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淺析巷道快速掘進(jìn)影響因素論文
論文關(guān)鍵詞:礦山巷道 快速掘進(jìn)
論文摘要:本文指出當(dāng)前礦山立、斜井、平巷掘進(jìn)的現(xiàn)狀及與發(fā)達(dá)國家的差距,并分析出影響巷道快速掘進(jìn)的因素,并探討了我國礦山平巷掘進(jìn)今后發(fā)展趨勢。
前言
在地下開采礦山的初期建設(shè)和生產(chǎn)中,豎井和斜井的快速施工、水平巷道的快速掘進(jìn)尤為重要。因?yàn)椋较锏勒颊麄(gè)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(jìn)速度,對縮短礦山基建周期、實(shí)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(jìn)方面的工藝技術(shù)發(fā)展水平,在今后一個(gè)比較長的時(shí)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(dāng)前我國除個(gè)別工程項(xiàng)目已使用了全機(jī)械化作業(yè),如軟巖盾構(gòu)機(jī)、硬巖TBM圍巖掘進(jìn)機(jī)、獨(dú)頭鑿巖臺(tái)車等,大部分還停留在半機(jī)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(dāng)前國內(nèi)半機(jī)械化淺孔鉆爆施工項(xiàng)目在開挖進(jìn)尺上有較大提高,如雙線單洞隧道平均進(jìn)尺240m、最高312m,單線單洞隧道進(jìn)尺260m、最高276m等,但這些都是以犧牲某些代價(jià)為前提的,不是長遠(yuǎn)的。而國外大部分工程巷道掘進(jìn)方面,已基本實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化作業(yè),在技術(shù)、工藝裝備和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(shí)現(xiàn)少人或遠(yuǎn)程遙控作業(yè),完全達(dá)到了我們所追求的在適合的環(huán)境下的最安全、高進(jìn)尺、高質(zhì)量、低成本的施工。
影響因素分析
巷道掘進(jìn)是一個(gè)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(fù)雜體系,F(xiàn)將其歸納以下三個(gè)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(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)因素;(3)施工工作地點(diǎn)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(gè)環(huán)節(jié)的欠缺都會(huì)影響到整個(gè)掘進(jìn)施工的進(jìn)度。下面就制約巷道快速掘進(jìn)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(xiàng)工程如果沒有人的參與,其永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)。無論是全自動(dòng)機(jī)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(dòng)作用,超過其他任何因素,其具體包括以下兩點(diǎn):
。1)勞動(dòng)者的素質(zhì)
勞動(dòng)者的素質(zhì)主要包括受教育程度、技術(shù)熟練程度、勞動(dòng)者的生產(chǎn)積極性、安全教育等幾個(gè)方面。影響地下礦山井巷掘進(jìn)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(shè)備的性能了解不夠,操作不熟練等等。因此,在施工前和勞動(dòng)過程中,加大對工人的技能培訓(xùn)尤為重要,勞動(dòng)者的勞動(dòng)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(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),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(jìn)行。
在掘進(jìn)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(shí),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(jìn)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(xùn)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(dǎo)性不強(qiáng);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(rèn)真貫徹;技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)低,巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)不合理,生產(chǎn)工藝不完善,支護(hù)設(shè)計(jì)不合理等都會(huì)給生產(chǎn)造成隱患,從而影響施工的順利進(jìn)行。
1.2管理組織形式
。1)基本管理制度
健全和堅(jiān)持以崗位責(zé)任制為中心的各項(xiàng)管理制度,是施工技術(shù)措施、施工設(shè)備和施工組織得以順利實(shí)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(chǔ)。
。2)合理的施工方法
對于巷道掘進(jìn),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(jìn)行超前支護(hù)或初期支護(hù),必要地段加強(qiáng)支護(hù),以保證安全。
在支護(hù)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(hù)等,既減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度,又改善施工環(huán)境。
。3)科學(xué)的施工組織
科學(xué)地施工組織要求作到以下幾點(diǎn):
、、確定每個(gè)工序作業(yè)時(shí)間和循環(huán)時(shí)間,盡量壓縮關(guān)鍵線路上關(guān)鍵工序外時(shí)間;
、、多工序平行作業(yè);
、、編制合理高效的循環(huán)圖表,優(yōu)化勞動(dòng)組織;
、堋⒑侠磉x擇施工作業(yè)方式和循環(huán)方式;
