神华宁夏煤业集团石炭井焦煤分公司 宁夏石嘴山市大武口区 750001
摘要：随着经济的快速发展，我国大部分的矿井已经转入了深部开采，尤其对于一些比较小的矿井企业。由于企业井田的面积比较小，必须经过频繁的延深开采来保证矿井既定的产量，这就造成了矿井发生接替紧张的局面。但是，和浅部矿井相比，深部软岩锚喷支护巷道的掘进技术难度比较高，非常容易形成过大的爆破震动影响，进而影响矿井的安全施工。目前比较普遍使用的巷道快速掘进技术是钻爆法施工，但是对于提高掘进效率的研究仍处于初始阶段，因此，加强对该方面的研究对于企业的可持续发展和员工的生命财产安全都有着积极的意义。本文主要为解决某煤矿深部软岩锚喷支护巷道掘进效率低的难题，提出了以多向聚能高效破岩为关键技术、以支护参数及作业制度优化为重要保障的快速掘进技术。
关键词：深部软岩；锚喷支护巷道；快速掘进技术
根据深部软岩锚喷支护巷道快速掘进的实践表明，只有使用先进的破岩工艺，同时保证巷道支护的质量，对施工制度进行多方面的优化，这样才能保证掘进效率的有效提高。
一、巷道快速掘进过程中的问题
深部软岩锚喷支护巷道快速掘进过程中面对的主要问题就是光面爆破情况。光面爆破是目前比较普遍使用的一种控制爆破方式。光面爆破以后，深部软岩锚喷支护巷道的断面不仅能够保证符合设计的轮廓要求，还能够对围岩的松动范围进行有效的控制，这样就能够改善巷道支护状态，充分发挥巷道自身的抗压能力，对支护效果的显著提高有着积极的作用。所以说，深部软岩巷道施工中，光面爆破是一个非常重要的环节。但是，因为巷道结构中一部分软弱的围岩最小抵抗线非常小，这就给光爆参数的制定造成了很大的难度，使得最终光爆的效果不甚理想，造成支护效果的不完善。针对这种问题，我们在以往经验的基础上对原有的施工工艺进行了优化。
二、实例分析
1.某煤矿全长492m，埋深－567-712m，倾角为14°，穿过的岩层主要为砂岩、泥岩、黏土岩及砂质泥岩，受地质构造影响，岩性软弱，巷道底板涌水量最大0.5m3／h，随巷道深度增加围岩压力有明显增大趋势。煤矿在其－700m水平轨道下山掘进过程中，通过采用多向聚能高效破岩技术、优化锚杆支护参数及作业方式，形成了一套深部软岩巷道快速掘进技术，效果良好。
2.多向聚能高效破岩技术
（1）技术原理。多向高效破岩是深部软岩锚喷支护巷道进行快速掘进施工的
一个重要技术。该种工艺主要根据对炸药能量的高效合理使用，并同时配合特制的爆破装置，从而达到巷道岩石合理爆破的目的，并且能够有效保证巷道的支护质量。本工程使用的爆破装置主要通过将装入的药卷挤压形成聚能穴，使得在爆炸的过程中炸药的能量能够沿聚能穴的方向进行汇聚，从而形成高速的射流，最后在产生的气体作用下快速扩展，对岩石形成的碎块产生切割作用，并能够有效的减少爆破的震动影响。该项技术的优点就是能够保证在掏槽爆破中避免炮孔孔壁形成压碎区，并且有效改善炸药能量的释放形式，能够保证岩石沿着聚能穴方向产生定向的断裂，岩体的成型质量较好，稳定性比较高，支护费用也有很大程度的降低，和传统爆破方式相比，达到相同爆破效果的情况下，能够减少大约
10%的炸药耗量。
（2）爆破方案。一般情况下，在深部巷道掘进之前双楔形的复式掏槽围岩会受到较高的压力，这就导致了爆破夹制力过大，使得无法得到满意的掏槽效果。除此之外，巷道的围岩结构比较软弱，爆破过程中产生的震动会对围岩造成严重的影响。因此，在以往经验的基础上，我们针对原有的爆破设计，通过使用双楔形复式结构的掏槽方式，以弥补垂直的楔形掏槽方式效果不理想的问题。这种掏槽方式对于人工多台钻机进行并行施工的情况非常适合。实践证明，该种工艺在深部软岩锚喷支护巷道的快速掘进过程中能够取得比较好的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体的施工顺序为先内后外，并且逐层加深，同时要求把一段掏槽的药量分为两段，这样就可以有效减少爆破的振动效应，不仅能够显著提高施工的效率，还能够有效保证炮孔利用率的合理高效利用。
