小型化凿岩钻车在锡矿山平巷掘进中的应用

雷红旗

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江 417500)

小型化凿岩钻车在锡矿山平巷掘进中的应用

雷红旗

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江 417500)

在中小矿山平巷掘进施工中,由于巷道断面尺寸较小，凿岩钻车无法在巷道中施工。一般采用气腿式风动钻机施工工艺，存在环境恶劣、高能耗、经济性和安全性差等问题。而以适应小断面巷道作业的小型化凿岩钻车为主的机械化配套施工工艺，具有环境污染少、安全系数高、消耗能量少、生产率高等特点，是值得在中小型矿山广泛推广的施工设备和工艺。

小型化凿岩钻车； 平巷掘进； 机械化施工

0 概述

锡矿山平巷掘进采用凿岩爆破法掘进工艺，井下巷道掘进断面主要为2.8 m×2.6 m、2.6 m×2.4 m两种规格。目前凿岩采用YT- 27气腿式钻机，装岩采用E- 30型装岩机。存在钻孔直径小、深度浅；作业效率低、能耗高；粉尘大、噪音高、作业环境恶劣等问题。严重制约着矿山深部中段开拓的进度，影响了三级矿量的平衡，极大地阻碍了矿山生产持续平衡发展。采用以凿岩钻车为主的机械化配套施工工艺，是平巷掘进的必然选择。

1 巷道工程及地质概况

1.1 巷道工程

锡矿山南矿主要经竖井下放材料及设备,竖井罐笼尺寸为长1800 cm、宽1080 cm。平巷工程主要是中段石门、井底车场、沿脉、探矿穿脉、运道。沿脉和运道断面尺寸为2.8 m×2.6 m，探矿穿脉为2.6 m×2.4 m。探矿穿脉弯道半径为12 m，运道弯道半径为15 m。主要为平巷道作业，存在转场作业。

1.2 地质概括

平巷所穿过的岩层主要是灰岩或硅化灰岩，其次是页岩，灰岩普氏系数为10～16，硅化灰岩普氏系数为14～20，页岩普氏系数为3～4，南区岩石可凿性好，但可爆性较差，北区岩石硬度高，可凿性较差，但可爆性好。矿岩力学参数试验结果见表1。

表1 矿岩力学参数试验结果

平巷穿过的围岩为灰岩或硅化灰岩时，岩石比较稳定，一般不支护。当平巷穿过破碎带或溶洞时，采用料石拱支护。当平巷穿过页岩时，采用锚喷支护。

2 凿岩钻车选型

2.1 选型原则

(1)凿岩钻车的外型尺寸满足竖井下放及巷道作业的要求；

(2)凿岩钻车的结构型式及功能特点能适应凿岩作业的要求；

(3)凿岩速度满足巷道掘进进度的要求；

(4)凿岩钻车操作方便、安全；

(5)凿岩成本较低；

(6)易损件使用寿命较长、液压元件密封可靠、产品质量稳定。

2.2 设备选型

设备选用DF10A- 1BCD单臂全液压履带式双动力凿岩钻车,该钻车最小解体尺寸为长3500 mm、高1500 mm、宽900 mm。能适应巷道作业及满足竖井下放要求。其全液压掘进钻车主要技术参数见表2。

表2 全液压掘进钻车技术参数

2.3 DF10A- 1BCD凿岩钻车特点

(1)外形尺寸小、结构紧凑、重心低、机动灵活、工作稳定、爬坡能力强、配置合理；

(2)灵活的液压凿岩机构对巷道的工作面、顶板、侧帮、底板均能凿岩作业。该机不仅能钻凿掘进炮孔，根据断面大小情况，还能很方便地钻凿锚杆孔；

(3)液压系统采用开式系统；控制方式：手动控制。操作者更容易掌控；

(4)液压元件采用进口知名品牌，提高了产品质量的稳定性、减少故障率；

(5)采用螺旋摆动油缸在凿岩台车摆臂、钻臂上使用，节省了空间、提高了整车的性能、扩大了凿岩台车的可利用空间、使凿岩台车稳定性大大提高；

(6)系统设有终点自动停止冲击、自动防卡钎、感应水排渣、推进力控制冲击；并有油液温度控制和液位控制；可选装水压控制、电缆卷筒、加装柴油机行走；

(7)配置了满足FOPS(防落物冲击)要求的可升降安全顶棚。

3 平巷掘进施工工艺及配套设备

平巷掘进采用凿岩爆破法，其施工的主要工序有测量放线、布孔、凿岩、爆破、装岩和支护；辅助工序则有：清理危岩、通风、铺轨、接管线等。

3.1 凿岩

凿岩设备选用DF10A- 1BCD单臂全液压履带式双动力凿岩钻车，钻车配备HYD200型外回转式钻机,使用一字型合金钻头钻孔采用中空五眼桶形掏槽方式。钻杆长度3.05 m；钻孔深度2.7 m；孔径38～46 mm；断面布孔数(包括掏槽孔、轮廓孔)28个左右；爆破后进尺深度2.5 m；单次单臂循环钻米数75.6 m；单次循环爆破方量≥20 m3。单次断面全部钻孔完成时间84 min；单次循环掘进辅助时间155 min。

3.2 爆破

爆破采用平行浅孔爆破方式。工作面炮眼布置分为掏槽眼、辅助眼、周边眼，爆破炸药为2#岩石乳化炸药，掏槽眼装药系数为90%，辅助眼装药系数为60%～75%，周边眼装药系数为50%～65%，各炮眼均用含砂的黄泥进行填塞，填塞长度不少于0.2 m。起爆采用导爆管非电半秒延时雷管簇联，用传爆导爆管连接在安全地点应用高能起爆器实现一次起爆。

