CUMT-井巷工程课件-5.1水平岩石巷道施工

1,第五章水平岩石巷道施工,2,岩石平巷在煤矿新井建设和生产矿井的开拓工程中占有很重要的地位。新井：工程量4050%，工期3550%；生产：占总工程量的25%。,3,第一节钻眼爆破（炮眼布置、爆破器材和爆破参数、装药结构和起爆方法、爆破说明书和图表、钻眼工作、爆破安全技术等六方面）第二节掘进通风与防尘（通风方式，通风设施，防尘措施）,本课内容,4,钻爆法施工示意图,5,安全钻眼、装药、连线、放炮技术超（150mm）欠挖；减小围岩震动和破坏，利于巷道维护；岩石块度（300mm）、岩堆形状便于装运经济炮眼利用率高85、炸药与雷管消耗量低、提高掘进效率和速度,第一节钻眼爆破,6,掏槽眼：最先起爆，为后爆炮眼创造附加自由面辅助眼：扩大槽腔、破碎岩石，为周边眼创造自由面周边眼：最后起爆，控制断面形状、大小和轮廓,一.工作面炮眼布置,选择合适的掏槽方式，布置掏槽眼按光爆要求确定最小抵抗线，布置周边眼布置底眼均匀布置辅助眼,步骤,分类,7,1.掏槽眼位置：断面中央偏下便于掌握打眼方向、其它炮眼借助自重崩落；尽可能布置在软弱岩层中掏槽方式：斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽,8,单向掏槽：炸药集中程度较低，均质坚硬岩层很少使用，软岩或具有层、节理或软夹层的岩层（5070）楔形掏槽：两两对称、一个水平，两眼底距离为200mm、眼深加深200mm，各种岩层，应用最为广泛（6075）锥形掏槽：f8的坚硬岩石，主要用于井筒施工,斜眼掏槽炮眼与自由面（掘进工作面斜交）,斜眼掏槽,9,优点：适用各种岩层，充分利用自由面，逐步扩大爆破范围，掏槽面积大，适用较大断面的巷道。缺点：掏槽眼深度受巷道宽度限制，碎石抛掷距离大，易损坏设备和支护。,斜眼掏槽,10,直线掏槽，眼距：100200mm、眼深：2m特点：炮眼平行、眼底落于同一平面，掏槽面积小。适用于中硬岩石、小断面，软弱夹层。,直眼掏槽炮眼与自由面（掘进工作面垂直），炮眼深度不受断面限制，用于深孔爆破。便于凿岩机同时作业，眼距较近可设置空眼起附加自由面的作用。直线掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽,直眼掏槽,（2）螺旋掏槽围绕空眼逐步扩大掏槽面积。适用于各种岩石，眼深可达3m,11,（3）角柱掏槽对称布置、中硬岩石。,直眼掏槽,三角柱,菱形,直眼掏槽：以空眼为附加自由面，对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用，受压岩石有必要的碎胀补偿空间。,12,混合掏槽,其中斜眼成7585，在直眼起爆后起爆，起抛渣和扩槽作用。,13,直眼掏槽是以空眼作为附加自由面。空眼的作用，一方面对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用，另一方面使受压岩石有必要的碎胀补偿空间。,14,2.周边眼：主要应用光面爆破，控制断面大小和形状布置：帮眼和顶眼：0.6（软）1.0（硬）K炮眼密集系数，E眼距，400600mm，w最小抵抗线装药量：软岩：70120g/m装药集中度中硬：200300g/m（不包括炮泥段）硬岩：300350g/m底眼：控制巷道坡度和底板平整度500700mm，眼口高200mm，眼底低200mm，装药系数0.50.7。抛掷：眼距400mm、炮眼加深200mm，底眼增加12个药卷,15,煤矿光爆周边眼参数,根据实践经验，采用光面爆破时，掏槽眼、辅助眼、控制光爆层的辅助眼和周边眼的每眼装药数量的比例大致为4321。,16,3.辅助眼：破碎岩石布置：均匀布置，间距500700mm装药量：0.450.6为周边眼创造一个理想光面层，光面层厚度要均匀且大于周边眼的最小抵抗线。,17,（1）掏槽眼布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。（2）周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和邦眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在在同一平面上。（3）辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。,炮眼布置方法和原则：“抓两头、带中间”,18,矿用炸药：硝铵类炸药和含水炸药（乳化、浆状、水胶炸药）.硝铵类炸药价格较低廉，为煤矿普遍使用，一般装成直径32、35、38mm，重量100、150、200g的药卷，有效使用期为6个月。,二.爆破器材,起爆材料：采用8号电雷管。在穿过有瓦斯地层时，不能选用秒延期雷管，毫秒延期雷管总延期时间也不能大于130ms。煤矿许用雷管，管壳铜壳，加消焰剂控制爆温、火焰。电爆网路：煤矿井下爆破采用串联爆破网路，防爆型电容式发爆器起爆。,当穿过有瓦斯地段时，采用煤矿硝铵炸药和含水炸药;坚硬岩石可考虑采用粉状高威力炸药。,19,爆破参数的确定（单位炸药消耗量、炮眼直径、深度、数目等。）,1.单位炸药消耗量q影响因素：炸药性能、围岩的物理力学性质、自由面的大小和数目、炮眼直径和深度等。