潘 谨

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江市 417502)

矿山平巷掘进机械化作业探索

潘 谨

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江市 417502)

锡矿山闪星锑业有限责任公司为改变平巷掘进工艺的落后状况，针对岩石硬度高、断面大的平巷，优化设计了以CMJ系列全液压掘进钻车、轨轮挖掘式装载机(扒渣机)、矿车组、牵引机车等设备组成的平巷掘进机械化作业线。应用该机械化作业线，每班可完成2个掘进作业循环，单个作业循环掘进进尺达2 m以上，显著提高了掘进效率，大大减轻了操作工人的劳动强度和作业安全条件，具有较好的推广应用前景。

平巷掘进；机械化作业；掘进工艺；施工组织措施

0 前 言

锡矿山闪星锑业有限责任公司平巷掘进采用凿岩爆破法掘进工艺，起步较早，已全面实现了凿岩机械化。1974年以来，矿山在平巷掘进中推广应用了PYT-2型凿岩台车，平巷掘进机械化作业线配套设备由PYT-2型凿岩台车、华-1型装岩机、0.5 m3斗式转载机、1 m3侧卸矿车、3 t电机车组成，平巷掘进速度得到了很大提高。但近年来，该公司由于各方面的因素影响，平巷掘进作业机械化出现倒退。凿岩采用YT-27气腿式钻机，装岩采用E-30型装岩机，爆破参数没有改进，炮眼质量差、炮眼深度不够，巷道掘进率仅达到70%～75%。矿山平巷掘进工艺的落后现状，严重制约着矿山深部中段开拓的进度，影响了三级矿量的平衡，极大地阻碍了矿山生产持续平衡发展。为了改变这种状况，该公司2013年在采选厂深部中段开拓中采用CMJ全液压掘进钻车凿岩、轨轮挖掘式装载机装岩、牵引机车带动矿车组运输的平巷掘进机械化作业线作业，试验优化凿岩爆破参数，使单个掘进作业循环孔深达到2.4 m以上，爆破率超过90%，从而大大提高矿山平巷掘进效率，推进了矿山深部开拓快速发展。

1 岩石的物理力学性质

锡矿山锑矿田包括老矿山、童家院、飞水岩及物华等四个工业矿床，它们分别产于四个同名次级背斜之中，互为断裂或无矿地段所隔而独立存在，矿床大小及分布范围受背斜形态和大小所控制，其中以飞水岩矿床规模最大，童家院矿床次之，物华矿床最小，所有工业矿体均产于硅化灰岩之中，呈多层的似层状、侧羽状产出，f=10～20。上覆顶板为厚层或夹层页岩，f=3～4。赋存矿体的硅化灰岩，一般致密坚硬，稳固性好，但在断层附近，岩溶(空洞)发育，岩石破碎呈半胶结状态，赋存矿体部位还存在层间破碎带和矿石的溶蚀空洞，而且上覆为钙质页岩与泥晶灰岩互层的软弱层，稳定性差，易发生板状坍塌冒落等工程问题，工程地质属中等类型。

为合理地选择凿岩设备、爆破手段及巷道维护方法，该公司开展了岩石力学参数实验与岩体质量评价，在现场采取灰岩、页岩和矿岩3种试样，在二次加工后测试了试样的容重、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比及单轴抗拉强度参数，其矿岩力学参数试验结果见表1。通过运用RQD值、Q系统、RMR值3种岩石质量分级方法对灰岩、页岩和矿岩岩石质量评价，得出灰岩和矿岩岩石质量中等，页岩岩石质量较差。

