淺探巷道快速掘進影響因素

淺探巷道快速掘進影響因素

摘要：本文指出當前礦山立、斜井、平巷掘進的現狀及與發達國家的差距，并分析出影響巷道快速掘進的因素，并探討了我國礦山平巷掘進今后發展趨勢。

關鍵詞：礦山巷道 快速掘進

　　前言
　　在地下開采礦山的初期建設和生產中，豎井和斜井的快速施工、水平巷道的快速掘進尤為重要。因為，水平巷道占整個礦山井巷工程的90%，占總工期的60%。因此，提高平巷施工技術，加快掘進速度，對縮短礦山基建周期、實現礦山穩產高產、均衡生產，具有重要意義。
　　根據世界各國在巷道掘進方面的工藝技術發展水平，在今后一個比較長的時間內，施工依然以常規的鉆眼爆破為主，而在我國尤為明顯。當前我國除個別工程項目已使用了全機械化作業，如軟巖盾構機、硬巖TBM圍巖掘進機、獨頭鑿巖臺車等，大部分還停留在半機械淺孔鑿巖、鉆爆施工、間斷出碴的低速度、低工效、高成本狀態。雖然當前國內半機械化淺孔鉆爆施工項目在開挖進尺上有較大提高，如雙線單洞隧道平均進尺240m、最高312m，單線單洞隧道進尺260m、最高276m等，但這些都是以犧牲某些代價為前提的，不是長遠的。而國外大部分工程巷道掘進方面，已基本實現全機械化作業，在技術、工藝裝備和技術經濟指標方面已超出我國10～20年水平，特別是在工藝裝備方面，差距更大，已基本實現少人或遠程遙控作業，完全達到了我們所追求的在適合的環境下的最安全、高進尺、高質量、低成本的施工。
　　影響因素分析
　　巷道掘進是一個系統工程，影響因素較多，該系統中包含人（施工者和管理者）、技術裝備、生產技術以及管理、安全、技術革新的影響等諸多因素所構成的綜合復雜體系。現將其歸納以下三個主要方面：（1）人的因素（施工人員的基本素質和管理組織形式）；（2）施工機械設備及生產技術因素；（3）施工工作地點安全因素（即環境因素）。三者之間如“木桶理論”一樣，任何一個環節的欠缺都會影響到整個掘進施工的進度。下面就制約巷道快速掘進諸因素探討分析：
　　1．人的因素
　　1.1施工人員的素質培養
　　一項工程如果沒有人的參與，其永遠不可能實現。無論是全自動機械化作業還是全人工原始施工，施工人員是關鍵因素，在施工過程中起積極能動作用，超過其他任何因素，其具體包括以下兩點：
　�。�1）勞動者的素質
　　勞動者的素質主要包括受教育程度、技術熟練程度、勞動者的生產積極性、安全教育等幾個方面。影響地下礦山井巷掘進的因素很多，比如操作人員沒有按照規程作業，操作人員文化水平比較低，對生產工藝不熟悉，對生產設備的性能了解不夠，操作不熟練等等。因此，在施工前和勞動過程中，加大對工人的技能培訓尤為重要，勞動者的勞動技能獲得改善，可極大提高工作效率。
　　在新工藝施工前，要對職工進行技術培訓，使工人盡快掌握每一道工序及要求，這樣才能保證此施工工藝順利進行。
　　在掘進施工中，在人員配備上做到工種齊全、分工明確、密切配合，各工程銜接緊密，有效地利用工時，提高工效、提高工人素質，培養出盡可能多的多面手，只有這樣才能使其掘進效率保持較高的水平。
　�。�2）管理者的能力
　　管理者，特別是基層直接管理者的技術水平、組織能力、管理能力、培訓能力等方面在施工組織中尤為重要。施工過程中，作業規程編制及技術交底質量差，對生產的指導性不強；安全規程不完善，現場管理不到位或制定的管理制度未認真貫徹；技術人員業務素質低，巷道掘進設計不合理，生產工藝不完善，支護設計不合理等都會給生產造成隱患，從而影響施工的順利進行。
　　1.2管理組織形式
　�。�1）基本管理制度
　　健全和堅持以崗位責任制為中心的各項管理制度，是施工技術措施、施工設備和施工組織得以順利實施的保證，是加快施工速度、降低生產成本、保證施工質量和安全的基礎。
