采矿工艺-平巷及硐室施工.ppt

1 5平巷及硐室施工 2 主要工序 凿岩 爆破 装岩和支护 辅助工序 撬浮石 通风 铺轨 接长管线等 5 1平巷施工 5 1 1凿岩工作 1 气腿式凿岩机 机动性强 辅助时间段 利于快速组织施工 易于平行作业 2 凿岩台车 效率高 劳动强度小 易机械化 3 1 炮眼直径2 炮眼深度3 炮眼数目4 炸药消耗量 5 1 2爆破工作 4 1 炮眼直径 炮眼直径的大小对钻眼效率 全断面炮眼数目 单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响 因此 应根据巷道断面大小 块度要求 炸药性能和凿岩机性能等综合考虑 进行选择 炮眼直径大 可减少炮眼数目 炸药能量相对集中 也可提高爆破效率 但钻速下降 影响爆破质量和降低围岩稳定性 在采用气腿式凿岩机的情况下 现场多根据约卷直径来确定 目前国内岩巷掘进均采用32 35 两种药卷 因炮眼直径比药卷直径大10 左右 所以目前的炮眼直径多采用42 45 5 2 炮眼深度 影响炮眼深度的主要因素有 岩石性质 巷道断面大小 循环作业方式 凿岩机类型 炸药威力 工人技术水平等因素来确定 确定合理的炮眼深度的依据是 炮眼利用率比较高 一般根不低于 5 90 钻眼和掘进速度快 掘进成本低 据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性 1 合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应 气腿式轻型凿岩机 较适宜的钻眼深度一般为2 2 3 0m 采用凿岩台车配备重型凿岩机 炮眼深度在3m以上则更为有利 2 合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率 为了达到较高的炮眼利用率 除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外 还与炮眼的质量和爆破材 装药结构等有密切关系 3 合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环 这样每班的工作任务明确 便于组织和管理 有利于实现正规循环作业 眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合 在合理的炮眼深度范围内 应力争达到每班多循环 以加快掘速度 6 3 炮眼数目 合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率 炮眼利用率不小于85 90 爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求 另外 也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算 作为实际排列炮眼的参考 一个掘进循环所需总的装药量 kg 此总的装药量按照一定的炮眼装药系数 平均装入工作面的所有炮眼中去 那么总的装药量又可写成 kg 以上两式相等 故得总炮眼数为 个 q 单位炸药消耗量 kg m3 S一巷道掘进断面积 L 炮眼平均深度 m 炮眼利用率 N 炮眼总数 个 a 炮眼的平均装药系数 一般取0 5 0 7 m 每个药卷的长度 m P 每个药卷的质量 kg 7 炮眼布置 掏槽眼 辅助眼 周边眼 炮眼布置 8 4 炸药消耗量 炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量 也就是工作面一次爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比 即 影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点 1 炸药性能2 岩石的物理力学性质3 自由面的大小和数目 除以上因素外 还有炮眼直径和炮眼深度等 总之 因影响因素太多 到目前为止 还没有解决精确计算炸药消耗量的问题 通过实践 国家对各种岩石 不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁 表4 1所列为1981年颁发的 矿山井巷工程预算定额 规定的岩巷掘进炸药消耗量定额 改用新炸药后的q 值为 kg m3 q 采用标准炸药时的炸药消耗量 kg m3 P 所用炸药的爆力 mL 9 4 炸药消耗量 续 10 一 装岩设备二 调车工作三 提高装岩机工作效率的途径四 岩巷掘进机械化作业线的选则 11 一 装岩设备 铲斗式装岩机 耙斗装岩机 蟹爪式装岩机 立爪式装岩机 装岩机的选择 5 1 3岩石的装载 12 铲斗式装载机 1 铲斗后卸式装岩机 随工作面前移 利用短道和爬道延伸轨道 13 2 侧卸式铲斗装岩机 14 耙斗装载机 15 16 耙斗装载机可在拐弯巷道中作业 17 三 蟹爪式装岩机 18 四 立爪式装载机 19 装岩机的选择选择装岩机考虑的因素比较多 主要包括巷道断面大小 装岩机的装载宽度和生产率 适应性和可靠性 