巷道快速掘进影响因素论文
时间:2022-08-06 04:26:00
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摘要:本文指出当前矿山立、斜井、平巷掘进的现状及与发达国家的差距,并分析出影响巷道快速掘进的因素,并探讨了我国矿山平巷掘进今后发展趋势。
关键词:矿山巷道快速掘进
前言
在地下开采矿山的初期建设和生产中,竖井和斜井的快速施工、水平巷道的快速掘进尤为重要。因为,水平巷道占整个矿山井巷工程的90%,占总工期的60%。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。
根据世界各国在巷道掘进方面的工艺技术发展水平,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,如软岩盾构机、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。虽然当前国内半机械化浅孔钻爆施工项目在开挖进尺上有较大提高,如双线单洞隧道平均进尺240m、最高312m,单线单洞隧道进尺260m、最高276m等,但这些都是以牺牲某些代价为前提的,不是长远的。而国外大部分工程巷道掘进方面,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,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。
影响因素分析
巷道掘进是一个系统工程,影响因素较多,该系统中包含人(施工者和管理者)、技术装备、生产技术以及管理、安全、技术革新的影响等诸多因素所构成的综合复杂体系。现将其归纳以下三个主要方面:(1)人的因素(施工人员的基本素质和管理组织形式);(2)施工机械设备及生产技术因素;(3)施工工作地点安全因素(即环境因素)。三者之间如“木桶理论”一样,任何一个环节的欠缺都会影响到整个掘进施工的进度。下面就制约巷道快速掘进诸因素探讨分析:
1.人的因素
1.1施工人员的素质培养
一项工程如果没有人的参与,其永远不可能实现。无论是全自动机械化作业还是全人工原始施工,施工人员是关键因素,在施工过程中起积极能动作用,超过其他任何因素,其具体包括以下两点:
(1)劳动者的素质
劳动者的素质主要包括受教育程度、技术熟练程度、劳动者的生产积极性、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。
在新工艺施工前,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,在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)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。
1.2管理组织形式
(1)基本管理制度
健全和坚持以岗位责任制为中心的各项管理制度,是施工技术措施、施工设备和施工组织得以顺利实施的保证,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
对于巷道掘进,采取一次性开挖成型或多次开挖成型方式,根据围岩情况进行超前支护或初期支护,必要地段加强支护,以保证安全。
在支护过程中,改善施工艺,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。
(3)科学的施工组织
科学地施工组织要求作到以下几点:
①、确定每个工序作业时间和循环时间,尽量压缩关键线路上关键工序外时间;
②、多工序平行作业;
③、编制合理高效的循环图表,优化劳动组织;
④、合理选择施工作业方式和循环方式;
⑤、确定循环合理的循环进尺。
2.施工机械设备及生产技术因素
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(如7655型、YT-28型、YTP26型等),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(页岩中月进尺达到2087.6m),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,而大多为浅孔爆破,为提高进尺,可从加大孔深和孔径入手,并且经多年实践,中深孔(5m)爆破也是可行的。同时,为加强巷道成型,由于加大孔径而减少的扩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)合理选择锚杆,提高安装质量
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。不同围岩需选用合理的锚杆,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。
(3)选用合格材料,保证网喷质量
金属网主要增加喷砼的抗弯强度和韧性,但其安装时必须紧贴岩面。选用合格的喷浆料生产砼,并选择湿喷工艺,不但可提高喷浆效果,减少回弹率,还可改善工作环境。
3.施工地点安全(环境因素)
(1)自然因素
地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全,其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,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,基本为独头施工,掌子面空间狭小,人员、机械较多,空气质量差,特别是钻眼和出碴时。对此必须加强通风,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,是最不安全因素。在保证个人施工能力及操作规范性同时,安排合理工作时间、保持施工人员的良好施工状态,也是安全施工必备条件。
我国平巷掘进发展方向
凿岩爆破方面,在中小型矿山进一步推广半液压凿岩台车,在先进的大型矿山,特别是新建矿山引进推广先进的全液压凿岩设备,在长巷道独头掘进中,研制和推广凿岩装载联合设备,同时,进行小直径全断面掘进机的引进和应用。
出碴方面,采用效率较高的装载设备,比如蟹爪式和耙斗式装载机,大力推广梭式矿车,长巷道独头掘进尽量搭接使用,采准巷道多头掘进时,采用铲运机出碴。
加强平巷施工组织和管理工作。平巷施工要达到快速、优质、低耗和安全的要求,除合理地选择先进技术和设备配套外,还要正确选择作业方式,采用行之有效的施工组织与科学的管理方法。作为科研项目,重点研究全断面掘进机,因为其势必将成为主流的破岩设备。
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