巷道快速掘进相关因素的研究

巷道快速掘进相关因素的研究

李雪飞1李先洲2代生伟3

1.玉溪矿业有限公司狮子山矿云南玉溪651102；

2.云南铜业股份有限公司矿山研究院云南玉溪653100；

3.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司矿冶分院云南昆明650051

摘要：本文从当前矿山巷道掘进的现状及与发达国家之间的差距出发，对影响巷道快速掘进的因素做了简要分析，并提出相关改进措施，同时对我国矿山平巷掘进今后发展趋势做了探讨。

关键词：矿山巷道；影响因素；快速掘进

前言

随着全球经济飞速发展，通讯、电气、建筑等行业对有色金属材料的需求越来越旺盛，企业为满足市场需求，追求最大收益，不断加强矿山建设和生产，在井下矿山建设和生产中，水平巷道的快速施工、快速掘进十分重要。因为，水平巷道占整个矿山井巷工程的90%左右，占总工期的一半以上。因此，提高平巷施工技术，加快掘进速度，对缩短矿山基建周期、实现矿山稳产高产、均衡生产，具有重要意义。

1掘进技术现状分析

以世界各国在巷道掘进方面的工艺技术发展水平来看，在今后一个比较长的时间内，施工依然以常规的钻眼爆破为主，而在我国尤为明显。当前我国除个别工程项目已使用了全机械化作业，如硬岩TBM围岩掘进机、独头凿岩台车等，大部分还停留在半机械浅孔凿岩，钻爆施工，间断出碴的低速度、低工效、高成本状态。而国外大部分工程巷道掘进，已基本实现全机械化作业。在技术、工艺装备和技术经济指标方面已超出我国10～20年水平，特别是在工艺装备方面，差距更大，国外已基本实现少人或远程遥控作业，完全达到了我们所追求的在适合的环境下的最安全、高进尺、高质量、低成本的施工。

2影响因素分析

2.1人的因素

2.1.1施工参与者的素质培养

任何工程要顺利进行，不可能没有人的参与，即使是全自动机械化作业也不例外，因此施工人员是关键因素，在施工过程中起到能动作用，它是任何工程的指挥者、监督者、实施者，其作用超过其他任何因素，具体包括以下两点：

（1）井下施工人员的素质：施工人员的素质主要包括受教育程度、技术熟练程度、生产积极性、安全教育等几个方面。影响地下矿山井巷掘进的因素很多，比如操作人员没有按照规程作业，操作人员文化水平比较低，对生产工艺不熟悉，对生产设备的性能了解不够，操作不熟练等等。因此，在施工前和劳动过程中，加大对工人的技能培训尤为重要，劳动者的劳动技能获得改善，可极大提高工作效率。在新工艺应用前，要对职工进行技术培训，使工人尽快掌握每一道工序及要求，这样才能保证此施工工艺顺利进行。在掘进施工中，人员配备上做到工种齐全、分工明确、密切配合，各工程衔接紧密，有效地利用工时，提高工效、提高工人素质，培养出尽可能多的多面手，只有这样才能使其掘进效率保持较高的水平。

（2）施工管理者的能力：管理者，特别是基层直接管理者的技术水平、组织能力、管理能力、培训能力等方面在施工组织中尤为重要。施工过程中，作业规程编制及技术交底质量差，对生产的指导性不强；安全规程不完善，现场管理不到位或制定的管理制度未认真贯彻；技术人员业务素质低，巷道掘进设计不合理，生产工艺不完善，支护设计不合理等都会给生产造成隐患，从而影响施工的顺利进行。因此，管理者及技术人员必须增强自己的责任感，不断提高自己的专业知识与工作能力，认真仔细对待工作，做到设计合理、交底清楚、敢于管理、善于指导。

2.1.2管理组织形式

（1）基本管理制度：健全各项管理制度、加强生产过程的安全管理，是企业稳定可持续发展的前提。只有明确各岗位人员的安全生产责任，只有把安全理念贯穿到生产的各个环节，才能保证工程的顺利组织实施以及各项安全措施落到实处，因此健全的管理制度是加快施工速度、降低生产成本、保证施工质量和安全的基础。

（2）合理的施工方法：巷道掘进时，根据巷道断面尺寸确定采取一次性开挖成型或多次开挖成型，并根据围岩情况进行超前支护或初期支护，特殊地段须加强支护时必须采取相应的支护方式进行支护，以保证安全。在支护过程中，改善施工工艺，如采用湿喷工艺、发挥围岩自承能力的锚杆支护等，既减少工人劳动强度，又改善施工环境。

