煤矿岩巷机械化快速掘进施工技术应用
摘 要：官地矿工程三队在岩巷施工中，成功应用岩石作业线、全断面一次起爆技术及设备列车，改善了职工作业环境，减轻了职工的劳动强度大大加快了岩巷掘进速度。
关键词：岩石作业线；全断面一次起爆；设备列车
煤矿岩石巷道施工作业原来一直使用风钻打眼，分次起爆，耙斗机装渣，机械化程度比较低，限制了岩巷掘进速度。官地矿工程三队在南大巷延伸工作面先后成功地应用了机械化岩石作业线、全断面一次起爆、设备列车，分别对打眼、爆破、锚喷支护进行了优化，改变了岩巷作业装备几十年不变的状况, 实现了煤矿岩巷机械化快速掘进，较大程度地提高了岩石巷道掘进单进水平,月进尺达到150米。同时改善了职工的作业环境,减轻了职工的劳动强度,充分体现了先进装备在现代生产中的作用和地位。
岩石作业线
机械化岩石作业线包括CMJ-17A液压钻车、ZC-3B型侧卸式装岩机、蓄电机车。
施工工艺：工作面CMJ-17A液压钻车,双臂同时打眼,VII型喷浆机喷浆,MQT-80型锚杆机打注锚杆,采用ZC-3B型侧卸式装岩机装渣至1吨矿车,蓄电池机车配合装运至大巷道后,再由架线机车运至地面排矸。
1、设备布置示意图（附图1）
2、工艺要求:
(1)工艺流程:打眼（喷帮）→装药放炮→封闭→打锚杆（出渣）→喷拱→出渣→打眼（喷帮）。
(2)细节要求:打眼时液压钻车双臂同时进行,工作面打眼时,装岩机必须稳停在空车道一侧,后面组织永久喷浆,打眼与喷帮平行作业。眼全部打完后,液压钻车退回原位。放炮后,及时封闭工作面,打锚杆,后部装渣,装渣与打锚杆平行作业。
(3)永久支护距掌子头不得超过40米。以确保安全生产。
(4)为提高出车速度,并确保设备有足够的安全距离,防止放炮崩坏,设备停放位置距掌子头30—50米为宜,同时必须采取必要的遮盖保护措施。
(5)为缩短打眼时间,打眼时双臂务必同时进行,打眼顺序为从左帮至中线逐步进行,右臂从中线向右帮逐步进行,快臂协助慢臂力求同时结束打眼,消除停歇时间。
(6)装渣时装岩机和蓄电车紧密配合,步调要协调一致,稳步装运,安全作业。
全断面一次起爆
目前煤矿岩石巷道掘进中仍广泛采用钻爆法,但钻爆法的施工水平及技术经济指标是受多种因素制约的。官地矿工程三队采用了全液压钻车与正装侧卸式装岩机配套的岩石作业线,机械化程度是比较高的，但是爆破效果不太理想，不仅影响单进水平，而且存在瞎炮等安全隐患。致使机械化的作业能力没有得到充分发挥。为改变这种状况，我们采用岩石作业线加全断面一次起爆技术，成功的实现了岩巷快速掘进。
一、掏槽方式的选择
在岩巷爆破中,掏槽眼爆破效果好坏很大程度上影响爆破效果的好坏。一般对掏槽眼爆破有两项要求:
1、炮眼利用率高,留下残眼少。
2、爆破下来的岩块尽可能抛离槽腔,为其它炮眼爆破提供足够的自由面。
根据这两顶要求,结合现场使用的钻车情况、岩性情况,我们采用小倾斜中间加两个垂直炮孔的掏槽方式,解决了小角度楔形掏槽易留下根底的问题,且先外后内起爆,这样其掏槽效率高,形成的槽腔大,爆破效果好。在保证爆破效率和爆破质量的前提下,控制炮眼数目,为实现全断一次起爆创造了有利条件。
二、主要爆破参数的确定
液压钻车钻杆长2.1米,大巷施工中岩性稳定性差,层理,节理,裂隙较为发育,从安全角度,施工角度两方面考虑,炮眼深度设计为2米—2.1米,循环进尺预计为1.8米—2米。
辅助眼和周边眼的作用主要是用来继续扩大掏槽。并最后形成巷道轮廓。它们的布置一般应以每一炮眼的最小抵抗线近似相等为原则,同时兼顾爆落的块度和巷道轮廓整齐的要求。辅助眼的间距一般为600毫米,方向基本上垂直于工作面,要求均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间,以保证爆落下来的岩块均匀,便于装岩。周边眼的眼距不能过大,一般为450—500毫米。周边眼眼距离巷道轮廓线周边100毫米,岩石愈坚固,靠周边应愈近,辅助眼和周边眼的眼底应落在同一深度的平面上,这样爆出来的工作面比较平整,有利于下一循环打眼。炮眼布置如图（附图2）。
