雷紅旗

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南 冷水江 417500)

小型化鑿巖鉆車在錫礦山平巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

雷紅旗

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南 冷水江 417500)

在中小礦山平巷掘進(jìn)施工中,由于巷道斷面尺寸較小，鑿巖鉆車無法在巷道中施工。一般采用氣腿式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工工藝，存在環(huán)境惡劣、高能耗、經(jīng)濟(jì)性和安全性差等問題。而以適應(yīng)小斷面巷道作業(yè)的小型化鑿巖鉆車為主的機(jī)械化配套施工工藝，具有環(huán)境污染少、安全系數(shù)高、消耗能量少、生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，是值得在中小型礦山廣泛推廣的施工設(shè)備和工藝。

小型化鑿巖鉆車； 平巷掘進(jìn)； 機(jī)械化施工

0 概述

錫礦山平巷掘進(jìn)采用鑿巖爆破法掘進(jìn)工藝，井下巷道掘進(jìn)斷面主要為2.8 m×2.6 m、2.6 m×2.4 m兩種規(guī)格。目前鑿巖采用YT- 27氣腿式鉆機(jī)，裝巖采用E- 30型裝巖機(jī)。存在鉆孔直徑小、深度淺；作業(yè)效率低、能耗高；粉塵大、噪音高、作業(yè)環(huán)境惡劣等問題。嚴(yán)重制約著礦山深部中段開拓的進(jìn)度，影響了三級礦量的平衡，極大地阻礙了礦山生產(chǎn)持續(xù)平衡發(fā)展。采用以鑿巖鉆車為主的機(jī)械化配套施工工藝，是平巷掘進(jìn)的必然選擇。

1 巷道工程及地質(zhì)概況

1.1 巷道工程

錫礦山南礦主要經(jīng)豎井下放材料及設(shè)備,豎井罐籠尺寸為長1800 cm、寬1080 cm。平巷工程主要是中段石門、井底車場、沿脈、探礦穿脈、運(yùn)道。沿脈和運(yùn)道斷面尺寸為2.8 m×2.6 m，探礦穿脈為2.6 m×2.4 m。探礦穿脈彎道半徑為12 m，運(yùn)道彎道半徑為15 m。主要為平巷道作業(yè)，存在轉(zhuǎn)場作業(yè)。

1.2 地質(zhì)概括

平巷所穿過的巖層主要是灰?guī)r或硅化灰?guī)r，其次是頁巖，灰?guī)r普氏系數(shù)為10～16，硅化灰?guī)r普氏系數(shù)為14～20，頁巖普氏系數(shù)為3～4，南區(qū)巖石可鑿性好，但可爆性較差，北區(qū)巖石硬度高，可鑿性較差，但可爆性好。礦巖力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 礦巖力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

平巷穿過的圍巖為灰?guī)r或硅化灰?guī)r時(shí)，巖石比較穩(wěn)定，一般不支護(hù)。當(dāng)平巷穿過破碎帶或溶洞時(shí)，采用料石拱支護(hù)。當(dāng)平巷穿過頁巖時(shí)，采用錨噴支護(hù)。

2 鑿巖鉆車選型

2.1 選型原則

(1)鑿巖鉆車的外型尺寸滿足豎井下放及巷道作業(yè)的要求；

(2)鑿巖鉆車的結(jié)構(gòu)型式及功能特點(diǎn)能適應(yīng)鑿巖作業(yè)的要求；

(3)鑿巖速度滿足巷道掘進(jìn)進(jìn)度的要求；

(4)鑿巖鉆車操作方便、安全；

(5)鑿巖成本較低；

(6)易損件使用壽命較長、液壓元件密封可靠、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2.2 設(shè)備選型

設(shè)備選用DF10A- 1BCD單臂全液壓履帶式雙動(dòng)力鑿巖鉆車,該鉆車最小解體尺寸為長3500 mm、高1500 mm、寬900 mm。能適應(yīng)巷道作業(yè)及滿足豎井下放要求。其全液壓掘進(jìn)鉆車主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 全液壓掘進(jìn)鉆車技術(shù)參數(shù)

2.3 DF10A- 1BCD鑿巖鉆車特點(diǎn)

(1)外形尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、重心低、機(jī)動(dòng)靈活、工作穩(wěn)定、爬坡能力強(qiáng)、配置合理；

(2)靈活的液壓鑿巖機(jī)構(gòu)對巷道的工作面、頂板、側(cè)幫、底板均能鑿巖作業(yè)。該機(jī)不僅能鉆鑿掘進(jìn)炮孔，根據(jù)斷面大小情況，還能很方便地鉆鑿錨桿孔；

(3)液壓系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)；控制方式：手動(dòng)控制。操作者更容易掌控；

(4)液壓元件采用進(jìn)口知名品牌，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、減少故障率；