3.3 通风

掘进工作面采用混合式通风方式。为了确保通风的效果，局部通风设备的位置、风管距工作面的距离要随着工作面的推进向前移动，满足《金属非金属矿山安全规程》要求。

3.4 装岩

装岩采用 ZWY- 80/18T(窄机型)轮胎式挖掘装载机。该机靠轮胎推进铲取岩石并通过铲斗将石料扒进自身的皮带输送机，输送机从尾部将岩石卸入矿车。同时也可利用反铲挖掘臂扒取远处的岩石，也可以用铲斗来清理工作面。适用于断面为2 m×2 m以上的巷道；装载能力80 m3/h；挖掘宽度2.6 m；挖掘高度1.9 m；最小转弯半径4 m；最大物料通过尺寸(宽×高)400 mm×300 mm；工作状态外形尺寸(长×宽×高)6300 mm×1500 mm×1600 mm。实际装岩出碴时间1小时。装岩时.利用相邻已掘好的穿脉调车。

3.5 支护

平巷穿过的围岩为灰岩或硅化灰岩时，岩石比较稳定，一般不支护。当平巷穿过破碎带或溶洞时，采用料石拱支护。当平巷穿过页岩时，采用锚喷支护。锚喷支护分两步进行，第一步是先安装快硬水泥卷锚杆，锚杆长2 m，网度1×1 m，爆破前允许空顶1 m，爆破后允许空顶3 m。待平巷达到一定长度后，再集中喷射混凝土，混凝土喷射厚度为50～80 mm。

3.6 运输

运输设备采用2台7吨架线式电机车牵引容积为1.2 m3的侧卸式矿车16个。

4 施工组织

平巷掘进是在有限的空间和时间内进行的，必须多工序有机地配合。凿岩时实行编组分区，每台钻车安排2人作业，配备2个工作面。单次断面全部钻孔完成时间84分钟；单次循环掘进辅助时间155分钟。单次循环实际工作时间4小时，一台钻车每班可凿岩两个循环。爆破工作做到定人、定位。每组2人，负责多个作业面的爆破，由工区安排调配，以优先考虑机械化作业线为原则。装岩出碴机械化作业做到装岩、转卸、卸载一次完成，每组3人，一人装岩，一人驾驶电机车，一人扳道调车，设计每个工作面2.5小时左右，每班装运两个工作面。清理危岩、铺轨、接管线由工区统筹安排人员作业；通风设施安装由专门的通风工区组织安排，如需支护作业，则由专门的工程队完成。

5 凿岩钻车和人工凿岩对比分析

5.1 提高了凿岩效率

在平巷掘进施工中,以凿岩钻车为主的机械化配套施工工艺,每班可完成2个掘进作业循环，单个作业循环掘进进尺达2.5 m，每月掘进进尺100 m。而传统人工气腿式风动钻机施工工艺,单次循环实际工作时间8小时,每班只能完成1个掘进作业循环,单个作业循环掘进进尺1.5 m,每月掘进进尺30 m。

5.2 降低了人力成本

掘进2.8 m×2.6 m平巷,采用凿岩钻车作业,一台凿岩钻车作业,配备2人作业；采用人工凿岩作业，二台钻机作业,配备4人作业。

5.3 降低了能源及易损件消耗

由于采用液压凿岩机凿岩,能量利用率高,动力消耗仅为风动凿岩机的1/3。由于液压系统压力高，因此在同样冲击速度时液压凿岩机活塞受力面积小，冲击活塞面积接近钎尾面积，应力能传递损失小，受力均匀，寿命高、故障少、故可降低成本。

5.4 提高施工质量

凿岩钻车能保证钻孔深度和间距的精度，利于光面爆破，爆破后巷道尺寸和表面规整，减少出碴及支护成本.提高工程的施工质量。

5.5 改善工作环境有利于安全生产

由于液压凿岩不必排除废气，因而也没有废气所夹杂的油污造成的对环境的污染。提高了工作面的能见度，改善操作环境。液压凿岩除金属撞击声外，无废气排放声音，故比气动凿岩噪音可降低5～10分贝。同时司机操作位置远离工作面，处于防护罩下工作，防止了空顶作业，有利于安全生产。

6 结束语

在中小型矿山平巷掘进施工中，以小型化凿岩钻车为主的机械化配套施工工艺成功应用,解决了传统的气腿式风动钻机施工工艺存在的环境恶劣、高能耗、经济性和安全性差等问题。提高了凿岩速度、降低了凿岩成本、改善了作业环境、减轻操作工人的劳动强度和作业安全条件，是值得在中小型矿山广泛推广的施工设备和工艺。

[1] 曾永志，祝禄发.矿山平巷掘进现状及改进措施探讨[J].采矿技术，2013，(1).

Miniaturized Rock Drilling Rig Applied in Heading of Hsikwang Shan

LEI Hong-qi

During the heading in small and medium-sized mines, due to the small size of tunnel cross-section, the crock drilling rig can not work in the tunnel. The air-leg pneumatic drilling rig is used generally, but there are the problems of severe environment, high energy consumption, and bad economic and safety etc. However the mechanized construction technology, mainly with the miniaturized rock drilling rig to fit the small size of tunnel cross-section has less environmental pollution, high safety, low energy consumption, high productivity etc. and is construction equipment and technology which is worthy of wide popularization in small mines.

miniaturized rock drilling rig； heading； mechanized construction

2014-09-22

雷红旗(1958-)，男，江西赣州人，大学专科，机械工程师，主要从事机械技术工作，现任锡矿山闪星锑业有限责任公司机械技术带头人。

TD421.2

B

1003-8884(2015)01-0032-03