专题-坚硬岩石巷道快速掘进技术.doc

1、专题部分坚硬岩石巷道快速掘进技术 摘要: 针对地下开采中，所遇到的在硬岩巷道快速掘进一系列的施工问题，从现场经验以及理论数据分析了，哪些因素影响了在岩石巷道中快速掘进，为此本文提出多项技术措施。在掘进方面，采用松动爆破等方法预先松动掘进巷道所处围岩，已达到快速掘进的目的。在爆破技术方面，通过对眼位的布置，改善掏槽形式、采用了新型研究的周边眼以及辅助眼布置方式等技术措施，增加了井下掘进的进尺、从而保证了巷道能够在短时间内成型。在生产设备的配套方面，通过采用耙装机 + 矸石仓机械化作业线+斜巷输送带(也可用作运料) +提高施工速度从而达到减小井下工作人员的劳动强度。在施工组织方面，经过不断生产经验

2、的积累，采用了多种工序平行交叉作业方式，这样有效地利用了工人的上班时间，兵器严格遵守正规循环作业要求，保证各道工序能够在现有的空间及时间内，能够有序进行。另外在巷道支护方面也做了详细的研究，优化支护设计，挖掘支护中存在的潜在危险，不定时对巷道支护进行检查维修，这些都是在本文章的研究范围内。经过这些措施的改善，从而达到提高掘进速度，为煤矿安全高效的生产取得了显著的社会效益和经济效益。关键词：岩巷 快速 掘进引言：随着我国工业化水平的逐渐提高，能源需求量也是日益增加，而80的能源来自煤炭。岩巷工程是煤炭工业发展的必不可少的基础，也是企业可持续发展战略的重要一项工作1。岩巷快速掘进的是保持矿区，矿井

3、开采水平的根本保证，“三带”能否顺利进行也需要它来保证。岩石巷道施工，如果隧道太大，完整的硬盘（F12），透明度的前部结构较低，会影响行车速度，从而影响了高产高效的煤。为了实现岩石巷道掘进速度的提高，和满足日益增长的煤炭需求，本篇文章对现有的有关岩石巷道掘进的装备、技术等发展方向做了初步的探讨和分析。一 研究坚硬岩石巷道快速掘进的意义我国煤炭开采主要是井工开采，煤矿巷道掘进工程量非常大。据不完全统计，国有重点煤矿每年岩石巷道掘进进尺可达12501600km，掘进工作面可达14001700个。岩石巷道掘进施工方面目前主要有两种施工方法：一种是采用炮掘施工，另一种是采用掘进机整体综掘法掘进。国内岩

4、石巷道开拓85%以上仍然以第一种掘进方式为主。现有的坚硬岩巷道机械化作业线进行施工，不仅费用高昂、单进低，而且还造成采、掘交接紧张，严重影响了矿井的安全生产，所以亟需从岩巷所处的地质条件为出发点，对岩石巷道快速掘进技术进行深入的研究，以确保矿井的安全高效生产。随着煤矿建井技术水平的提高，尤其炮掘法掘进技术的飞速发展，如比较成熟的机械化作业线、中深孔爆破工艺、锚喷支护技术的推广及应用，掘进速度、工作效率等主要经济技术指标都有了显著的提高。然而我国岩石巷道掘进施工的机械化水平，施工工艺、掘进速度、掘进质量等技术水平与世界采矿工艺处于先进国家相比还有比较大的差距，譬如施工速度较慢，尤其是在坚硬岩石巷

5、道掘进速度的较慢，全国平均单进尺水平大概为6070m/月，装载机械化程度只有约为80%，平均效率很低，仅为0.125m/（工日），目前，坚硬岩石巷道快速掘进成巷的问题亟待解决。一些高瓦斯矿区目前推行“瓦斯治理、岩巷先行”的管理理念，所以岩石巷道快速成巷技术是能够保证矿井实现安全高产高效的必要条件，也是所有高瓦斯矿井亟待解决的主要技术问题之一。岩石巷道快速掘进是矿井水平、采区、采场“三大接替”顺利进行交接的根本保证。岩石巷道掘进速度的快慢，对每天高产高效影响非常大。为了实现岩石巷道掘进速度的提高，满足当前日益增长的煤炭需求，对进行岩石巷道快速施工技术与工艺研究变得十分重要。二 国内外研究开发现状

