矿山巷道快速掘进工艺的优化实践

矿山巷道快速掘进工艺的优化实践

普贵春

云南锡业集团（控股）有限责任公司大屯锡矿云南个旧661000

摘要：矿床开拓是矿山持续发展的基础，也是确保矿山三级矿量合理保有期的保障，本文介绍了影响巷道快速掘进的相关工艺，对相应的工艺进行了优化改进，最后对全文进行了总结。旨在与同行进行业务之间的交流，希望通过本文的交流，能更好地促进矿山巷道快速掘进工艺的不断改进，以提升矿山可持续发展的后劲。

关键词：巷道；快速掘进；工艺；优化

引言

某矿山为开采近百年的国有大型矿业企业，随着开采不断向深部、远部延伸，矿体产出由断裂带层状矿向断裂扎根带的花岗岩接触带矿转变，遇到了矿、岩松散及涌水大等开采难题，给矿石的开采带来了安全威胁大、开采效率低、开采成本高及人员、材料运输与矿石运输相互影响等生产经营问题，迫切需要对采矿工艺进行变革。经科学研究后，决定由使用多年的传统开采方法逐步向无轨高效开采转变。为使在不影响当期生产前堤下，由传统开采逐步向有轨与无轨有机衔接的转变，需要一年内在1360中段施工一条长达8.2公里（巷道断面为4.5m×4.3m）巷道通往某生产基地（基地原矿生产能力2000吨/日），以解决无轨高效设备出入及今后人员、材料的运输。

本项目利用已有的有轨巷道进行了地质勘查，岩石为坚硬的大理岩（f系数6~8），但构造较为发育，大部分需要支护。且长8.2公里巷道需要在一年内完成。为了满足生产基地快速实现转型升级的需要，本文将对巷道快速掘进工艺进行优化与实践。

1.影响因素分析

巷道掘进是一个复杂的、综合的施工工艺，需要从爆破、通风、装运、支护等生产工序紧密的连接，还需要考虑设备的机械化配套，避免某一工艺出现短板，同时还要加强现场技术、质量控制等管理，保证工程合格率，避免工程返工。

1.1爆破效率低

大断面掘进，以及断层及构造发育地段的巷道掘进，采用传统的布眼方式，布眼数量多用时长，炮眼通气后引起爆破效果差，且桶形掏槽在长钎爆破中掏槽效果差，以及传统布眼对周边岩石破坏大且后期维护工作量大。满足不了快速掘进的需要。

1.2通风困难

矿山大断面巷道掘进，每循环爆破炸药量大，传统通风方式风量、风压小，通风时间较长。

1.3支护工艺落后

从地质勘查情况来看，虽然该地段岩石坚硬，但断层及构造发育，局部为极风化的玄武岩，在这样极其复杂的地质条件下施工，不但会严重影响施工的进度，而且安全威胁极大，需要探索先进的支护工艺。

1.4机械设备效率低及不配套

传统YT-29A型凿岩机效率低耗时长，Z30装岩机与矿车的装运方式已成为了快速掘进的短板。

1.5现场技术管理手段落后

传统的中腰线标定法，人为因数影响大，巷道施工超欠挖现象比较突出，带来返工、支护工作量大等影响施工速度。其次是施工布眼随意性大，影响爆破效果。

2.提高巷道快速掘进的对策及实践

2.1施工组织管理方面

充分利用现有的1360有轨巷道对8.2公里无轨巷道工程采用分段多头平行作业的施工方式，对具备无轨高效施工条件的巷道积极推广采用全断面一次开挖的方法，既配置凿岩台车（阿特拉斯K41、S1D和282双臂台车）——履带式挖掘机（WZL-160和WZL-220）或阿特拉斯电铲——阿特拉斯20t运矿卡车；对不具备无轨高效施工的迎头采用导硐开挖的施工方式，既先按小规格（2.7×2.6m2）掘进后再刷大的施工组织方式，配置YT-29A型凿岩机——有轨式挖掘机（WZG-100型）——梭式矿车（SD-8）进行配套。该施工组织管理有效解决了工期紧、任务重的难题。

