分次成型施工技术在大断面巷道掘进中的应用

分次成型施工技术在大断面巷道掘进中的应用

邓志文

湖南涟邵建设工程(集团)有限责任公司湖南长沙410000

摘要：合理的爆破技术参数不仅可以减少辅助作业时间,提高掘进效率,还能保证巷道的稳定性,降低支护材料消耗，经过一段时间现场观测检验,证明了这些控制技术的有效性和实用性,同时也达到了节约施工时间快速掘进穿越断层的目的,取得了良好的效果。?

关键词：一次成巷技术分次成型施工及效果

1.一次成巷技术在大断面施工中存在的弊端

在采用VCR和FCM采矿法的地下矿山，需要在上部施工跨度较大的凿岩硐室，由于凿岩硐室的服务年限长达2-3年，这就要求顶板必须采取光面爆破技术，但施工过程中难免遇到地质构造发育的地带，其采矿方法决定了在凿岩硐室扩刷时无法完全避开这些地质构造，采用全断面一次成型光面爆破施工技术时，由于缺乏工作面前方岩体具体的岩性参数，在遇到这些构造发育的地方往往无法提前预判，也就不能调整布孔参数，光面爆破效果达不到预期值。同时，随着以机代人、增效提产的提出，地下采矿设备发展方向必然朝智能智慧化、大型化，对在下部出矿水平巷道的尺寸规格要求越来越高大。例如在某铁矿，其采矿方法采用平底式出矿结构，铲运设备为6m3的电铲，该设备需求的巷道规格为6m*4.1m。采用全断面一次成型时，掏槽眼、辅助眼、底眼、周边眼需要一次施工完成后分段爆破，由于巷道跨度大，除了存在上述缺点外，根据安全生产要求，一般每个掘进工作最好不要超过2台YT28钻机，这样就一个正常工作班的时间就不能完成一个循环的工作任务。或者岗位工人为了在规定时间内响炮会布少设炮孔，从而导致巷道成型差，带来新的安全隐患。

1、研究大断面巷道分次成型的必要性

为落实党中央、国务院关于建立风险管控和隐患排查治理预防机制的重大决策部署，各级单位和企业对风险实施分级管控。企业一般将操作复杂、技术值高、风险系数大、可能导致后果严重的作业活动定义为风险点，而每一个风险点都包含若干风险源，通过对危险源风险值分级来对风险点实施分级管控。在对风险点分级时地下矿山一般将巷道凿岩列为一级风险点，因其具有以下特点：发生事故的可能性较大；作业人员常暴露在危险的环境中；且发生事故后产生的后果往往比较严重。其中风险值最大的就是冒顶偏帮。故应将地下金属矿山巷道围岩管控工作列为重点，严防冒顶偏帮事故的发生，由公司级领导负责管控，各级同时负责管控，逐级落实好具体措施。为真正实现关口前移、源头治理，本文从施工工艺方面进行分析，寻求更贴合当前国内矿山实际发展水平的巷道掘进工艺，以便将冒顶片帮风险进一步降低。

岩体在开挖扰动之前都是处于应力平衡状态，由于受机械切割、炸药爆破，导致岩体破碎分离，形成裂缝，未剥离出来的岩体其应力就会重新分布。在大断面巷道掘进施工过程中，遇到地质构造发生变化时，若地质工作人员未能对工作面的岩性进行准确的推断，未采取可靠的措施就盲目的进行采掘施工，发生冒顶片帮的事故的可能性就更大了。

在巷道掘进爆破设计炮孔布设中，一般有掏槽眼、辅助眼、底眼、周边眼，掏槽眼作为首响，为后续炮孔爆破提供自由面和补偿空间，之后辅助眼分级爆破，最后是周边眼和底眼。在实行光面爆破时，通常强调周边眼多打眼少装药，应采用同段雷管或导爆索同时起爆。但巷道全断面一次成型时，从掏槽眼起爆到辅助分级爆破，再到周边眼爆破时，周边眼所选取的雷管往往是8段、9段半秒雷管，而普通半秒雷管由于国内生产厂家制作工艺精度要求不高，9段半秒雷管其上规和下规时差可能高达0.5s，故很难实现周边眼同时起爆。

视围岩为巷道支承构建的组成部分，应尽量减少巷道周边围岩应力的扰动和应力集中。因此，施工时应尽可能优化施工工艺实现正规的光面爆破，以减少围岩的震动，并使巷道表面平整，避免局部应力集中。随着围岩变形发展，积能释放，变形速度下降趋于稳定时，再进行二次凿岩爆破，方可获得良好的效果。

2、大断面巷道分次成型的施工及效果

在某铁矿采用FCM采矿方法，其凿岩巷道设计规格为3.4m×3.7m，其出矿进路巷道设计规格为6.0m×4.1m，上部凿岩硐室需将凿岩巷道扩刷到矿体边界（平均跨度15m）。若采用全断面一次成巷技术，存在如下几个问题：巷道顶板难以实现光面爆破，顶板破碎，浮石多；出矿进路断面大，一个循环作业内钻眼数量太多，无法实现正规循环作业；在对凿岩巷扩刷成凿岩硐室时，爆破形成的二次扰动，加剧了对巷道顶板的破坏。

根据采切巷道规格特点，结合国内矿山发展现状，为实现正规的光面控制爆破（周边眼同时起爆），提前揭露工作面岩性和构造，进一步查明施工范围内的地质情况，根据预留光爆层的厚度和完整情况及时调整布孔和装药参数，同时实现正规的环循作业，减少一次掘进跨度，保证施工安全，提高施工效率，分别对凿岩巷道、出矿进路、凿岩硐室掘进制定了先导后压顶、先导后扩刷、先刷后压顶的施工工艺。

（1）先导后压顶

在施工3.4m×3.7m的凿岩巷道时，先施工3.4m×3.2m的导洞，同时对前一工作循环进行压顶，导洞和压顶簇联，压顶的炮孔和导洞的掏槽眼先响，采用1段毫秒雷管。

（2）先导后扩刷

在施工6.1m×4.1m的凿岩巷道时，先施工4.5m×3.5m的导洞，同时对前一工作循环进行扩刷光面爆破。或待导洞贯通后，再统一进扩刷，有利于通风。

（3）先刷后压顶

在施工凿岩硐室时，采用斜眼掏槽，将硐室下部3.2m扩刷到位，每三个循环进行一次压顶光面爆破。

3、结束语

（1）通过分次成型技术，先施工导洞，进一步查明施工范围内的地质情况，提前揭露工作面岩性和构造。在施工大跨度凿岩硐室时，可以根据现场情况及时调整临时矿柱的位置和规格；在施工大断面巷道时，对岩石破碎带可以提前预警，采取更有针对性的支护措施。

（2）通过分次成型技术，预留光面层开挖巷道，周边眼做到了真正的同时起爆，切向拉力迭加，拉裂岩石所需要的药量较小，以减少围岩的震动，对围岩破坏更小。同时使墙部和拱部的光面层在爆破时均具有良好的自由面，光面爆破效果好。

（3）通过分次成型技术，减小了大断面巷道掘进时一次施工的工作量，实现了正规循环作业，有利于安全生产管理。

（4）通过分次成型技术，真正实现了地下矿山光面爆破，保证了顶板管理安全，实现了关口前移，有效的降低了冒顶片帮事故发生的概率。

参考文献：

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