表1 岩石力学参数试验结果

2 矿山平巷掘进机械化配套方案

机械化作业线，为掘进线上的施工机械配套，形成一条效率高、配合较好、生产能力基本均衡、连续生产的完整的作业线。

锡矿山锑矿平巷工程主要是中段石门、井底车场、沿脉、探矿穿脉、运道，这些工程位于矿体下盘，岩石一般为灰岩或硅化灰岩，岩石硬度大，稳定性好，可钻性与可爆性较差，合理选择凿岩设备，是提高平巷掘进机械化作业水平的关键。根据矿山岩石的特点，使用高效率凿岩台车及液压凿岩机，并选择高效装岩机与之配套。使用自行设备凿岩和出碴，明显地可提高掘进工效和速度、降低掘进成本。但矿山已形成了有轨运输系统，一时难以改变。综合岩石特点、巷道断面、运输系统等诸方面的因素，选择的平巷掘进机械化作业线配套方案由CMJ系列全液压掘进钻车、轨轮挖掘式装载机、矿车组、牵引机车组成。

2.1 全液压掘进钻车

机械化作业线凿岩设备使用全液压掘进钻车，其全液压掘进钻车主要技术参数见表2。

2.2 轨轮挖掘式装载机

表2 全液压掘进钻车技术参数

机械化作业线装岩设备使用轨轮挖掘式装载机，其装载机主要技术参数见表3。

表3 轨轮挖掘式装载机技术参数

2.3 矿车组与牵引机车

机械化作业线运输设备使用2台7 t架线式电机车牵引16个容积为1.2 m3的侧卸式矿车。

3 掘进工艺

平巷掘进采用凿岩爆破法，其施工的主要工序有凿岩、爆破、装岩和支护；辅助工序则有：撬松石、通风、铺轨、接管线等。

3.1 凿 岩

平巷所穿过的岩层主要是灰岩或硅化灰岩，其次是页岩，灰岩普氏系数为10～16，硅化灰岩普氏系数为14～20，页岩普氏系数为3～4，南区岩石可凿性好，但可爆性较差，北区岩石硬度高，可凿性较差，但可爆性好。采用机械化作业线作业的平巷主要是沿脉、探矿穿脉、运道，沿脉和运道断面尺寸为2.8 m×2.6 m，探矿穿脉为2.4 m×2.4 m。探矿穿脉弯道半径为12 m，运道弯道半径为15 m。

凿岩设备选用CMJ系列全液压掘进钻车，每台钻车配备两台HYD200型外回转式钻机。使用一字型合金钻头钻孔采用中空五眼桶形掏槽方式，孔深2.4 m，孔径38～46 mm，每个作业循环布置眼27个左右。沿脉配激光指向仪指向。

3.2 爆 破

爆破采用平行浅孔爆破方式。工作面炮眼布置分为掏槽眼、辅助眼、周边眼，爆破炸药为2#岩石乳化炸药，掏槽眼装药系数为90%，辅助眼装药系数为60%～75%，周边眼装药系数为50%～65%，各炮眼均用含砂的黄泥进行填塞，填塞长度不少于0.2 m。起爆采用导爆管非电半秒延时雷管簇联，用传爆导爆管连接在安全地点应用高能起爆器实现一次起爆。

3.3 通 风

通风的目的在于将爆破后产生的炮烟和游离粉尘及凿岩过程中产生的粉尘和水汽稀释并排出工作面，独头长巷道掘进时采用混合式通风方式。为了确保通风的效果，扇风机的位置、风管距工作面的距离要随着工作面的推进向前移动，达到矿山安全标准化要求。

3.4 装 岩

在确认没有瞎炮，炮烟已被排除并清除了顶板及两帮的松石之后才进行装岩。装岩前，要先洒水以降低工作面的粉尘。装岩时，利用相邻已掘好的穿脉调车。

3.5 支 护

平巷穿过的围岩为灰岩或硅化灰岩时，岩石比较稳定，一般不支护。当平巷穿过破碎带或溶洞时，采用料石拱支护。当平巷穿过页岩时，采用锚喷支护。锚喷支护分两步进行，第一步是先安装快硬水泥卷锚杆，锚杆长2 m，网度1 m×1 m，爆破前允许空顶1 m，爆破后允许空顶3 m。待平巷达到一定长度后，再集中喷射混凝土，混凝土喷射厚度为50～80 mm。

