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大坡度倾斜巷道掘进施工技术

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：赵景峰

[导读] 摘要：目前，煤矿岩巷掘进施工主要采用钻爆法和岩石掘进机（即机械掘进法）。

        鸡西市新发煤矿黑龙江 158100
        摘要：目前，煤矿岩巷掘进施工主要采用钻爆法和岩石掘进机（即机械掘进法）。岩石掘进机的使用往往需要大断面的准备巷道，生产成本相对较高，而且当巷道施工坡度达到20°以上时，掘进难度加大，安全生产效率降低，不适用现代化矿井发展。目前，许多矿山多采用钻爆法掘进。钻爆法已广泛应用于岩巷掘进作业施工上，虽然不同矿山的钻爆法工艺流程有所不同，但其装药时间和爆破时间基本相同。因此，为了提高掘进作业的效益，使其发挥最大的效益作用，有必要重视提高爆破效率，提高装岩效率，有效缩短岩石矿渣运行时间。
        关键词：岩巷作业机；安全措施；大坡度上山；快速施工；
        随着煤矿巷道掘进施工机械化程度的不断提高，岩巷掘进机得到了广泛应用，大大提高了掘进速度，加快了现代化矿井的建设。岩巷掘进机在水平巷道中应用广泛，施工技术成熟。但在急倾斜巷道中，这种方法不成熟，施工速度慢，施工风险高。
        1 掘进
        由于该巷道坡度高达26°，围岩主要由硬砂岩和砂砾岩组成，该巷道开挖施工几乎没有相应的煤矿掘进机，因此该巷道施工采用传统爆破方法。爆破施工的大坡度上山巷道时，必须在严格遵守煤矿井下爆破的有关规定外，还应注意以下几个方面：①采用对掏，尽量减少掏槽眼眼底位置。如果可能，掏槽孔的坡度可以大于巷道的上山坡度，这样可以增加爆破时矸石的抛掷距离也可以减小放炮冲击波崩坏工作面顶网。②打眼、装药、出货严禁同时作业。③头部上部要适当前移，必须避开伞檐。④放炮点可以设在斜坡上的躲避硐内，但必须在躲避硐门口上坡方向处设置一定高度的挡矸设施，防止飞石将矸石卷进躲避硐，危及放炮人员的安全。⑤爆破前，不仅要保护好电缆设备，而且斜巷和斜巷的右前侧也不允许在一定范围内行走或停留（100米为宜）。
        2 支护
        巷道上行过程中，每次爆破后，将掘进工作面的活矸清除，在巷道顶部采用安全点柱和前探梁作为临时支护。对于有裂缝但暂时清除不掉的危岩，可用短锚杆（以1m长为宜）作临时锚杆。临时支护完成后，应立即进行永久支护。在锚网支护的煤矿巷道中，锚杆安装的角度连接关系到支护的质量。根据《煤矿巷道工程质量验收评定标准》的规定，锚杆安装方向与巷道轮廓线法向的夹角偏差不得大于15°。在进行平巷及下山巷道施工时，锚杆角度的确定并不困难。然而，在对大坡度上山巷道进行顶板支护时，由于锚机位置和人员站位的困难，稍不注意，锚杆机把控方向的顶板迎山角，拱顶锚杆的角度容易不合格，甚至出现锚杆“穿皮”现象。所以支护环节，作业人员必须保持注意力集中，避免施工顶板支护穿皮失效，造成安全隐患。
        3 分析岩巷作业特性
        3.1 缩短凿岩时间。与普通凿岩机相比，一个2 m的孔钻孔需要5分钟左右，但钻孔质量低，孔的直线度无法保证。掘进断面设计为88孔，两台钻机作业，平均钻孔时间约为4小时，需要5名操作人员工作。用液压钻机钻孔时，一个孔只需2分钟，所有孔只需2小时，只需3名操作人员。这种钻孔方法既能保证炮孔的良好直线度，又能提高光面爆破效率，对减少巷道超挖量，避免因超挖而增加巷道支护成本有积极作用。
        3.2 提高爆破效率。在采用深孔爆破技术进行爆破的过程中，深孔爆破的孔利用率可达90%以上，超过了潜孔爆破的孔利用率，可有效提高掘进过程中材料、劳动力和时间的利用效率，在很大程度上有效降低了爆破成本的投入。深孔爆破技术的圆形进尺约为2.4 m，浅孔爆破的圆形进尺约为1.6 m，在一定程度上改善了圆形进尺，对提高月累计进尺有积极意义，最终达到快速高效岩巷爆破的目的。深孔爆破减少了爆破次数，对降低爆破岩石的风险系数有显著作用。
        3.3 有效提高装岩效率。