6、和发展趋势（包括国内外技术专利情况）近几年来，随着我国国有经济的快速发展，所以对能源需求特别是煤炭的需求也是在日益增长，因此建设大型的煤炭基地以及现代化矿井已经成为国家领导人的重要战略决策。现在的今天是机械化、电气化、信息化飞速发展的时代，传统的施工技术显然已经不能够适应煤矿现代化建设的飞快的步伐，随着我国工业化水平的逐渐提高，把破碎岩石、装载岩石等主要工序变成连续机械化作业。巷道在岩层中掘进遇到很多困难，由于地质条件比较复杂，所以现有的岩石巷道掘进技术还是比较局限，因此我们应该在巷道围岩性质以及巷道支护方面进行研究。同时在巷道掘进过程中，工作循环的合理安排也是相当的重要。专家学者对在岩石中快

7、速掘进技术以及工艺，进行了大量实验研究，也取得了一定的成效，但是依然还存在较多的问题，对坚硬岩石巷道炮掘研究也比较少，相关的技术工艺不完善。岩石巷道工程量非常巨大，采掘接替紧张是所有煤矿最为突出的问题。所以快速掘进是缓解三个工序接替紧张局面最为行之有效的方法，对实现煤矿的稳产高产以及可持续性发展具有重大的意义。目的是实现岩石巷道掘进由传统炮掘工艺到现在最先进机掘工艺的实现质的跨越，从而减轻了工人劳动强度，大幅度提高了岩石巷道单向掘进水平。在岩层中掘进速度受到制约因素很多，最主要的还是正规循环中，各类工种的合理安排，以及多种采掘设备的合理搭配，工作循环中多种工序平行交叉作业，这样可以提高劳动效率

8、。同时还需对现有的岩石巷道设备的机械化进行一定的改进，提高其综合性能，从而提高岩石巷道掘进机械化作业线的效果。譬如说德国煤矿煤层埋深一般在10001500m之间，煤质主要是以贫瘦煤，只有极少部分井田为优质无烟煤。1.0m左右的煤厚在煤层开采中采用刨煤机长壁开采，2.0m左右的煤层一般采用采煤机倾斜长壁开采，工作面长度大概在350450m之间变化。不过在掘进过程中，遇到的地质情况也是比较复杂的，我们不应该统一而论，有可能这里可以使用的方法放在下一个掘进工面就不符合，所以还得根据每个掘进头的所遇到的具体情况具体对待，在该煤矿每个月二十多个工作日内掘进进尺可以达到一百八十多米，这在世界上还是属于先进

9、水平的。他们在巷道掘进过程中所运用的方法是比较灵活的，而我国的一些煤矿在生产过程中比较生搬硬套，所以这些新进的采掘技术值得我们借鉴。在煤矿的巷道掘进中，煤层中掘进巷道远比在岩层中绝境巷道容易。因为在岩层中掘进巷道，由于岩石硬度系数的影响，有的岩石硬度较大，综掘机不能掘进。因此，煤矿岩石巷道掘进已成为制约我国煤炭工业可持续性发展的重要瓶颈。近些年来全国各地的煤矿各相继引进了一些岩石巷道掘进机械化作业的设备，但是由于种种原因其中大部分机械化设备大都不能充分发挥它本身应有的效能，有些设备不匹配，岩石巷道没有形成现实真正意义上的机械化掘进成巷，整个综掘系统还不是太完善，所以效果也不太明显。坚硬岩石机械

10、化施工变得更加困难，施工速度也很慢，因此，研究大断面坚硬岩石巷道快速掘进的技术与工艺变得十分重要。三 坚硬岩石巷道快速掘进技术在现实情况中的一些应用实例1 陶二矿原南部总回风巷的回风路线为：从副井进风，在经过井底车场，主轨道大巷，经过第四采区上山，区段运输平巷，在到采煤工作面，最后经过 230 回风巷，然后再到中央风井，由于这种通风方式回风路线较长，导致有些时候会发生通风故障，需要长期对通风系统进行维护，系统较为繁琐 。原南部总回风巷整个巷道布置在煤层当中 , 而南部采区的地应力较高 , 巷道随着时间的推移不断变形, 经反复维修，通风状况依然很差，因此服务年限达很难达到规定的生产要求。巷道变形

11、十分严重，需要经过反复维修。为了满足南部采区生产要求、 扩大首采区和南部三采区生产时的回风需求 ，须要重新掘进一条服务年限长 、回风量大的专用总回风道，被称新南部总回风巷。本文详细的介绍了新南总回风下山的设计以及掘进施工。1.1 巷道设计1 .1.1巷道布置根据得到的钻孔资料以及现场打探，在 2#煤层上部覆盖着一层厚达23m 的中砂岩，相对稳固，将该巷道不知道这个层位里以确保巷道的长期稳定性 。有些部分位于三下采区北翼的已经开采过的采空区上部 ，开口位置设在在南采区皮带联络上山处 , 该巷道基本沿着该井田煤岩层倾向掘进, 巷道走向方位大致为 128 20 , 大部分岩石巷道的层位设置在 2#煤

