錢營孜煤2.4Mta新井設(shè)計【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,錢營孜煤,mta,設(shè)計,cad,圖紙,文檔 專 題 部 分 巖巷快速掘進技術(shù) 摘要： 由于我國經(jīng)濟的快速高效發(fā)展，工業(yè)化水平在不斷上升，對能源的需求也在逐年的增加。為了滿足日益增加的產(chǎn)量需求，我們首先要做到的就是煤礦井巷工作的快速高效的掘進。本文分析了巖巷掘進的特點以及相應(yīng)的要求，并闡述了當(dāng)前我國巖巷掘進技術(shù)發(fā)展中存在的若干主要問題，并結(jié)合工作實踐提出了一些列的解決辦法，包括加強人員的管理、研究中深孔爆破、推廣光面爆破、運用錨桿支護技術(shù)、優(yōu)化運料排矸系統(tǒng)、提高人員素質(zhì)。對實現(xiàn)巖巷的快速掘進有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：巖巷掘進；中深孔爆破；光面爆破；支護對策；施工管理 Rapid rock tunneling techniques Abstract： With the rapid and effective development of our economy , and the increasing level of industrialization , the demand for energies is increasing year by year . In order to satisfy the demand for the increasing production , what we should do , first of all，is to develop a rapid rock tunneling techniques in coal mines . In this paper , we analyze the features of rapid rock tunneling as well as its corresponding requirements , besides we also state some main problems in the development of our rock tunneling technology in our country , we also put forward a series of solution to solve these problems combined with practices , which include reinforcing the management of people , conducting a research on medium and deep hole blasting , promoting smooth blasting , applying bolt supporting techniques , optimizing material transport and waster discharge system , improving the quality of personnel . Key words : rock tunneling; edium and deep hole blasting; mooth blasting; ountermeasures for supporting; onstruction management 一、煤礦巖巷快速掘進綜述 1.1巖巷快速掘進的特點： 1.1.1巖巷快速掘進內(nèi)涵 巖巷快速掘進是以普通鉆爆法工藝為基礎(chǔ)，所需設(shè)備簡單，施工成本低，普遍適用于各種不同巖石、不同斷面的巷道掘進工程。其特點是:：在同一施工場所、同樣的時間段內(nèi)，按照正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表組織施工，使盡可能多的工種在相互配合、相互制約的條件下，進行平行交叉作業(yè)，實現(xiàn)各工序的順利銜接，最大限度地提高工效。巖巷快速施工全部利用常規(guī)施工設(shè)備，見表1。 表1巖巷掘進工作面主要施工設(shè)備 1.1.2巖巷快速掘進施工組織與設(shè)計的特點 巖巷快速掘進施工組織與設(shè)計的特點，可概括為二多( 多臺鑿巖機同時作業(yè)， 多工序平行作業(yè)) 、二優(yōu)化( 優(yōu)化施工工序，優(yōu)化勞動組織)、三提高( 提高循環(huán)進尺，提高工程質(zhì)量，提高施工人員素質(zhì)等) 。具體內(nèi)容包括： ( 1) 根據(jù)大斷面、錨噴支護全巖巷道的特點，合理組織打眼、支護、裝巖、轉(zhuǎn)載的機械化作業(yè)線。 ( 2) 改進和提高鉆眼爆破技術(shù)，推行中深孔爆破，優(yōu)化炮眼布置及爆破參數(shù)， 提高爆破效率。 ( 3) 強化正規(guī)循環(huán)作業(yè)，重視輔助系統(tǒng)，嚴(yán)格按循環(huán)作業(yè)圖表施工。 ( 4) 堅持安全第一的方針，健全各種事故預(yù)防、應(yīng)急處置措施。 ( 5) 嚴(yán)格“準(zhǔn)備、控制、總結(jié)”程序，保證質(zhì)量，節(jié)約工期，爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。 1.2巖巷快速掘進施工工藝流程 ( 1) 掘進組：交接班，安全檢查—臨時支護( 頂網(wǎng))—打拱部錨桿眼，安裝拱部錨桿—回收臨時支護—打上部炮眼—出矸—打下部炮眼—放炮。 ( 2) 噴漿組：交接班，安全檢查—運料、拌料—掛輪廓線—刷底—沖洗巷幫—噴射混凝土—清理回彈料—混凝土養(yǎng)護。 1.2.1巖巷快速掘進操作要點 1多臺鑿巖機同時作業(yè) 2多工序平行作業(yè) 3優(yōu)化施工方法 掘進放炮時不留底，全斷面一次爆破成形，改變了過去那種掘進留底，待移耙斗裝巖機時再放起底炮、出矸的老方法。出矸前踩矸打拱部錨桿眼和安裝拱部錨桿，打齊上部炮眼，減少了過去出凈底矸后，必須再搭架施工的工序。 4優(yōu)化勞動組織 根據(jù)快速掘進要求，巷道施工采用三班作業(yè)制，每天3個小班，每個小班( 包括掘進和噴漿組)完成1個掘進循環(huán)。零點班掘進與噴漿、挖砌水溝平行作業(yè)；4點班掘進與出矸、打幫錨桿眼及安裝幫錨桿平行作業(yè)；8點班掘進與出矸、移裝巖機平行作業(yè)。 5提高單進水平 6提高工程質(zhì)量 單進水平提高后，如果巷道爆破成形差，超挖嚴(yán)重，支護失效，安全就無法得到保證，快速掘進就不能實現(xiàn)。在施工實踐中，我們采用了掘進班長每班畫輪廓線，用紅油漆標(biāo)定炮眼位置，使用煤礦光爆專用乳化炸藥爆破；根據(jù)圍巖易風(fēng)化、吸水的特性，及時噴射混凝土封閉維護等一系統(tǒng)行之有效的措施，提高了光爆質(zhì)量，實現(xiàn)了少出矸、不出大塊矸，巷道不塌頂片幫，支護有效，既提高了工程質(zhì)量，又節(jié)約了施工成本。 7提高施工人員素質(zhì) 巖巷快速掘進施工工藝相對復(fù)雜，對施工人員素質(zhì)有較高的要求。掘進及輔助人員必須熟悉施工組織情況，掌握崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和操作技能，以保證每個環(huán)節(jié)能正常運行，確保巷道施工快速有序地進行。 