煤矿硬岩巷道快速掘进技术研究

摘要：平煤某矿为提高煤矿工作面底抽巷硬岩巷道掘进速度，使巷道煤层瓦斯抽采不受影响，进而使己组煤层采出率大大提高，应用深孔理论与钻爆法的结合，根据巷道围岩强度及结构特征，选择CMZY2-120/18钻装机组为巷道掘进设备，此设备能够同时快速高效地完成装矸及打眼，因此需要对巷道围岩种类的爆破难易情况进行区分，以此为基础对巷道爆破方案进行设计，采用ANSYSLS-DYNA模拟数值对爆破参数进行优化设计，采用平行交叉的多工序施工方案来科学组织施工。研究结果表明：该煤矿钻装机组应用CMZY2-120/18，平均日进尺增加到5.3m（原来3.2m），巷道支护效率提高约25%，有效地提高岩巷掘进效率。

关键词：钻爆法;中深孔爆破;快速掘进;钻装机组

中图分类号：TU74

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）01-00053-02

0引言

钻爆法是煤矿岩巷的基本掘进方法，该方法的爆破技术先进，能够有效提高巷道成型及掘进进尺质量，引进此先进技术，可改善施工环境和提高施工效率、质量，减少劳动量。科学施工管理是各项工序顺畅衔接的重要保障，所以，合理科学的岩巷快速掘进作业，是确保煤矿机械化高效生产的重要手段[1]。1掘进设备选型

平煤某矿区东西长约3.6km南北宽约3.4km;面积约8.2km2，地理坐标东经1113°根据矿井的设计生产能力和煤层条件以及集团公司要求，斜井担负矿井矸石、设备及材料等辅助提升任务，为矿井主要进风井，同时兼作矿井安全出口。设计采区前进、区段后退，上下山布置走向长壁顶板全冒落法开采。矿井主要开采己组煤（己15、己16、己17）为主焦煤和庚组煤（庚20）。井筒净宽3.2m，净高3.0m，净断面8.5m2，斜长383m，倾角28°，井筒提升设备为JK-2/30E型单滚筒提升机，配CMZY2-120/18型钻装机组，配备固定式矿车。

平煤某矿西斜井底抽巷掘宽4.5m，掘高3.5m，巷道布置在细砂岩K7及石灰岩K6岩层中，岩石普氏系数f>10，原施工采用EBZ260型掘进机施工，原掘进机截齿损耗快、成本高。在对掘进断面在16m2以内的断面，巷道适应能力较差，不能够满足西斜井底抽巷的快速掘进需求。采用CMZY2-120/18钻装机后，只需一人操作，就可以完成钻眼和装载作业，提高工作效率。此机组可同时应用其双臂进行打眼，成孔质量高且速度快，在湿式打眼模式中，能够有效地除去岩粉粉尘，施工人员的工作环境得到改善。同时，在狭小空间内，耙装机能够快速作业，且装载速度快，操作灵活。行走机车的牵引力较大，能够同转载机及带式输送机配套应用。从而使悬臂式掘进机难以对硬岩进行破岩的问题得以解决，底抽巷快速掘进应用钻装机组配套应用输送带，并构成连续出矸的机械作业生产线。

2岩石可爆性分析

岩石可爆性是衡量炸药爆炸时发生破碎难以程度的重要手段。为了理论计算爆破方案和岩石可爆性参数，应对巷道岩石性质取样，进行物理力学试验。一般情况下，通过岩石抗拉强度、容重、岩体完整性系数等指标来评估岩石破碎的难以程度。在爆破工程中，为提高岩石爆破效果，通常对岩石的可爆性进行分级，为设计爆破参数提供基本数据。

平煤某矿西斜井底抽巷围岩的可爆破性分级主要是利用对西斜井底抽巷岩石的物理力学参数进行分析，对其地质构造特征、底抽巷地层综合柱状图等进行分析，并从此分析中可知，因巷道高度较沙质泥岩岩层厚度大，其爆破部分主要有细砂岩K7及石灰岩K6，其可爆破性分级情况，依据测定的底抽巷岩石力学参数，对K6石灰岩、K7细砂岩的抗拉强度、容重及抗压强度等指标进行分析，明确K6及K7爆破均为中等级爆破。但是，细砂岩K7具有破碎、裂隙发育等特征，其爆破后以导致巷道顶板凸凹不平，使支护难度上升。所以，在巷道爆破中，对K6石灰岩及砂质岩石进行爆破时，应在原巷道层位掘进，且沿其底部进行。这样，在K6石灰岩中下部布置中深孔爆破掏槽眼，以易于掏槽爆破，为合理设计和计算爆破参数提供依据，进而得出具有良好爆破效果的参数，从而设计出中深孔爆破方案。

3中深孔爆破方案设计

岩巷掘进中深孔爆破针对西斜井底抽巷地质条件，结合岩石力学分级指标和爆破理论，计算爆破参数，设计爆破方案。

3.1掏槽方法

依据底抽巷的地质结构特征，以及巷道围岩硬度强钻孔难的实际状况，选择直眼掏槽的方式实施巷道掏槽。此方式槽腔体积较大，操作简单，且爆破效率高，即能够较好地保证爆破效率，掏槽眼不大，形式简单，钻装机组的钻臂角度调整范围可以完全适应掏槽角度。

3.2爆破参数选择

利用修正后的普氏公式对单位内消耗的炸药量q进行计算取值，计算结果q=2.43kg/m3，考虑到爆破安全及封堵长度，单位内消耗的炸药量取值2kg/m3，并依据炮眼对炸药量进行平均分配并计算炮眼数目N=76个，综合考虑掏槽眼、巷道断面形状、周边眼及辅助眼的布置原则，去74个为炮眼数目。通过掘进循环作业方式明确炮眼深度L，即L=1.80米。己组底抽巷的掘进施工采用全液压钻装机组，凿岩机设备的钻孔直径为27-64毫米，该煤矿的煤尘及瓦斯较为突出，炸药选用III级煤矿许用乳化炸药，药卷直径为32mm和35mm两种，因此炮孔直径采用42mm。

通过理论分析及计算，应在掏槽眼及周边眼间均匀布置辅助眼，炮孔间距为400至600毫米，以确保爆落的岩块均匀，以利于装岩工作。但周边眼间距不能过大，通常取400毫米。依据底抽巷岩石的力学参数设计布置周边眼，其距离巷道周边应达100毫米，

4结束语

综掘机和钻装机掘进效果分析，采用钻装机组爆破掘进时，支护效率提高约25%，凿岩和装岩效率高，施工成本低。单循环时间提高27.5%，严格按正规循环和各工序平行交叉作业，日进尺量由原来的3.2m增加到5.3m，降低了掘进成本，改善作业环境，运用ANSYS数值模拟优化爆破参数，采用钻装机组，可以提高岩巷掘进效率，具有一定的理论意义和实用价值。

参考文献.

[1]李廷春，刘洪强，张亮.硬岩下山巷道快速掘进技术措施研究[J].矿冶工程，2012（32）：9-13.

[2]趙宏伟.我国煤矿岩巷快速掘进技术现状及展望[J].煤炭科学技术，2012（3）：5-7.

[3]宗琦，刘菁华.煤矿岩石巷道中深孔爆破掏槽技术应用研究[J].爆破，2010（4）：35-39.

推荐访问： 掘进 巷道 技术研究 煤矿 快速

---