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1、掘进施工工艺 巷道掘进施工工艺 介绍不同的矿山巷道掘进施工方法 岩石平巷施工的凿岩 爆破 装岩 提升运输等主要工序工艺过程 以及峒室的施工方法 平巷掘进与施工 水平巷道掘进 目前普遍采用的掘进施工方法有 钻眼爆破法 机械掘进法 1 钻眼爆破法 钻爆法 矿山法 2 机械掘进法 钻眼爆破法的主要工序包括 凿岩 爆破 装岩 支护 辅助工序包括 工作面通风 排水 接管道 照明 铺轨和测量等 主要工序按一定顺序依次进行的作业方式称为单行作业 单行作业各工序互不干扰 组织管理方便 但效率较低 几个主要工序在同一时间内平行进行的作业方式称为平行作业 其优缺点与单行作业恰好相反 从凿岩开始到装岩 铺轨和支护完
2、毕 为一个掘进循环 巷道由此向前掘进了一段距离 一 钻眼爆破法 凿岩爆破法施工工艺 掘进工序 钻眼 装药联线 放炮通风 支护 装岩运输 成巷工具设备 凿岩机 炸药 局部通风机 装岩机锚 喷 网 架 煤电钻 风镐雷管 放炮器 风筒 矿车电机车 矿车 凿岩机 浅孔 深度小于2 5m 直径小于42mm 中深孔 深度2 5 4m 直径小于50mm 深孔 深度大于4m 直径大于50mm 钻眼爆破法 锚网喷一般工艺流程 架棚一般工艺流程 巷道掘进中 破碎岩石是一项主要工序 也是掘进施工的第一道主要工序 破碎岩石主要采用凿岩爆破的方法 凿岩爆破约占一个掘进循环时间的40 60 凿岩爆破工作的好坏 对巷道掘进
3、速度 规格质量 支护效果 掘进成本等 都有较大的影响 矿山平巷掘进中 常用的凿岩设备是气腿式风动凿岩机 如7655 YT 24等 凿岩工具多采用锥形连接的活头钎杆 为提高凿岩效率 降低工人劳动强度 一些大中型矿山在大断面平巷掘进中采用了凿岩台车 凿岩台车属无轨设备 具有独立行走装置 液压凿岩 凿岩速度大大提高 表4 1凿岩设备 目前 我国矿山平巷掘进所用的凿岩设备特点及适应条件见表4 1 One boomrig 三臂凿岩台车 1 炮眼布置 巷道掘进的爆破工作是在只有一个自由面的狭小工作面进行的 俗称独头掘进 因此 要达到理想的爆破效果 必须将各种不同作用的炮眼合理地布置在相应位置上 使每个炮眼
4、都能起到应有的爆破效果 掘进工作面的炮眼 按其用途和位置可分为掏槽眼 辅助眼和周边眼 如图4 1所示 其爆破顺序必须是延期起爆 即先爆掏槽眼 然后起爆辅助眼 最后起爆周边眼 图4 1平巷掘进的炮眼布置1 掏槽眼 2 辅助眼 3 周边眼 1 掏槽眼在工作面上将某一部分岩石爆破并抛出 使工作面形成第二个自由面 为其它炮眼的爆破创造有利条件 提高破岩效率 2 辅助眼辅助眼又称崩落眼 是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼 辅助眼要均匀布置在掏槽眼和周边眼之间 炮眼方向一般垂直于工作面 3 周边眼周边眼是爆落巷道周边岩石 最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼 为保证巷道成型规整 减少支护工程量 可采用光面爆破技
5、术 2 掏槽眼分类 根据井巷断面形状规格 岩石性质和地质构造等条件 掏槽眼的排列形式可分为倾斜掏槽和垂直掏槽两大类 1 倾斜掏槽掏槽眼与自由面斜交 在软岩或具有层理 节理 裂隙或软夹层的岩石中 可用单倾斜掏槽 其掏槽位置可视自然弱面存在的情况而定 掏槽眼倾斜角依岩石可爆性不同而定 一般取50 70 在中硬以上均质岩石 断面尺寸大于4m2的井巷掘进中 可采取相向倾斜眼组成楔形掏槽 图4 2 每对炮眼底部间距一般取10 20cm 眼口之间的距离取决于眼深及倾角的大小 掏槽眼同工作面的交角通常为60 75 图4 2倾斜掏槽的炮眼布置形式 楔形掏槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽两种 前者打眼比较方便