8加強安全環(huán)保管理 1.2.2巖巷快速掘進注意事項 ( 1) 抓好正規(guī)循環(huán)作業(yè)管理。巖巷快速施工實踐表明，抓好正規(guī)循環(huán)作業(yè)是實現(xiàn)巖巷安全、優(yōu)質(zhì)、快速、高效施工的最重要的管理手段；特別是在工序管理上，應(yīng)堅持多工序平行交叉作業(yè)，充分利用工時，提高工效。 ( 2) 改進和提高鉆眼爆破技術(shù)。巖巷掘進中，鉆眼爆破是最主要的工序。為了縮短打眼時間和提高炮眼利用率及光爆質(zhì)量，必須不斷改進鉆眼爆破技術(shù)。應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)及作業(yè)條件，合理確定鉆爆參數(shù)，提高爆破效果；同時，應(yīng)盡可能地應(yīng)用中深孔光面爆破技術(shù)，以增大循環(huán)進尺，加快掘進速度，提高工效。 ( 3) 合理選擇鉆、裝、運機械設(shè)備，使之合理配套，組成與施工條件、技術(shù)水平相適應(yīng)的巖巷機械化作業(yè)線。尤其要重視矸石裝運工作，積極改進和完善裝運設(shè)備，減少車輛調(diào)度時間，提高裝運工效。 ( 4) 施工中要狠抓管理和落實；要重視工程安全、質(zhì)量；要適時開展勞動競賽，爭創(chuàng)優(yōu)良工程。 二、我國煤礦巖巷快速掘進現(xiàn)狀 2.1我國煤礦巖巷掘進技術(shù)現(xiàn)狀 目前，我國煤礦巖巷掘進絕大部分以鉆爆法為主，巖巷懸臂式掘進機正在進行試驗。國內(nèi)實際施工應(yīng)用的巖巷機械化作業(yè)線主要有3種：第1種是氣腿式鑿巖機配耙斗裝巖機作業(yè)線，掘進速度一般為60~70 m/月，在我國應(yīng)用較多；是全液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機作業(yè)線，在我國應(yīng)用較少。這兩種方法先分別敘述如下： 2.1.1氣腿式鑿巖機配耙斗裝巖機作業(yè)線 該施工作業(yè)工藝具有以下特點：?生產(chǎn)效率較高，考慮礦車調(diào)度，實際生產(chǎn)率為30~40 ；?良好地工藝性，多臺鉆可以同時工作，使用靈活且不受斷面大小的影響，打眼，裝巖2道工序大部分時間都能平行作業(yè)；?高可靠性和較強的價格競爭力，操作簡單，初期投入小。因此該施工工藝在中小煤礦廣泛應(yīng)用。但是該工藝工作成本高、勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差、危險性高且鉆孔速度低，且這條作業(yè)線不能與全液壓鉆車配套，轉(zhuǎn)眼工序很難實現(xiàn)機械化，與錨噴機的配套性差，掘進速度的提高潛力不大。 2.1.2液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機作業(yè)線 該施工作業(yè)工藝 以 CMJ17 履帶式全液壓鉆車配ZCD60R履帶式側(cè)卸裝巖機為代表，在巖巷掘進中創(chuàng)較好掘進水平。CMJ17 履帶式全液壓鉆車主要優(yōu)點: ① 雙臂鑿巖，鑿巖速度可達0. 8 ～ 2. 0 m/min，工作效率高；②機身小、結(jié)構(gòu)緊湊、機動靈活，對工作面、頂板、側(cè)幫、底板均能全斷面鑿巖作業(yè) ④對于不同地質(zhì)構(gòu)造；③動力單一化 ，能耗低，噪聲小，可大幅度改善工作環(huán)境，提高施工效率和施工質(zhì)量。ZCD60R 履帶式側(cè)卸裝巖機主要優(yōu)點：①履帶行走插入力大，裝載功能強，技術(shù)生產(chǎn)率高；②能實現(xiàn)全斷面裝載，清巖干凈，不需要人工 清理工作面巖石，實現(xiàn)工作面 100% 的裝載機械化③可在工作面短距離運送 物料 ，如背板、托板、溜槽等；④取代鋼絲繩耙斗裝巖機，避免鋼絲繩摩擦引起火花 ，杜絕了重大事故發(fā)生。 該機械化配套作業(yè)線主要具有以下特點：①現(xiàn)場操作安全，操作人員不必進入掘進工作面鉆眼避免了原施工方式鉆眼過程中的不安全因素裝巖機代替耙斗裝巖機裝矸，避免了人員因耙斗裝巖機鋼絲繩甩動、斷繩傷人等事故；②提高了掘進效率，鑿巖和裝巖效率高。大斷面巖巷鉆鑿70余個炮眼 ，液壓鉆車可在 60 min 內(nèi)完成，而氣腿式 鑿巖機需 200 min；側(cè)卸裝巖機生產(chǎn)效率比普通耙斗裝巖機提高2倍③降低了勞動強度，作業(yè)由體由體力勞動轉(zhuǎn)向技術(shù)操作，減少作業(yè)人員，縮短時間，航道成形好。 2.1.3懸臂式掘進機配梭車、帶式輸送機作業(yè)線 該施工作業(yè)工藝稱綜掘法，其優(yōu)點是掘進速度快、對圍巖擾動小、施工質(zhì)量高、作業(yè)人員少、自動化程度高、施工環(huán)境好，配套性能好，安全可靠。 該工藝適用于地質(zhì)條件比較簡單、巖石普氏系數(shù)不大于8、斷面大的條件，經(jīng)濟巖巷掘進距離大于2 km，應(yīng)用受到極大限制。 2.2影響國內(nèi)巖巷掘進速度的因素分析 巷道掘進是一個復(fù)雜的綜合的施工工藝，它不但需要各生產(chǎn)工序緊密的連接，而且很大程度上依賴掘進設(shè)備的機械化水平。目前我國的掘進設(shè)備無論是國產(chǎn)的，還是外國進口的，都很難達到煤礦巖石巷道快速掘進的要求。隨著礦井產(chǎn)量逐年增加，礦井開拓掘進進尺也大幅提高，但采掘銜接緊張的矛盾卻日益突出，特別是涉及到采區(qū)銜接，水平接替的開拓延伸巷道，這就要求巷道的掘進速度相應(yīng)加快。但由于我國的掘進設(shè)備革新慢，適應(yīng)性差，技術(shù)不過關(guān)等因素影響，掘進技術(shù)的發(fā)展緩慢已越來越成為煤礦可持續(xù)性發(fā)展的瓶頸，也是廣大技術(shù)人員需要研究的關(guān)鍵性問題?；趯υ擃I(lǐng)域的了解，從煤礦總體的現(xiàn)狀出發(fā)，主要有以下影響因素： 2.2.1機械化裝備水平低 我國巖巷機械化作業(yè)線主要分為兩大：類一類是高檔機械化作業(yè)線，即打眼、裝巖、轉(zhuǎn)載運輸?shù)戎饕h(huán)節(jié)。實現(xiàn)機械化配套，用鑿巖臺車或鉆裝錨機組配大功率高效導(dǎo)軌式鑿巖機打眼，無軌裝載機全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動中徹底解放出來，實現(xiàn)高速高效和文明生產(chǎn)；另一類是裝載運輸采用機械化，而打眼噴漿等仍采用人工作業(yè)，屬于普及型機械化作業(yè)線。我國對巖巷掘進設(shè)備的研制與生產(chǎn)起步較晚，尤其是液壓鑿巖機，鉆車及主要配套液壓元件等的質(zhì)量性能等技術(shù)指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品相比尚有一定差距，而且高檔機械化作業(yè)線設(shè)備投資較高，從而限制了其廣泛應(yīng)用。 