第四章岩巷施工.ppt

1,第四章岩巷施工,2,本章内容,第一节钻眼爆破工作,第二节掘进通风与综合防尘,第三节装岩与转运,第四节岩巷掘进机,习题,3,第一节钻眼爆破工作,1.1、炮眼布置1.2、爆破器材和爆破参数的确定1.3、装药结构与起爆1.4、爆破说明书及爆破图表1.5、钻眼工作1.6、钻眼爆破安全技术,第一节,第二节,第三节,第四节,4,钻眼爆破工作是巷道掘进的最主要工序,良好的钻眼爆破工作应该是,⑴爆破后所形成的巷道断面应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的标准，巷道的方向与坡度应符合设计规定。,⑶对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。,⑵爆下的岩石块度应有利于提高装岩生产率,岩石堆积状况便于组织装运、便于钻眼与装岩平行作业。,⑷爆破单位体积的岩石所需的炸药和雷管的消耗量要低，钻眼工作量要小，炮眼利用率要达到85以上。,第一节,第二节,第三节,第四节,5,1.1、炮眼布置,㈠掏槽眼㈡辅助眼㈢周边眼㈣炮眼布置,第一节,第二节,第三节,第四节,6,1.2.1爆破器材的选择我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳化炸药、浆状炸药、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬岩石可考虑采用粉状高威力炸药。硝铵类炸药价格较为低廉，为煤矿普遍使用，一般装成直径32㎜、35㎜、38㎜，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。,起爆材料一般采用8号电雷管，其中秒延期雷管、半秒延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求，但是在穿过有瓦斯地层时选用豪秒延期雷管，总延期时间不能超过130ms。,1.2、爆破器材和爆破参数的确定,第一节,第二节,第三节,第四节,7,1.2.2爆破参数的确定,1.2.2.1．炮眼直径1.2.2.2．炮眼深度1.2.2.3．炮眼数目1.2.2.4．炸药消耗量,第一节,第二节,第三节,第四节,8,1.2.2.1．炮眼直径,炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能等综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，也可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。,在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径来确定。目前国内岩巷掘进均采用32㎜、35㎜两种药卷。因炮眼直径比药卷直径大10㎜左右，所以目前的炮眼直径多采用42～45㎜。20世纪80年代后期，我国煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（φ25㎜、φ27㎜），炮眼直径为30㎜，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，这种方法称为“三小”技术。,第一节,第二节,第三节,第四节,9,1.2.2.2．炮眼深度,影响炮眼深度的主要因素有岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。确定合理的炮眼深度的依据是炮眼利用率比较高（一般根不低于８590）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性,1合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应气腿式轻型凿岩机，较适宜的钻眼深度一般为2.23.0m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3m以上则更为有利。