、、確定循環(huán)合理的循環(huán)進(jìn)尺。
2.施工機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)因素
2.1機(jī)械設(shè)備
鉆眼、爆破與裝運(yùn)是巷道施工中主要工序,而鉆眼與裝運(yùn)設(shè)備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進(jìn)速度。
(1)鉆眼
當(dāng)前巷道掘進(jìn)普遍使用的仍是氣腿鑿巖機(jī)(如7655型、YT-28型、YTP26型等),由于氣腿鑿巖機(jī)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(jī)作業(yè),但掘進(jìn)工效仍無法提高。我國部分工程項(xiàng)目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行施工,但就我國鑿巖設(shè)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(jī)或半液壓鑿巖臺(tái)車水平。而國外在大斷面巷道中已基本采用盾構(gòu)機(jī)或TBM掘進(jìn)機(jī),小斷面內(nèi)均采用鑿巖臺(tái)車,使得鉆孔時(shí)由換釬、定位、開孔鉆孔、返釬均全部自動(dòng)化控制。另外,60年代美國第一臺(tái)直徑3.1m的全斷面掘進(jìn)機(jī)試驗(yàn)成功(頁巖中月進(jìn)尺達(dá)到2087.6m),給巷道掘進(jìn)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(jìn)。由于全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度快,成本低,工效高,巷道掘進(jìn)質(zhì)量好,又安全可靠,所以其勢必將取代其他鑿巖設(shè)備。
。2)裝運(yùn)
裝巖工序在平巷掘進(jìn)中占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的30~50%,當(dāng)前國內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。從五十年代到現(xiàn)在,我國工程施工中裝運(yùn)機(jī)械共進(jìn)行了四個(gè)階段的更新,在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設(shè)備為主的間斷出碴設(shè)備配套,向高效率連續(xù)出碴設(shè)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(jī)與皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)和礦車配套,或采用的無軌鏟運(yùn)機(jī)出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴,其可把掘進(jìn)工效提高1~2倍,采準(zhǔn)時(shí)間縮短75~80%。
2.2生產(chǎn)技術(shù)
根據(jù)我國井巷掘進(jìn)當(dāng)前施工水平,廣泛采用的仍是鉆爆法施工,而支護(hù)方式基本為錨噴支護(hù)。該方法在施工速度、安全質(zhì)量、勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的架棚支護(hù)和砌碹支護(hù)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(huì)存在安全隱患,而且還會(huì)制約井巷掘進(jìn)進(jìn)度。
。1)改進(jìn)光爆技術(shù),加強(qiáng)巷道成形
當(dāng)前巷道爆破均采用光面爆破,而大多為淺孔爆破,為提高進(jìn)尺,可從加大孔深和孔徑入手,并且經(jīng)多年實(shí)踐,中深孔(5m)爆破也是可行的。同時(shí),為加強(qiáng)巷道成型,由于加大孔徑而減少的擴(kuò)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(tái)車的純鉆眼時(shí)間,充分發(fā)揮高效設(shè)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(yù)應(yīng)力錨索、對穿頂應(yīng)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(qiáng)度和韌性,但其安裝時(shí)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(diǎn)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(zāi)害將直接危害巷道施工安全,其在施工中可借助相關(guān)設(shè)備(如地質(zhì)雷達(dá)、紅外線設(shè)備等)進(jìn)行監(jiān)測,采取必要措施達(dá)到安全條件,但其勢必影響施工進(jìn)度。
。2)人為因素
平巷掘進(jìn),基本為獨(dú)頭施工,掌子面空間狹小,人員、機(jī)械較多,空氣質(zhì)量差,特別是鉆眼和出碴時(shí)。對此必須加強(qiáng)通風(fēng),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(gè)人施工能力及操作規(guī)范性同時(shí),安排合理工作時(shí)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(jìn)發(fā)展方向
鑿巖爆破方面,在中小型礦山進(jìn)一步推廣半液壓鑿巖臺(tái)車,在先進(jìn)的大型礦山,特別是新建礦山引進(jìn)推廣先進(jìn)的全液壓鑿巖設(shè)備,在長巷道獨(dú)頭掘進(jìn)中,研制和推廣鑿巖裝載聯(lián)合設(shè)備,同時(shí),進(jìn)行小直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)的引進(jìn)和應(yīng)用。
出碴方面,采用效率較高的裝載設(shè)備,比如蟹爪式和耙斗式裝載機(jī),大力推廣梭式礦車,長巷道獨(dú)頭掘進(jìn)盡量搭接使用,采準(zhǔn)巷道多頭掘進(jìn)時(shí),采用鏟運(yùn)機(jī)出碴。
加強(qiáng)平巷施工組織和管理工作。平巷施工要達(dá)到快速、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全的要求,除合理地選擇先進(jìn)技術(shù)和設(shè)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(xué)的管理方法。作為科研項(xiàng)目,重點(diǎn)研究全斷面掘進(jìn)機(jī),因?yàn)槠鋭荼貙⒊蔀橹髁鞯钠茙r設(shè)備。
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