爆破材料的选择是掘进工艺的准备阶段, 二者的选择是否正确对于掘进工程与煤矿生产都有着重要影响。

2.2 爆破参数的合理选择

2.2.1 炮眼直径与药卷直径的合理选择。

药卷直径与爆破效果之间是正比例的关系, 有了药卷直径理论的引入, 可以很好地解决岩体不够大的问题, 这样掘进速度通过加大药卷直径即可提高, 因此对于快速掘进来说, 如果想要达到快速的掘进工艺效果, 还应做好药卷直径的合理选择。

2.2.2 炮眼深度的合理选择。

炮眼深度对钻研工艺的钻眼速度有着重要影响, 决定着钻研的速度与深度, 钻眼速度较快才能保证快速掘进工艺的整体进行, 保证煤矿正常生产, 基于炮眼深度、钻眼速度与快速掘进工艺之间的关系, 所以需要合理选择好炮眼深度, 无论是对于气腿式凿岩机, 还是哪种类型的凿岩机, 都要合理选择炮眼深度。

2.2.3 周边光面爆破。

巷道成型对于煤矿矿井建设、煤矿能源开采生产具有重要的影响, 在巷道轮掘进廓线上设置周边眼, 注意向外偏斜进行钻眼, 炮眼保持平行的状态, 而且深度要保持一致。

2.2.4 掏槽爆破。

掏槽爆破主要是对掘进过程中的循环进尺具有重要影响, 是整个掘进技术工艺中一个重要的工序, 对于岩体强度的降低有很重要的影响作用。实际工程建设中通过楔形掏槽这种掏槽爆破的方式, 能够以最快速度破碎腔体积内的岩石实现掘进工艺进程的加快。

2.2.5 其它炮眼爆破参数。

根据岩体与掘进工程的实际需要, 崩落眼应统一均匀地以每隔240~300mm之间设置在掏槽眼、周边眼之间, 其它间距、排距不应高于600mm, 密集系数不高于1.5m, 以巷道底板为基准, 高出巷道底板在200mm之间进行底眼开眼, 眼底保持在145~200mm之间即可。

2.2.6 装药结构。

煤矿矿井建设掘进工艺中应时刻保持安全第一的意识, 保证安全作业, 周边眼的安全设置通常采用水电层的方式保证其安全性, 在爆破环节中适当降低了爆破的力度, 对岩体的破坏作用也会有所降低, 使爆炸力不会过大引起施工建设, 提高了生产的安全性。装药过程水泡泥的数量为五到六个, 药量的把握不能随意添加、减少, 需按照相关要求。在眼底位置实行爆破时, 需清理干净周围的杂物。炮泥的填充在眼口位置, 填充保证填匀填满。

结束语

对于煤矿矿井建设中岩石巷道的快速掘进是各个煤矿生产企业必须面对的生产作业, 其掘进速度的快慢直接影响企业的经济效益。若想提高岩石巷道的掘进速度, 就必须从内因入手, 找出合理有效的解决办法。通过一些分析可以得出提高工艺设备装备水平、强化地质探测技术研究、科学施工强化管理以及优化支护设计等手段是提高岩石巷道掘进速度的有效手段。

参考文献

岩石掘进 篇6

中深孔爆破技术近些年被广泛应用在煤矿岩石井巷掘进中, 在其进行作业的过程中要确定好相关的参数。

(1) 爆破的准备工作。在进行利用深孔爆破技术实施爆破前要对当地煤矿的井下岩石的性质进行确定, 同时还要对井下巷道的断面尺寸、当地煤矿的作业类型以及在爆破过程中使用的凿岩机械的设备类型进行相关的确认。

(2) 最小抵抗线设定。煤矿岩石的中深孔爆破中, 对最小抵抗线的设置是十分重要的。如果抵抗线的设定过小, 会出现飞石的情况, 对施工人员的安全会造成影响, 同时还会增加作业的时间, 也浪费了炸药;相反, 如果前排的抵抗线过大, 则会出现强烈的后冲现象, 不利于炮被被推出去, 会阻碍爆破的进度。

(3) 炮孔间距的确定。所谓的炮孔间距就是相邻的炮孔间的距离, 关于孔距的计算公式如下:a=m W, a代表的就是孔距, m是炮孔的密集系数, W为最小抵抗线, 在一般情况下m的值要大于1.0。

(4) 炸药量确定。在爆破的过程中最重要的就是岩石所使用的炸药量, 对炸药单耗值的确定需要参考岩石的硬度、最小抵抗线等因素。需要注意的是在爆破的过程中不能盲目的增加炸药的单耗, 要根据爆破条件进行炸药单耗的确定。