2合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，为了达到较高的炮眼利用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破器材、装药结构等有密切关系。3合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。,第一节,第二节,第三节,第四节,10,1.2.2.3．炮眼数目,合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率炮眼利用率不小于8590，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求。另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参考。,一个掘进循环所需总的装药量,kg,此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的所有炮眼中去，那么总的装药量又可写成,kg,q单位炸药消耗量，kg／m3；S一巷道掘进断面积，㎡；L炮眼平均深度，m；η炮眼利用率；N炮眼总数，个；a炮眼的平均装药系数，一般取0.50.7；m每个药卷的长度，m；P每个药卷的质量，kg。,第一节,第二节,第三节,第四节,11,1.2.2.4.炸药消耗量,炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量，也就是工作面一次爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即,,影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点1）炸药性能2）岩石的物理力学性质3）自由面的大小和数目,除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等，总之，因影响因素太多，到目前为止，还没有解决精确计算炸药消耗量的问题。,通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁。表4-2所列为1981年颁发的矿山井巷工程预算定额规定的岩巷掘进炸药消耗量定额。,,改用新炸药后的q值为,kg/m3,q采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。,P所用炸药的爆力,mL。,第一节,第二节,第三节,第四节,12,1.2.1.4.炸药消耗量（续）,第一节,第二节,第三节,第四节,13,1.3、装药结构与起爆,1.3.1．掏槽眼与辅助眼的装药结构1.3.2．周边眼装药结构1.3.3．炮眼的填塞1.3.4．起爆要求,第一节,第二节,第三节,第四节,14,1.4、爆破说明书及爆破图表,爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。爆破说明书的主要内容有⑴爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况；⑵选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号和性能；⑶爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、炸药单位消耗量；⑷爆破网路的计算和设计；⑸安全措施。爆破作业图表是在爆破说明书基础上，编制出来的指导和检查钻眼爆破工作的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、炸药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。爆破作业图表的编制，首先要调查原始条件，然后根据所用钻眼设备和爆破器材，进行综合分析，确定出一个初步的爆破作业图表，经过若干个循环的爆破实践，发现问题加以改进，使之不断完善，然后才能正式作为指导钻眼爆破工作的依据。