3.巷道支护参数优化。
（1）原支护方案。顶、帮部均采用φ18mm×L2000mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距均为800mm，托盘由150mm×150mm×10mm的正方碟形钢板制成，金属网规格为2000mm×1200 mm，网格50 mm。梯子梁由φ12mm钢筋焊制，长3400mm，喷厚70mm，混凝土标号不低于150＃。采用支护参数时，巷道变形较大，返修率高，对巷道掘进效率影响较大。
（2）支护参数优化。采用数值模拟的方法分析不同支护参数对围岩的控制效果，为巷道支护参数合理设计提供依据。对巷道主要支护参数进行模拟分析，依据数值模拟结果，结合现场施工经验，对原支护参数作如下改进：一是锚杆间排距由800mm 改为700mm，锚杆直径由18mm增大至20mm，确保施工质量，保证锚固力在6-8 t以上。二是锚索补强，锚索支护参数如下：间排距1200mm×1800mm，“三花”布置，直径15.24mm，长8000mm，每孔药卷数5个，托盘尺寸170mm×170mm×10mm；滞后距离不大于20m，预紧力10t以上。
4.施工组织优化。一是合理的人力资源配置。施工企业要组建专业化的矿井掘进小组，并且对于该组要保证装备、技术以及施工条件的需求。保证快速掘进队的优势充分发挥，就能够以点带面推动整个矿井企业的高效运行。另外，对于企业的人员要保证充足。根据集中生产以及快速掘进的需要，对巷道掘进队伍进行有效的整合，保证快速掘进队伍人员的充足，从而满足高强支护平行作业的需要。二是对劳动组织进行合理的配置根据矿井断面大且出矸量较多的特点，可以采用“三掘三喷”制的作业方式，这样对有效提高工时利用率有积极的作用。另外，还可以增加耙矸机到迎头的距离，从而减少移耙矸机的次数，实现打眼、临时支护以及帮部支护等工序之间的平行作业，保证了空间和时间的有效利用。
5.实施效果。一是爆破效果改变掏槽方式及采用多向聚能爆破技术后，爆破效果有明显改善，现场统计材料消耗降低1O%以上。二是采用聚能爆破技术提高了爆破效率，很好的控制的巷道的成形质量，为巷道支护提供了好的基础；优化后的支护参数能较好地控制围岩变形，返修明显降低；改进后的作业方式能提高日循环进尺，使得巷道的月单进尺由原86.4m提高至120m，总体效果显著。
深部软岩锚喷支护巷道快速掘进就是使用先进的爆破技术、合理的支护方式，以及合理科学的管理施工工序，从而得到施工作业效率的最优化，保证各个施工工序的顺利进行。对于施工组织的优化和保证各个施工工序的合理衔接以及顺利进行都有着显著的效果，能够保证整个生产施工的良性快速推进，从而实现了深部软岩锚喷支护巷道快速掘进施工。
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[4]崔国顺，梁为民，等．大断面岩巷快速掘进爆破参数优化[J]．煤炭工程，2011（12）：35-37．
论文作者:潘永海
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：巷道论文; 快速论文; 围岩论文; 深部论文; 参数论文; 矿井论文; 效果论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;