2中深孔爆破在煤矿岩石井巷掘进中的优势

在目前的煤矿岩石井巷掘进的工作中, 掘进巷道的工作面积狭小, 导致岩石所受的夹制作用比较强, 很多施工单位没能有效掌握施工的有效技术参数, 在掘进的过程中还是采用传统的浅眼多循环的爆破技术, 这种传统的爆破方式在转换的过程中, 程序比较繁琐, 延长了施工的时间, 同时也增加了工人的劳动强度。

中深孔爆破技术在爆破的过程中能够达到较好的岩石破碎的效果, 并且石块的大小基本上都符合工程项目的要求, 同时也减少了爆破飞石, 最理想的爆破效果是无底跟, 并且爆堆集中方便了对爆破之后产生的碎石的处理。在爆破工作中, 科学的进行参数的选取是取得良好爆破效果的必要措施。在爆破技术的运用中, 要充分参照爆破技术的经济指标, 包括炸药的单耗、爆破的产量、工程的成本等。

在运用中深孔爆破方法进行爆破时, 要做好前期的准备工作, 尽可能的缩短空顶的时间。在中深孔爆破中, 爆炸后会产生一些难以控制的情况, 施工方在进行相关工作之前一定要做好地质考察工作, 尤其是在爆破区域的选择上。在爆破工作进行的时候, 要做好相应的防护措施, 保证自身的安全。

3煤矿岩石井巷掘进

煤矿岩石井巷掘进是从爆破开始的, 爆破是开挖巷道的重要组成部分, 在中深孔爆破工作进行之初, 要进行炮眼的布置。所谓的炮眼就是在岩体中凿出的用于爆破的孔, 从用途上炮眼分为两类:实眼和空眼, 实眼是用来放置炸药的, 空眼的作用是在掏槽的过程中起附加自由面的作用。在中深孔爆破中, 钻眼爆破是一项主要的工序, 它的实施效果直接影响工程的成本及施工的速度, 在施工中必须予以重视。

在中深孔爆破技术的应用中, 如何确定其应用的参数呢?目前国内在岩巷掘进中通常都是采用气腿凿岩机进行凿孔, 在药卷直径的选择中, 通常是两种规格:32mm和35mm, 炮眼的直径大都是42mm ~ 45mm, 在实际施工中, 为了与常规的施工方法有互补性, 通常都采取同样规格的炮眼直径。在炮眼深度的作业中, 要考虑钻眼的速度、炮眼的总长度以及爆破的效率, 炮眼的深度决定着钻眼的工作量以及爆破的深度, 促进了正规循环作业, 便于施工的管理与组织, 保证了施工的安全。

表1是山西煤炭运销集团阳城演礼煤业, 在巷道的施工中采用浅孔爆破和中深孔爆破的主要指标对比, 从对比的表中可以发现, 中深孔爆破技术的优势远远大于浅孔爆破。中深孔爆破能够提升钻眼效率、缩短打眼时间、减少单位炸药的消耗量、提高爆破的效率等等, 在实际的操作对比中可以很明显的发现中深孔爆破在煤矿岩石井巷掘进中的优势。

4结语

中深孔爆破技术为煤矿岩石井巷掘进工作中提供了先进的技术支持, 不但能够降低煤矿在生产过程中的成本, 更能大幅度提升煤矿的开采进度。煤矿的生产企业在运用该项技术时要从实际出发, 对当地煤矿的实际情况进行考察, 根据考察结果制定相应的爆破参数, 不能在没有进行实地考察的情况下盲目的进行施工作业。在运用中深孔爆破技术进行煤矿的爆破工作时, 要遵守爆破的相关安全程序, 在安全的施工操作下, 既能保障施工人员的生命安全, 也能够为企业相关工作的顺利进行奠定一定的基础。

参考文献

[1]魏李彪.中深孔爆破在煤矿岩石井巷掘进中的应用[J].能源与节能, 2015 (01) .

[2]徐敏.中深孔爆破一次成井技术研究及应用[D].中南大学, 2012.