,第一节,第二节,第三节,第四节,15,三表一图,爆破原始条件表,装药量及起爆顺序表,预期爆破效果表,第一节,第二节,第三节,第四节,16,工作面炮眼布置图,第一节,第二节,第三节,第四节,17,1.5、钻眼工作,1.5.1．测量定向工作1.5.2．凿岩机的选择1.5.3．工作面供风、供水设备1.5.4．建立工作面钻眼岗位责任制合理分区进行作,第一节,第二节,第三节,第四节,18,1.5.1．测量定向工作,为了在工作面上正确布置炮眼位置和掌握巷道的方向和坡度，钻眼前应将巷道的中线和腰线引到工作面，根据中线定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，巷道坡度可用腰线来控制。1巷道中线的延长方法三点延线法2巷道腰线的延长方法延长腰线的方法可用倾斜仪挂在腰线上延至工作面,巷道中线的标定,巷道腰线的标定,,,,,,,,第一节,第二节,第三节,第四节,19,近年来已研制生产了供井巷掘进定向用的矿用激光指向仪。利用矿用激光指内仪指示中线位置既准确又省时。,激光指向仪标定示意图,,第一节,第二节,第三节,第四节,20,1.5.2．凿岩机的选择,当采用气腿式凿岩机钻眼时，一般每台凿岩机所占面积为1.52.0㎡，在坚硬岩石中减到1.01.5㎡，目前在我国现场广为采用。采用凿岩台车并配以重型凿岩机钻眼，具有凿岩速度快，作业人员少，钻眼工效高，劳动强度低，钻眼质量高等优点。采用钻装机并配以重型凿岩机钻眼，除具备凿岩台车全部优点外，它本身带有装岩设备，不需花费凿岩台车与装岩机更换进出的调动时间，并实现了钻眼、装岩综合机械化，同时一机多用，提高了设备利用率，是今后的发展方向。但钻眼与装岩不能平行，结构也较复杂。,凿岩台车,第一节,第二节,第三节,第四节,21,1.5.3．工作面供风、供水设备,掘进工作面特别是多台凿岩机同时作业时，使用风、水的设备较多，并且装卸、移动频繁。为了提高钻眼工作的效率和使各种工序互不影响，必须配备专用的供风、供水设备，并且予以恰当布置，下图是多台凿岩机同时作业时工作面风、水管路的布置图。特点是在工作面集中供风、供水，将分风、分水器设置在巷道两侧，这样既方便了钻眼，又不影响其它工作。,第一节,第二节,第三节,第四节,22,1.5.4.建立工作面钻眼岗位责任制，合理分区进行作业,根据多年的经验，应采用定人、定凿岩机、定位置、定眼数、定时间的岗位责任制。通常将工作面以中心线为基准，分为左右两部和中心区，将每区内的炮眼由上到下划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。同时工作的凿岩机编号并使它在各自的固定区域里进行钻眼，如图4-15所示。这样做既利于工人熟悉炮眼的设计位置、深度，角度，又利于对凿岩机的保养。,图4-15钻眼作业分工图,第一节,第二节,第三节,第四节,23,1.6、钻眼爆破安全技术,钻眼爆破工作必须严格按煤矿安全规程和矿山井巷工程及验收规范有关规定执行，一般应注意以下几点1．钻眼安全注意事项⑴开眼时必须使针头落在实岩上，如有浮矸，应处理好后再开眼。⑵不允许在残眼内继续钻眼。⑶开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后在开大风门。⑷为避免断钎伤人，推进凿岩机不要用力过猛，更不要横向用力；凿岩时钻工应站稳，应随时提防断钎。⑸一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人。⑹缺水或停水时、应立即停止钻眼。7工作面全部炮眼钻完以后，要把凿岩机具清理好，并撤至规定地点存放。,第一节,第二节,第三节,第四节,24,2．爆破安全注意事项⑴装药前应检查顶板情况，撤出设备与机具，并切断除照明以外的一切设备的电源，照明灯和导线也应撤离工作面一定距离。⑵放炮母线要妥善的挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离；放炮前检查放炮母线是否导通。⑶在规定的地点装配引药。⑷检查工作面20m范围内的瓦斯含量，按煤矿安全规程有关规定处理。⑸装药时要细心的将药卷送到眼底，防止擦破药卷，装错雷管段号，拉断脚线。有水的炮眼，尤其是底眼，必须使用防水药卷或给药卷加防水套，以免受潮拒爆。