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1、1. 煤矿岩巷掘进的特点 2. 岩巷钻爆法施工工序 3. 国内外煤矿岩巷常用的作业线 4. 凿岩爆破技术现状及发展 5. 装岩运输现状及发展 6. 支护技术现状及发展 7. 施工组织与管理 8. 我国岩巷单进稳步提高 9. 结语,9/26/2020,1,围岩特征：煤田均属于沉积矿床，因此围岩以灰岩、泥岩、砂岩、页岩、煤等5种沉积岩类为主，其节理裂隙非常丰富，强度较低，这些岩石对支护不利，但对开拓掘进是有利的。 设备、器材：由于煤在成岩过程中，一些有机物在腐化变质时产生了大量的可燃性,9/26/2020,2,气体（瓦斯），这些气体的存在使得煤矿岩巷掘进变得更为复杂了，使井下所用的设备、器材的选型
2、受到了很多的限制，对凿岩机具、装药运输设备、爆破器材等性能的发挥产生了严重影响。这是制约煤矿岩石巷道掘进速度的重要因素。,9/26/2020,3,目前，国内外矿山岩石巷道仍然以钻眼爆破法施工为主。 岩巷钻爆法施工工序较多，但主要分为以下三大工序： 凿岩爆破 装岩运输 支护,9/26/2020,4,9/26/2020,5,岩巷掘进工艺流程,出渣,打眼,手持式凿岩机与耙斗式装岩机为主的作业线； 液压钻车与正装侧卸装岩机为主的作业线； 钻装锚一体化作业线。 以上三种作业线中，德国多采用钻车与正装侧卸装岩机配套的作业线；法国、瑞典、日本等国多采用钻装锚一体化的作业线；而我国则多以手持凿岩机和耙斗装岩机
3、为主的作业线。,9/26/2020,6,凿岩机具的现状及发展 爆破工艺的现状及优化技术 爆破器材的研究,9/26/2020,7,风动气腿凿岩机 风动导轨式凿岩台车 液压凿岩台车,9/26/2020,8,风动气腿凿岩机由于具有重量轻，结构紧凑，机动灵活，适应性强等特点，是我国应用最为广泛的一种凿岩工具。在我国较为广泛使用的手持式凿岩机主要有：7655、YT24、YT26、YT27、YT28、YTP26、YT25DY等七种，其中7655（ YT24 ）凿岩机性能、质量较为稳定。近年来市场上出现了最新的YTP29型。,9/26/2020,9,由于风动气腿凿岩机存在输出功率小，钻速低等缺点。因此，我国
4、在上世纪就开始研制安装在凿岩台车上使用的风动导轨式凿岩机，已通过鉴定的有：YGP28、YSP-45、YGP35、YG80、YGZ40、YGZ50、YGZ70、YGZ90等八种。其输出功率接近风动气腿凿岩机的2倍，扭矩为其36倍。,9/26/2020,10,七十年代国外出现了以液压为动力、在工作原理上与风动冲击式凿岩机相似的液压凿岩机，我国在八十年代也研制了YYG80、YYGJ80A、YYG90、YYG60、SCOP1238ME-R3805、SCOP1032HD、YYGJ145、YYG30、YYT-30等九种液压钻机。其穿孔速度是风动凿岩机的1-2倍，能耗为风动凿岩机的1/3，噪音和粉尘都有所降
5、低。液压凿岩台车有GGJ-2Y、CTJY10-2、SCJ-2等三种已鉴定定型。煤炭系统广泛使用CMJ-17A(J)，CTH10-2F型全液压钻车。,9/26/2020,11,从发展的角度来分：气腿凿岩机为第一代；半液压凿岩台车为第二代；七十年代的全液压凿岩台车为第三代；到八十年代的电子设备给大功率全液压设备提供了先进的自动化功能，这种设备由换钎、定位开孔，到凿岩结束、返钎全部自动化控制，这为第四代凿岩设备，九十年代后凿岩机的功率又有所加大。从八十年代后我国岩巷掘进设备没有多大发展，因此，目前我国大部分矿山的凿岩设备尚处于第一代和第二代的水平。,9/26/2020,12,最佳炮孔深度的确定 掏槽
6、技术 光面爆破技术 全断面炮孔数量的确定 一次爆破技术,9/26/2020,13,炮孔深度是中深孔爆破中最基本的技术参数之一，合理炮眼深度的确定在快速掘进中是非常关键的，它决定着各工序的工作量及完成时间，同时对爆破效果和循环进尺有重要影响。 在确定炮眼深度时，要综合考虑岩石性质、钻眼机械能力、循环作业方式、支护方式、炸药的作功能力等。,9/26/2020,14,要与配备的凿岩机能力相适应 合理炮孔深度应保证凿岩机有较高的钻进速度。资料表明：普通气腿式凿岩机在相同的凿岩条件下，采用同一根钎杆钻眼时，每增加1米炮孔，其钻眼速度就下降4%10%左右。特别是当炮眼深度超过3米时，由于钎杆与眼壁的摩擦增