(5)采用螺旋擺動(dòng)油缸在鑿巖臺車擺臂、鉆臂上使用，節(jié)省了空間、提高了整車的性能、擴(kuò)大了鑿巖臺車的可利用空間、使鑿巖臺車穩(wěn)定性大大提高；

(6)系統(tǒng)設(shè)有終點(diǎn)自動(dòng)停止沖擊、自動(dòng)防卡釬、感應(yīng)水排渣、推進(jìn)力控制沖擊；并有油液溫度控制和液位控制；可選裝水壓控制、電纜卷筒、加裝柴油機(jī)行走；

(7)配置了滿足FOPS(防落物沖擊)要求的可升降安全頂棚。

3 平巷掘進(jìn)施工工藝及配套設(shè)備

平巷掘進(jìn)采用鑿巖爆破法，其施工的主要工序有測量放線、布孔、鑿巖、爆破、裝巖和支護(hù)；輔助工序則有：清理危巖、通風(fēng)、鋪軌、接管線等。

3.1 鑿巖

鑿巖設(shè)備選用DF10A- 1BCD單臂全液壓履帶式雙動(dòng)力鑿巖鉆車，鉆車配備HYD200型外回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),使用一字型合金鉆頭鉆孔采用中空五眼桶形掏槽方式。鉆桿長度3.05 m；鉆孔深度2.7 m；孔徑38～46 mm；斷面布孔數(shù)(包括掏槽孔、輪廓孔)28個(gè)左右；爆破后進(jìn)尺深度2.5 m；單次單臂循環(huán)鉆米數(shù)75.6 m；單次循環(huán)爆破方量≥20 m3。單次斷面全部鉆孔完成時(shí)間84 min；單次循環(huán)掘進(jìn)輔助時(shí)間155 min。

3.2 爆破

爆破采用平行淺孔爆破方式。工作面炮眼布置分為掏槽眼、輔助眼、周邊眼，爆破炸藥為2#巖石乳化炸藥，掏槽眼裝藥系數(shù)為90%，輔助眼裝藥系數(shù)為60%～75%，周邊眼裝藥系數(shù)為50%～65%，各炮眼均用含砂的黃泥進(jìn)行填塞，填塞長度不少于0.2 m。起爆采用導(dǎo)爆管非電半秒延時(shí)雷管簇聯(lián)，用傳爆導(dǎo)爆管連接在安全地點(diǎn)應(yīng)用高能起爆器實(shí)現(xiàn)一次起爆。

3.3 通風(fēng)

掘進(jìn)工作面采用混合式通風(fēng)方式。為了確保通風(fēng)的效果，局部通風(fēng)設(shè)備的位置、風(fēng)管距工作面的距離要隨著工作面的推進(jìn)向前移動(dòng)，滿足《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》要求。

3.4 裝巖

裝巖采用 ZWY- 80/18T(窄機(jī)型)輪胎式挖掘裝載機(jī)。該機(jī)靠輪胎推進(jìn)鏟取巖石并通過鏟斗將石料扒進(jìn)自身的皮帶輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將巖石卸入礦車。同時(shí)也可利用反鏟挖掘臂扒取遠(yuǎn)處的巖石，也可以用鏟斗來清理工作面。適用于斷面為2 m×2 m以上的巷道；裝載能力80 m3/h；挖掘?qū)挾?.6 m；挖掘高度1.9 m；最小轉(zhuǎn)彎半徑4 m；最大物料通過尺寸(寬×高)400 mm×300 mm；工作狀態(tài)外形尺寸(長×寬×高)6300 mm×1500 mm×1600 mm。實(shí)際裝巖出碴時(shí)間1小時(shí)。裝巖時(shí).利用相鄰已掘好的穿脈調(diào)車。

3.5 支護(hù)

平巷穿過的圍巖為灰?guī)r或硅化灰?guī)r時(shí)，巖石比較穩(wěn)定，一般不支護(hù)。當(dāng)平巷穿過破碎帶或溶洞時(shí)，采用料石拱支護(hù)。當(dāng)平巷穿過頁巖時(shí)，采用錨噴支護(hù)。錨噴支護(hù)分兩步進(jìn)行，第一步是先安裝快硬水泥卷錨桿，錨桿長2 m，網(wǎng)度1×1 m，爆破前允許空頂1 m，爆破后允許空頂3 m。待平巷達(dá)到一定長度后，再集中噴射混凝土，混凝土噴射厚度為50～80 mm。