2.2爆破工艺方面

首先是探索大断面一次成巷的掏槽方式，先后试验了楔形掏槽、大孔径掏槽和混合掏槽方式，试验出了各种掏槽方式的爆破参数、适用条件和优缺点，爆破效率保持在90%以上。其次是积极推广应用光面爆破技术和孔内毫秒微差爆破技术，尽量减少爆破对周边围岩的破坏，提高岩石自身的承载力。最后是对涌水大和岩石松散地段采用pvc管护孔的方式，减少爆破孔之间的相互影响，不断提高爆破效率。

2.3通风方式

采用多级机站压抽通风方式，配以?550PVC通风管作进回风管后，通风效果大为改善。

2.4支护方式

分别采用超前支护、喷砼支护、锚杆支护、喷锚网联合支护和钢砼支护等支护形式临活使用，有效保障了巷道的快速掘进。而新型设备RoboshotMidjetMK5型湿喷台车的引进，真正实现了安全快速掘进的效果，特别是加入一定量瓜子石和钢纤维后，效果良好，现正逐步推广此新工艺。

2.5施工质量管理方面

通过工作面放样、曲线放样、高程控制、断面测量和光面爆破的实施实现了质量控制。硬件上增加了先进的JZK-600激光指向仪控制方向和坡度，巷道质量明显提高。

2.6人员培训方面

首先是采用送出去的方式将操作人员和维修人员送到厂家和友好单位进行培训；其次是采用请进来的方式将厂家和有经验专家请到矿山跟班带队进行培训；最后是采用传帮带和互帮互学的方式，扩大培训面，提高自培效果和实效。目前操作工和维修工已能按规范要求进行操作，并很好用于工程建设。

为了便于比较分析，组织人员对作业条件相同和采用高效设备的不同地点做了跟踪写实。首先对坑口到3#车场的地段进行了写实比较，二区10组和三区5组分别在3#口的两端对向刷大施工，作业条件基本一样，不同点主要是：二区10组配的全部是高效设备，同一队组工作面只有一个，采用不间断的组织方式连续作业，设备配置方式为S1D液压凿岩台车－WZL220型挖掘机－20T矿用卡车；三区5组同一队组工作面有两个，采用不间断连续作业的组织方式，设备配置为：YT-29A气腿式凿岩机－WZG100型挖掘机－SD-8梭车，质量控制均采用激光指向仪指导队组施工。具体写实情况见表1﹑表2﹑表3。

4.实践效果

截止年未全线8.2公里巷道实现全面贯通。（1）实际爆破效果已达90%以上。（2）一次循环进尺达到3.2米以上；（3）通过新型设备RoboshotMidjetMK5型湿喷台车的引进，喷射混凝土浆支护工效提高10%；工班工效提高到2-2.8m3/工班。（4）无超欠挖现象发生，工程合格率100%。

5.经验总结

经过近一年来对基础平台建设的跟踪写实和不断总结，大断面巷道的快速掘进有以下几方面的经验。

（1）大断面巷道快速掘进施工方式应优先采用全断面一次开挖法，它具有施工组织简单，施工工艺少，投入成本低等优点，但掏槽的好坏对爆破效率影响较大，要积极推广应用大孔径掏槽和楔形掏槽。

（2）大断面巷道掘进要积极推广应用光面爆破和孔内微差爆破，以减少对周边围岩的破坏，提高岩石自身的承载力，从而减少巷道后期的维护，影响迎头的正常掘进。

（3）大断面巷道掘进设备配套。无轨设备配套：S1D液压凿岩台车－WZL220型挖掘机－20T矿用卡车的组织方式，有轨设备配套：汽退式凿岩机－WZG100型挖掘机－SD－8梭车的组合方式，值得推广S1D液压凿岩台车－WZL220型挖掘机或2m3电铲－20T矿用卡车的组织方式，当可以利用原来巷道进行分段快速掘进时，也可以采用汽退式凿机－WZG100型挖掘机－SD－8梭车的组合方式，因为这种组合方式目前职工操作比较熟练。

（4）大断面巷道掘进的现场技术管理，应积极推广应用JZK-600激光指向仪和手持测距仪等新设备，要充分利用多台激光指向仪对巷道轮毂进行控制，并加强现场技术管理指导。

（5）大断面巷道掘进支护形式，通过高效湿喷台车的引进及砼配料的改进，该工艺已经具备柔性支护和钢性支护优点，已经能满足正常的支护要求，对一些要求支护强度较高的特殊地段，也可采用加挂金属网和加入钢纤维方式提高支护的强度。