總體來看，我國巖巷機械化作業(yè)方式主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面是雖然部分企業(yè)在裝載運輸方面實現(xiàn)了機械化但是在打眼噴漿方面仍然依靠人工來進行，這樣的施工工藝存在于我國大部分煤礦企業(yè)，它正如上面所講，屬于普及型機械化作業(yè)線，不得不承認(rèn)我國在巖巷掘進設(shè)備的研制方面存在著很多的不足，比如設(shè)備工業(yè)起步較晚且水平較低，尤其是掘進設(shè)備的主要元件上面，我們?nèi)鄙俸诵募夹g(shù)，因此和國外同類產(chǎn)品相比，我國還是存在著不小的差距；另一方面也可以稱之為高檔機械化作業(yè)線，因為不但在轉(zhuǎn)載 運輸上面實現(xiàn)了機械化，在打眼裝巖等環(huán)節(jié)上也實現(xiàn)了機械化，用具有大功率高效導(dǎo)軌式鑿巖機的鉆裝錨機組打眼和與之相配套的鑿巖臺車，這樣既提高了工人井下工作的安全系數(shù)，同時減少了工人的勞動強度，也基本滿足巖石井巷工作的高速生產(chǎn)的需求。 2.2.2施工工藝 井巷掘進施工工藝的相對比較落后的很大的原因是因為掘進設(shè)備的局限性。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，支護時間在巷道掘進作業(yè)中的比重占總作業(yè)時間的60% 以上。由于錨桿錨梁網(wǎng)錨噴等支護手段廣泛應(yīng)用在半煤巖巷道和煤層巷道中，雖然在一定程度上節(jié)省了巷道的支護作業(yè)時間，但要想進一步的加快掘進巷道的速度，其最大的障礙是由于在掘進巷道作業(yè)中的支護工作與巷道掘進工作的分離。而這期間的分離時間成為了限制巖巷掘進速度的重要因素。 2.2.3地質(zhì)條件 不論是巖巷還是煤巷，在施工過程中如果經(jīng)常遇到構(gòu)造帶或者是斷層帶，在這樣極其復(fù)雜的地質(zhì)條件下施工，不但嚴(yán)重地影響施工的進度，而且極其威脅安全生產(chǎn)及礦工的生命安全。 煤礦巷道生產(chǎn)掘進過程中地質(zhì)構(gòu)造是首要影響因素，具體體現(xiàn)在煤巖硬度、圍巖節(jié)理、褶區(qū)構(gòu)造及劈里發(fā)育狀況、瓦斯量、頂板、底板穩(wěn)定性、涌水量標(biāo)準(zhǔn)等。優(yōu)質(zhì)的地質(zhì)條件為煤礦巷道掘進提供了良好的基礎(chǔ)條件，因而必然提升掘進速度，相反復(fù)雜多變地質(zhì)條件會產(chǎn)生對快速掘進的制約作用。例如煤巖硬度較高地質(zhì)條件構(gòu)成的穩(wěn)定頂板會令支護條件變好，在實施掘進之前我們只要開展臨時性支護，完成掘進后再實施永久支護即可，基于支護與掘進作業(yè)的并行開展特征，必然會令掘進機工作效率顯著提升。而巖層具有的褶曲斷層節(jié)理則可令其煤層厚度產(chǎn)生變化，在發(fā)生變化位置則較易形成冒頂、塌落或偏冒現(xiàn)象，會對掘進施工安全性與進度造成嚴(yán)重影響。煤礦開采進程中瓦斯一直是一大難題，在煤礦巷道掘進施工進入煤層或他類復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造地段，瓦斯涌出量有可能大大增加，進而造成巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛忍嵘瑢蜻M施工造成了不良威脅。因此為確保巷道掘進開采施工的科學(xué)有序與順利進行，我們必須降低工作面與回風(fēng)風(fēng)流含有瓦斯?jié)舛?，該環(huán)節(jié)令建設(shè)礦井成本大大增加，同時還影響了巷道掘進施工的正常速度。尤其是淮北地區(qū)。像本礦井錢營孜礦井，礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，瓦斯威脅大，打鉆頻繁，嚴(yán)重影響了巖巷掘進進度，而且隨著向深部開采，高地溫，高瓦斯高地壓等技術(shù)難題，加之部分礦井排矸系統(tǒng)能力不足，嚴(yán)重制約了巖巷單進水平的提高，進而限制巖巷快速掘進的速度。 2.2.4礦井生產(chǎn)管理制度不夠健全 掘進工作應(yīng)有完善的、科學(xué)的管理制度作保障，否則易造成分工不明確，責(zé)任不清楚，相互之間不能協(xié)調(diào)一致和通力合作，且各工種間時常會出現(xiàn)矛盾，致使設(shè)備不能正常使用或提前損壞。此外對各工序的調(diào)度與分配不合理，造成時間利用率低，工人的工作效率低?？偠灾狈Ω咝?、科學(xué)的管理制度。 2.2.5對設(shè)備的維修保養(yǎng)認(rèn)識不足 機械設(shè)備事故是影響掘進速度提高的重要因素，很多工人和機電維修人員對設(shè)備的結(jié)構(gòu) 性能原理維護的基礎(chǔ)知識常見設(shè)備故障診斷方法設(shè)備事故處理措施都不熟悉另外很多煤礦不能采取嚴(yán)格的維修保養(yǎng)制度，及時更換修理已損壞或磨損嚴(yán)重的配件，做好備件的存儲工作，從而降低了開機率，不能充分發(fā)揮每一臺設(shè)備的機械效能。 2.2.6爆破技術(shù)差，炮眼利用率低 目前，我國巖巷掘進爆破的特點是巷道寬度小，自由面少，巖石所受夾制作用強，而現(xiàn)場施工仍普遍存在少打眼，多裝藥，亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率底，巖石碎塊拋擲遠，爆堆不集中，周邊超挖量大，成型質(zhì)量差，圍巖松動破壞嚴(yán)重，在松軟巖層中周邊很難留下半邊眼痕，不僅影響了巷道掘進的速度，增加了出矸量和支護材料消耗，也降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性，對于f >8~10的較為堅硬的巖石，其炮眼利用率一般在60%~80%。而且沒有根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行有效的分析，沒有制定出有效的、因地制宜的爆破參數(shù)，沒有有效的推廣光面爆破、中深孔爆破技術(shù)。 2.2.7排矸系統(tǒng)綜合性能比較差 排矸系統(tǒng)存在一定的缺陷，不能快速高效的將矸石從掘進地點排出地面或排至相關(guān)地點進行充填，連續(xù)排矸性能落后。 三、研究的必要性及其重要意義 由以上分析可知，在當(dāng)前狀況下，煤礦的巖巷掘進存在一些列的問題。而且?guī)r巷工程是煤炭主業(yè)發(fā)展的基石，也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要工作。且淮北礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，瓦斯威脅大，打鉆頻繁，嚴(yán)重影響了巖巷掘進進度，而且隨著向深部開采，高地溫、高瓦斯高地壓等技術(shù)難題，加之部分礦井排矸系統(tǒng)能力不足，嚴(yán)重制約了巖巷單進水平的提高。 目前，我國巖巷掘進爆破的特點是巷道寬度小，自由面少，巖石所受夾制作用強。而現(xiàn)場施工仍普遍存在少打眼、亂打眼、多裝藥、亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率低，巖石碎塊拋擲遠，爆堆不集中，周邊超挖量大，成型質(zhì)量差，圍巖松動破壞嚴(yán)重，在松軟巖層中周邊很難留下半邊眼痕。不僅影響了巷道掘進的速度，增加了出矸量和支護材料消耗，也降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國全煤炭行業(yè)巖巷掘進的平均月進尺僅為60m左右。特別是對于f > 8~ 10的較為堅硬巖石，其炮眼利用率一般在60%~80%。