　　（2）合理的施工方法
　　對于巷道掘進，采取一次性開挖成型或多次開挖成型方式，根據圍巖情況進行超前支護或初期支護，必要地段加強支護，以保證安全。
　　在支護過程中，改善施工藝，如采用濕噴工藝、發揮圍巖自承能力的錨桿支護等，既減少工人勞動強度，又改善施工環境。
　�。�3）科學的施工組織
　　科學地施工組織要求作到以下幾點：
　�、�、確定每個工序作業時間和循環時間，盡量壓縮關鍵線路上關鍵工序外時間；
　�、�、多工序平行作業；
　　③、編制合理高效的循環圖表，優化勞動組織；
　�、�、合理選擇施工作業方式和循環方式；
　　⑤、確定循環合理的循環進尺。
　　2．施工機械設備及生產技術因素
　　2.1機械設備
　　鉆眼、爆破與裝運是巷道施工中主要工序，而鉆眼與裝運設備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進速度。
（1）鉆眼
　　當前巷道掘進普遍使用的仍是氣腿鑿巖機（如7655型、YT-28型、YTP26型等），由于氣腿鑿巖機輸出功率小，鉆速低，所鉆炮孔深度淺，要想提高工作面鉆孔速度，就得多機作業，但掘進工效仍無法提高。我國部分工程項目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺車進行施工，但就我國鑿巖設備使用及更新程度來說，大部分仍停留在第一、第二代水平，即氣腿鑿巖機或半液壓鑿巖臺車水平。而國外在大斷面巷道中已基本采用盾構機或TBM掘進機，小斷面內均采用鑿巖臺車，使得鉆孔時由換釬、定位、開孔鉆孔、返釬均全部自動化控制。另外，60年代美國第一臺直徑3.1m的全斷面掘進機試驗成功（頁巖中月進尺達到2087.6m），給巷道掘進帶來新的革命。又經近五十年來不斷研究，從技術角度出發，它已能在任何巖石中鉆進。由于全斷面掘進機掘進速度快，成本低，工效高，巷道掘進質量好，又安全可靠，所以其勢必將取代其他鑿巖設備。
　　（2）裝運
　　裝巖工序在平巷掘進中占整個循環時間的30～50%，當前國內已基本實現機械化作業。從五十年代到現在，我國工程施工中裝運機械共進行了四個階段的更新，在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設備為主的間斷出碴設備配套，向高效率連續出碴設備配套發展，即采用連續作業的蟹爪式或立爪式裝載機與皮帶轉載機和礦車配套，或采用的無軌鏟運機出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴，其可把掘進工效提高1～2倍，采準時間縮短75～80%。
　　2.2生產技術
　　根據我國井巷掘進當前施工水平，廣泛采用的仍是鉆爆法施工，而支護方式基本為錨噴支護。該方法在施工速度、安全質量、勞動強度、生產成本方面均優于傳統的架棚支護和砌碹支護方式。但施工中仍存在一些問題，如由于巷道成形欠佳造成網、噴質量差，錨桿安裝質量不好等，對于圍巖較差地段不但會存在安全隱患，而且還會制約井巷掘進進度。
　　（1）改進光爆技術，加強巷道成形
　　當前巷道爆破均采用光面爆破，而大多為淺孔爆破，為提高進尺，可從加大孔深和孔徑入手，并且經多年實踐，中深孔（5m）爆破也是可行的。同時，為加強巷道成型，由于加大孔徑而減少的擴炮孔數量可轉移至周邊，即增加周邊眼數量，保證光爆效果。而且，增加孔深和炮眼數可以提高臺車的純鉆眼時間，充分發揮高效設備的利用率。

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