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实践表明，反铲装载机（扒渣机）排矸效率高。看传统的P-60B耙岩机，工作面的矸石清除需要4小时，但反铲装载机（扒渣机）的应用对提高矸石清除效率有积极意义，即一次只需2小时即可将矸石耙到底板，大大缩短了排矸时间。在岩巷作业线应用前，需要用绞车进行斜巷提升作业，但在此期间，往往会出现钢丝绳断裂或矿车掉道等不安全因素，给煤矿安全生产带来很大的负面影响。但是，岩巷作业线应用后，如果将原有的运输方式从耙岩机+绞车改为反铲装载机（扒渣机）+皮带运输，不仅可以有效减少倾斜巷道的运输次数和时间，而且可以降低倾斜巷道的运输风险系数，提高其安全性，同时也减少了运输安全隐患。
        3.4 废石运输时间缩短。在使用岩巷作业线前，绞车提升倾斜巷道存在锁销、坠车、断丝断股、挡坡设施失效等一系列不安全因素，对安全生产构成威胁。使用岩巷作业线后，运输方式改为皮带运输，减少了斜巷运输次数（爆破班基本不使用斜巷提升），降低了斜巷运输的风险系数，提高了安全性，降低了隐患率，有利于安全生产的顺利进行。反铲装载机（扒渣机）拉动可伸缩的第二传送带，第二传送带可以自由移动，可以清理工作面两侧的矸石，尤其是下部。采用装载机+皮带二次运输+皮带运输+矸石仓+矿车的运输方式，保证了扒渣机排渣的连续性。矸石通过矸石仓后可随时排出，方便且不耽误工作面生产。
        4 施工技术
        4.1 定期循环运行。常规施工周期是采用风动钻机进行全断面钻孔。钻孔后，扒渣机后退到安全距离并将风动钻机回撤，钻机和耙装机得到保护。爆破作业：打眼、装药爆破、爆破后通风、敲帮问顶、找规格、出货装车（先形成工作面工作平台）、临时支护、打锚杆锚索、出货装车（出净掘进工作面所有矸石），进行下一个循环。
        4.2 煤矸石装载运输系统。施工中使用ZWY-150/55L反铲装载机。ZWY的身体。150/55L反铲装载机配有照明装置和语音报警装置。反铲装载机与工作面之间的最大距离为20 m。爆破时，反铲装载机应退到离工作面不小于10 m的位置。同时，厚度不小于20毫米的松木板应用旧胶带进行包装保护。
        5 大坡度倾斜岩巷的特殊安全策略
        5.1 开拉门后，必须及时在巷道内安装麻绳（防滑绳）。麻绳直径不小于20 mm，长度35 m，距地面1.2米高，便于工作人员在巷道中行走。
        5.2 人上下时，严禁两人以上同时上下。另一个人只有在一个人到位后才能上下，防止大块矸石和工具掉落伤人。
        5.3 由于巷道坡度大，工作面的矸石容易自行滚下。每次爆破后，边坡上的大块废石必须全部处理并放下，以免滚石伤人。处理大矸石时，操作人员必须站在上风位置，严禁站在斜坡底部和矸石下面进行操作，每班应由指定人员看守。严禁站在矸石下面。
        5.4 皮带运输机两侧必须保证每20米，交替施工一道挡矸装置，防止运输时，煤岩穿矸伤人。
        5.5 在工作面装卸物料时，可采用绳索拉起的方式，减少人员在斜坡上的移动。
        5.6 工作面最大空顶距为2800毫米，最小空顶距为1500毫米。
        总之，与平巷开挖相比，大坡度急倾斜巷道的施工在出货、支护、运输等诸多方面都有所不同。根据大倾角岩巷的具体情况，对相关问题进行了研究和探讨，并提出了相应的掘进、支护和运输技术和方法，取得了令人满意的效果，保证了安全生产与生产系统的正常衔接。
        参考文献：
        ［１］张杰．大倾角下回采巷道掘进技术．2019.
        ［２］李海鹏．关于大坡度倾斜巷道掘进施工技术.2020.