三交河矿岩巷快速掘进技术的改进及应用

赵银虎

(霍州煤电集团 三交河煤矿，山西　洪洞　041600)



三交河矿岩巷快速掘进技术的改进及应用

赵银虎

(霍州煤电集团 三交河煤矿，山西洪洞041600)

摘要针对大断面岩巷快速掘进技术及工艺存在的问题，三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷采用CMJ17HT型液压钻车、ZWY-120/55L履带式挖装车等快速掘进设备，应用了底部复式双锲形掏槽中深孔爆破技术，确立了大断面岩巷的快速掘进技术。该研究应用提升了大断面岩巷单进水平，为大断面岩巷掘进提供了理论依据及技术指导。

关键词岩巷；快速掘进；中深孔爆破

三交河煤矿为霍州煤电集团公司特大型生产矿井，井田内共有3层可采煤层，自上而下依次为2#、10#、11#煤。2014年底上组合并煤层开采已全部结束，下组煤开拓巷道的掘进速度成为制约该矿生产正常衔接的主要问题。在岩巷掘进过程中，三交河煤矿研究应用了大断面岩巷中深孔爆破技术，采用CMJ17HT型液压钻车配合ZWY-120/55L履带式挖装车、SWG-40T刮板输送机作业线出渣，掘进效率显著提高，实现了岩巷的快速掘进。

1工程实例

三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷，设计长度713.96 m，巷道断面为直墙半圆拱形，巷道毛断面面积19.51 m2，净断面17.81 m2，该巷道位于+850水平，地表标高：1 135～1 160 m，东侧、西侧、南端3个方向均为实体煤层，北端为下组煤东轨道巷，巷道掘进时依次穿过10#上煤层底板，9#煤层顶板K2、K3、7#煤层，煤层结构简单，均为不稳定的薄煤层。煤(岩)层从低至高分别为：10#上煤层底板为泥岩，厚5.8 m，灰黑色，岩石硬度松软；9#煤层顶板为K2石灰岩，厚11 m，深灰色，岩石硬度坚硬；中砂岩，厚2.2 m，灰色、灰白色，岩石硬度坚硬；K3石灰岩，厚4 m，深灰色，岩石硬度坚硬；7#煤层顶板，泥岩 3 m，灰黑色，岩石硬度松软；砂质泥岩，5 m，灰黑色，岩石硬度中等；中砂岩，厚12 m，灰色、灰白色，岩石硬度坚硬。巷道布置示意图见图1.

图1　巷道布置示意图

下组煤胶轮车辅助运输巷施工具有以下特点：1) 巷道距离短，巷道坡度较小，为联接上下组煤层的开拓巷道。2) 巷道为穿层掘进，布置在坚固稳定岩层中。3) 巷道断面较大。4) 施工工期紧迫，需要采用快速掘巷技术。针对上述问题，下组煤胶轮车辅助运输巷决定采用中深孔爆破技术，并配合CMJ17HT型液压钻车、ZWY-120/55L履带式挖装车作业线。

2大断面岩巷一次成巷中深孔爆破技术

2.1中深孔爆破基本参数

岩巷钻爆法施工中，爆破效果主要受以下因素影响：炸药类型、装药直径、炮孔形式及深度。掏槽眼、辅助掏槽眼、中心眼(共16个炮孔)的孔径为42 mm；药径规格为d32 mm×200 mm(200 g/卷)二级乳化炸药；根据现场施工水平，炮孔深度采用3.0 m，循环进尺为2.5 m.掏槽眼、辅助掏槽眼的垂直深度与周边眼、二圈眼、三圈眼一样深。

2.2复式双楔形掏槽中深孔爆破技术

1) 掏槽眼、中心眼。

采用复式双楔形掏槽，布置4对楔形掏槽眼和两对辅助楔形掏槽眼，中间加2个中心眼。中心眼的垂直深度比掏槽眼大200 mm，掏槽眼的角度应保证其孔口距离中心眼眼口1 000 mm，孔底距中心眼眼底100 mm.中心眼适当装入一定量炸药，起到后续抛渣的作用。

2) 辅助眼、周边眼。

辅助眼包括视断面大小有三圈眼、二圈眼，主要是用来继续扩大掏槽，辅助眼间距为600 mm，布置在掏槽眼与周边眼之间，方向基本垂直于工作面。周边眼直接决定巷道轮廓成形的好坏，周边眼眼口距离巷道周边100 mm，岩石愈坚固，靠周边应愈近。周边眼间距不宜过大，一般为350～550 mm，以利于保证巷道断面轮廓。辅助眼和周边眼的眼底落在同一深度的平面上。全断面掘进装药量表见表1.

表1全断面掘进装药量表

3) 起爆方式及起爆顺序。

本方案起爆方式采用反向起爆。爆破时，先起爆的药包为后续起爆药包创造自由面，具体为3对掏槽眼用一段雷管起爆，2对辅助掏槽眼、中心眼用二段起爆，其它炮眼的段数由内往外依次排下去。中深孔爆破炮眼布置图见图2.