因此，如何提高爆破效率、改善爆破效果、增加進尺、保證成型，，是巖巷掘進爆破工作中亟待解決的課題。隨著煤炭市場需求的擴大，特別是采煤設(shè)備和采煤技術(shù)水平的提高，煤炭生產(chǎn)能力又一次大幅度提高，致使巷道工作量加大 ，銜接十分緊張。為了保證礦井生產(chǎn)的正常銜接，應(yīng)加快開拓工程進度 巖巷掘進在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中，占有重要的位置。在新井建設(shè)中，巖巷掘進工程量一般約占總工程量的40%~50%，施工工期占35%~50%；在生產(chǎn)礦井中占總工程量的25%左右。但由于我國的掘進設(shè)備革新慢，適應(yīng)性差 技術(shù)不過關(guān)等因素影響，掘進技術(shù)的發(fā)展緩慢已越來越成為該礦可持續(xù)性發(fā)展的瓶頸，也是廣大技術(shù)人員需要研究的關(guān)鍵性問題。快速掘進是緩解接替緊張局面最為有效的方法，對實現(xiàn)煤礦的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展意義重大。關(guān)系到國家煤炭事業(yè)的發(fā)展，具有重大的戰(zhàn)略意義。 為此，筆者力圖從炮眼深度、掏槽爆破、中深孔爆破、光面爆破、定向斷裂控制爆破等技術(shù)問題進行分析探討，以期提出一些有益的參考。為巖巷的快速掘進提高一定的思路與方法。 四、提高煤礦巖巷快速掘進的對策 4.1超前地質(zhì)探測技術(shù)研究 巷道掘進安全最可靠準(zhǔn)確的技術(shù)保障是巷道超前探測技術(shù)。多年來，隨著大量的人力物力都投入在對這項技術(shù)地攻關(guān)上，世界各主要采煤國在這項技術(shù)上都取得了非常顯著的成果。但我們必須要進行更加深入的探測技術(shù)。在煤層巷道掘進上，因為總的來說，我們在施工過程中對遇到的小構(gòu)造問題的分辨效果和探測都不是十分的理想。目前國內(nèi)外主要應(yīng)用礦井工程物探技術(shù)。在煤礦地質(zhì)探測技術(shù)上，相對于以前的地質(zhì)理論預(yù)測和巷道鉆探勘探技術(shù)，其主要的方法手段是礦井工程電法預(yù)測和礦井震波，但是由于煤礦井下地質(zhì)條件的不均一性和復(fù)雜性，目前在國際上還沒有一個成熟全面的理論來解釋超前探測預(yù)測這種技術(shù)與采煤技術(shù)，雖然我們在礦井地質(zhì)工作中雖然有了一些較為先進的裝備，但是在該項技術(shù)的研究上還是存在著以下方面的不足： （1）對于不同的礦井在探測方式上還是各有差別； （2）煤巖層的差別相對于探測方法具有兩面性，它既是制約的因素又是探測的前提； （3）由于井下環(huán)境的惡劣，對于單一探測方法存在著很大的誤差； （4）在斷層控制上，在不大于煤層厚度斷層的分析程度上尚有不足。 4.2加強工人進行培訓(xùn)的機會，充分調(diào)動職工工作積極性 為了充分調(diào)動工人積極性，各礦井應(yīng)嚴(yán)格按照按勞取酬的工資獎勵制度，實行科學(xué)合理的計分模式及驗收標(biāo)準(zhǔn)。掘進作業(yè)班組工資和獎金同掘進進尺設(shè)備日常維護 文明施工掛鉤 維護工和其它輔助人員工資和獎金同掘進作業(yè)班掛鉤，并同日常的工作質(zhì)量掛鉤 為了提高整支隊伍的戰(zhàn)斗力，各礦井可以多次舉行勞動競賽，如打眼比賽 噴漿比賽等，有利的調(diào)動了職工的積極性，使職工在工作中感到快樂，工作更加積極主動。另外應(yīng)加強對井下施工人員進行技術(shù)培訓(xùn)，在應(yīng)用新技術(shù)方面，要做到技術(shù)交底 技術(shù)人員要經(jīng)常下井進行技術(shù)指導(dǎo)，各個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)及應(yīng)該注意的問題，要交代清楚 對于井下出現(xiàn)的問題，管理人員要及時妥當(dāng)及時處理，不能拖拉造成窩工，以至于減緩掘進速度。 在平時的工作日當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)不時的增加一些工人技能的培訓(xùn)，請一些專家學(xué)者組織教學(xué)，教授工人最新的技術(shù)與經(jīng)驗，從而進一步提高個人的素質(zhì)。 4.3科學(xué)的施工組織管理 這是實現(xiàn)快速掘進的最主要的因素。為了使巷道施工達到高效快速，優(yōu)質(zhì)和安全的目的，除了目前地采取合理的施工機械和施工工藝外，我們還要正確地選擇使用科學(xué)的施工組織管理與優(yōu)秀的施工管理方法，加強施工組織管理的科學(xué)性可以有效的加快巷道的掘進速度，其最重要的體現(xiàn)是在平行交叉作業(yè)規(guī)章上，越高的機械化開采程度，在綜采工作面上實行平行交叉作業(yè)制度的優(yōu)越性就越明顯，同時在掘進工作面上，由于綜掘化水平較高，也能較好的體現(xiàn)平行交叉作業(yè)制度的優(yōu)越性。因此，必須加強勞動組織管理，實現(xiàn)多工序平行交叉作業(yè)，并在保證安全和不違反煤礦安全規(guī)程的前提下，大力開展多工序平行交叉作業(yè)。應(yīng)根據(jù)施工設(shè)備和施工技術(shù)及管理水平，對各工序的作業(yè)時間和潛在能力進行必要的測定和留有余地的計算，合理地確定循環(huán)方式。在巖巷掘進中，主要是鑿巖和裝巖兩個主要工序的平行作業(yè)，但其他各工序也應(yīng)盡可能地采用平行作業(yè)，如專人畫輪廓線；分區(qū)域定人、定鉆、定眼位、定質(zhì)量；工作面打眼與出矸平行；裝藥與撤工具平行；打錨桿噴漿與鋪道移耙矸機平行；工作面倒矸與清理現(xiàn)場平行；鉆下部眼與工作面敷設(shè)臨時軌道平行作業(yè)；工作面打錨桿與裝巖平行作業(yè)等。 在不違背煤礦安全規(guī)程和保障工人安全的前提下，大力實行多工序平行交叉作業(yè)應(yīng)依據(jù)施工技術(shù)管理水平和機械設(shè)備，對各工序的潛在能力及所需時間進行必要的測量和留有空間的分析，合理地選擇作業(yè)循環(huán)形式在目前巖巷掘進中，實現(xiàn)平行作業(yè)的工序主要是鑿巖和裝巖，但是在其他的各工序上，我們也要盡可能地采用平行作業(yè)方式，例如：裝藥與裝卸工具平行，工作面清理與現(xiàn)場清理平行，裝巖作業(yè)與工作面支護的平行等。 4.4不斷改進的施工方法及施工工藝 實踐證明，要想在巷道掘進速度上產(chǎn)生較快的飛躍，不能只依靠現(xiàn)在較為完善的常規(guī)的施工工藝，我們必須積極采用新的施工方法并繼續(xù)開發(fā)創(chuàng)造出新的施工技術(shù)，例如中深孔爆破，深孔爆破等。要想實現(xiàn)巷道的快速掘進，在施工工藝上也一定要連續(xù)，加強各工序之間的平行作業(yè)。重點注意一下兩個方面： （1）確定錨桿支護參數(shù)，提高錨桿安裝質(zhì)量 支護管理不但對巷道支護質(zhì)量有影響，對掘進進尺也有影響，如永久支護前大面積片幫，使噴漿厚度和噴射工作量增大 在實踐中可根據(jù)圍巖松動圈理論，以懸吊作用設(shè)計為基礎(chǔ)，并根據(jù)巖性的具體情況，定出合適的支護密度，最后通過試驗檢測，檢驗支護參數(shù)選擇的合理性 在普及應(yīng)用全長樹脂錨桿的基礎(chǔ)上，針對大斷面，服務(wù)年限長的井巷工程，積極推廣使用高強度新型錨桿錨噴支護方式必須與光面爆破技術(shù)相結(jié)合，否則圍巖受損嚴(yán)重，表面裂隙較多，圍巖松動圈較大，巖體喪失穩(wěn)定性；巷道輪廓線參差不齊，易造成應(yīng)力集中，噴層受到剪切破壞而導(dǎo)致巷道損壞。 （2）多工序平行作業(yè) 《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定， 掘進工作面與永久支護間的距離不得超過40m， 水溝與永久支護應(yīng)同時完成?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，工作面掘進與出矸平行作業(yè)時，耙斗裝巖機的尾輪應(yīng)固定在工作面8m以外的地方。我們根據(jù)各工序施工地點、消耗時間的不同， 組織了多工序平行交叉作業(yè): 1) 前方打眼放炮， 打拱部錨桿眼、安裝拱部錨桿， 鋪拱部金屬網(wǎng)，打拱部錨索眼、安裝拱部錨索與耙斗裝巖機后面打幫錨桿眼、安裝幫錨桿， 噴射混凝土，挖砌水溝平行作業(yè)。 2) 工作面放炮后， 要求先用耙斗裝巖機把爆落矸石耙開至少8m遠( 留部分矸石， 便于踩矸作業(yè)) 。耙斗裝巖機耙矸時， 安排打炮眼施工。即打眼工打炮眼與耙斗裝巖機耙矸同時作業(yè)。 3) 前方標(biāo)定炮眼位置， 畫輪廓線與接壓氣管、供水管平行作業(yè)。 4.5提高工作熱情，及時總結(jié)、獎勵，并加大科技投入 高效進尺的重要保證是工人工作的熱情程度，煤礦要提高巖巷掘進速度一個很重要的因素就是要根據(jù)自身的技術(shù)水平地質(zhì)條件人員素質(zhì)情況，制定了嚴(yán)格的施工掘進標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格從效率、安全、每班進尺情況、工程質(zhì)量四個方面進行考核；同時對于每月能夠完成工作任務(wù)的先進集體進行獎勵，將每個職工工資和獎金及時的發(fā)放到位在每個掘進區(qū)隊內(nèi)部要實行快速掘進先進集體評比活動，對每個掘進區(qū)隊里面辛勤努力工作的員工進行經(jīng)濟獎勵，具體安排如下：每月評出一名快速掘進工，每個班組每天要評選出一位優(yōu)秀掘進工 這樣的積極政策的帶動下，將會在每個區(qū)隊里面出現(xiàn)班班比進尺，人人爭一流的良好局面，因此充分帶動了職工工作的熱情 員工工作熱情帶動起來后，工作效率將會大大的提高，快速掘進的速度也將顯著的加快。 為全面推進新技術(shù)、高端設(shè)備工具應(yīng)用，我們應(yīng)擴充投入，提升煤礦巷道掘進施工機械化程度，降低人工勞動強度，提升安全施工建設(shè)水平及掘進施工效率。在施工組織管理中我們應(yīng)采用科學(xué)方式，嚴(yán)格依據(jù)前期項目設(shè)計規(guī)劃履行施工環(huán)節(jié)，強化對各工序施工建設(shè)質(zhì)量的綜合監(jiān)控管理，履行全過程質(zhì)量控制模式，嚴(yán)格開展質(zhì)量管理，科學(xué)創(chuàng)設(shè)綜合質(zhì)量管理體系，全面杜絕欠挖、超挖現(xiàn)象，在保障施工質(zhì)量基礎(chǔ)上顯著提升掘進施工效率。另外對現(xiàn)有掘進施工設(shè)備我們應(yīng)完善優(yōu)化改進，顯著提升機械化施工水平，基于我國現(xiàn)行采掘應(yīng)用設(shè)備性能優(yōu)越性有效、質(zhì)量不高等現(xiàn)實問題，我們更應(yīng)強化對設(shè)備的管理維護，確保其始終處于良好應(yīng)用狀態(tài)。再者我們應(yīng)設(shè)置專項崗位實施維護設(shè)備管理，要求相關(guān)工作人員定期記錄操作維護日志，進而在實踐操作中有利于及時發(fā)現(xiàn)各類采掘設(shè)備隱含的不正?，F(xiàn)象，便于日后展開設(shè)備維護階段通過參考操作日志準(zhǔn)確找到癥結(jié)所在并及時排除各類不良問題，確保整體設(shè)備系統(tǒng)的正常、高效及連續(xù)運轉(zhuǎn)，進而全面提升煤礦巷道掘進施工效率。 4.6創(chuàng)新爆破、探測工藝，提升快速掘進效率 （1）為快速實施掘進施工我們首先應(yīng)采用先進科學(xué)的探測技術(shù)，開展綜合全面的礦區(qū)地質(zhì)探測，依據(jù)探測結(jié)果準(zhǔn)確制定相適應(yīng)的施工規(guī)劃，進而確保整體掘進施工有序安全及高效開展。在爆破工藝選用中我們應(yīng)針對硬巖深空爆破工藝技術(shù)展開科學(xué)研究，依據(jù)施工煤礦地質(zhì)現(xiàn)實特征適應(yīng)性選擇裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)，有效提升循環(huán)施工進度。煤礦巷道掘進施工進尺主要受到爆破效果的影響，而爆破效果又受制于眼深、應(yīng)用掏槽方式，裝藥形式及炮眼角度等各項爆破參數(shù)。因此我們應(yīng)通過綜合實驗確定巷道掘進施工中提升炮眼深度、應(yīng)用中深孔技術(shù)爆破可合理提升循環(huán)進尺及一次爆破形成的巖石總量，降低打眼裝巖等輔助施工工序時間，進而有效提升巷道掘進施工功效與速度。應(yīng)用氣腿鑿巖機其形成的炮眼深度會受到一定限制影響，因此我們應(yīng)對該類打眼機具進行必要的改進，有效提升工人實踐操作水平，確保炮延伸度得到良好加大。在控制炮眼深度后掏槽效果的優(yōu)劣會直接對全斷面的生產(chǎn)爆破效果產(chǎn)生影響，倘若炮眼深度范圍為兩米到兩米半，我們應(yīng)采用直眼掏槽方式。為有效提升直眼中深孔掏槽效果及其利用炮眼率，我們應(yīng)位于裝藥眼周圍附近布設(shè)空眼，進而提升其自由面，同時我們應(yīng)合理確定裝藥眼相鄰眼掏槽形狀、距離，具體裝填結(jié)構(gòu)及裝藥總量。 （2） 開展硬巖中深孔爆破技術(shù)研究，探索適合本礦區(qū)地質(zhì)特點的爆破參數(shù)裝藥結(jié)構(gòu)，提高循環(huán)進度，巖巷掘進進尺主要取決于爆破效果，爆破效果如何又取決于掏槽方式、眼深炮眼角度、裝藥形式等爆破參數(shù)。通過試驗得知在巖巷掘進中，增加炮眼深度，采用中深孔爆破技術(shù)，可以增加循環(huán)進尺，增加一次爆破巖石量，減少打眼裝巖等工序的輔助時間，有利于提高掘進速度和工效使用氣腿式鑿巖機，炮眼深度受到限制，因此必須先改進打眼機具，提高工人操作水平，炮眼深度才能考慮加大。炮眼加深后，掏槽效果的好壞直接影響全斷面爆破效果，炮眼深度在 2m~2.5m時，以直眼掏槽為好為了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，須在裝藥眼附近布置空眼以增加自由面，還需要合理的確定相鄰裝藥眼的眼距、掏槽眼的幾何形狀裝藥量和裝填結(jié)構(gòu)。 比如推廣大斷面巖巷的全斷面一次中深孔爆破技術(shù)。調(diào)整其爆破參數(shù)，其中主要包括以下內(nèi)容： 1) 掏槽方式。巷道掏槽爆破近似為逐段等效集中裝藥下單自由漏斗爆破， 掏槽眼間距主要利用條形裝藥在介質(zhì)中產(chǎn)生的破碎區(qū)大小為依據(jù)確定。