三、装药,连线与起爆
1、装药:楔形掏槽眼、扩帮眼、崩落眼、底眼每孔装6支炸药,周边眼每孔装2支炸药,楔形掏槽孔中间两个炮孔装3支炸药,装药采用反向起爆。装药量表（附图2）。
2、延时时间及填塞:爆破总延时不大于130毫秒。每个炮眼至少使用一支水炮泥,并用粘土炮泥封实。
3、连线:工作面所有炮眼雷管采用大串联连接,每一个接头均应接实扭牢,以减少接头电阻, 接头要悬空,放炮母线要完好,不能有破口,网路连接好后,母线与起爆器要接牢靠。
4、起爆:起爆前必须进行电路导通检查,发现问题要及时解决。起爆时,要看到起爆器上的指示灯亮起10——20秒后,才能起爆。绝对不能在起爆器充电不足时进行起爆,同时,应严格执行:“一炮三检”和“三人联锁放炮制”。预期爆破效果如表所示
项目名称 炮眼利用率 循环进尺 循环实岩体积 循环炸药消耗 循环雷管消耗 单位炸药消耗 单位雷管消耗 循环炮眼长度
单位 % m m3 kg 个 Kg/ m3 个/ m3 m
数量 90 1.80 36.33 40.5 59 1.54 2.24 118
四、作业注意事项
1、施工中要根据爆破图要求进行打眼,确保打眼质量。
2、爆破参数应根据岩石软硬适当调整。软岩中爆破,可适当减少炮眼数,硬岩中爆破时,可减小炮眼间距(但不应小于350毫米,眼距太小会导致盲爆) ,增加装药量,以求达到最好爆破效果。
3、必须使用合格的起爆器,电池应及时更换,否则会出现丢炮现象,严重影响爆破效果。
4、电雷管要使用同厂、同批、同型号的,电雷管的电阻值差不得大于产品说明书的规定,一般应小于0.5欧姆。起爆前必须进行电路导通检查，网路总电阻不得超过600欧姆。
5、爆破后要到工作面观察爆破效果和块度,根据情况,及时调整爆破参数。
设备列车
设备列车包括料车、喷浆机、除尘风机（开关）、电缆拖车。
一、工作原理
在施工巷道重车道旁接临时道，利用平板车上焊接角铁和槽钢固定除尘风机的底座及开关，并制作电缆拖车，平板车与喷浆机之间用槽钢进行硬连接，在连接部位焊接可调的伸缩风筒固定架，保证设备列车的相对稳定性，在施工期间将设备列车用固定卡固定在铁道上，前移时松开固定卡，人工推车前移即可。
二、安装与操作
1、根据施工工作面的实际情况，在工作面的一定距离范围内与重车道平行接道，将已做好的板车上道并固定，将所有设备按照固定的位置在车上固定。
2、该设备列车工作面朝外方向依次为：料车、喷浆机、除尘风机（开关）、电缆拖车。
3、设备列车图（附图3）
机械化快速掘进效益分析
一、投入岩石作业线后施工速度加快,月进尺明显提高。比较如下:
1、风钻每15分钟打1个眼,钻车打眼每钻一个孔需2—3分钟,每茬打眼时间2—2.5小时,较人工打眼缩短2小时。
2、装岩机装渣速度20—30m3/h,每茬炮装渣时间2.5 —3小时,较耙斗机装渣节省1—2小时。
3、循环进尺为1.8米,原来每日2循环,现在日循环达到每日3循环或每2日5循环,较以前提高了一倍多。
4、节省人员、效率提高。采用风钻打眼每班需7人,如今打眼、按眼只需三个人即可完成,相比可节约工数300个/月，工效提高0.014m/工。
5、劳动强度大幅度降低。改善了作业环境。
二、全断面一次起爆的优点:
1、减少了炮眼数量,节约了钻孔时间和钻孔成本,为进行快速掘进提供了条件。
2、减少了爆破作业时间,提高了工效。
3、提高了爆破质量,降低了大块率。
4、炮眼利率高,最高可达95%,平均92.1%。
5、在西山煤电集团首家岩巷掘进采用全断面一次起爆，降低了分次起爆对高瓦斯矿井存在的安全隐患，避免了分次爆破对作业人员潜在的危险实现了安全作业。
6、减少了炮烟对井下作业人员的伤害和瓦斯可能带来的危害。
三、使用设备列车的好处：
工作面整齐有序，降低了人工移挪设备的劳动强度，减少了安全隐患。