3.6 轨道的敷设

随着巷道工作面不断向前推移，为了利于轨轮挖掘机的扒装，需要将轨道接长。工作面每个作业循环凿岩深度2.4 m左右，实际进尺约2 m。因此，每个工作面一个作业循环采用2 m的短轨敷设，当3节短轨达到6 m时，拆去临时短轨，再换上6 m的标准轨道。

4 施工技术组织措施

4.1 施工方法

为了提高机械化作业线设备利用效益，每套作业线配置2个以上工作面，一个工作面凿岩，一个工作面装岩，一套设备每班可掘进2个工作面，其工作面作业循环所需时间见表4。掘进作业循环总时间370 min，吹眼、接轨、接分水管及架线为平行作业时间。

表4 掘进作业循环时间 /min

4.2 施工组织措施

凿岩时实行编组分区，每台钻车安排2人作业，配备2个工作面。凿岩工作是循环的主要工序，设计每个工作面凿岩时间为2 h，一台钻车每班掘两个循环。

爆破工作做到定人、定位。每组2人，负责多个作业面的爆破，由工区安排调配，以优先考虑机械化作业线为原则。

装运卸机械化作业做到装岩、转卸、卸载一次完成，每组3人，一人装岩，一人驾驶电机车，一人扳道调车，设计每个工作面2.5 h左右，每班装运两个工作面。

撬松石、铺轨、接管线由工区统筹安排人员作业；通风设施安装由专门的通风工区组织安排，如需支护作业，则由专门的工程队完成。

4.3 施工技术措施

平巷掘进过程中，地、测、采技术人员要及时深入现场检查指导，以保证断面及坡度的质量。直线段用激光仪导向，15～20 m给定中、腰、帮、顶板线，曲线段按循环给定中、腰、帮、顶板线，并及时跟上导线测量。另外，还必须对平巷穿过的岩石种类、岩性及其构造进行素描纪录，及时提供施工参考的岩种、岩性及水文资料。对于节理裂隙比较发育的岩体，要及时组织技术鉴定以确定是否需要支护，并提出支护设计和安全措施。

为了提高钻眼工作质量，可制作各类岩石布孔幻灯片，安设布孔投影仪，将炮眼位置清晰地投射在掘进工作面上，只要改变一张幻灯片就可以改变炮眼布置图。

4.4 施工安全措施

施工过程中，要严格遵守安全操作规程，各工序施工前，要认真检查作业面安全状态，填写安全确认牌，前道工序安全隐患未消除，不能转入下道工序作业。进入独头巷道前，要先通风；凿岩前要洗工作面；装岩时要洒水；爆破时要先确定人员和设备的安全距离，并设置警戒，待人员和设备进入安全距离以外后，才能点火起爆。

5 结 论

以CMJ系列全液压掘进钻车、轨轮挖掘式装载机(扒渣机)、矿车组、牵引机车等设备配套组成的矿山平巷掘进机械化作业线，在岩石硬度高、断面大的条件下，每班可完成2个掘进作业循环，单个作业循环掘进进尺达2 m以上，掘进效率显著提高。该作业线采用功率大、钻速快、在大断面巷道能打任何位置炮眼的全液压掘进钻车，配备高效的装岩设备，可大大减轻操作工人的劳动强度和作业安全条件，具有较好的推广应用前景。

[1]《采矿设计手册》编委会.采矿设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]曾永志，祝禄发.矿山平巷掘进现状及改进措施[J].采矿技术，2013,13(1)：19-21.

[3]周爱民.有色矿山采矿技术新进展[J].采矿技术，2006,6(3).

[4]鈡纪胜，陈 琼，曹明秋.巷道掘进掏槽间距确定方法的探讨[J].采矿技术，2008,8(5)：82-93.

[5]张运良，曾习华，李志成，等.提高平巷掘进爆破效率的初尝试[J].矿业研究与开发，1999,17(3).

2014-04-28)

潘 谨(1977-)，男，汉族，湖南冷水江人，采矿工程师，主要从事采矿技术设计与管理工作,Email:XKSHXH@163.com。