12、的上部约 20 55m 位置处 , 巷道的上平巷段穿过 距离1#煤层0-35m处设置，巷道的顶板为锚网支护。下山掘进长度为 530m 后, 将要穿过 1#和2#煤层, 进入 2#煤层底板, 按照设计要求将与扩大区首采轨道处设置的回风石门贯通 。1.1. 2支护设计新南总回风下山巷道断面形状为直墙半圆拱形, 断面宽 度为4. 8m 、 断面高度为 4 . 0m ，墙高 1. 6m ,该岩石巷道总工程量为 1700m ，坡度 3 23 。巷道采用锚 、 梁 、 喷 + 锚索联合支护，这样的支护方式有利于巷道的稳定性，易于维护 。锚杆为选用直径 22mm 、 长 2400mm 的超强螺纹钢锚杆, 其

13、间排距设为 700 700 ( mm) 。为巷道行人运料运煤安全以及有效控制帮底角 , 最底部一排锚杆朝着底部 20的 方向安设底角锚杆 , 锚 杆 与地 板的最大距离不 大 于200mm 。顶板需要挂长为 4m。巷道内部喷射混凝土总厚度 应不小于100mm , 距头不应该超过 4m 进行初喷, 喷厚 30 50mm ; 滞后 15m 进行复喷。1.1.3优化施工工艺在岩石巷道掘进的时候，有排干，支护，大眼放炮三大工序。在这三大工序中 , 各工序并不是能够按着课本上介绍独立进行的 , 那是因为由于时间及空间、 以及人员数量上限制 , 各工序在配合上相相互影响，相互联系、相互牵扯， 互相制约 。

14、如果施工时施工顺序或者时间 、 空间和人员上协调不合理 , 会严重影响掘进速度。迎头空间狭小是影响以前巷道掘进速度低的主要原因主,因为空间小，所以诸多工序都不能同时进行，这样影响了工序的正常交接，从而不能实现各种工学的平行交叉作业 , 巷道掘进中实行顺序作业 ,这种作业方式的局限之处就在于 一道工序完成后 , 才能进行另一道工序 ,所以要想实现高进高效, 在岩石巷道掘进过程中就必须实现机械化作业, 按照实际情况合理调配三大工序的时间、 空间 , 以增加班循环或循环进尺, 就此 ,根据得到的实验数据以及现场经验我们采取以下措施 :( 1)在掘进头安装一台装岩机和卸岩机从而达到掘进巷道内实现排除矸

15、石的快速连续运输 。( 2)改进施工工艺，根据现场实际情况实现迎头打眼、 出矸 、 锚杆支护平行交叉作业。由于本岩层岩石硬度系数较高，所以采用全断面光面爆破掘进, 这种爆破的好处是巷道断面较为光洁，有利于下一排断面炮眼儿的布置。在巷道掘进中采用“两掘一喷” 循环作业。新的施工工艺为 :在岩石巷道掘进过程中工作人员进入掘进迎头同时 , 井下所需要的施工所要材料 、 机具全部由井下运输设备运到工作地点 。上一班放炮后, 由于情况较为复杂，先不清理迎头。由于巷道断面大 ,崩落的岩石较多，须在渣堆上施工, 在巷道迎头集中 5 把风锤, 打上半部炮眼 , 为下一次爆破做准备，与此同时, 装岩机的滑轮定位

16、在距迎头 15 20m 处, 排除矸石 。在这 15 20m较为狭小的空间内, 用 2 把风锤安设两帮锚杆 , 再采用 2 台气动锚杆钻机辅助安设顶板锚杆。当岩石巷道迎头上半部炮眼打眼儿完成后, 启动设备采用装岩机集中清理迎头，加强了劳动效率 。喷浆班可以仿照放炮班同样在拌混凝土料、 安设锚杆 、 出矸等工序进行的过程中合理安排布置 , 平行交叉作业。（3)本巷道掘进过程中应用光面爆破技术，光面爆破技术的应用在现代掘进技术中是最优的 , 使爆破眼痕率稳定在 50 70%。岩巷综掘机如下图所示1.1.4加强现场监管矿安监 、 调度和区队管理人员应该严格执行井下要求以及规程，实行现场跟班 , 发现问题在就在现场解决问题, 遇到不懂得工作人员就应该在现场培训人员 。严格保证风 、 水、 电供应 ,这对煤矿生产开拓是极其重要的， 抓