6、 使用较广 对岩石特别难爆且断面尺寸又大或眼深超过2m时 可增加2 3对深度较小的初始掏槽眼 以形成双楔形掏槽 若将楔形掏槽的掏槽眼以同等角度向槽底集中 但各眼并不互相贯通 则形成锥形掏槽 通常可排成角锥形和圆锥形等形式 后者适用于圆形断面井筒掘进工作 倾斜掏槽的优点是所需掏槽眼数少且易抛出掏槽范围内的岩石 缺点是孔深受限于断面尺寸 石碴抛掷较远 图4 2倾斜掏槽的炮眼布置形式 2 垂直掏槽掏槽眼都垂直于工作面 其中有些炮眼为空眼 不装药 垂直掏槽的形式很多 常见的有缝形掏槽 桶形掏槽 图4 3 和螺旋掏槽 缝形掏槽也称平行龟裂掏槽 其布置特点是掏槽眼轴线处在一个平面内 空眼与装药眼相间布置
7、眼距8 15cm 爆后形成一条缝隙 图4 3垂直掏槽的炮眼布置形式 桶形掏槽是应用最广的垂直掏槽形式之一 其槽腔体积大有利于辅助眼爆破 空眼直径可大于或等于装药眼直径 较大的空眼直径可形成较大的人工自由面 桶形掏槽完全没有向外抛碴作用 通常可将空眼打深并在孔底装一卷药 于全部掏槽眼爆破后起爆以抛出岩碴 图4 3垂直掏槽的炮眼布置形式 螺旋掏槽是桶形掏槽的理想形式 空眼到各装药眼的距离依次取空眼直径的1 1 8倍 2 3 5倍 4 4 5倍和4 5 5倍 向上掘进天井时 采用桶形掏槽特别适合 图4 3垂直掏槽的炮眼布置形式 掏槽眼 倾斜掏槽单倾斜楔形掏槽 垂直楔形掏槽水平楔形掏槽锥形掏槽垂直掏槽
8、辅助眼周边眼 缝形掏槽桶形掏槽螺旋掏槽 3 爆破器材 巷道掘进常用的炸药是水胶炸药 采用电雷管或导爆管起爆 4 爆破参数确定 单位炸药消耗量的确定可参考表4 2 结合工程类比和实际经验确定 确定单位炸药消耗量后 再根据巷道断面面积和每循环进尺就可得到每循环应使用的炸药消耗总量 Q qSL 式中 S 井巷掘进断面面积 m2 L 平均炮眼深度 m 炮眼利用率 一般为80 95 5 掏槽眼与辅助眼的装药结构 正向连续装药 a 30 反向连续装药 b 周边眼装药结构 31 单段空气柱式装药 a 空气间隔分段装药 b 不耦合装药 32 炮眼的填塞质量对提高爆破效率和减少爆破有害气体也有很大作用 因此 装
9、药完毕必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实 常用1 3的泥沙混合炮泥 湿度18 20 这种炮泥既有良好的可塑性 又具有较大的摩擦系数 第三百二十八条炮眼封泥应用水炮泥 水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥或用不燃性的 可塑性松散材料制成的炮泥封实 严禁用煤粉 块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥 无封泥 封泥不足或不实的炮眼严禁爆破 禁裸露爆破 6 炮眼的填塞 第三百二十九条炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合下列要求 炮眼深度小于0 6m时 不得装药 爆破 在特殊条件下 如挖底 刷帮 挑顶确需浅眼爆破时 必须制定安全措施 炮眼深度可以小于0 6m 但必须封满炮泥 炮眼深度为0 6 1m时 封泥长度不
10、得小于炮眼深度的1 2 炮眼深度超过1m时 封泥长度不得小于0 5m 炮眼深度超过2 5m时 封泥长度不得小于1m 光面爆破时 周边光爆炮眼应用炮泥封实 且封泥长度不得小于0 3m 工作面有2个或2个以上自由面时 在煤层中最小抵抗线不得小于0 5m 在岩层中最小抵抗线不得小于0 3m 浅眼装药爆破大岩块时 最小抵抗线和封泥长度都不得小于0 3m 33 34 钻眼爆破工作必须严格按 煤矿安全规程 和 矿山井巷工程及验收规范 有关规定执行 一般应注意以下几点 1 钻眼安全注意事项 开眼时必须使针头落在实岩上 如有浮矸 应处理好后再开眼 不允许在残眼内继续钻眼 开眼时给风阀门不要突然开大 待钻进一段
11、后在开大风门 为避免断钎伤人 推进凿岩机不要用力过猛 更不要横向用力 凿岩时钻工应站稳 应随时提防断钎 一定要注意把胶皮风管与风钻接牢 以防脱落伤人 缺水或停水时 应立即停止钻眼 工作面全部炮眼钻完以后 要把凿岩机具清理好 并撤至规定地点存放 钻眼爆破安全技术 35 2 爆破安全注意事项 装药前应检查顶板情况 撤出设备与机具 并切断除照明以外的一切设备的电源 照明灯和导线也应撤离工作面一定距离 放炮母线要妥善的挂在巷道的侧帮上 并且要和金属物体 电缆 电线离开一定距离 放炮前检查放炮母线是否导通 在规定的地点装配引药 检查工作面20m范围内的瓦斯含量 按 煤矿安全规程 有关规定处理 装药时要细