,第一节,第二节,第三节,第四节,25,⑹装药联线后应有放炮员与班、组长进行技术检查，做好放炮前安全布置。⑺放炮后要等工作面通风散烟后，放炮员率先进入工作面，检查认为安全后方能进行其它工作。⑻发现瞎炮要及时处理。因联线不良、错接、漏接造成的瞎炮可重新联线放炮，但重新联线放炮前，要检查工作面的顶板、支架和瓦斯情况，确认安全并确保起爆线路完好时，方可重新起爆。因其它原因造成的瞎炮，则应在距至少0.3m处重新打一个和瞎炮眼平行的新炮眼，重新装药放炮。重新打眼时，应先弄清瞎炮的角度、深度，切不可距瞎炮太近，以免发生事故。,第一节,第二节,第三节,第四节,26,第二节掘进通风与综合防尘,2.1、通风方式2.2、掘进通风设施2.3、独头长距离巷道通风2.4、综合防尘,第一节,第二节,第三节,第四节,27,2.1、通风方式,㈠压入式通风㈡抽出式通风㈢混合式通风,第一节,第二节,第三节,第四节,28,2.2、掘进通风设施,2.2.1．局部通风机,2.2.2．风筒,2.2.3．引射器,第一节,第二节,第三节,第四节,29,局部扇风机分为轴流式和离心式两种，由于轴流式扇风机的体积小、效率高、使用方便，在巷道掘进中得到了广泛使用。但这种风机的噪音较大，还有待进一步改进。国产较新型的BKJ661子午加速型系列局部通风机效率更高，噪声低，该系列有多种规格，其中BKJ型局部通风机性能数据,见表。,2.2.1．局部通风机,第一节,第二节,第三节,第四节,30,适用于有爆炸性危险气体（甲烷类）和煤尘的矿井中，用交流50Hz、电压至660V电路中，做矿井井下采掘和采煤巷道局部通风之用。,第一节,第二节,第三节,第四节,31,掘进通风用的风简有刚性和柔性两类。刚性风筒有铁风筒、玻璃钢风筒等．常用的柔性风筒为胶布风筒、软塑料风筒等，只能用于压入式通风。近几年来又研制出一种带有刚性骨架的可塑性风筒，即在柔性风筒风筒内每隔一定距离，加上了圆形钢丝圈或螺旋型钢丝圈，既可用于抽出式通风，又有可收缩的特点。常用的风筒规格见表4-8。选择风筒直径的主要依据是送风量和通风距离。根据现场经验，通风距离在200m以内可选用直径400㎜的风筒，通风距离在200600m可选用直径500㎜的风筒，通风距离在5001000m以内可选用直径600～800㎜的风筒，通风距离1000m以上可选用直径800～1000㎜的风筒。,2.2.2．风筒,第一节,第二节,第三节,第四节,32,正压风筒具有抗静电、阻燃、强力高、风阻小、漏风率低、连接方便、柔软轻便等特点,负压风筒结构示意图1端圈；2螺旋钢丝；3压条；4吊环；5涂覆布；6连接软带,第一节,第二节,第三节,第四节,33,利用引射器产生的负压通过风筒导风的通风方法，引射器有水力引射器和压气引射器两种。水利引射器无电气部件，能降温、除尘、消烟，适用于瓦斯大，供风量不大的煤巷掘进，但效率较低，能力有限，只有在特定条件下考虑使用。压气引射器是利用压缩空气为动力的一种通风设备，特别适用于高瓦斯区，小断面巷道掘进通风。,1.引射器2.风筒,2.2.3．引射器,第一节,第二节,第三节,第四节,34,2.3、独头长距离巷道通风,搞好长距离独头巷道筒风，最主要的措施是最大限度的减少风筒阻力和防止风筒漏风。我国在独头长距离巷道通风方面积累了丰富的经验。在现有通风设备的基础上，只要加强通风管理工作就可提高通风效率实现单机独头长距离筒风。我国山东枣庄煤矿在1972年10月，以一台11千瓦的局部扇风机和直径580㎜的胶质风筒，在巷道掘进中创独头通风345米的新记录，远远越过了苏联191米、加拿大174.6米和法国147米的记录。独头长距离巷道通风的关键是最大限度的保持风筒平、直、紧、稳，减少漏风和降低阻力，并保证风机的正常运转。,第一节,第二节,第三节,第四节,35,2.4、综合防尘,掘进岩石巷道时，产生大量的岩石粉尘，根据测定这些粉尘中含有游离二氧化硅30～70，其中大量的是粒径小于5μm的粉尘。这些粉尘极易在空气中游浮被人吸入体内，时间久了就易患矽肺病严重地影响工人的身体健康。,1．湿式钻眼是综合防尘最主要的技术措施。,2．喷雾、洒水对防尘和降尘都有良好的作用。,3．加强通风排尘工作。,4．加强个人防护工作。