经验公式：kg/m3k0炸药爆力校正系数，预算定额：2号岩石硝铵炸药，P91每循环消耗药量2.炮眼直径D钻眼效率、炮眼数目、炸药消耗量D=（10mm）+dd32mm、35mmD3845mm目前多采用小直径药包25mm、炮眼30mm,20,采用光面爆破掘进岩巷的炸药消耗量,平硐、平巷炸药和雷管消耗定额,21,3.炮眼深度：（1.52.5m）钻眼时间、循环进尺、装岩时间循环时间和循环次数中深孔2.5m合理，曾经浅眼1-2m多循环使用广泛，近几年尤其凿岩台车的使用，向中深孔发展。取值范围5-2按循环组织：正规循环每班完成的循环数为整数，p894.炮眼数目估算：N个平均装药计算：实际布置数目：,q单位炸药消耗量；S断面面积；m药卷长度；炮眼利用率；a装药系数；p每个药卷重量。,22,1.装药结构,三.装药结构与起爆顺序,周边眼单段空气柱装药空气间隔分节装药,掏槽眼和辅助眼正向装药反向装药,23,2炮眼的填塞常用13的泥沙混合炮泥，湿度为1820。这种炮泥既有良好的可塑性，又具有较大的摩擦系数。,煤矿安全规程第三百二十八条炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。严禁裸露爆破。,煤矿安全规程第三百二十七条装药前，首先必须清除炮眼内的煤粉或岩粉，再用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实。炮眼内的各药卷必须彼此密接。有水的炮眼，应使用抗水型炸药。装药后，必须把电雷管脚线悬空，严禁电雷管脚线、爆破母线与运输设备、电气设备以及采掘机械等导电体相接触。,24,规程第三百二十九条炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合下列要求：（一）炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥。（二）炮眼深度为0.61m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。（三）炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。（四）炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。（五）光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。（六）工作面有2个或2个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不得小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度都不得小于0.3m。,3.起爆顺序一次起爆：掏槽眼辅助眼周边眼底眼,25,第三百三十一条装药前和爆破前有下列情况之一的，严禁装药、爆破：（一）采掘工作面的控顶距离不符合作业规程的规定，或者支架有损坏，或者伞檐超过规定。（二）爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0。（三）在爆破地点20m以内，矿车，未清除的煤、矸或其他物体堵塞巷道断面1/3以上。（四）炮眼内发现异状、温度骤高骤低、有显著瓦斯涌出、煤岩松散、透老空等情况。（五）采掘工作面风量不足。第三百三十九条爆破前，脚线的连接工作可由经过专门训练的班组长协助爆破工进行。爆破母线连接脚线、检查线路和通电工作，只准爆破工一人操作。爆破前，班组长必须清点人数，确认无误后，方准下达起爆命令。爆破工接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少再等5s，方可起爆。装药的炮眼应当班爆破完毕。特殊情况下，当班留有尚未爆破的装药的炮眼时，当班爆破工必须在现场向下一班爆破工交接清楚。,26,1.爆破说明书爆破原始资料：井巷名称、用途、位置、形状尺寸、岩层性质、地质条件及瓦斯情况等选用的钻眼爆破器材：炸药、雷管的品种及性能参数、凿岩机的型号、性能爆破参数的计算选择：掏槽方法、炮眼直径、深度、数目、单位耗药量爆破网路的计算和设计：安全措施2.根据说明书绘出爆破图表爆破原始条件和技术经济指标装药量与起爆顺序预期爆破效果炮眼布置图及装药结构图,四.爆破说明书和爆破图表,第三百一十七条爆破作业必须编制爆破作业说明书，说明书必须符合下列要求：（一）炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度和打眼范围或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、深度、角度及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。（二）炮眼说明表必须说明炮眼的名称、深度、角度，使用炸药、雷管的品种，装药量，封泥长度，连线方法和起爆顺序。（三）必须编入采掘作业规程，并及时修改补充。爆破工必须依照说明书进行爆破作业。,27,28,掏槽眼周边眼,29,五.钻眼工作,30,31,1.