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淺析巷道快速掘進影響因素論文
論文關(guān)鍵詞:礦山巷道 快速掘進
論文摘要:本文指出當前礦山立、斜井、平巷掘進的現(xiàn)狀及與發(fā)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(fā)展趨勢。
前言
在地下開采礦山的初期建設和生產(chǎn)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(shù),加快掘進速度,對縮短礦山基建周期、實現(xiàn)礦山穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、均衡生產(chǎn),具有重要意義。
根據(jù)世界各國在巷道掘進方面的工藝技術(shù)發(fā)展水平,在今后一個比較長的時間內(nèi),施工依然以常規(guī)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(yè),如軟巖盾構(gòu)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(tài)。雖然當前國內(nèi)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(xiàn)全機械化作業(yè),在技術(shù)、工藝裝備和技術(shù)經(jīng)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(xiàn)少人或遠程遙控作業(yè),完全達到了我們所追求的在適合的環(huán)境下的最安全、高進尺、高質(zhì)量、低成本的施工。
影響因素分析
巷道掘進是一個系統(tǒng)工程,影響因素較多,該系統(tǒng)中包含人(施工者和管理者)、技術(shù)裝備、生產(chǎn)技術(shù)以及管理、安全、技術(shù)革新的影響等諸多因素所構(gòu)成的綜合復雜體系,F(xiàn)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(zhì)和管理組織形式);(2)施工機械設備及生產(chǎn)技術(shù)因素;(3)施工工作地點安全因素(即環(huán)境因素)。三者之間如“木桶理論”一樣,任何一個環(huán)節(jié)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(zhì)培養(yǎng)
一項工程如果沒有人的參與,其永遠不可能實現(xiàn)。無論是全自動機械化作業(yè)還是全人工原始施工,施工人員是關(guān)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(zhì)
勞動者的素質(zhì)主要包括受教育程度、技術(shù)熟練程度、勞動者的生產(chǎn)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(guī)程作業(yè),操作人員文化水平比較低,對生產(chǎn)工藝不熟悉,對生產(chǎn)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(shù)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(zhì),培養(yǎng)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(shù)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(yè)規(guī)程編制及技術(shù)交底質(zhì)量差,對生產(chǎn)的指導性不強;安全規(guī)程不完善,現(xiàn)場管理不到位或制定的管理制度未認真貫徹;技術(shù)人員業(yè)務素質(zhì)低,巷道掘進設計不合理,生產(chǎn)工藝不完善,支護設計不合理等都會給生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)成本、保證施工質(zhì)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(jù)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(fā)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(huán)境。
。3)科學的施工組織
科學地施工組織要求作到以下幾點:
①、確定每個工序作業(yè)時間和循環(huán)時間,盡量壓縮關(guān)鍵線路上關(guān)鍵工序外時間;
、、多工序平行作業(yè);
、邸⒕幹坪侠砀咝У难h(huán)圖表,優(yōu)化勞動組織;
、、合理選擇施工作業(yè)方式和循環(huán)方式;
、荨⒋_定循環(huán)合理的循環(huán)進尺。
2.施工機械設備及生產(chǎn)技術(shù)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(yè),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(gòu)機或TBM掘進機,小斷面內(nèi)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(jīng)近五十年來不斷研究,從技術(shù)角度出發(fā),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(zhì)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(huán)時間的30~50%,當前國內(nèi)已基本實現(xiàn)機械化作業(yè)。從五十年代到現(xiàn)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(xù)出碴設備配套發(fā)展,即采用連續(xù)作業(yè)的蟹爪式或立爪式裝載機與皮帶轉(zhuǎn)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(chǎn)技術(shù)
根據(jù)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(zhì)量、勞動強度、生產(chǎn)成本方面均優(yōu)于傳統(tǒng)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(wǎng)、噴質(zhì)量差,錨桿安裝質(zhì)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(shù),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(jīng)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(shù)量可轉(zhuǎn)移至周邊,即增加周邊眼數(shù)量,保證光爆效果。而且,增加孔深和炮眼數(shù)可以提高臺車的純鉆眼時間,充分發(fā)揮高效設備的利用率。
。2)合理選擇錨桿,提高安裝質(zhì)量
錨桿是否發(fā)揮作用,最關(guān)鍵是選型是否正確及安裝規(guī)范與否。不同圍巖需選用合理的錨桿,如砂漿錨桿、樹脂錨桿、中空注漿錨桿及預應力錨索、對穿頂應力錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼緊巖面及注漿是否飽滿,都將直接影響錨固質(zhì)量。
(3)選用合格材料,保證網(wǎng)噴質(zhì)量
金屬網(wǎng)主要增加噴砼的抗彎強度和韌性,但其安裝時必須緊貼巖面。選用合格的噴漿料生產(chǎn)砼,并選擇濕噴工藝,不但可提高噴漿效果,減少回彈率,還可改善工作環(huán)境。
3.施工地點安全(環(huán)境因素)
。1)自然因素
地下突水、瓦斯、高地溫及高壓力圍巖變形等自然災害將直接危害巷道施工安全,其在施工中可借助相關(guān)設備(如地質(zhì)雷達、紅外線設備等)進行監(jiān)測,采取必要措施達到安全條件,但其勢必影響施工進度。
。2)人為因素
平巷掘進,基本為獨頭施工,掌子面空間狹小,人員、機械較多,空氣質(zhì)量差,特別是鉆眼和出碴時。對此必須加強通風,保證空氣質(zhì)量及能見度,減少安全隱患。
人在施工中的隨意性,是最不安全因素。在保證個人施工能力及操作規(guī)范性同時,安排合理工作時間、保持施工人員的良好施工狀態(tài),也是安全施工必備條件。
我國平巷掘進發(fā)展方向
鑿巖爆破方面,在中小型礦山進一步推廣半液壓鑿巖臺車,在先進的大型礦山,特別是新建礦山引進推廣先進的全液壓鑿巖設備,在長巷道獨頭掘進中,研制和推廣鑿巖裝載聯(lián)合設備,同時,進行小直徑全斷面掘進機的引進和應用。
出碴方面,采用效率較高的裝載設備,比如蟹爪式和耙斗式裝載機,大力推廣梭式礦車,長巷道獨頭掘進盡量搭接使用,采準巷道多頭掘進時,采用鏟運機出碴。
加強平巷施工組織和管理工作。平巷施工要達到快速、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全的要求,除合理地選擇先進技術(shù)和設備配套外,還要正確選擇作業(yè)方式,采用行之有效的施工組織與科學的管理方法。作為科研項目,重點研究全斷面掘進機,因為其勢必將成為主流的破巖設備。
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