3.6 運(yùn)輸

運(yùn)輸設(shè)備采用2臺7噸架線式電機(jī)車牽引容積為1.2 m3的側(cè)卸式礦車16個(gè)。

4 施工組織

平巷掘進(jìn)是在有限的空間和時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的，必須多工序有機(jī)地配合。鑿巖時(shí)實(shí)行編組分區(qū)，每臺鉆車安排2人作業(yè)，配備2個(gè)工作面。單次斷面全部鉆孔完成時(shí)間84分鐘；單次循環(huán)掘進(jìn)輔助時(shí)間155分鐘。單次循環(huán)實(shí)際工作時(shí)間4小時(shí)，一臺鉆車每班可鑿巖兩個(gè)循環(huán)。爆破工作做到定人、定位。每組2人，負(fù)責(zé)多個(gè)作業(yè)面的爆破，由工區(qū)安排調(diào)配，以優(yōu)先考慮機(jī)械化作業(yè)線為原則。裝巖出碴機(jī)械化作業(yè)做到裝巖、轉(zhuǎn)卸、卸載一次完成，每組3人，一人裝巖，一人駕駛電機(jī)車，一人扳道調(diào)車，設(shè)計(jì)每個(gè)工作面2.5小時(shí)左右，每班裝運(yùn)兩個(gè)工作面。清理危巖、鋪軌、接管線由工區(qū)統(tǒng)籌安排人員作業(yè)；通風(fēng)設(shè)施安裝由專門的通風(fēng)工區(qū)組織安排，如需支護(hù)作業(yè)，則由專門的工程隊(duì)完成。

5 鑿巖鉆車和人工鑿巖對比分析

5.1 提高了鑿巖效率

在平巷掘進(jìn)施工中,以鑿巖鉆車為主的機(jī)械化配套施工工藝,每班可完成2個(gè)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)，單個(gè)作業(yè)循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)2.5 m，每月掘進(jìn)進(jìn)尺100 m。而傳統(tǒng)人工氣腿式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工工藝,單次循環(huán)實(shí)際工作時(shí)間8小時(shí),每班只能完成1個(gè)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán),單個(gè)作業(yè)循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺1.5 m,每月掘進(jìn)進(jìn)尺30 m。

5.2 降低了人力成本

掘進(jìn)2.8 m×2.6 m平巷,采用鑿巖鉆車作業(yè),一臺鑿巖鉆車作業(yè),配備2人作業(yè)；采用人工鑿巖作業(yè)，二臺鉆機(jī)作業(yè),配備4人作業(yè)。

5.3 降低了能源及易損件消耗

由于采用液壓鑿巖機(jī)鑿巖,能量利用率高,動(dòng)力消耗僅為風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的1/3。由于液壓系統(tǒng)壓力高，因此在同樣沖擊速度時(shí)液壓鑿巖機(jī)活塞受力面積小，沖擊活塞面積接近釬尾面積，應(yīng)力能傳遞損失小，受力均勻，壽命高、故障少、故可降低成本。

5.4 提高施工質(zhì)量

鑿巖鉆車能保證鉆孔深度和間距的精度，利于光面爆破，爆破后巷道尺寸和表面規(guī)整，減少出碴及支護(hù)成本.提高工程的施工質(zhì)量。

5.5 改善工作環(huán)境有利于安全生產(chǎn)

由于液壓鑿巖不必排除廢氣，因而也沒有廢氣所夾雜的油污造成的對環(huán)境的污染。提高了工作面的能見度，改善操作環(huán)境。液壓鑿巖除金屬撞擊聲外，無廢氣排放聲音，故比氣動(dòng)鑿巖噪音可降低5～10分貝。同時(shí)司機(jī)操作位置遠(yuǎn)離工作面，處于防護(hù)罩下工作，防止了空頂作業(yè)，有利于安全生產(chǎn)。

6 結(jié)束語

在中小型礦山平巷掘進(jìn)施工中，以小型化鑿巖鉆車為主的機(jī)械化配套施工工藝成功應(yīng)用,解決了傳統(tǒng)的氣腿式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工工藝存在的環(huán)境惡劣、高能耗、經(jīng)濟(jì)性和安全性差等問題。提高了鑿巖速度、降低了鑿巖成本、改善了作業(yè)環(huán)境、減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)安全條件，是值得在中小型礦山廣泛推廣的施工設(shè)備和工藝。

[1] 曾永志，祝祿發(fā).礦山平巷掘進(jìn)現(xiàn)狀及改進(jìn)措施探討[J].采礦技術(shù)，2013，(1).

Miniaturized Rock Drilling Rig Applied in Heading of Hsikwang Shan

LEI Hong-qi

During the heading in small and medium-sized mines, due to the small size of tunnel cross-section, the crock drilling rig can not work in the tunnel. The air-leg pneumatic drilling rig is used generally, but there are the problems of severe environment, high energy consumption, and bad economic and safety etc. However the mechanized construction technology, mainly with the miniaturized rock drilling rig to fit the small size of tunnel cross-section has less environmental pollution, high safety, low energy consumption, high productivity etc. and is construction equipment and technology which is worthy of wide popularization in small mines.

miniaturized rock drilling rig； heading； mechanized construction

2014-09-22

雷紅旗(1958-)，男，江西贛州人，大學(xué)?？?，機(jī)械工程師，主要從事機(jī)械技術(shù)工作，現(xiàn)任錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)械技術(shù)帶頭人。

TD421.2

B

1003-8884(2015)01-0032-03