岩巷液压台车作业线直眼掏槽快速掘进技术研究

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【摘 要】本文针对彭庄煤矿岩巷掘进长期以来采用炮掘施工，存在工艺落后、效率低下、进度缓慢等问题，引进液压台车进行炮孔钻进，并结合直眼掏槽中深孔光面爆破，通过调整巷道支护、改进机械化作业线、重新配套掘进作业线设备、优化掘进施工工艺等方法，实现彭庄煤矿岩巷快速、高效、安全掘进。

【关键词】快速掘进；技术研究

一、概述

针对彭庄煤矿岩巷掘进效率低、掘进速度慢、开拓接续紧张、掘进头多、生产分散、辅助工作量大、辅助人员多、占用设备多、掘进成本高、经济效益低的实际情况，引进液压钻车实现炮眼高效钻进；改变机械化作业线实现高效装岩；运用直眼掏槽中深孔光面爆破实现高效爆破，使岩巷掘进达到了安全、快速和高效，缓解了彭庄煤矿岩巷开拓掘进的紧张局面，提高了岩巷掘进和煤矿开采的科技水平。

二、钻、装、运作业机械化技术研究

彭庄煤矿岩巷掘进液压钻车机械化作业线配备（如图1所示）：

液压钻车+侧卸装岩机+耙斗装岩机+电滚筒胶带转载机+胶带输送机

侧卸装岩机与耙斗装岩机配套，实现连续清理掘进工作面矸石，电滚筒胶带转载机使得装岩机紧跟迎头，缩短了装岩距离，减少了接长胶带输送机次数，是大断面岩巷掘进施工较好的设备配套方案，增加电滚筒胶带转载机后，电滚筒胶带转载机布置在侧卸装岩机铲斗卸载一侧的轨道上，并用阻轮器（与固定耙斗装岩机相同）固定机头，侧卸装岩机铲取的岩石不直接装固定胶带输送机，而是卸到转载机头部的料石仓中，通过电滚筒胶带转载至固定胶带输送机，形成了侧卸式铲斗装岩机+胶带转载机+固定胶带输送机出矸系统，其主要优点有：

①移胶带转载机移动方便，紧跟迎头；②缩短了侧卸式铲斗装岩机行走路线，提高装岩效率；③减少了固定胶带输送机延长次数，增加每次延长长度（几天进行一次）；④减轻侧卸装岩机履带行走部对工作面巷道底板的辗压破坏；⑤延长卸装岩机相关机件使用寿命，同时降低拖拽电缆的劳动强度和安全性；⑥用于矿车运输时可实现连续装车，排矸速度快，实现装运集成化

用全液压钻车打工作面炮眼，放炮后临时支护期间由侧卸装岩机装岩；正常装岩期间以耙斗装岩机为主，侧卸装岩机将工作面矸石铲运至耙斗装岩机料仓前，由耙斗装岩机将矸石扒装入矿车；侧卸装岩机完成清理矸石、推平底板任务。

三、快速掘进的爆破参数优化

巷道施工采用中深孔光面爆破全断面一次成巷，采用中深孔爆破。

根据现场循环作业方式、各工序作业时间、凿岩和装岩设备能力等，经综合分析确定循环进度为2m，炮眼深度为2.3m，掏槽眼深度2.5m。

①炮孔深度

CMJ27型全液压掘进钻车，所用钻杆直径为?27mm，钎杆长度2.4m，钻孔深度（一次推进）2.2m。为充分利用发挥设备性能，提高循环进尺，拟采用中深孔光面爆破。确定掏槽眼深度为2.2m，其它炮眼深度2.0m。

②炮孔直径

直眼掏槽若选用较大直径的空孔，爆破效果相对较好，但钻车需更换大直径的钻头，比较费时，所以确定掏槽眼采用与其他炮孔直径相同的钻头钻眼，通过增加空孔数量达到增加辅助自由面、破碎岩石膨胀的补偿空间。

③炮孔间距

掏槽爆破主要是利用装药爆炸后岩石中产生的破裂、破碎作用，因此要保证槽腔内岩石充分破坏，槽孔就应布置在破裂区内。井下小直径炮孔装药爆破所产生的破碎圈半径通常为孔径的3～5倍，同时应保证炮孔的堵塞长度和质量，这样才能保证将孔间岩石在爆炸应力波作用下完全被挤压破碎。这里取150～200mm。

④掏槽型式

如前所述，直眼掏槽有多种形式，根据该矿巷道施工的岩石性质、钻眼设备、炮孔直径以及其他煤矿现场实践，选择下列四种掏槽型式（如图2所示）。

型式a：中心空孔直径根据凿岩设备的性能尽可能的大一些，8个装药孔使用φ35mm药卷更为理想，为简化更换钻头的麻烦，可以考虑使用与其他炮孔相同直径的钻头（φ32mm）。各炮孔深度既可以相同，也可以不同（即分段直眼掏槽），采用分段直眼掏槽时，2～5号炮孔深度为其他炮孔的2/3，首先起爆，然后其他炮孔再爆。

型式b、c：装药孔只有5个，各炮孔必须使用较大直径的药卷，否则装药量难以达到设计要求。

型式d：9个装药孔、4个空孔，打孔工作量较大，全断面使用同直径钻头是考虑这种型式的主要原因。

⑤装药量

该巷道设计掏槽炮孔为深度2.2m，煤矿许用二级乳化炸药密度0.95-1.10g/cm3，炸药单耗取28kg/m3（巷道所穿过的岩层f=2.5～5.5），则一次掏槽需要的炸药量为7.21～8.35kg，根据选用的掏槽型式分配到各个装药孔中。当然经验计算公式有一定的片面性，仍有待于通过实践的检验，以获得最佳的装药量。

⑥装药方式：采用反向装药结构。

四、结论

彭庄煤矿在西翼胶带下山采用岩巷液压钻车+侧卸式装岩机+耙斗机械化作业线结合中深孔光爆掘进施工是成功的、可行的，在合理施工、科学组织的前提下，达到了每月进尺122米的水平，比原来岩巷掘进55米/月提高了67米，实现了岩巷快速掘进，高产高效。

参考文献：

[1]邓维元.大断面岩巷快速掘进技术的研究[J].山西焦煤科技，2010，5.

[2]赵传忠.岩巷大断面快速掘进的实施方法及效果[J].煤矿现代化，2008，4.

[3]张杰.巷道快速掘进技术与保障体系研究[J].宁夏科技成果公报，2008.

[4]王国吕，王虎，何立夫.巷道掘进爆破参数的优化[J].矿业工程，2012，3.

[5]周桂栓.煤矿巷道快速掘进中爆破方案的优化设计[J].龙岩学院学报，2012，2

作者简介：窦明（1983—），山东郓城人，大学本科，助理工程师，山东鲁能菏泽煤电公司彭庄煤矿调度室副主任。