矿山平巷掘进现状及改进措施探讨

曾永志，祝禄发

（锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江市 417502）

0 前 言

平巷掘进在我国金属矿山及煤矿占很大比重。目前，我国矿山平巷掘进施工基本上还是使用凿岩爆破法。钻进法的研究和推广应用是对传统的凿岩爆破法掘进工艺的一项根本性改革，其成巷速度快、质量好、工效高、劳动作业条件好、生产安全、承压效果好，有利于地压控制和降低通风阻力，机械化程度高，为自动化创造了良好条件，所以获得了较快的发展。但是，由于平巷规格（长度、断面、转弯半径）及岩石性质等变化较大，钻进法掘进平巷的方法虽然几经改进，仍未能得到普遍推广。从发展趋势来看，推广应用钻进法掘进平巷所需时间将要比推广应用钻进法掘进天井和竖井长得多。今后很长一段时期内，传统的钻爆法掘进平巷的方法仍无法被取代，把钻爆法的灵活性同全断面掘进机的安全性、高效率结合起来，将是我国矿山平巷掘进的重要发展方向。

1 锡矿山锑矿矿山平巷掘进现状

锡矿山锑矿矿山平巷掘进采用凿岩爆破法掘进工艺，起步较早，1953年以后，南北两矿已全面实现了凿岩机械化。1956年，开始采用国产01－38、01－30的钻机和株洲硬质合金厂生产的合金钎头。1967年，试用过YT－25和7655型气腿式钻机，也使用过从日本引进的F－140型气腿式钻机。1974年，在凿岩台车上使用YG－40型钻机。由于01－38型钻机停止生产，YG－40型钻机得到了逐步推广使用。在各种钻机中，比较受欢迎的有01－38、YG－40，而7655型钻机震动力大，对操作人员身体健康有影响，但因当时无类似钻机取代，故仍部分采用。

1974年以来，该公司矿山在平巷掘进中推广了PYT－2型凿岩台车，平巷掘进机械化作业线配套设备由PYT－2型凿岩台车、华－1型装岩机、0．5 m3斗车、1m3侧卸矿车、3t电机车组成，1978年平均月进尺达到86．3m／条，最高月进尺达到129 m／条，平巷掘进机械化作业得到了快速发展。

近年来，该公司平巷掘进作业机械化停滞不前，甚至出现倒退现象。凿岩采用YT－27气腿式钻机，装岩采用E－30型装岩机，爆破参数没有改进，炮眼质量差、炮眼深度不够，平均眼深已由1950年代的1．6m减少到目前的1．2m。巷道掘进率也由90%以上下降到70%～75%。

2 平巷掘进改进措施

2．1 合理选择凿岩设备

采矿技术比较先进的国家，在坚硬岩石中（如花岗岩、石灰岩）采用全液压凿岩台车凿岩，侧卸（或立爪）式装岩机装岩，用可缩性胶带（或刮板）输送机或梭式矿车运输。

根据岩石特点合理选择凿岩设备，是提高平巷掘进机械化作业水平的关键。液压凿岩台车具有功率大、钻速快、在大断面巷道能打任何位置的炮眼等突出优点。有些国家早就进行了手持式凿岩机与台车上使用的重型凿岩机在掘进施工中的对比试验，证明50～60kg的凿岩机比27～29kg的手持式凿岩机的凿岩工效高60%，外回转式凿岩机则高80%，而同级的液压凿岩机的凿岩速度又要高出50%～150%。我国早年已引进4个国家9种型号的液压钻车，目前已全部实现了国产化，质量已趋于稳定，无需从国外进口。

若选用液压钻车的话，应选择相应的高效凿岩机。目前趋向于使用液压凿岩机，液压凿岩机的主要特点是：

（1）效率高、节约电能。风动凿岩机能量利用率只有10%～13%，而同等级的液压凿岩机的能量利用率可达30%～45%；

（2）冲击功大、凿速快。风动凿岩机工作压力最高只能达到5～6kg／cm2，而液压凿岩机可达100～200kg／cm2，风 动 凿 岩 机 平 均 凿 速 为0．5 m／min，而液压凿岩机可达1．5～2m／min；

