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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(guó)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(guó)礦山平巷掘進(jìn)今后發(fā)展趨勢(shì)。
前言
在地下開(kāi)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)�，水平巷道占整個(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(duì)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(guó)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(zhǎng)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(guó)尤為明顯。當(dāng)前我國(guó)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(chē)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(guó)內(nèi)半機(jī)械化淺孔鉆爆施工項(xiàng)目在開(kāi)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(zhǎng)遠(yuǎn)的。而國(guó)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(guó)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(méi)有人的參與，其永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)。無(wú)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(guò)程中起積極能動(dòng)作用，超過(guò)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(méi)有按照規(guī)程作業(yè)，操作人員文化水平比較低，對(duì)生產(chǎn)工藝不熟悉，對(duì)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(guò)程中，加大對(duì)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(duì)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(guò)程中，作業(yè)規(guī)程編制及技術(shù)交底質(zhì)量差，對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)性不強(qiáng)；安全規(guī)程不完善，現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于巷道掘進(jìn)，采取一次性開(kāi)挖成型或多次開(kāi)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(guò)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(wú)法提高。我國(guó)部分工程項(xiàng)目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行施工，但就我國(guó)鑿巖設(shè)備使用及更新程度來(lái)說(shuō)，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(chē)水平。而國(guó)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(chē)，使得鉆孔時(shí)由換釬、定位、開(kāi)孔鉆孔、返釬均全部自動(dòng)化控制。另外，60年代美國(guó)第一臺(tái)直徑3.1m的全斷面掘進(jìn)機(jī)試驗(yàn)成功（頁(yè)巖中月進(jìn)尺達(dá)到2087.6m），給巷道掘進(jìn)帶來(lái)新的革命。又經(jīng)近五十年來(lái)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(shì)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(guó)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(guó)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(shì)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(chē)配套，或采用的無(wú)軌鏟運(yùn)機(jī)出碴或與大噸位自卸汽車(chē)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(guó)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(wèn)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(duì)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(chē)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(shù)脂錨桿、中空注漿錨桿及預(yù)應(yīng)力錨索、對(duì)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(cè)，采取必要措施達(dá)到安全條件，但其勢(shì)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(duì)此必須加強(qiáng)通風(fēng)，保證空氣質(zhì)量及能見(jiàn)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(guó)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(chē)，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(zhǎng)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(chē)，長(zhǎng)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?shì)必將成為主流的破巖設(shè)備。
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