图2　中深孔爆破炮眼布置图

3 液压钻车配合履带式挖装车作业方式

3.1作业线主要设备

三交河煤矿下组煤二采区轨道巷返掘巷为开拓巷道，巷道形状为半圆拱形，断面19.5 m2，巷道破K2灰岩掘进，施工方式为中深孔爆破，施工工艺为CMJ17HT型液压钻车打眼，配合ZWY-120/55L履带式挖装车、皮带出渣，辅助运输采用WC1.9E型无轨胶轮车，支护方式采用锚网梁、锚索联合喷砼。工作面严格执行两掘、一喷、一检修的“四六”制作业方式。其作业线示意图见图3.

图3　液压钻车配合履带式挖掘装载机作业线示意图

3.2设备应用性分析

1) 液压钻车。CMJ17HT型液压钻车主要适用于开拓工作面炮眼的施工。根据现场操作和设备配套尺寸情况，适应巷道的最小宽度为5 m{掏槽眼间距为2 m、垂直角度为68°，最小宽度=(cos68°+掏槽眼距巷道中心线距离)×2+安全间隙=(1.3+1)×2+0.2×2=5 m}；适应巷道的最小高度为3.5 m.液压钻车适应巷道工作坡度为±14°.CMJ17HT型钻车能保证钻孔深度和间距的精度，可提高爆破工程的施工质量。

2) 挖装车。ZWY-120/55L履带式挖装车主要用于巷道开掘工作面配合皮带运输煤矸。根据施工现场及设备配套尺寸情况，适应巷道的最小宽度为2.9 m(ZWY-120/55L煤矿用挖装式装载机宽度1.83 m、非行人侧安全间隙为0.2 m，行人侧安全间隙为0.8 m)；适应巷道的最小高度为3.5 m(考虑现场实际操作，工作状态机尾后翘高度达3.0 m);液压钻车适应巷道工作坡度为±30°.

3) 液压钻车配合挖装车施工工艺。现场交接班→进挖装车→出渣→退机停机→画眼定位→施工炮眼→退机停机→装下部眼→联线放炮→稀释炮烟→敲帮问顶→装上部眼→联线放炮→稀释炮烟→敲帮问顶→临时支护→永久支护→下一循环(起爆位置：反向起爆)。

4 应用效果分析

1) 安全生产方面：普通开拓工作面，循环进尺1.6 m，每班循环1个，日循环2个，日进尺3.2 m，正规循环率取85%，月进尺为81.6 m；采用液压钻车工作面，循环进尺2.5 m，每班循环1个，日循环2个，日进尺5 m，正规循环率取85%，月进尺为127.5 m，相比普通掘进工作面单进提高45.9 m.

2) 施工工序方面:炮眼深度由2.0 m提高到3.0 m，打眼时间由8 min/眼降为2.5 min/眼，炮眼利用率由80%提高到83%，缩短了打眼时间，提高了炮眼利用率及施工效率。

3) 人员配备方面：快掘工作面施工炮眼时，需要支护工4人；而使用YT-28型气腿式凿岩机施工炮眼，需要支护工6人。因此，在快掘工作面施工时可以减少2名支护工，提高了劳动效率。

4) 掘进成本方面：普通开拓工作面延米火药使用31.25 kg，合计403.65元；采用液压钻车配合中深孔爆破技术延米火药使用28.8 kg，合计372元。

主要经济技术指标见表2.

表2　主要经济技术指标表

5结论

在三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷施工中，双楔形掏槽中深孔爆破技术爆破效率高，CMJ17HT型液压钻车打眼，配合ZWY-120/55L履带式挖装车、皮带出渣速度快。爆破方式的优化、施工工艺及设备的改进实现了岩巷的快速掘进，为大断面岩巷掘进提供了理论依据及技术指导。

参考文献

[1]黄启明.大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用[J].煤炭工程，2014(2)：28-33.

[2]孙米银.大断面岩巷综掘快速掘进技术研究与应用[J].煤炭工程，2014(3):39-41.

·技术经验·

(E-mail)lsp11221@sina.com

Improvement and Application of Rapid Drivage Technology of

Rock Roadway in Sanjiaohe Coal Mine

ZHAO Yinhu

AbstractThe auxiliary transportation roadway of rubber tyred vehicle in Sanjiaohe coal mine lower coal group adopts CMJ17HT type hydraulic drill rig, ZWY-120/55L crawler digging loading and other rapid excavation equipment, applies bottom compound double wedge underholing middle-deep hole blasting technology, establishes the rapid excavation technology of large cross section rock roadway. The study and application enhance the level of single excavation of large cross section rock roadway, and provides a theoretical basis and technical guidance for large cross section rock tunneling.

Key wordsRock roadway; Rapid excavation; Middle-deep hole blasting

作者简介：刘建军(1969—)，男，山西大同人，2011年毕业于太原理大学，工程师，主要从事煤机产品技术合同谈判及协议书签定工作

收稿日期：2014-03-26

中图分类号：TD263.3

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)04-0037-03