岩石掘进 篇7

掘进机械化作业在当今煤矿生产建设中越来越受到人们推崇, 但由于受技术影响, 在较硬岩体中掘进和在较短的巷道与硐室工程中, 人们仍较多选用钻眼爆破这种最传统、最基本的巷道掘进方法, 尤其在煤矿建设期间由于存在大量岩石井巷工程及硐室工程, 使用更为广泛, 但传统钻眼爆破方法掘进效率和速度较低。随着煤矿机械化推进和开采深度增加, 巷道设计断面增大, 因此寻求一种高效、快速、质量好的施工方法成为矿井施工的关键, 煤矿中深孔光面爆破技术越来越受到人们的重视。本文将通过对中深孔爆破工作面炮眼布置、钻眼机械选用、爆破参数设计、炮眼间距与装药量、演礼煤业井下3#煤轨道运输大巷实例比较五方面分析探讨中深孔爆破技术, 为煤矿岩石井巷工程掘进提供理论支持。

1 中深孔爆破工作面炮眼布置

炮眼是在岩体中钻 (凿) 出的一种用于爆破的孔。按炮眼是否放置炸药分为实眼和空眼。实眼用于放置炸药, 空眼不放置炸药, 在掏槽过程中起附加自由面的作用。按炮眼在巷道掘进中的作用分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。掏槽眼作用在于形成附加自由面以提高后续炮眼爆破效率, 辅助眼 (又称崩落眼) 作用在于大量破碎岩石, 周边眼作用在于控制成巷效果———保证形成的巷道周边规则和减少爆破对围岩的扰动[1]。

1.1 掏槽眼布置

选择掏槽方法时考虑的主要因素有岩体条件、一次爆破深度、巷道断面积、爆破分段数等。掏槽方法有斜眼掏槽和直眼掏槽两大类。斜眼掏槽法是巷道掘进中常见的一种掏槽方法, 一般仅用于浅孔爆破。直眼掏槽法由于炮眼深度不受巷道断面限制, 一般用于深孔爆破, 因此选择直眼掏槽方法作为中深孔爆破的掏槽方法。布置时一般选择在巷道断面中央偏下, 距底板1.2 m左右布置。立井井筒以井筒中心为布置中心。当有软弱岩石夹层时, 掏槽眼应布置在夹层中效果为好。掏槽眼一般要比其它炮眼深0.2 m~0.3 m。

1.2 辅助眼布置

辅助眼根据掏槽眼爆破可能形成的槽口, 均匀布置在掏槽眼和周边眼之间, 充分利用掏槽眼所创造的自由面, 最大限度地爆破岩石, 使邻近周边眼的辅助眼爆破为周边眼形成“光面层”, 有利于光面爆破。辅助眼炮眼与工作面垂直, 间距一般为500 mm~700 mm。

1.3 周边眼布置

周边眼分为顶眼、帮眼、底眼。按照光面爆破要求, 顶眼和帮眼眼口中心都应布置在巷道设计断面的轮廓线上, 而眼底应落在轮廓线外距轮廓线50 mm~100 mm处, 这样布置便于炮眼施工。当岩石偏软时, 则眼口可在轮廓线内50 mm~100 mm;炮眼深度应控制其眼底落在1个平面上。底眼布置眼口应高出巷道底板150 mm~200 mm, 眼底应低于巷道底板150mm~200 mm, 这样布置有2个考虑:a) 防止底板积水灌入炮眼;b) 避免巷道底板漂高。

2 中深孔爆破钻眼机械选用

钻眼机械按其动力分为风动凿岩机、液压凿岩机、电动凿岩机等。按破岩机理分为冲击式和旋转式两类。在岩石掘进中钻眼爆破工作是一项主要工序, 约占整个掘进循环时间的20%~30%。钻眼爆破的效果直接影响其它工序及施工速度、工程成本, 必须予以足够重视[2]。

由于中深孔爆破一般采用直眼掏槽, 立井掘进钻眼中深孔一般采用伞钻;井下巷道中深孔爆破施工由于所有眼都平行并垂直于工作面, 一般采用钻车。钻车一般配备液压凿岩机, 它与风动凿岩机相比, 具有钻速高2倍~3倍的优势, 噪声可降低10 d B~15 d B, 并能消除油雾水气, 改善工作环境, 对较深和大直径炮眼的优势明显。

3 中深孔爆破炮眼参数的确定

炮眼参数指炮眼的几何参数, 包括炮眼的直径、深度、倾斜方向和倾角。

3.1 炮眼直径

确定炮眼直径时应综合考虑岩体的力学特性、钻眼设备及性能、炸药性能、巷道断面大小等因素, 合理的炮眼直径应使钻眼效率、爆破效率、材料消耗和爆破效果等均取得比较好的指标。