,第一节,第二节,第三节,第四节,36,第三节装岩与转运,3.1、装岩设备3.2、调车工作3.3、提高装岩机工作效率的途径3.4、岩巷掘进机械化作业线的选则,第一节,第二节,第三节,第四节,37,㈠铲斗式装岩机㈡耙斗装岩机㈢蟹爪式装岩机㈣立爪式装岩机㈤装岩机的选择,3.1、装岩设备,第一节,第二节,第三节,第四节,,38,3.2、调车工作,㈠固定错车场调车法㈡活动错车场调车㈢专用转载设备,第一节,第二节,第三节,第四节,39,3.3、提高装岩机工作效率的途径,装岩效率的单位㎡/台班或㎡/工，其数值越高，成本越低。提高其途径⑴积极推广和研究装岩、运输机械化作业线，不断提高装岩机工时利用率，缩短循环中的装岩时间。⑵积极选用和研制高效能的装岩机，在现有设备中，要根据巷道断面大小选用装岩机。对于双轨巷道尽量选用大型耙斗装岩机ZC-2型侧卸式装岩机或蟹爪式装岩机等大型装岩机。一般情况下应避免同时使用两台装岩机或大断面选用生产能力小的装岩机。⑶做好爆破工作。当岩石的块度均匀、适宜，堆放集中，且底板平整时，装岩机的效率较高。如ZC-20B型铲斗式装岩机当块度小于200500㎜时工作效率最高。部分转载机当岩石块度大于500㎜，则无法正常工作。,第一节,第二节,第三节,第四节,40,⑷发展一机多用设备，如钻眼、装岩机，钻眼、装岩、锚杆安装机，转载与运输和卸载合一的仓式列车。⑸加强装岩调车的组织管理工作。①提高钻眼、装岩机司机操作技术，加强作业线的维修保养，以保证装岩熟练，减少事故障。②严格执行工种岗位责任制，保证各工种密切配合，工序衔接迅速。③保证稳定的电压或合理提高风动装岩机风压。④保证轨道质量，经常维护，提高行车速度，减少矿车调道事故。⑤坚强调度工作，及时供应空车。,第一节,第二节,第三节,第四节,41,1．掘进中各主要工序，如钻眼、装岩、调车、运输等均应采用机械化作业。机械化作业线的链条不能有间断现象。2．各工序使用的机械设备，在生产能力上要匹配合理、相互适应，避免设备能力相差悬殊而影响某些设备潜力的发挥。3．机械的规格及结构形式必须适应施工条件、巷道规格及作业方式的要求，并且机械设备能力及数量应有适当的富裕量和备用量。4．要保证施工能获得持续高速度、高效益以及合理的经济技术指标，并耍确保安全。5．在保证成龙配套的前提下，尽员减少机械设备的数量，尽量一机多用。,㈠岩巷掘进机械化作业线组配的原则,3.4、岩巷掘进机械化作业线的选择,第一节,第二节,第三节,第四节,42,1.凿岩台车、侧卸式装载机为主的机械化作业线,㈡岩巷掘进机械化作业线,2．气腿凿岩机、耙斗装岩机为主的机械化作业线,3．气腿式凿岩机、蟹爪式装载机、耙斗式装载机或侧卸式装载机、梭式矿车机械化作业线。,4．以钻装机为主的机械化作业线。,第一节,第二节,第三节,第四节,43,第四节岩巷掘进机,4.1岩巷联合掘进机的主要结构4.2岩巷掘进机的优缺点,第一节,第二节,第三节,第四节,44,4.1、岩巷联合掘进机的主要结构,1．破岩装置2．行走推进装置3．岩渣转运装置4．驱动装置5．动力供给装置6．方向控制装置7．除尘装置8．锚杆支护安装装置,第一节,第二节,第三节,第四节,45,第一节,第二节,第三节,第四节,46,4.2、岩巷掘进机的优缺点,用岩巷掘进机掘进是实现巷道掘进机械化的重要途径。它使破、装、运、等主要工序实现了综合机械化。与常规的钻眼爆破法相比，具有掘进速度快、效率高、作业人员少、工作安全、施工质量好，对围岩影响小等优点，l967年美国罗宾斯岩巷掘进队创造了岩巷页岩掘进2089m的纪录。但目前，它还存在一些问题和缺点，主要有使用范围有一定的局限性，只适用于较长的直巷道及曲率半径很大的拐弯巷道，特别是遇到涌水大、断层破碎等复杂地质条件时，适应性更差；机器重量大，灵活性差，井下组装难度大；由于动力容量大，造成动力费用大，掘进成本较高；刀具材质和结构虽有改进，使用寿命仍不够长等等。,第一节,第二节,第三节,第四节,47,48,习题,良好的钻眼爆破应满足哪些要求掏槽眼布置有哪几种，优缺点周边眼，辅助眼布置有什么要求，爆破参数主要包括哪些，选择时主要考虑哪些因素，掏槽眼，辅助眼装药结构有哪些，周边眼如何装药巷道掘进通风方式有哪几种，优缺点，如何做到综合防尘装岩设备有哪些，如何选择，调车方式有哪几种，如何提高装岩工作效率岩巷掘进机的优缺点，适用条件,