大断面岩巷快速掘进技术的研究

邓维元

(西山煤电集团公司东曲矿)

·技术经验·

大断面岩巷快速掘进技术的研究

邓维元①

(西山煤电集团公司东曲矿)

介绍了东曲矿针对岩巷施工主要采用钻爆法,单进水平较低,如何在大断面岩巷施工中提高单进水平的问题,利用复合型掏槽技术、切缝管预裂爆破技术、大直径炸药等,实现了中深孔爆破,提高了爆破效果和循环进尺;采用新型大功率施工设备用及新型材料-XPM水泥添加剂等,提高了工程质量和支护速度;采用“三掘三锚一喷”施工方法,提高了施工工效,实现了大断面岩巷快速掘进,月单进超百米。

大断面岩巷;钻爆法施工;快速掘进技术;效果

西山煤电集团公司东曲矿矿井的开拓、准备巷道施工基本上都为岩石巷道,施工巷道掘进断面为14.2～17.9 m2之间,岩性以砂岩和石灰岩为主,岩石硬度系数 f=4～6至 f=6～8之间,巷道坡度以3‰为主,倾斜巷道最大为25°,巷道支护形式为“锚网喷”,锚杆为螺纹钢金属树脂锚杆,间排距为800 mm×800 mm,喷浆厚度为100 mm,施工方法为光爆锚喷,耙斗机装岩。

1 问题提出

随着东曲矿矿井产量的逐年攀升,矿井的开延任务也逐年增加。而目前岩石巷道的施工方法仍主要以钻爆法为主,如何提高钻爆法施工岩巷的单进水平,成为岩巷施工一个亟待解决的问题。目前,国内钻爆法施工的大断面岩巷单进水平一般在80 m/月左右,提高单进水平,成为业者的一个共同课题。

单进水平的提高,其关键为提高炮眼利用率、提高循环进尺、提高巷道爆破质量,缩短施工各工序的作业时间。

2 方案制定和实施

1)中深孔爆破,提高炮眼利用率,提高循环进尺。循环进尺的高低,取决于掏槽效果的好坏,对于中深孔爆破尤为重要。中深孔爆破的掏槽方式:若采用直眼掏槽方式,存在炮眼布置技术要求高,爆破效果不佳的缺点,而采用斜眼掏槽,又存在掏槽眼间距较大,炮眼布置不合理的弊病,造成爆破岩石块度大的缺点,同时,炮眼深度又受到限制。经过综合分析,掏槽方式采用复合型掏槽,即采用“3对垂直楔形”掏槽配合3个直眼掏槽,有效避免了单一楔形掏槽或直眼掏槽的缺点,达到了预期的掏槽效果。掏槽眼布置示意图见图1。

图1 掏槽眼布置示意图

爆破效果的好坏同时取决于炮眼内装药的偶合系数,采用规格为200 g×180 ×40的药卷,取代规格为180×150×38的炸药,提高爆破效果。

巷道爆破成型的好坏,取决于周边眼的合理布置和爆破方式,为此,在施工中合理控制周边眼间距,同时采用切缝管定向断裂爆破技术,取得了预期爆破效果。

2)选用大功率施工机具,缩短环节作业时间。

a)凿岩工作使用YT-28型高频风钻取代原用的 YT-24型风钻,凿岩速度提高1.3倍。

b)喷浆工作采用ZPG-Ⅴ型喷浆机取代ZPG-Ⅱ型喷浆机,喷浆效率提高1.4倍,喷射砼时在砼材料中使用XPM砼添加剂,有效地降低了回弹,回弹量由原来的30%降低到10%左右,大大提高支护效果和质量,同时也提高了劳动效率。

c)锚杆支护中采用MGT-120型大扭钜锚杆钻机,取代MGT-80型锚杆钻机,缩短锚杆支护施工时间,提高了劳动效率。

d)采用风动扳手安装锚杆,有效地降低了职工的劳动强度,提高了施工的安全性并提高了劳动效率。

e)运输环节中采用加长耙斗机溜槽和浮放式道岔的方法进行调车作业、新型风动式斜巷防跑车装置,有效降低了职工劳动强度,保证了运输安全,提高了劳动效率。调车方式示意图见图2,图3。

图2 掏槽眼布置示意图

图3 耙斗机装岩方式示意图

3)科学合理的劳动施工组织。

a)凿岩工作。采用4台 YT-28型风钻同时打眼,其中2台打两帮眼,2台打掏槽眼和辅助眼,有效地缩短了打眼时间,比3台风钻打眼节约时间30%。

b)支护工作。(1)锚杆支护:采用2台MGT-120型风动锚杆钻机施工,1台打注正顶部锚杆,另1台打注两帮锚杆,提高60%工作效率 。(2)喷射混凝土:ZPG-Ⅴ型喷浆机进行喷射砼作业,由于其喷射输送距离达100 m以上,比ZPG-Ⅱ型减少了移动喷浆机的辅助时间,同时喷射量增大,提高效率1.4倍。(3)采用风动扳手紧固锚杆,提高了工作效率,降低了工人的劳动强度。

c)装岩工作。装岩时,将耙斗机溜槽加长一节,使得耙斗机装岩时,耙斗机下存车量由原来1台MG-1.7型矿车提高到2台,有效地缩短了调车的循环时间,提高效率1.3倍。

d)劳动组织。由于采取了各种大功率施工机械和采用多台机械合理平行作业,提高了作业效率,作业时间由原来的8 h/班缩短到6 h/班。作业方式由原来的“两掘、两锚网、一喷”,改进为:“三掘、三锚网、一喷”,即3个班掘进,临时支护采用螺纹钢金属树脂锚杆加金属网联合支护,1个班喷浆作业。

3 实施效果

上述施工方法,两年来通过在东曲矿开拓一队的实施,取得了较好的效果。

2007～2008年度施工进度一览表见表1。

表1 开拓一队2007～2008年度施工进尺对比统计表

4 结 论

开拓一队在册62人,每月参加正常施工生产人数在48～56人之间,由于采取了科学的施工组织方法,科学管理,大胆使用新技术、新装备、新材料和大功率施工机具,有效地缩短了生产环节的工作时间,提高了工作效率,2007年度采用快速掘进技术1～12月总进 1 453 m,全员效率为 23.44 m;平均月进121.08 m,最高进度173 m。2008年度采用快速掘进技术1～12月总进1 611 m,全员效率为26 m;平均月进134.25 m,最高进度160 m,取得了均衡生产的功效。快速掘进技术得到了较好的全面推广应用。

Research on Rapid Tunnelling Technology in Large Cross Section Rock Roadway

Deng Wei-yuan

Introduces Dongqu coal mine in connection with rock roadway construction mainly uses drilling and blasting method,driving output is lower,how to improve driving output in the construction of a large cross section of rock roadway,by using composite underholing technology,slotted pipe presplitting blasting technology,large diameter explosives,etc.achieves medium-length hole blasting,improves the blasting effect and circulation footage;using new high-power construction equipment and new materials-XPM cement additives and so on,improves the project quality and supporting speed;using the"three tunnelling,three bolting and one spray"construction methods,improves construction efficiency,achieves fast tunnelling of a large cross section rock roadway,one month driving output exceeds 100 meters.

Large cross section rock roadway;Drilling and blasting method construction;Rapid excavation technology;Effect

TD263

B

1672-0652(2010)05-0044-03

2010-02-25

邓维元 男 1975年出生 2006年毕业于太原理工大学 硕士研究生 工程师 古交 030200