定向工作：方向：中线激光指向仪或三点延线法,JZB1型激光指向仪示意图,DQJ-05型激光指向仪（矿用）技术参数：射程：500m中心光斑直径:500m处50mm输入电压：AC127/220V重量：14kg尺寸：480200230(mm),32,33,坡度：腰线倾斜仪,施工验收规范第6.1.12巷道的施工必须标设中线及腰线，并应符合下列规定：一、用激光指向仪指示巷道掘进方向和标高时：1指向仪的设置位置和光束的方向，应根据经纬仪和水准仪标定的中线和腰线点确定，中线和腰线点每组不宜少于3个，组间的距离宜大于30m；2指向仪的设置应安全可靠，仪器与掘进工作面的距离不宜小于70m，每次使用前应以中线和腰线检查激光光束。二、用经纬仪标设直线巷道方向时，宜每隔30m设中线一组，每组不应少于3条，其间距不宜小于2m；三、用水准仪标设巷道坡度时，宜每隔20m设置3对腰线点，其间距不宜小于2m；四、巷道沿倾斜煤层顶板或底板的施工，倾斜巷道可只挂中线，水平巷道可只设腰线；五、巷道掘进每隔100m应对中线和腰线进行一次校核。,34,钻装机：减少了辅助时间、全机械化操作。结构复杂、投资及保养维修费用高；体积庞大、进退困难。实际效果不理想,2.凿岩机的选择气腿式凿岩机：机动灵活、多台同时打眼、平行作业，管理复杂、劳动强度大、效率低凿岩台车：速度快、质量高、劳动强度低、效率高，钻装不能平行作业、辅助工时长,35,36,37,凿岩台车打眼,One-boomrig,38,钻装机打眼,39,3.打眼工作组织风水管路布置在工作面集中供风、供水，将分风、分水器设置在巷道两侧，既方便钻眼，又不影响其他工作。岗位责任制,40,秦岭是我国南北气候分界线,秦岭隧道由两座近似平行、线间距30m的单线隧道组成。左线隧道长18459m,以TBM法施工为主(掘进机施工)。右线隧道长18456m,采用钻爆法施工,两隧道之间每隔420m设有横通道。右线隧道分两步实施,即:先以平导形式组织快速掘进,在46个月内贯通,为左线TBM施工探明地质,提前处理不良地质地段的开挖和衬砌。当左线隧道贯通后,右线再以钻爆法扩挖成型。,硬岩特长隧道钻爆技术,41,秦岭硬岩特长隧道平导全长18.456km，为马蹄形断面,开挖断面高5.9m,宽4.8m,考虑到开挖断面2630m2，通过2162m断层影响带（53处）和出口段约6000m的11的反坡、局部涌水地段（Q25000m3/d）、12480m岩石抗压强度在160300MPa等地质条件，在单工序作业条件下，两端掘进，创造了进口独头掘进9.5km、月均掘进264m、最高月掘进456m；出口段独头掘进8.9km、月均掘进236m、最高月掘进426m的优异成绩。炸药单耗3kg/m3，单位面积钻孔数为2.52.8个/m2。起爆方法及器材通过过现场实验和市场调查，选用了二号岩石乳化炸药，炸药密度1.2g/cm3,爆速4100m/s，猛度1316mm，爆力320mL；药卷40mm320mm，单卷重量450g；考虑到光面爆破的要求，选用小药卷25mm200mm，单卷重量是155g。采用塑料导爆管非电起爆系统起爆，该起爆系统是以8号工业火雷管作为击发元件，以塑料导爆管和毫秒延期雷管作为传爆元件，以毫秒延期雷管作为起爆元件，起爆网路联接方式采用复式联接，即每组组合传爆雷管均使用双雷管，大大提高了传爆的可靠性。,42,爆破效果秦岭隧道线进口平导采用深眼钻爆技术，取得很好的爆破效果与效益。炮眼深度4.5m，平均循环进尺达4.3m，炮眼利用率达95%以上，最高达98%。炮眼痕迹保存率达90%以上，几乎没有瞎炮现象，爆破岩碴抛掷距离约在1020m范围内，碴堆集中，块度适宜，便于装运。通过加强机械保养，合理组织，最短钻爆时间为179min，最短出碴时间为124min，最短循环时间为324min，1997年4月份全月完成108个循环，日平均3.6个循环，日产最高进尺为17m，连续14次月掘进300m以上，1997年4月份创造了平导月掘进456m的国内最好记录。,43,第二节掘进通风与综合防尘,一.通风的作用：保持工作面合适的温度排除炮烟及有害气体提供新鲜风流,施工与验收规范第9.4.1条掘进工作面需要风量的计算，应符合下列规定：一、放炮后15min内能把工作面的炮烟排出；二、按掘进工作面同时工作的最多人数计算，每人每分钟的新鲜空气量不应小于4m3；三、风速不得小于0.15m/s；四、混合式通风系统的压入式扇风机，必须在炮烟全部排出工作面后方可停止运转。,44,二.掘进通风方式,45,46,47,煤矿安全规程第一百二十七条掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式，不得采用抽出式（压气、水力引射器不受此限）；如果采用混合式，必须制定安全措施。瓦斯喷出区域和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风方式必须采用压入。,48,三.掘进通风设施局部扇风机：局部通风机可选择BKJ、ZBKJ、2KJ60l、FD及DSF等系列轴流式局部通风机。常用5.5kw和11kw两种,ZXBFT35-11系列防爆轴流风机,JBD系列矿用防暴局部扇风机用于煤矿井下作压入式局部通风，它具有高效、节能、低噪声等显