（3）工作参数容易调节；

（4）钎杆寿命长；

（5）噪音小，距工作面1m处声强最高不超过98dB，而风动凿岩机噪音达110dB；

（6）工作环境污染小。

该公司矿山平巷一般位于矿体下盘的围岩中，岩石为砂化灰岩与灰岩，普氏系数f＝10～20，较坚硬。因此，选择液压凿岩台车，配用液压凿岩机是比较合适的。

2．2 改进爆破参数

近些年来，矿山在平巷掘进面布眼与爆破作业上，基本上还是沿用过去的一些经验，并且过去的一些好经验还没有做到位，因此，掘进效率差，掘进速度缓慢。

爆破工作的改进主要为增加孔深、扩大孔径、减少孔数、改进平行孔掏槽和光面爆破。在巷道掘进中，要尽量加大装药孔的距离，增加补偿孔的数目，加大其直径，使这些孔的容积至少为整个掏槽体积的10%，最好在15%以上；在装药孔之间布置空孔，以使装药孔之间距离尽量大，尽量增大相邻药包的起爆时差。为了提高钻眼工作质量，可安设布孔投影仪，将炮眼布设的位置清晰地投射在掘进工作面上，只要改变一张幻灯片就可以改变炮眼布置图。

通过这些改进措施，提高凿岩效率，减少辅助凿岩时间，提高出碴效率，从而掘进成本。温建公司在该公司的实践表明，增加一次爆破的进尺是提高掘进技术经济指标最有效的方法。通过增加补偿孔的数目和直径，使用更好的凿岩技术和精心施工，保持炮孔平行，每槽炮孔深达到2．4m以上，爆破率超过了90%，一次爆破进尺在2m以上。因此，平巷掘进速度比该公司快得多。过去该公司矿山生产技术部门配备了专职技术人员负责凿岩爆破试验推广工作，恢复凿岩爆破试验推广在技术、安全、经济上是合算的。

2．3 全面推广应用喷锚支护

对于那些稳固性较差且必须支护的岩层，喷锚支护是提高掘进速度的重要手段之一。近几年来，国内外在锚杆型式和安装施工方面做了大量的研究工作。该公司在锚杆研究和推广应用方面走在了有色金属矿山的前列。锚杆分为点锚固锚杆、全长粘结式锚杆、摩擦式全长锚固锚杆和综合式锚杆四大类。该公司自1962年就开始使用点锚固锚杆金属楔杆式锚杆，楔管式锚杆是该公司和长沙矿山研究院合作研制的，快硬水泥卷锚固锚杆是该公司引进煤炭科学院的技术在有色金属矿山率先使用的锚杆，该公司推广应用锚杆支护不稳固的采场顶板的技术比较成熟，可以广泛推广应用于平巷支护。

对于喷锚联合支护技术来说，与传统料石支护相比，支护速度提高2倍以上，劳力节省50%，开挖量减少10%，支护成本节约30%～70%。更重要的是这种支护形式从根本上改变了与围岩之间的受力状态。然而，该公司矿山目前却采用料石支护，既影响了掘进速度，又增加了支护成本，除非巷道穿过熔洞，否则，应优先考虑喷锚支护。