目前国内在岩巷掘进中, 一般采用气腿凿岩机凿孔, 采用的药卷直径为32 mm和35 mm两种规格, 采用炮眼直径多为42 mm~45 mm。使用先进的伞钻或凿岩钻车打眼时, 为与常规施工方法有互补性, 故采用同样规格的炮眼直径。

3.2 炮眼深度

炮眼深度决定了每1个掘进循环中钻眼的工作量及爆破深度 (循环进尺) , 因此影响每班循环数或循环方式等施工安排。炮眼深度考虑钻眼速度快、炮眼总长度小、爆破效率高;便于施工组织与管理, 有利于实现正规循环作业;确定有利于及时支护和围岩稳定, 保证施工安全。

影响炮眼深度的主要因素与影响炮眼直径的因素相同。对于软岩, 从钻眼和爆破考虑炮眼深度应大些, 但从围岩稳定和施工安全考虑炮眼深度宜小些;对于硬岩则相反。对于大断面巷道可深些;小断面宜浅些。采用机械化程度较高的伞钻时炮眼深度一般为3 m~5 m, 钻车一般为2.7 m~3.0 m左右。

3.3 炮眼倾斜方向和倾角

掏槽眼和辅助眼都是垂直于工作面平行布置, 周边眼倾向为孔口到孔底向巷道外倾斜。倾斜眼倾角 (炮眼与工作面夹角) β由眼底偏离眼口的距离Δ及眼底距工作面的距离h决定, 用式 (1) 计算:

式 (1) 中, β为倾斜眼倾角 (炮眼与工作面夹角) , °;Δ为眼底偏离眼口的距离, mm;h为眼底距工作面的距离, mm。

则周边眼的顶眼、帮眼倾向为由孔口到孔底向巷道外偏斜2°, 底眼由孔口到孔底向巷道底板下倾斜7°。

4 炮眼间距与装药量

4.1 炸药消耗量

炸药消耗量是计算和确定炮眼间距与装药量的重要参数, 影响炸药消耗量的因素很多, 包括炸药性能、岩体物理力学性质、自由面的大小和数目、炮眼的直径和装药直径、炮眼深度等。在实际爆破设计中, 以炸药消耗定额为依据计算炸药消耗量, 其计算公式为:

式 (2) 中, q'为所用炸药定额, kg/ (100 m3) ;P为所用炸药的威力, m L;q为炸药消耗定额, kg/ (100 m3) 。

以高瓦斯矿井演礼煤业为例选用三级煤矿许用炸药, 岩石硬度系数取f=4~6, 巷道断面选择S<19.5 m2, 则P=220 m L, q=135 kg/ (100 m3) , q'=320q/P= (320×135) /220=196.4 kg/ (100 m3) 。

4.2 炮眼间距与装药量

a) 炮眼间距。掏槽眼依照具体掏槽布眼要求进行布置, 辅助眼间距500 mm~700 mm, 周边眼间距350mm~500 mm, 最小抵抗线500 m~700 m;

b) 装药量。根据煤矿实践经验, 装药长度系数:直眼掏槽眼为0.7~0.8, 辅助眼为0.45~0.6, 周边眼中的顶眼和帮眼为0.2~0.3、底眼为0.5~0.7。采用光面爆破进行岩石巷道施工时, 掏槽眼、辅助眼 (包括底眼) 、控制光爆层的辅助眼、周边眼 (顶眼和帮眼) 的装药量比例大致为4∶3∶2∶1。

5 演礼煤业井下3#煤轨道运输大巷实例比较

山西煤炭运销集团阳城演礼煤业属煤与瓦斯突出矿井, 井下3#煤轨道运输大巷布置在3#煤顶板岩层内, f=4~6, 巷道掘进断面为19.5 m2, 巷道施工采用钻爆法掘进, 炸药选用三级煤矿许用乳化炸药。巷道采用浅孔爆破和中深孔爆破的主要指标对比见表1。

6 结语

从以上数据可看出, 在煤矿井下掘进施工中, 中深孔爆破较传统浅眼爆破一次爆破量大, 可大量采掘矿石或快速成巷;炸药单耗低, 爆破次数少, 劳动生产率高, 爆破工作集中便于管理, 安全性好;工程进度快, 有利于缩短工期, 有利于地压管理和提高采出率;有利于降低工程成本并很好地保障工程质量, 是提高掘进效率的有效途径。在以后工作实践中要不断探索与总结, 进一步优化爆破设计, 不断提高煤矿掘进施工水平。

参考文献

[1]朱思东.浅谈中深孔光面爆破技术的推广与应用[J].山东煤炭科技, 2013 (5) :112-114.