鄭升升

摘要：平煤某礦為提高煤礦工作面底抽巷硬巖巷道掘進速度，使巷道煤層瓦斯抽采不受影響，進而使己組煤層采出率大大提高，應(yīng)用深孔理論與鉆爆法的結(jié)合，根據(jù)巷道圍巖強度及結(jié)構(gòu)特征，選擇CMZY2-120/18鉆裝機組為巷道掘進設(shè)備，此設(shè)備能夠同時快速高效地完成裝矸及打眼，因此需要對巷道圍巖種類的爆破難易情況進行區(qū)分，以此為基礎(chǔ)對巷道爆破方案進行設(shè)計，采用ANSYSLS-DYNA模擬數(shù)值對爆破參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，采用平行交叉的多工序施工方案來科學(xué)組織施工。研究結(jié)果表明：該煤礦鉆裝機組應(yīng)用CMZY2-120/18，平均日進尺增加到5.3m（原來3.2m），巷道支護效率提高約25%，有效地提高巖巷掘進效率。

關(guān)鍵詞：鉆爆法;中深孔爆破;快速掘進;鉆裝機組

中圖分類號：TU74

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-00053-02

0引言

鉆爆法是煤礦巖巷的基本掘進方法，該方法的爆破技術(shù)先進，能夠有效提高巷道成型及掘進進尺質(zhì)量，引進此先進技術(shù)，可改善施工環(huán)境和提高施工效率、質(zhì)量，減少勞動量?？茖W(xué)施工管理是各項工序順暢銜接的重要保障，所以，合理科學(xué)的巖巷快速掘進作業(yè)，是確保煤礦機械化高效生產(chǎn)的重要手段[1]。1掘進設(shè)備選型

平煤某礦區(qū)東西長約3.6km南北寬約3.4km;面積約8.2km2，地理坐標(biāo)東經(jīng)1113°根據(jù)礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力和煤層條件以及集團公司要求，斜井擔(dān)負(fù)礦井矸石、設(shè)備及材料等輔助提升任務(wù)，為礦井主要進風(fēng)井，同時兼作礦井安全出口。設(shè)計采區(qū)前進、區(qū)段后退，上下山布置走向長壁頂板全冒落法開采。礦井主要開采己組煤（己15、己16、己17）為主焦煤和庚組煤（庚20）。井筒凈寬3.2m，凈高3.0m，凈斷面8.5m2，斜長383m，傾角28°，井筒提升設(shè)備為JK-2/30E型單滾筒提升機，配CMZY2-120/18型鉆裝機組，配備固定式礦車。

平煤某礦西斜井底抽巷掘?qū)?.5m，掘高3.5m，巷道布置在細(xì)砂巖K7及石灰?guī)rK6巖層中，巖石普氏系數(shù)f>10，原施工采用EBZ260型掘進機施工，原掘進機截齒損耗快、成本高。在對掘進斷面在16m2以內(nèi)的斷面，巷道適應(yīng)能力較差，不能夠滿足西斜井底抽巷的快速掘進需求。采用CMZY2-120/18鉆裝機后，只需一人操作，就可以完成鉆眼和裝載作業(yè)，提高工作效率。此機組可同時應(yīng)用其雙臂進行打眼，成孔質(zhì)量高且速度快，在濕式打眼模式中，能夠有效地除去巖粉粉塵，施工人員的工作環(huán)境得到改善。同時，在狹小空間內(nèi)，耙裝機能夠快速作業(yè)，且裝載速度快，操作靈活。行走機車的牽引力較大，能夠同轉(zhuǎn)載機及帶式輸送機配套應(yīng)用。從而使懸臂式掘進機難以對硬巖進行破巖的問題得以解決，底抽巷快速掘進應(yīng)用鉆裝機組配套應(yīng)用輸送帶，并構(gòu)成連續(xù)出矸的機械作業(yè)生產(chǎn)線。

2巖石可爆性分析

巖石可爆性是衡量炸藥爆炸時發(fā)生破碎難以程度的重要手段。為了理論計算爆破方案和巖石可爆性參數(shù)，應(yīng)對巷道巖石性質(zhì)取樣，進行物理力學(xué)試驗。一般情況下，通過巖石抗拉強度、容重、巖體完整性系數(shù)等指標(biāo)來評估巖石破碎的難以程度。在爆破工程中，為提高巖石爆破效果，通常對巖石的可爆性進行分級，為設(shè)計爆破參數(shù)提供基本數(shù)據(jù)。