平巷喷锚支护要严格按照《锚杆喷射混凝土支护技术管理办法》进行设计。构造影响轻微、结构面不发育的矽化灰岩、灰岩（Ⅰ级围岩），平巷毛洞跨度B≤5m的硐室不支护；毛洞跨度5＜B≤10m的硐室，喷射混凝土厚度50mm；毛洞跨度10＜B≤15 m的硐室，喷射混凝土厚度80～100mm。构造影响较重、有少量断层、结构面发育的灰岩（Ⅱ级围岩），平巷毛洞跨度B≤5m的硐室，喷射混凝土厚度50mm；毛洞跨度5＜B≤10m的硐室，喷射混凝土厚度80～100mm，或者采用锚喷联合支护，喷射混凝土厚度50mm，设置1．5～2．0m长的锚杆，网度1．0m×1．0m。完整的厚层页岩，毛洞跨度B≤5m的工程，喷射混凝土厚度50mm；毛洞跨度5＜B≤10m的工程，喷射混凝土厚度80～100mm，或者进行锚喷联合支护，喷射混凝土厚度50mm，设置1．5～2．0m长度的锚杆，网度1．0m×1．0m。构造影响严重、结构面发育的灰岩（如烂山、破裂带）或薄层软硬岩互层结构（Ⅲ级围岩），毛洞跨度B≤5 m的工程，喷射混凝土厚度80～100mm，或者进行锚喷联合支护，喷射混凝土厚度50mm，设置1．5～2．0m长的锚杆，网度1．0m×1．0m。毛洞跨度5＜B≤10m的工程，喷射混凝土厚度120～150 mm，必要时，配置钢筋网；或进行锚喷联合支护，喷射混凝土厚度80～100mm，设置2．0～2．5m长的锚杆，网度1．0m×1．0m，必要时，配置钢筋网。喷射混凝土的设计强度不应低于C15；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。喷射混凝土的体积密度可取2200kg／m3。喷射混凝土与围岩的粘结强度：Ⅰ、Ⅱ级围岩不应低于0．8MPa，Ⅲ级围岩不应低于0．5MPa。喷射混凝土支护的厚度，最小不应低于50mm，最大不宜超过200mm。含水岩层中的喷射混凝土支护厚度，最小不应低于80 mm。喷射混凝土的抗渗强度不应低于0．8MPa。

2．4 加强施工组织管理

加强平巷掘进的技术组织管理也是提高掘进速度与工效的重要措施之一。掘进所装备的机械化程度愈高，要求组织管理水平也就愈高。操作维修人员要进行严格的技术培训，提高技术水平。实行包机到人，不允许未经考核合格的人员操作设备，建立和健全设备维修机构，严格组织管理设备维修与保养工作，保证设备正常完好使用。

3 结 论

锡矿山锑矿采选厂在童家院矿床七中段和八中段分别组成了平巷掘进机械化作业线，七中段平巷掘进设备配置采用YT－27气腿式凿岩机、轨轮挖掘式装载机（扒渣机）、矿车组、牵引机车，八中段平巷掘进设备采用CMJ系列全液压掘进钻车、轨轮挖掘式装载机（扒渣机）、矿车组、牵引机车。平巷掘进面布眼采用四眼桶式掏槽，选择Φ38～42mm的一字型合金钻头，孔深2．4m左右，4个桶形掏槽孔中间布设补偿孔，补偿孔的数目根据岩石硬度确定，f＝2～3的页岩可不布设补偿孔，f＝10～14的灰岩布设1～2个补偿孔，特别硬的硅化灰岩可增加到2～3个补偿孔，日安排2个作业循环，掘进爆破率超过90%，单个作业循环掘进进尺达2m以上，掘进效率显著提高。

但应指出，全液压掘进钻车及其配套设备的液压凿岩机只有在断面大、硬度高的巷道中才能充分发挥其效率。在独头平巷快速掘进中，全液压掘进钻车与气腿凿岩机凿岩比较，其掘进速度始终未占优势，主要是因为一般使用台车时凿岩机密度小、准备和收尾时间长，加上风动凿岩机结构简单、易维修、便宜、坚固耐用等优点，气腿式风动凿岩机仍具有独特的优势。只有在岩石硬度高、断面大的条件下，才能充分发挥全液压凿岩机台车的作用，并可大大减轻操作工人的劳动强度和作业安全条件。

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