无间隔紧凑施工方法在岩巷掘进中的应用

2018-03-22黄和平侯克鹏

铜业工程 2018年1期

黄和平，侯克鹏

（云南亚融矿业科技有限公司，云南昆明 650093）

1 引言

井巷掘进在矿业开发过程中占有重要的地位，加快井巷施工速度，提高掘进工效，是增强企业核心竞争力的需要，具有重要的意义。传统的巷道掘进施工方法由于部分环节的制约，影响掘进效率的提高［1-2］。因此，要提高掘进施工速度，需要从设备配置及使用效率、时间利用率上等挖掘潜力，采取不间断的作业方式，以循环工序时间为核心的施工组织方式，使凿岩、爆破、通风、出渣、接长管线等多道工序紧凑链接，形成整个施工过程在时间和空间上的连续，才能有效提高工作时间利用率，实现巷道快速高效掘进。本文将具有此特征的掘进施工工艺称为“无间隔紧凑施工工艺”。作为完整施工工艺要求，从提高凿岩、出渣效率等方面考虑选择能力匹配的机械施工作业线。

2 “无间隔紧凑施工工艺”特征

“无间隔紧凑施工工艺”以凿岩台车配长钎杆凿岩和高效出渣设备为核心，采用普通钻爆法施工，无间隔紧凑循环，一次成巷。具有以下特征：

（1）施工作业线机械配置方案具有运载能力大、设备结构性能可靠、械化程度高，速度快，连续作业，适用于大断面巷道规格等，使一天完成3～5个作业循环成为可能。

（2）通风方面采用2BKG-15轴流式扇风机配φ315PVC通风管，可在短时间内除净炮烟。

（3）技术管理装备，在技术管理上使用激光指向仪，采用超前支护技术等技术，组织不间断的作业方式，从而有效地加快掘进速度，提高工班效率。

3 工程概况

某金属地下矿山1360主平巷设计为一条集运输、通风、排水、勘探等为一体的巷道，设计规格为4.0×4.0m2，主干线长20km，工程沿途地层为碳酸盐类岩层，其岩性主要由厚层状白云岩、灰质白云岩与白云质灰岩、灰岩等组成，局部夹薄层状含泥质灰岩。岩石比重2.73～2.88之间，抗压强度一般在34.5～66MPa范围内，属坚硬至半坚硬岩组，岩石稳固性好，但局部地段断裂构造发育断裂、破碎带角砾多为泥质胶结或粘土充填，呈碎裂散体结构，胶结松散、粘性低，塑性差，孔隙度大，稳固性亦差。

4 技术参数及工艺设计

该矿山以前巷道施工普遍采用普通钻爆法掘进，相应作业线采用YT-28气腿式凿岩机凿岩，Z-30型装岩机装岩，1.6m2侧卸式矿车配7-10t电机车运输。劳动组织采用三班8h工作制，每班完成一个作业循环，施工的主要工序有：凿岩、爆破、装岩、支护，辅助工序有清理浮石、通风、接长管线等。存在的问题：（1）工时利用率不高；（2）凿岩和出渣设备效率低；（3）循环进尺少。为了克服传统施工方法存在的问题，实现大断面巷道快速高效掘进，设计出“无间隔紧凑施工方法”，具体工艺及参数如下：

4.1 凿岩爆破

该巷道掘进采用Boomer282双臂凿岩台车配3.5m钎杆钻凿炮孔，该设备有两台可独立操作的机头，不但能有效降低凿岩时间，而且具有转速调节功能，使得更换大直径钻头（Φ=100mm）简单快捷，易于掌握。100mm大直径掏槽空眼的施工，增加了循环爆破的补偿空间，爆破效率和传统的小直径掏槽相比有显著提高。

4.2 通风

因是长独头掘进，距离较长，通风工作显得尤其重要。为使工作面放炮后迅速排除炮烟，采用压抽混合式式通风，由局扇直接将工作面的有害气体及粉尘，通过风筒吸出坑外。为提高通风效率，减少漏风，降低通风阻力，采用PVC管作为通风管，并用薄铁皮制作喇叭口连接风机和PVC管，减少漏风。因距离较长，采用多台风机串联工作，每隔1000m设置一台。

4.3 岩石的装载与运输

大断面巷道掘进中，装载与转运是一项工作量很大的工作，出渣时间约占整个掘进循环的35%～50%。因此，装岩设备的合理选择和正确使用，对提高掘进效率，加快掘进速度具有重要意义。

装载机类型包括:耙斗装岩机、铲斗装岩机、蟹爪装岩机、立爪装岩机。合理选择装载机的因素较多，主要应考虑巷道断面大小，对掘进速度及机械化程度的要求，装载机的适应性能和生产率，操作、维修的难易程度和可靠性，造价及与其它设备的配套等［3-5］。

工作面爆破并经通风将炮烟排除，清理完顶板浮石后，即进行装、运岩石工作。结合该矿实际生产条件，装运设备配置为：装载设备：耙斗装岩机；运输设备： MT2010卡车，载重为40t。由于巷道较长，需要设置调车场，减少调车时间，以提高出渣效率。采用固定错车道调车法，每间隔200m设置一个调车场。

4.4 施工组织与管理

以工作时间为中心，组织多工序平行交叉作业，充分利用作业空间与时问，强化科学管理，确保正规循环，是实现安全、高效、快速施工的重要保证。要达到施工安全快速的要求，除先进的技术和装备外，施工组织与管理也是非常重要的一环。该矿长年采用的正规循环作业，对长独头快速掘进是行之有效的。掘进作业循环是指主要工序（凿岩、爆破、装岩和支护）和辅助工序（通风和接长管线等）的周期性重复，每重复一次，就完成一个循环。正规循环作业就是在规定时间内，完成各工序所要求的工作量，取得预期的进度，并保证周而复始地进行施工［6］。在施工过程中采取各种可能的措施，尽量缩短作业时间，以最短的时间完成每循环的工作任务，保证下一循环能正常进行施工作业，即无间隔紧凑施工工艺。

根据工作面情况，改原来的双机凿岩为液压凿岩台车，加快凿岩速度；测量技术方面配置JZK-600激光指向仪［7］，减少人为的影响时间；为队组配置专用乘人车，减少上、下班在路途中的时间消耗；对设备进行及时维修，尽量把机械、电器等设备的影响因素降到最低；采取多工序平行交叉作业，进行不间断循环作业，提高日循环次数。