操作 制造和维修的难易程度 装岩机的造价和效率等 铲斗后卸式装岩机生产能力 25 40m3 h 间歇作业 效率低 容易扬起粉尘 要求有熟练的操作技术 一般应用与单轨巷道 侧卸式装岩机 铲取能力大 生产效率高 对大块岩石 坚硬岩石适应性强 履带行走 移动灵活 装卸宽度大 清底干净 操作简单 省力 但是构造复杂 造价高 维修要求高 间歇装岩 适用于断面12m2以上的巷道 耙斗装载机 构造最简单 维修 操作都容易 可用于平巷 斜巷 以及煤巷 岩巷等 但是 它的体积较大 移动不方便 妨碍其它机械使用 间歇装岩 且底板清理不干净 人工辅助工作量大 耙齿和钢丝绳损耗量大 效率低 应用于单轨巷道较为合理 蟹爪式 立爪式 蟹立爪装岩机的装岩动作连续 可与大容积 大转载能力的运输设备和转载机使用 生产效率高 但是构造较复杂 造价高 蟹爪与铲板易磨损 装坚硬岩石时 对制造工艺和材料耐磨度要求高 20 5 1 4巷道支护 巷道支护是采矿工作的重要环节 巷道稳定与否关系到采矿工作能否顺利进行 常用的支护方法有棚式支护 整体混凝土支护 锚杆支护 喷射混凝土支护 1 支护材料A木材B金属材料C水泥D混凝土 21 2 临时支护临时支护的形式较多 为了节省坑木和提高效率 经常采用的有金属临时支架和喷锚临时支护等 A金属拱形支护采用石材 混凝土整体式支架的巷道 多在掘进后先架设临时支架 以防止掘进与砌碹之间这一段距离的顶 帮岩石的垮落 临时支架多采用金属拱形支架 金属拱形临时支架分为无腿的和带腿的两种 金属拱形无腿临时支架适用于岩层中等稳定 没有侧压的拱形巷道中 带腿的金属拱形临时支架多用在围岩压力较大 顶 帮围岩均不稳定的巷道中 22 B喷锚支护凡有条件的巷道 都应优先选用喷锚临时支护 这种临时支护在爆破后应紧跟迎头 及时封闭围岩 防止岩石松动和垮落 其施工方法简单易行 便于实现机械化 且安全可靠 既是栖时支护 又可以作为永久支护的一部分 23 3 永久支护 A棚子式支护棚式支架 简称棚子 有木支架 金属支架和装配式钢筋混凝土预制支架 棚式支架都是间隔式的 不能防止围岩风化 24 B混凝土支护混凝土支架或称现浇混凝土支架 其支架本身是连续整体的 对围岩能起封闭和防止风化作用 这种支架的主要形式是直墙拱形 即拱 墙和墙基所构成 25 C 锚杆支护 26 2 锚杆支护的力学作用 27 2 锚杆支护的力学作用 28 2 锚杆支护的力学作用 29 30 端部锚固式锚杆 锚杆的受力状态如图所示 设锚杆预拉力为Q 岩体变形所产生的拉力为Q 则锚杆的拉应力 为 式中 d为锚杆的直径 Q为锚杆所需的最小锚固力 由拉拔试验确定 31 全长锚固式锚杆 锚杆的受力状态如图所示 锚杆设计必须满足下式 式中 d 锚杆的直径 t 锚杆材料抗拉强度 Q 锚杆变形或移动所产生的最大拉力即最小锚固力 由拉拔试验确定 粘结材料与锚杆和孔壁之间的粘结强度 32 2 锚杆群的力学作用 C 挤压加固作用 A 悬吊作用 B 组合作用 33 2 锚杆支护的力学作用 34 D喷射混凝土喷射混凝土是将按一定比例配合的水泥 砂 石子和速凝剂等混合均匀搅拌后 装入喷射机 以压缩空气为动力 使拌和料沿输料管吹送至喷头处与水混合 并以较高的速度喷射在岩面上 凝结硬化后而成的高强度 与岩面紧密黏结的混凝土层 35 5 2硐室施工 硐室种类很多 大体上可分为机械硐室和生产服务性硐室两种 机械硐室主要有卸矿 破碎 翻笼 装载硐室 卷扬机房 中央水泵房及变电所 电机车修理间等 生产服务性硐室有等候室 工具库 调度室 医疗室 炸药库 会议室等 与平巷相比 无论是围岩受力状况还是施工条件 都要复杂一些 硐室常与井筒和其他巷道相连 跨度较大 硐室围岩受力状况复杂 36 5 2 1全断面法 全断面法和普通巷道施工法基本相同 由于硐室的长度一般不大 进出口通道狭窄 不易采用大型设备 基本上用巷道掘进常用的施工设备 如果硐室较高 钻上部炮眼就必须登碴作业 装药连线必须用梯子 因此全断面一次掘进高度一般不超过4 5m 这种方法的优点是利于一次成硐 工序简单 劳动效率高 施工速度快 缺点是顶板围岩暴露面积大 维护较难 浮石处理及装药不方便等 37 5 2 2台阶工作面法 硐室分成两层施工 形成台阶工作面 上分层工作面超前施工的 称为正台阶施工法 下分层工作面超前施工的 称为倒台阶施工法 1 正台阶工作面施工法 38 2 倒台阶工作面施工法 采用这种方法时 下部工作面超前于上部工作面 施工时先开挖下分层 上分层的凿岩 装药 连线工作借助于临时台架 为了减少搭设台架的麻烦 一般采取先拉底后挑顶的方法进行 39 5 2 3导坑施工法 借助辅助巷道开挖大断面硐室的方法称为导坑法 导硐法 这是一种不受岩石条件限制的通用硐室掘进法 它的实质是 首先沿硐室轴线方向掘进l 2条小断面巷道 然后再行挑顶 扩帮或拉底 将硐室扩大到设计断面 其中首先掘进的小断面巷道 叫做导坑 导硐 其断面面积为4 8m2 它除为挑顶 扩帮和拉底提供自由面外 还兼作通风 行人和运输之用 开挖导坑还可进一步查明硐室范围内的地质情况 40 采用导坑施工法 可以根据地质条件 碉室断面大小和支护形式变换导坑的布置方式和开挖顺序 灵活性大 适用性广