為取得良好的掏槽效果， 對于眼深在18m左右中深孔爆破， 多采用多對斜眼的復(fù)式楔形掏槽方式， 保證每對斜眼的孔底距在200mm左右。在目前淺眼多循環(huán)的巷道掘進爆破中，最常用的掏槽形式是垂直楔形掏槽。而中深孔爆破時垂直楔形掏槽的應(yīng)用就受到了巷道斷面寬度的限制，多采用直眼掏槽。直眼掏槽的形式有多種，較為常見的有菱形掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽等多種。各種掏槽形式的共同特點是利用數(shù)量不等的平行空眼作為首爆裝藥眼的輔助自由面和破碎巖石的膨脹補償空間。 目前較為有效的中深孔爆破直眼掏槽方式是階段直眼掏槽和孔內(nèi)分段直眼掏槽。前者是將掏槽眼深度分成若干段( 多為兩段) 不同掏槽眼的眼底位于不同的平面上, 按由淺入深的順序分階段進行掏槽。后者則是在掏槽裝藥炮眼內(nèi)實施上下兩分段, 分段裝藥間以一定長度的炮泥相隔, 由外向內(nèi)順序起爆。 兩種直眼掏槽方式的掏槽機理是一樣的，前分段掏槽( 或上分段裝藥) 爆破后, 在應(yīng)力波和爆轟氣體的綜合作用下, 槽腔內(nèi)巖石被破碎并向工作面方向推移，形成漏斗形槽腔, 為后分段掏槽( 或下分段裝藥) 創(chuàng)造了一個新自由面，并由此改變了深部巖石所受的夾制作用, 使其強度降低, 有利于巖石的爆破破碎和運動。同時還造成下分段巖石中的殘余應(yīng)力和大量的爆生裂隙以增強巖石的破碎。分段間裝藥微差起爆，也改善了炸藥爆炸能量與巖石破碎的匹配關(guān)系, 使更多的能量用于巖石破裂破碎和更少的能量用于碎塊的拋擲。研究結(jié)果表明這兩種掏槽方式可增大槽腔體積, 提高掏槽深度，拋擲作用小，爆堆集中，利于裝巖。 對于堅固性較高( f > 8~ 10) 的堅硬巖石，當(dāng)巷道斷面較大時，除采用以上兩種分段直眼掏槽外，直眼和斜眼復(fù)合式掏槽（線形和垂直楔形、菱形和垂直楔形復(fù)合）也不失為一種較好的掏槽方式。筆者在最近淮北礦區(qū)一煤礦堅硬巖石巷道掘進爆破時就采用了這種雙楔形掏槽，該巷道巖石為粗砂巖，整體性好，致密堅固，無層理，韌性高，極其堅硬難爆，使用單楔形掏槽或普通角柱形直眼掏槽，2. 0m的掏槽炮眼深度，爆破后炮眼利用率一般在60%以下，個別時候僅有30%左右，而且大塊較多，嚴(yán)重影響了掘進速度和巷道成型。改用雙楔形掏槽, 兩階槽眼梅花形布置，其中兩對一階掏槽，槽眼深度1. 2m，傾角65°；三對二階掏槽, 槽眼深度2. 0m, 傾角70°；另為增大槽腔內(nèi)巖石的破碎程度和改善巖石破碎塊度，在槽腔中心加打了一個與二階槽眼同深的炮眼。取得了較高的掏槽效果，爆破效率基本上在80%以上，平均達86%左右，爆破塊度也較為均勻。 2) 掏槽中心孔設(shè)置與作用。由于掏槽爆破夾制大，有部分巖石難以拋出， 造成炮眼利用率較低，在掏槽眼內(nèi)部設(shè)置中心孔，中心孔起爆后，可以克服巖石的“再生”，能把掏槽孔破碎的巖石拋出槽外，大大加深掏槽的有效深度，解決炮眼利用率低的問題；中心孔起到空孔導(dǎo)向作用，有利于破碎巖石。 3) 輔助眼和周邊眼的布置。輔助眼和周邊眼的作用主要是繼續(xù)擴大掏槽， 形成巷道輪廓。輔助眼距一般600mm，方向垂直于工作面，均勻地布置在掏槽眼與周邊眼之間。輔助眼和周邊眼的眼深應(yīng)盡量一致，周邊眼間距不宜過大， 一般450mm，嚴(yán)格控制周邊眼藥量，保證巷道成型，盡量減少圍巖破壞和超欠挖，減少刷幫或充填工作量。 4) 炮眼深度。炮眼深度是指孔底到工作面的垂直距離。從鉆爆法快速掘進的的角度來看，炮眼深度在各爆破參數(shù)中居重要地位。因為它不僅影響每一循環(huán)中各工序的工作量、完成的時間和掘進速度，而且影響爆破效果和材料消耗。炮眼深度還是決定掘進循環(huán)次數(shù)的重要因素。炮眼深度主要由試驗要求、鉆眼機具的鑿巖能力及工人操作水平?jīng)Q定，還與爆后空頂距有關(guān)，空頂距直接影響圍巖的支護和安全施工?；诳焖倬蜻M的需要考慮，循環(huán)進尺設(shè)計在一個班內(nèi)能完成一個正規(guī)作業(yè)循環(huán)的所有工序。 根據(jù)月進度計算炮眼深度： 式中 h-----炮眼深度，m； L-----巷道計劃月進尺，m； N-----每月實際用于掘進作業(yè)的天數(shù)，d； n-----每天完成的掘進循環(huán)數(shù)； -----炮眼利用率，一般取0.85~0.9； -----正規(guī)循環(huán)率，一般取0.85~0.9。 按掘進循環(huán)組織確定炮眼深度: 式中 T----- 一個掘進循環(huán)的時間，h； t ----- 除鉆眼、裝巖外， 其它工序非平行作業(yè)時間總合，一般為10~15h； m-----工作面同時工作的鑿巖機臺數(shù)； v-----鑿巖機的鉆眼速度，m( h/臺) ； -----鉆眼工作單行系數(shù)，一般為0.3~ 0.6； S-----巷道掘進斷面積， -----炮眼利用率； K-----巖石的碎脹系數(shù)，一般為1.5~ 2.0； n-----同時工作的裝巖機臺數(shù)。 5) 單位炸藥消耗量 爆破每立方米原巖所消耗的炸藥量稱為單位炸藥消耗量，通常以q 表示。單位炸藥消耗量不僅影響巖石破碎塊度、巖塊飛散距離和爆堆形狀，而且影響炮眼利用率、巖巷輪廓質(zhì)量及圍巖的穩(wěn)定性等。因此，在進行快速掘進爆破參數(shù)設(shè)計中，合理確定單位炸藥消耗量具有十分重要的意義。單位炸藥消耗量取決于炸藥性質(zhì)、巖石性質(zhì)、巖巷斷面、裝藥直徑和炮眼直徑、炮眼深度等多種因素。采用修正的普氏公式計算: 式中 q-----單位炸藥消耗量，kg/m3 f-----巖石堅固性系數(shù)，或稱普氏系數(shù)； S-----巖巷斷面，m -----考慮炸藥爆力的校正系數(shù)， = 525/p， p 為爆力(mL)。 6) 爆破微差時間及起爆順序。井巷爆破夾制力較大，微差起爆主要是前一時間段起爆炸藥為下一時間段的炸藥提供自由面，直接影響爆破效果。因此，確定掏槽眼與二次擴槽、崩落眼與周邊眼之間的時間差是關(guān)鍵，前者保證掘進深度， 后者確保斷面輪廓完整?？紤]到煤礦爆破總延遲時間不大于130ms，為不影響后續(xù)周邊眼延遲時間，一次和二次掏槽與中心孔之間延遲時間取30ms。于此同時應(yīng)當(dāng)加強研究深部巖巷掘進全斷面多重錨噴支護技術(shù)，這樣才能全面的提高巖巷的掘進速度。 7) 炮眼數(shù)目及炮眼密集系數(shù) 炮眼數(shù)目的多少，直接影響鑿巖工作量和爆破效果。炮眼數(shù)過少，則大塊多， 巷道輪廓線不平整甚至出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象；反之，則鑿巖工作量過大，影響掘進速度。其決定因素主要有:斷面尺寸、巖石性質(zhì)、炸藥性能和單耗、炮眼深度等。確定炮眼數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果的前提下， 盡可能地減少炮孔數(shù)目。通常按下式估算： 式中 G-----炮眼數(shù)目，個； f -----巖石堅固系數(shù)； S-----巖巷掘進斷面，m2 同時，炮眼數(shù)目還可以根據(jù)每循環(huán)所需炸藥量和每個炮眼裝藥量來計算： 式中 G-----炮眼數(shù)目，個； q-----單位炸藥消耗量，kg/m3 S-----巷道斷面積，m2 -----炮眼利用率； L-----每個藥卷長度，m； -----炮眼的平均裝藥系數(shù)，掏槽眼一般取0.7kg/m，崩落眼一般取0.45~ 0.6kg/m，周邊眼一般取0.1~ 0.35kg/m； -----每個藥卷重量，kg。 （3） 推廣光面爆破技術(shù) 光面爆破是一種使爆出的新壁面保持平整而不受明顯破壞的爆破技術(shù)，又稱為周邊爆破和輪廓爆破?？焖倬蜻M主要是從鑿巖機具、爆破參數(shù)、施工組織等方面優(yōu)化設(shè)計達到快速掘進的目的。根據(jù)“進尺在掏槽，成型在周邊”的思想， 周邊爆破是快速掘進中非常重要的一個環(huán)節(jié)。如何提高周邊爆破的質(zhì)量，嚴(yán)格影響著巷道的進度。而目前大多礦的巷道掘進，周邊爆破問題是超挖現(xiàn)象嚴(yán)重，這樣給噴漿造成很大的壓力，在一個正規(guī)循環(huán)內(nèi)，所有的工序不能完成或噴漿占用過多的時間，嚴(yán)重影響巷道掘進速度。若光面爆破效果好，半眼殘痕達到50%， 則不僅節(jié)約了工程材料，且大大減少了噴漿的工程量；同時，爆破不會產(chǎn)生或很少產(chǎn)生爆震裂隙，新巖面保持原有的穩(wěn)定性，有效保證施工安全，為快速施工創(chuàng)造條件；另外，新巖壁平整，巖面上應(yīng)力集中現(xiàn)象減少，并且有利于通風(fēng)。 光面爆破的實質(zhì)，是在設(shè)計斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼，控制每個炮眼的裝藥量，選用低密度和低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥，同時起爆， 使爆炸作用剛好產(chǎn)生炮眼連線上的貫穿裂縫，并沿各炮眼的連線，將巖石崩落下來。其破巖機理存在著不同的觀點和學(xué)派，常見的觀點有應(yīng)力波干擾理論和應(yīng)力波與爆生氣體共同作用理論。應(yīng)力波干擾理論: 當(dāng)兩個平行拋空在巖石中爆炸時，各自產(chǎn)生以裝藥軸線為中心而向四周擴展的柱面應(yīng)力波，并引起質(zhì)點運動。在應(yīng)力波峰相遇處，由于質(zhì)點受到來自兩炮孔徑向應(yīng)力的作用，而在炮孔連線上下相應(yīng)的質(zhì)點，產(chǎn)生大小相等、方向相反的合拉應(yīng)力作用，故沿炮孔連線上出現(xiàn)受拉面。當(dāng)此處合力超過該處巖石的極限抗拉強度時，巖石破壞，形成斷裂面。 光面爆破參數(shù)包括不耦合系數(shù)、炮孔深度、炮眼間距、鄰近系數(shù)、最小抵抗線、裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥密集系數(shù)等。其中，炮孔直徑和炮孔深度按照工程實際取值。 1） 不耦合系數(shù) 不耦合系數(shù)是藥卷直徑與炮孔直徑之比。其選取原則是， 使作用在孔壁上的壓力低于巖石的抗壓強度， 而高于抗拉強度。 式中， -----為炸藥的密度； D -----為炸藥的爆速； 、----分別為炮孔直徑和裝藥直徑； -----為體積應(yīng)力狀態(tài)下巖石的抗壓強度增大系數(shù)； n -----為壓力增大系數(shù)； -----為巖石單軸抗壓強度。實踐表明， 不耦合系數(shù)的大小， 因炸藥和巖性的不同， 一般取1.5~2.5 。 2） 裝藥密集系數(shù) 當(dāng)采用空氣柱裝藥時， 每m炮眼的裝藥長度為 換算為每m裝藥量為 式中， 各個符號意義同上。 式中， K1為與巖石有關(guān)的系數(shù)， 軟巖K1= 0.5~0.7， 中硬巖石K1= 0.75~ 0.95， 堅硬K1= 1.0~1.5； K2為與炮眼深度有關(guān)的系數(shù)，一般取K2=0.5。 根據(jù)經(jīng)驗, 光面爆破炮眼密集系數(shù)多取值為：m=0. 8~ 1. 0。我們通過雙孔雙自由面爆破模型試驗，在綜合分析炮眼斷裂面的平整程度、爆破漏斗體積、炮眼利用率等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，得出在曲率較小的拱頂部分，光爆炮眼密集系數(shù)可以適當(dāng)增大，但也不宜超過1. 2。 3） 炮眼間距 以應(yīng)力波干擾理論觀點，合適的炮眼間距是以兩眼在連線上疊加的切向應(yīng)力大于巖石的抗拉強度為原則，得 式中， R-----炮眼間距； -----炮眼壁上初始應(yīng)力峰值； b -----切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力比值， ，為泊松比 -----巖石抗拉強度； -----為應(yīng)力波衰減系數(shù)， 。 根據(jù)實踐經(jīng)驗，R一般為炮眼直徑的10~ 20倍。 4） 鄰近系數(shù)和最小抵抗線 鄰近系數(shù)m也稱炮孔密集系數(shù)，表征孔距R與最小抵抗線W的比值。m值過大，可能在巖壁上留下巖梗，造成欠挖；m值過小，則造成凹坑。實踐表明， 當(dāng)m= 0.8~ 1.0時，效果較好；硬巖取大值，軟巖取小值。 最小抵抗線W是指周邊眼至鄰近崩落眼的垂直距離。W取值與鄰近裝藥系數(shù)m=R/W相關(guān)。 5） 裝藥結(jié)構(gòu) 在光面爆破中，一般采用單段空氣柱式裝藥結(jié)構(gòu)和空氣間隔分節(jié)裝藥。分段空氣柱式裝藥結(jié)構(gòu)簡單易行， 工人較易掌握，適用于1.5~ 2.0m深的炮眼。眼深超過2m時，可采用空氣間隔分節(jié)裝藥結(jié)構(gòu)，但兩藥包的間隔距離不能大于該種炸藥在炮眼內(nèi)的殉爆距離；有時，防止藥包串動，藥包之間還要有間隔物，可選用水泡泥。兩種裝藥結(jié)構(gòu)見下圖1、2。 對于較松散軟弱的巖石，因其強度低塑性大，爆破容易, 爆后巖石易塌落，因此實施光面爆破尤為重要。表2為巷道周邊光面爆破參數(shù)。 6）定向斷裂控制爆破 定向斷裂控制爆破是利用一些方法首先使炮眼眼壁某部位應(yīng)力集中而產(chǎn)生徑向裂縫，同時避免眼壁其他部位產(chǎn)生微裂縫，隨后在爆炸應(yīng)力波和爆生氣體的共同作用下，徑向裂縫持續(xù)發(fā)展，形成預(yù)期的斷裂面。與普通光面爆破相比，其主要的技術(shù)特點有：巷道周邊成型質(zhì)量提高， 圍巖破壞程度降低；眼距加大，周邊鉆眼工作量減少。特別是在軟巖巷道效果更為明顯。 常用的斷裂控制爆破方法有兩種， 一是在炮眼壁沿縱向V形槽，當(dāng)柱狀裝藥爆炸后產(chǎn)生的應(yīng)力波首先在切槽尖端引起應(yīng)力集中而開裂，爾后爆炸氣體作用使裂縫沿切槽方向延伸， 直到相鄰炮眼貫通；二是利用特殊形狀的藥包爆炸后首先在炮眼壁的某一部位產(chǎn)生初始裂縫，然后在爆生氣體作用下裂縫持續(xù)擴展，形成定向斷裂面。在巷道爆破中使用最多是切縫藥包。 切縫藥包定向斷裂控制爆破法是將炸藥裝在特制的外殼( 多為ABS工程塑料) 中，通過外殼切縫的導(dǎo)壓作用控制眼壁上裂縫生成與擴展。一般切縫管外徑38~40mm，壁厚2~4mm，切縫寬度3~5mm長度由炮眼深度和裝藥量來確定。表3為獲得較好爆破效果的巷道周邊切縫藥包定向斷裂控制爆破應(yīng)用實例。 總之，解決好巖巷中深孔光面爆破設(shè)計及施工中的若干技術(shù)問題，是保證有較高的炮眼利用率、較規(guī)整的周邊成型、較均勻的爆破塊度的技術(shù)關(guān)鍵。 （4）深部巖巷掘進全斷面多重錨噴支護技術(shù) 錢營孜礦井由于隨著開采深度的加大，圍巖條件發(fā)生了很大變化，圍巖塑性蠕變、軟巖特性明顯。深部巷道掘進時，恰值圍巖的劇烈變形期, 頂?shù)装逡平亢蛢蓭褪諗苛看?，如按傳統(tǒng)的淺部大斷面巷道支護多采用上部錨桿與下部錨桿分次實施，支護斷面在交接處會出現(xiàn)薄弱面, 深部巖巷特別在支護弱面容易出現(xiàn)破壞；其次，淺部的一次錨噴支護設(shè)計與工藝已很難適應(yīng)深部軟巖的變形規(guī)律，當(dāng)圍巖變形大時，很容易出現(xiàn)噴層和圍巖表層剝落，錨桿失效，失去控制圍巖的作用，導(dǎo)致巷道維護狀況惡化。通過結(jié)合掘進工藝的實施和理論、試驗研究,改變了以往的錨噴支護工藝，在大斷面巖巷的全斷面一次掘進的基礎(chǔ)上，提出采用全斷面的多重復(fù)合錨噴支護技術(shù)，切實解決了深部巖巷支護的技術(shù)難題，保證了深部巷道的安全施工，極大地減少了巷道的后期維護工作量。工作面放炮后，立即噴混凝土層，充填圍巖爆后裂隙，快速封閉圍巖，防止潮解風(fēng)化。初噴后即全斷面打眼安裝錨桿，作為臨時的一次支護，然后進行復(fù)噴支護達到設(shè)計噴厚的80%，以適應(yīng)初期的劇烈變形期。經(jīng)過一定時間，圍巖變形和壓力釋放到一定程度后，再進行二次錨噴支護，打眼安裝錨桿壓網(wǎng)、噴漿到設(shè)計噴厚, 形成永久支護。這種支護結(jié)構(gòu)的外層錨桿和金屬網(wǎng)不僅加固和保護圍巖，而且將噴層、金屬網(wǎng)、圍巖錨合在一起，金屬網(wǎng)在外層，改變了噴射混凝土抗拉強度低的弊端，形成韌性較大的表面保護層。全斷面的多重復(fù)合支護技術(shù)能及時給爆破后的圍巖以封閉和支撐，又在圍巖劇烈變形、卸壓后趨于穩(wěn)定時進行永久支護，使永久支護結(jié)構(gòu)免遭圍巖劇烈變形的破壞。 全斷面多重錨噴支護技術(shù)主要施工技術(shù)參數(shù)：支護材料為Φ20mm×200mm的等強度螺紋鋼錨桿、Φ28mm×350mm樹脂錨固劑、Φ6mm鋼筋網(wǎng)和球墨鑄鐵托盤，噴射混凝土厚度150mm，間排距為500mm×500mm。噴射混凝土的規(guī)格不低于425號的水泥，采用粒徑為不大于10mm的紅矸石自燃陶粒替代普通混凝土施工中的砂石作為巷道噴射混凝土的骨料、紅星2號速凝劑。采用錨噴、錨網(wǎng)噴全斷面的多重錨噴支護技術(shù), 新的支護工藝適應(yīng)于各工序交叉進行的快速掘進施工需要, 形成前掘后裝的平行作業(yè)。將“錨網(wǎng)噴”改為“初噴—打錨桿—二噴—打錨桿掛網(wǎng)—復(fù)噴”，錨桿間隔一定時間分兩次呈五花形布置。為防止底鼓，大巷底設(shè)底拱加強支護，底拱處打一遍錨桿，錨桿間排距1000mm×1000mm。 4.7采用先進工藝技術(shù)、汲取豐富經(jīng)驗，提升掘進速度 掘進施工中我們應(yīng)科學(xué)引進西方先進生產(chǎn)技術(shù)，通過自主開發(fā)創(chuàng)設(shè)出滿足支護、掘進并行作業(yè)的優(yōu)質(zhì)施工設(shè)備，進而全面實現(xiàn)煤礦高效施工開采的高標(biāo)準(zhǔn)硬件應(yīng)用目標(biāo)。對現(xiàn)有施工工藝我們應(yīng)科學(xué)改進，為更好的綜合利用施工建設(shè)時間開展掘進作業(yè)，在遵循煤礦掘進生產(chǎn)安全規(guī)程基礎(chǔ)上我們可應(yīng)用多工序交叉并行施工作業(yè)模式，確保支護與掘進的平行開展，裝巖、鑿巖的平行作業(yè)，出矸與工作面打眼、撤工具與裝藥、清理現(xiàn)場與工作面倒矸、在工作面臨時鋪設(shè)軌道與鉆下部眼、裝巖與打錨桿的平行施工，依據(jù)施工技術(shù)、施工設(shè)備與管理水平展開各工序作業(yè)施工時間、潛在能力的準(zhǔn)確測定及預(yù)留計算，合理選擇循環(huán)實踐方式。在前面進行掘進、在后面進行支護作業(yè)，對各項施工工作進行合理安排，提升施工進度及施工效率，集中掘進力量前進，進而顯著提升煤礦巷道施工建設(shè)綜合速度。當(dāng)前世界范圍內(nèi)開采煤礦主要國家、地域均采用了連續(xù)型采煤機械，輔助掘錨機組開展煤礦巷道高效掘進生產(chǎn)施工，該類組合掘進模式在大斷面掘進煤礦生產(chǎn)中具有效率高、速度快、低勞動強度、高安全性等綜合優(yōu)勢，因此我國煤礦巷道開采掘進施工中也應(yīng)逐步朝著該方向努力發(fā)展。 4.8巖巷道掘進圍巖有害氣體監(jiān)測技術(shù)并優(yōu)化矸石運輸系統(tǒng) （1）根據(jù)現(xiàn)場實踐，一般情況下巖石掘進施工中瓦斯涌出量很少，但是如果巖石局部裂隙與上下煤層貫通， 或有溶洞，掘進時也會到瓦斯有害氣體的突然噴出現(xiàn)象。另外， 巖石中如果存在有機質(zhì)含量高的炭質(zhì)夾層，掘進中可能產(chǎn)生甲烷或著其他重?zé)N。這就需要在快速掘進的同時配套瓦斯等有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控。一要研究巖巷快速掘進時地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域瓦斯等有害氣體異常涌出規(guī)律及監(jiān)測技術(shù)； 二要建立巖巷快速掘進至地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域異常瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)體系。力保巖巷快速掘進監(jiān)測監(jiān)控的安全有效，保障巖巷掘進安全快速。 （2）巖巷掘進涉及到鑿巖爆破、支護、矸石運輸?shù)戎饕ば?，其中矸石裝載、運輸是勞動量大，占循環(huán)時間最長的工序，一般情況下占掘進循環(huán)時間的35%~ 50%。目前， 國內(nèi)巖巷矸石運輸普遍存在著環(huán)節(jié)多、用人多、事故多、效率低的問題，已嚴(yán)重制約了礦井生產(chǎn)集中化、采掘機械化和礦井大型化的進程。因此，形成與快速掘進相適用的矸石運輸系統(tǒng)，對提高勞動效率、加快掘進速度、改善勞動條件、降低成本和安全生產(chǎn)有重要意義。其具體優(yōu)化方法如下： 1）膠帶輸送機代替絞車運輸 不管是在平巷還是斜巷以往的運輸方式均為扒裝機、絞車和電瓶車運輸，這些機器運輸造成出矸比較慢，占用人員較多 ，而且還存在不少設(shè)備隱患為了杜絕提升運輸?shù)牟话踩蛩?，采用膠帶輸送機運輸，膠帶輸送機與同能力較大的絞車相比具有更多的優(yōu)點：一是膠帶運行可靠二是便于維護，采用集中控制，人員較少。三是鋼材配件電力消耗少四是膠帶上層可運矸，下層可以運料 這樣不僅實現(xiàn)了巖巷矸石的連續(xù)運輸，而且降低了個人運送物料的勞動強度，杜絕了運輸事故的發(fā)生。 2）水平緩沖矸石倉 要快速轉(zhuǎn)儲矸石，優(yōu)先考慮使用膠帶運輸 ，在施工巷道的外段取長度20~30 m ，并在中間處搭建1~1.5 米的防護網(wǎng)，將矸石與軌道人行道分開，此段作為緩沖水平矸石倉，形成扒裝機+皮帶+水平緩沖矸石倉扒裝機的扒轉(zhuǎn)存裝的連續(xù)出矸系統(tǒng)迎頭放炮后前部扒裝機集中將矸石扒上膠帶，轉(zhuǎn)存到水平緩沖