井下破石机施工方案

井下破石机施工综合技术方案一、工程概况与施工部署1.1工程地质条件本工程为深埋地下矿山巷道开挖项目，巷道设计断面为直墙半圆拱型，净断面尺寸4.2m×3.8m（宽×高），埋深320-450m。根据地质勘察报告，施工区域岩性以中风化花岗岩为主，局部夹石英岩脉，岩石单轴抗压强度85-120MPa，普氏硬度系数f=8-12，属于坚硬岩类别。巷道穿越3条断层破碎带，最大涌水量预计15m³/h，瓦斯浓度0.3-0.5%，地温28-32℃，需采取针对性降温措施。1.2施工范围与工程量本次施工范围包括主运输巷道1200m、联络巷3条共计360m、躲避硐室8个。主要工程量：爆破开挖方量约18000m³，锚杆支护12000套，喷射混凝土3200m³，钢筋网铺设8500㎡。施工工期目标180天，采用两班制作业，每班有效作业时间8小时。1.3施工总体流程采用"钻爆开挖-出碴运输-初期支护-二次衬砌"的循环作业模式，具体流程如下：超前地质预报→2.测量放线→3.钻孔作业→4.装药爆破→5.通风排烟→6.危石处理→7.出碴运输→8.锚杆安装→9.挂网喷射混凝土→10.混凝土养护→进入下一循环二、施工设备配置与选型2.1破石机系统配置根据岩石特性与巷道断面，选用以下破岩设备组合：液压破碎锤：SB81液压破碎锤（工作压力16-18MPa，冲击能量2800J，钎杆直径140mm），配备CAT336D液压挖掘机作为载体气动凿岩机：YT28型气腿式凿岩机（冲击频率38Hz，凿孔直径34-42mm），配置20台形成机械化作业线潜孔钻机：KQD100B型电动潜孔钻机（钻孔直径90-110mm，钻孔深度30m），用于超前钻孔和大直径爆破孔施工2.2辅助设备配置设备类型型号规格数量主要参数通风设备FBDNo6.3/2×153台风量250-500m³/min，风压3000Pa出碴设备ZL50C装载机2台斗容3m³，卸载高度3.2m运输设备10t矿用自卸车5台载重10t，轴距3800mm支护设备PZ-5B喷浆机2台生产能力5m³/h，工作压力0.4-0.6MPa排水设备BQS40-100/2-304台流量40m³/h，扬程100m2.3设备布置方案开挖作业面：液压破碎锤布置于掌子面中央区域，配置3台凿岩机呈三角形分布钻孔出碴系统：装载机工作半径覆盖整个掌子面，自卸车在联络巷内循环等候通风系统：采用压入式通风，风筒直径800mm，出风口距掌子面距离≤10m排水系统：掌子面积水坑设置2台水泵，主巷道每500m设置临时排水站三、破石施工核心技术参数3.1钻孔爆破参数设计炮孔布置：采用直眼掏槽方式，周边孔间距450mm，抵抗线500mm，辅助孔呈梅花形布置孔网参数：掏槽孔深度2.5m，直径42mm，装药系数0.65；周边孔深度2.2m，直径42mm，装药系数0.45炸药选择：选用2#岩石乳化炸药（密度1.15g/cm³，爆速4200m/s），周边孔采用φ25mm小直径药卷起爆网络：非电毫秒雷管起爆，采用孔内延期+孔外延期的复式起爆网络，段间隔50ms3.2液压破碎锤作业参数工作压力：16-18MPa（根据岩石硬度动态调整）冲击频率：350-450次/min（软岩区降低频率，硬岩区提高频率）作业角度：钎杆与岩面夹角保持60-90°，避免侧向施力破碎顺序：遵循"由上至下、由外向内、先弱后强"的原则，每次破碎深度控制在300-500mm3.3循环作业参数循环进尺：2.0-2.2m（坚硬岩段1.8m，软岩段2.5m）循环时间：12小时（钻爆4h，出碴3h，支护4h，准备1h）日循环数：3个（两班作业）月进尺指标：硬岩段150m/月，软岩段180m/月四、关键施工工序控制4.1超前地质预报与处理采用"地质雷达+超前钻探"的综合预报方法：地质雷达：使用SIR-4000型地质雷达，探测掌子面前方30m范围内地质构造超前钻探：每50m施工3个超前探孔，孔径90mm，孔深30m，探明断层、涌水等情况断层处理：破碎带采用管棚支护（φ108mm无缝钢管，长度10m，环向间距300mm）+注浆加固（水泥-水玻璃双液浆，注浆压力2.5-3.0MPa）4.2钻爆作业控制要点钻