7、大，钻孔速度下降很快。 因此，要实现中深孔爆破，应当选择功率较大的凿岩机。,9/26/2020,15,要与循环作业方式相适应 合理炮孔深度最好要保正每班或每园班完成一个循环，实现正规循环作业。这样每班工作任务明确，便于生产组织与管理。,9/26/2020,16,要与巷道的掘支作业方式相适应 当巷道采用锚杆或锚网支护时，使循环进尺等于锚杆排距或网宽的整数倍，避免过大的空顶作业。,要综合考虑其他因素 要综合考虑巷道断面的大小、岩石的坚固性、炸药作功能力、每班配备的人数、装载和转运能力等因素。,要综合考虑其他因素 要综合考虑巷道断面的大小、岩石的坚固性、炸药作功能力、每班配备的人数、装载和转运能力等
8、因素。,9/26/2020,17,在充分考虑上述因素后，再根据作业任务量来确定炮孔深度。 从爆破效率考虑，最佳的炮孔深度为巷道断面的等效半径。,9/26/2020,18,按一定规律布置的密集炮眼，爆破后形成空洞以及相应的爆破过程统称为掏槽。掏槽的目的是为后续爆破创造第二个自由面。掏槽爆破是影响岩巷掘进进尺的关键因素。要提高掘进的爆破效率，就应选择与岩性、炸药性能、起爆器材相适应的掏槽方式和掏槽参数。,9/26/2020,19,合理掏槽方式的一般要求： 炮眼利用率高，留下的残眼少； 掏槽形式简单，易于掌握，适应能力强； 所形成的槽腔体积大，为后续炮孔爆破提供足够的补偿空间； 最大限度利用有限的炮
9、孔数目、减少所需的雷管段别。,9/26/2020,20,掏槽方式 掏槽方式一般可分为三种类型：斜眼掏槽、直眼掏槽、复合掏槽（斜眼和直眼混合型）。,9/26/2020,21,斜眼掏槽 斜眼掏槽就是掏槽眼与自由面（掘进工作面）倾斜成一定角度的掏槽。常用的斜眼掏槽主要有以下几种形式：单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽等四种，在我国煤矿的斜眼掏槽中有8595%使用的是楔形掏槽方式。,9/26/2020,22,9/26/2020,23,直眼掏槽 直眼掏槽的特点是所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，距离较近。其中有一个或几个不装药的空眼。空眼的作用是给装药眼创造自由面和作为破碎岩石的膨胀空间。常用的直眼
10、掏槽主要有以下几种形式：缝隙掏槽或龟裂掏槽、角柱形掏槽、螺旋掏槽、爆破封口掏槽、台阶掏槽、底眼药包抛渣掏槽等几种形式。,9/26/2020,24,9/26/2020,25,9/26/2020,26,9/26/2020,27,两种掏槽方式的优缺点(后面讲) 斜眼掏槽 优点： (1)适用于各种岩层，槽腔内的岩石抛掷容易； (2)掏槽眼数目较少，炮眼偏斜对炮眼利用率影响不大，不需要技术水平很高的掘进工。,9/26/2020,28,缺点： (1) 炮眼深度受巷道宽度限制，一次爆破进尺有限； (2) 岩石抛掷多而远，易打坏设备、管线和支护结构。,直眼掏槽 优点： (1) 炮眼垂直工作面布置，易于实现多台
11、钻机同时作业和钻眼机械化； (2) 炮眼深度不受巷道断面限制，当炮眼深度改变时，掏槽布置可不改变，只调整装药量即可； (3) 岩石抛掷距离小，爆堆集中，不易崩坏巷道内的设备和支架。 缺点： (1) 炮眼数目和炸药消耗量大； (2) 炮眼间距和平行度的误差对掏槽效果影响较大。,9/26/2020,29,复合掏槽 复合掏槽是斜眼掏槽、直眼掏槽相互组合的掏槽。此掏槽方式主要是针对岩石较硬且整体性较强的中深孔爆破，常用的复合掏槽主要有以下几种形式的组合：双楔形复合掏槽、角柱状掏槽与楔形掏槽复合、准直眼强力掏槽等几种形式。双楔形复合掏槽是我国煤矿目前使用较多的一种复合掏槽形式。,9/26/2020,30