12、心的将药卷送到眼底 防止擦破药卷 装错雷管段号 拉断脚线 有水的炮眼 尤其是底眼 必须使用防水药卷或给药卷加防水套 以免受潮拒爆 钻眼爆破安全技术 续 7 工作面通风 为使爆破后工作面的炮烟和粉尘能尽快排出 并提供足够的新鲜空气 以改善劳动条件 可采用局扇进行机械通风 37 一 通风方式二 掘进通风设施三 独头长距离巷道通风四 综合防尘 掘进通风与综合防尘 38 压入式通风 抽出式通风 混合式通风 一 通风方式 压入式通风 39 1 优点 这种通风方式可采用胶质或塑料等柔性风筒 能很快地将工作面的有害气体冲淡并排出 10m 10m 2 缺点 排出的炮烟在巷道中蔓延扩散 时间较长 工人进入工作面
13、往往要穿过这些蔓延的污浊气流 3 局扇 风筒的布置要求 抽出式通风 1 优点 其优点是炮烟等有害气体沿风筒排出 不污染巷道 2 缺点 风筒有效吸程小 工作面排除炮烟等有害气体的时间长 污浊风流通过局部通风机 安全性差 在有瓦斯涌出的工作面不宜采用 40 6m 10m 3 特点 这种通风方式一般要采用金属风筒 混合式通风 41 1 特点 这种通风方式是压入式和抽出式的联合运用 为了达到快速通风的目的 可利用一辅助局扇作压入时通风 新鲜风流压入工作面冲洗工作面的有害气体和粉尘 10m 2 局扇 风筒的布置要求 综合防尘 掘进岩石巷道时 产生大量的岩石粉尘 根据测定这些粉尘中含有游离二氧化硅30 7
14、0 其中大量的是粒径小于5 m的粉尘 这些粉尘极易在空气中游浮被人吸入体内 时间久了就易患矽肺病严重地影响工人的身体健康 42 1 湿式钻眼是综合防尘最主要的技术措施 2 喷雾 洒水对防尘和降尘都有良好的作用 3 加强通风排尘工作 4 加强个人防护工作 8 岩石装载与转运 岩石的装运工作是最繁重最费时的工序 约占掘进循环总时的35 50 应根据我国目前矿山岩石装运机械的发展情况 选择矿山常用的 配套适宜的装运机械所组成的装运作业线及典型设备 1 装岩作业 把掘进工作面爆破下来的岩石装入矿车运出工作面 就是岩石的装运作业 亦称出渣 使用较多的装载设备是铲斗式装岩机 耙斗式装岩机和矿车 如图4 4
15、所示 图4 4装岩机装岩过程示意图 装岩机有以压气作动力的 也有以电为动力的 当装岩机向前运动时 铲斗插入岩堆铲取岩石 铲满后提升铲斗并向后翻转 装入后面的矿车 然后下落铲斗 再次铲装 一辆矿车装满后移出 调入另一辆矿车继续装岩 这种装岩机可供井下平巷和倾角在8 以下的斜井掘进装岩之用 它适用于高度大于2 2m的巷道 最大装岩宽度为2 2m 图4 5装岩机与矿车装运作业示意图l 调车道岔 2 空车 3 电机车 4 重车 5 装岩机 图4 5的作业线为双轨运输 分别为空车道和重车道 装载时装岩机和矿车经由调车道岔分别在两条轨道上装岩 调车道岔随着工作面的前进每隔20 30m移动一次 图4 6耙斗
16、装岩机总装及耙矿作业示意图1 连杆 2 主 副滚筒 3 卡轨器 4 操作手把 5 调整螺丝 6 耙斗 7 固定楔 8 尾轮 9 耙斗钢丝绳 10 电动机 11 减速器 12 架绳轮 13 卸料槽 14 矿车 耙斗装岩机 它是一种结构简单 制造容易 高效的装岩设备 这种装岩机适用于净高2 2m 宽2m以上的水平巷道或小倾角的斜巷 也能用于弯道 耙斗装岩机是由绞车 耙斗 车体 卸料槽 以及主尾绳和滑轮等组成的组合机械 工作情况见图4 6所示 耙斗装岩机与铲斗后卸式装岩机比较 具有结构简单 维修量小 操作容易 安全可靠 岩尘量小 适用面广以及装岩生产率高等优点 但在硬岩中效率较低 在软岩中固定楔难固定 47 48 耙斗装载机在工作前 用卡轨器将台车固定在轨道上 并用固定楔将尾轮悬吊在工作面的适当位置上 49 50 耙斗装载机可在拐弯巷道中作业 2 调车工作 装运作业中 调车工作是很频繁的 每当装满一个矿车便要推出重车换入空车 在调车过程中 装岩工作便暂时中断 装岩机的利用率会因此而降低 因此需要改进调车方法 以提高装岩机的利用率 目前 巷道掘进中的调车方法和设备很多 最常用的调车方法是浮放道