平煤某礦西斜井底抽巷圍巖的可爆破性分級主要是利用對西斜井底抽巷巖石的物理力學(xué)參數(shù)進行分析，對其地質(zhì)構(gòu)造特征、底抽巷地層綜合柱狀圖等進行分析，并從此分析中可知，因巷道高度較沙質(zhì)泥巖巖層厚度大，其爆破部分主要有細(xì)砂巖K7及石灰?guī)rK6，其可爆破性分級情況，依據(jù)測定的底抽巷巖石力學(xué)參數(shù)，對K6石灰?guī)r、K7細(xì)砂巖的抗拉強度、容重及抗壓強度等指標(biāo)進行分析，明確K6及K7爆破均為中等級爆破。但是，細(xì)砂巖K7具有破碎、裂隙發(fā)育等特征，其爆破后以導(dǎo)致巷道頂板凸凹不平，使支護難度上升。所以，在巷道爆破中，對K6石灰?guī)r及砂質(zhì)巖石進行爆破時，應(yīng)在原巷道層位掘進，且沿其底部進行。這樣，在K6石灰?guī)r中下部布置中深孔爆破掏槽眼，以易于掏槽爆破，為合理設(shè)計和計算爆破參數(shù)提供依據(jù)，進而得出具有良好爆破效果的參數(shù)，從而設(shè)計出中深孔爆破方案。

3中深孔爆破方案設(shè)計

巖巷掘進中深孔爆破針對西斜井底抽巷地質(zhì)條件，結(jié)合巖石力學(xué)分級指標(biāo)和爆破理論，計算爆破參數(shù)，設(shè)計爆破方案。

3.1掏槽方法

依據(jù)底抽巷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，以及巷道圍巖硬度強鉆孔難的實際狀況，選擇直眼掏槽的方式實施巷道掏槽。此方式槽腔體積較大，操作簡單，且爆破效率高，即能夠較好地保證爆破效率，掏槽眼不大，形式簡單，鉆裝機組的鉆臂角度調(diào)整范圍可以完全適應(yīng)掏槽角度。

3.2爆破參數(shù)選擇

利用修正后的普氏公式對單位內(nèi)消耗的炸藥量q進行計算取值，計算結(jié)果q=2.43kg/m3，考慮到爆破安全及封堵長度，單位內(nèi)消耗的炸藥量取值2kg/m3，并依據(jù)炮眼對炸藥量進行平均分配并計算炮眼數(shù)目N=76個，綜合考慮掏槽眼、巷道斷面形狀、周邊眼及輔助眼的布置原則，去74個為炮眼數(shù)目。通過掘進循環(huán)作業(yè)方式明確炮眼深度L，即L=1.80米。己組底抽巷的掘進施工采用全液壓鉆裝機組，鑿巖機設(shè)備的鉆孔直徑為27-64毫米，該煤礦的煤塵及瓦斯較為突出，炸藥選用III級煤礦許用乳化炸藥，藥卷直徑為32mm和35mm兩種，因此炮孔直徑采用42mm。

通過理論分析及計算，應(yīng)在掏槽眼及周邊眼間均勻布置輔助眼，炮孔間距為400至600毫米，以確保爆落的巖塊均勻，以利于裝巖工作。但周邊眼間距不能過大，通常取400毫米。依據(jù)底抽巷巖石的力學(xué)參數(shù)設(shè)計布置周邊眼，其距離巷道周邊應(yīng)達100毫米，

4結(jié)束語

綜掘機和鉆裝機掘進效果分析，采用鉆裝機組爆破掘進時，支護效率提高約25%，鑿巖和裝巖效率高，施工成本低。單循環(huán)時間提高27.5%，嚴(yán)格按正規(guī)循環(huán)和各工序平行交叉作業(yè)，日進尺量由原來的3.2m增加到5.3m，降低了掘進成本，改善作業(yè)環(huán)境，運用ANSYS數(shù)值模擬優(yōu)化爆破參數(shù)，采用鉆裝機組，可以提高巖巷掘進效率，具有一定的理論意義和實用價值。

參考文獻.

[1]李廷春，劉洪強，張亮.硬巖下山巷道快速掘進技術(shù)措施研究[J].礦冶工程，2012（32）：9-13.

[2]趙宏偉.我國煤礦巖巷快速掘進技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012（3）：5-7.

[3]宗琦，劉菁華.煤礦巖石巷道中深孔爆破掏槽技術(shù)應(yīng)用研究[J].爆破，2010（4）：35-39.