12、,9/26/2020,31,9/26/2020,32,在巷道掘进过程中为了控制超欠挖，减小爆破对围岩的损伤，普遍采用光面爆破。目前采用的光面爆破主要有：普通光面爆破、定向断裂控制爆破。普通光面爆破主要是通过多打眼、少装药等办法来实现光爆目标的；定向断裂控制爆破则是通过其他方法，首先使炮孔孔壁特定部位产生应力集中而产生径向裂缝，随后在爆生气体和爆炸应力波的共同作用下，使径向裂缝持续扩展，形成预期的断裂面。目前常用的定向断裂控制爆破方法主要有：沿炮眼纵向的“V”型槽法和切缝药包法等两种方法。,9/26/2020,33,普通光面爆破参数的确定 炮眼间距 合理的炮眼间距应保证炮眼间的贯通裂隙完全形成。
13、综合考虑爆炸应力波和爆生气体在贯通裂隙形成过程中的作用，炮眼间距可由下面的方法确定：,9/26/2020,34,炮孔密集系数 根据经验，光面爆破的密集系数一般取m=0.81.0。不过，根据我们的试验，光面爆破的密集系数可适当放大，但不要大于1.2。,9/26/2020,35,装药结构和装药集中度 最合理的光面爆破装药结构是径向空气间隔的不耦合装药。 普通光面爆破的装药量通常是通过右边的装药集中度来控制的。,9/26/2020,36,炮眼数目主要同井巷断面、岩石性质及炸药性能等因素有关。 确定炮眼数目的基本原则是在保证爆破效果前提下，尽可能地减少炮孔数目。 通常可以按下式估算：,9/26/202
14、0,37,炮眼布置的方法 (1)总原则：首先布置掏槽眼，然后布置周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。 (2)掏槽眼通常布置在巷道断面的中央偏下，并应考虑到能使崩落眼的布置较为均匀。 (3)周边眼布置在断面轮廓线上。底眼眼底一般可超过底板轮廓线200mm。 (4) 崩落眼要以槽腔为自由面层层布置，并均匀地分布在被爆岩体上。 崩落眼最小抵抗：,9/26/2020,38,分次爆破的危害； 实现中深孔一次爆破的技术难点； 实现中深孔一次爆破的途径；,9/26/2020,39,4.2.5 中深孔一次爆破技术（后面讲）,分次爆破的危害 目前，我国煤矿在大断面岩巷掘进中，由于技术条件的限制，大多采用分次爆破
15、方法。分次爆破打眼数量较少，爆破效率较高，但所需的爆破次数多，爆破时间较长，与之相平行的其他工艺也不得不停止，严重影响了掘进工作的连续性，不利于组织快速施工。 同时分次爆破在第一次响炮后，爆破人员常常在通风时间不足的情况下马上到掌子面进行第二次爆破的（装药）、连线工作，受到前一次爆破所产生的有害气体的影响，容易产生一氧化碳、氮氧化物中毒事故。 此外，由于岩体中结构面的存在，先期爆破极易对后期爆破的炮孔产生破坏，可能使未爆的炸药裸露，产生空爆现象，极易导致瓦斯爆炸等安全事故。,9/26/2020,40,实现中深孔一次爆破的技术难点 1）爆破器材制约 炸药必须根据瓦斯的高低来选用不同等级的许用炸药
16、，一般来说许用炸药的等级越高，其爆炸威力就越低，破岩的效果也就越差。 煤矿许用毫秒电雷管只有15个段，为了提高爆破效率，对于大断面的岩石巷道往往很不够。（美国500ms） 起爆器的起爆能力有限，目前我国最大的起爆器是MFB200型，此起爆器名义上可起爆200发电雷管，但在井下往往5070发以上就会出现大量的拒爆现象。,9/26/2020,41,2）掏槽技术的制约 对于中深孔爆破来说，由于炮孔的加深，孔底的夹制作用增强，使得掏槽更加困难。尽管目前的分层分段直眼掏槽技术已得到一定的应用，但对于大断面岩巷来说，由于雷管段别的制约也显得力不从心。在非煤炭系统也有许多高效的掏槽方式，如螺旋掏槽、角柱状直眼掏槽等均是使用5-8段雷管后才获得良好爆破效果的。因此，在煤炭系统要实现中深孔一次爆破，实现岩巷快速掘进，寻找高效中深孔掏槽方式非常紧迫。,9/26/2020,42,实现中深孔一次爆破的途径 开发研究煤矿许用型高能炸药； 开发更多段别的煤矿许用型毫秒电雷管，加强研究应用它们的安全技术措施； 开发能应用于煤矿井下的高能起爆器； 研究只使用1-2段