2.2施工机械设备及生产技术因素

2.2.1机械设备

钻眼、爆破与装运是巷道施工中主要工序，而钻眼与装运设备的合理选择及使用将直接决定巷道掘进速度。

（1）钻眼：当前巷道掘进普遍使用的仍是气腿凿岩机，由于气腿凿岩机输出功率小，钻速低，所钻炮孔深度浅，要想提高工作面钻孔速度，就得多机作业，但掘进工效仍无法提高。我国部分工程项目已采用单臂、双臂或三臂凿岩台车进行施工，但就我国凿岩设备使用及更新程度来说，大部分仍停留在第一、第二代水平，即气腿凿岩机或半液压凿岩台车水平。而国外在大断面巷道中已基本采用盾构机或TBM掘进机，小断面内均采用凿岩台车，使得钻孔时由换钎、定位、开孔钻孔、返钎均全部自动化控制。另外，60年代美国第一台直径3.1m的全断面掘进机试验成功，给巷道掘进带来新的革命。又经近五十年来不断研究，从技术角度出发，它已能在任何岩石中钻进。由于全断面掘进机掘进速度快，成本低，工效高，巷道掘进质量好，又安全可靠，所以其势必将取代其他凿岩设备。

（2）装运：装岩工序在平巷掘进中占整个循环时间的30～50%，当前国内已基本实现机械化作业。从五十年代到现在，我国工程施工中装运机械共进行了四个阶段的更新，在装岩上总的趋势是从效率低的装载设备为主的间断出碴设备配套，向高效率连续出碴设备配套发展，即采用连续作业的蟹爪式或立爪式装载机与皮带转载机和矿车配套，或采用的无轨铲运机出碴或与大吨位自卸汽车配套出碴，其可把掘进工效提高1～2倍，采准时间缩短75～80%。

2.2.2生产技术

根据我国井巷掘进当前施工水平，广泛采用的仍是钻爆法施工，而支护方式基本为锚喷支护。该方法在施工速度、安全质量、劳动强度、生产成本方面均优于传统的架棚支护和砌碹支护方式。但施工中仍存在一些问题，如由于巷道成形欠佳造成网、喷质量差，锚杆安装质量不好等，对于围岩较差地段不但会存在安全隐患，而且还会制约井巷掘进进度。

（1）改进光爆技术，加强巷道成形：当前巷道爆破均采用光面爆破，在光面爆破的推广应用中，经研究表明，加大炮眼深度可提高工时利用率和掘进速度，但眼深又受凿岩机能力的制约，气腿凿岩机凿岩深度超过2.5m后钻速严重下降，眼深太大也加大了钻眼时间，因此从凿岩机凿岩能力考虑，以不超过2.5m眼深是较适宜的。同时，为加强巷道成型，由于加大孔径而减少的炮孔数量可转移至周边，即增加周边眼数量，保证光爆效果。而且，增加孔深和炮眼数可以提高台车的纯钻眼时间，充分发挥高效设备的利用率。

（2）选择合理的锚杆及合格的支护材料，保证网喷质量：安装的锚杆是否发挥作用，最关键是选型是否正确及安装规范与否。不同围岩需根据情况选用合适的锚杆，如砂浆锚杆、树脂锚杆、中空注浆锚杆及预应力锚索、对穿顶应力锚索等。锚杆安装角度、锚垫板是否贴紧岩面及注浆是否饱满，都将直接影响锚固质量。

2.3工作地点环境因素

（1）自然因素：井下施工过程中的自然因素主要包括地下突水、高地温、高地压等，这些自然因素直接危害巷道施工安全，虽然在施工中可借助相关设备（如地质雷达、红外线设备等）进行监测，并根据检测情况采取必要措施达到安全条件，但其势必影响施工进度。

（2）人为因素：平巷掘进多为独头施工，工作面空间狭小，加上人员、机械较多，空气质量很难保证，特别是钻眼和出碴时，更甚；因此，平巷掘进时，必须加强通风，保证空气质量及能见度，减少安全隐患。人在施工中的随意性，也是导致安全事故的主要原因。因此，在保证个人施工能力及操作规范性同时，安排合理的工作时间、保持施工人员的良好施工状态，也是安全施工必备条件。

总结：

总之，只有生产组织形式、技术设备等方面有所进步，才能保证平巷掘进高效，快速、稳定、安全。从而达到缩短矿山基建周期、实现矿山稳产高产、均衡生产的目的。

参考文献：

[1]周兴旺，程?桦，郑高升等.矿山建设工程技术新进展——2008全国矿山建设学术会议文集（上）.合肥：合肥工业大学出版社，2008-09

[2]廖绍贤.钻瀑技术在水平巷道掘进口的改进.铁道建筑技术，1993，（06）

[3]李延春，刘红强，张亮.硬岩下山巷道快速掘进技术措施研究.矿冶工程，第32卷第3期，2012，（06）