孔精度控制：周边孔开孔误差≤50mm，孔底偏差≤100mm掏槽孔采用导向管定位，确保孔向一致每循环钻孔完成后进行三维扫描检测装药施工规范：装药前用高压风清理孔内岩粉采用反向装药结构，起爆药包置于孔底周边孔采用空气间隔装药，间隔长度200mm填塞材料选用炮泥+砂袋，填塞长度≥最小抵抗线爆破振动控制：单段最大起爆药量控制在30kg以内采用毫秒微差起爆，降低振动叠加效应爆破振动监测点布置在距爆源50m、100m处，预警值≤15cm/s4.3破石机安全作业规程液压破碎锤操作规范：作业前检查液压系统压力、油温（正常工作温度35-60℃）禁止空打作业，钎杆应垂直压入岩面遇到卡钎时立即停止作业，调整角度后重试每工作2小时检查钎杆磨损情况，磨损量超过10%及时更换特殊岩段处理措施：节理发育段：采用预裂爆破+液压破碎锤二次修整软弱夹层：先支护后破岩，采用超前锚杆（φ25mm，长4.5m）涌水段：先治水后施工，采用导水管引流（φ150mm波纹管）4.4出碴运输系统管理出碴工艺：采用"装载机装碴-自卸车运输-地表堆碴场"的运输链运输线路规划：设置错车道（长20m，宽5.5m），每300m设置1处车辆调度：采用UWB定位系统实时监控车辆位置，优化调度效率出碴量控制：每循环出碴量与理论方量偏差控制在±5%以内五、支护体系设计与施工5.1初期支护设计根据围岩稳定性分类（Ⅱ-Ⅲ类），采用复合式支护结构：锚杆支护：φ22mm螺纹钢锚杆，长度2.5-3.0m，间排距800×800mm，树脂药卷锚固（K2350+Z2380）钢筋网：φ6mm钢筋焊接网，网格尺寸150×150mm，搭接长度≥200mm喷射混凝土：C25喷射混凝土，厚度100-150mm，掺加聚丙烯纤维（掺量0.9kg/m³）钢拱架：断层破碎带采用I18工字钢拱架，间距600mm，拱架连接板采用10mm厚钢板5.2支护施工工艺锚杆施工：采用MQT-130型气动锚杆钻机，钻孔深度超设计长度50mm树脂药卷搅拌时间20-30s，安装后15min严禁碰撞锚杆拉拔力试验每300根一组，最低值≥80kN喷射混凝土作业：配合比（水泥:砂:石:水=1:2:2.5:0.45），初凝时间≤15min喷射作业分两层进行，第一层50-70mm，第二层30-50mm喷头与受喷面距离保持0.8-1.2m，喷射角度75-90°养护采用喷雾洒水，养护时间≥7d5.3支护质量检测锚杆检测：抗拔力试验、锚杆间距、角度、外露长度检查喷砼检测：厚度（凿孔法每10m检查一个断面）、强度（回弹法每50m一组）钢拱架检测：安装位置偏差≤50mm，垂直度偏差≤2°，间距偏差±50mm六、施工安全保障体系6.1通风与防尘系统通风系统：采用压抽混合式通风，主扇选用FBDNo7.1/2×30型轴流风机，风量600m³/min，风筒百米漏风率≤2%防尘措施：湿式凿岩（供水量5-8L/min）爆破后喷雾降尘（持续时间≥30min）出碴前洒水湿润（洒水量2L/m²）作业人员佩戴自吸式防尘口罩（KN100级别）6.2瓦斯与火灾防治瓦斯监测：采用KJ90X型瓦斯监控系统，传感器布置在掌子面、回风巷、机电硐室，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%防火措施：电气设备选用ExdⅠ级防爆型易燃材料（棉纱、润滑油）单独存放于防爆箱井下严禁吸烟，动火作业办理许可证配备2台BGP-400型高倍数泡沫灭火装置6.3防排水系统设计排水系统：掌子面设置临时集水坑（2m×1.5m×1m）主排水管路采用φ159mm无缝钢管，沿巷道一侧敷设排水泵采用一用一备配置，确保排水可靠性防水措施：断层破碎带采用超前预注浆（水泥浆+水玻璃，凝胶时间30-60s）喷射混凝土中掺加防水剂（掺量3%）施工缝设置橡胶止水带（宽300mm）6.4应急救援预案瓦斯超限应急处置：立即切断电源，启动备用风机人员沿避灾路线撤离至新鲜风流处救护队佩戴氧气呼吸器进行探查采取逐段排放法处理瓦斯透水事故应急措施：立即发出警报，启动排水系统按照"人往高处走"原则撤离关闭防水闸门，隔离透水区域采用注浆堵水或导水降压措施坍塌事故救援流程：启动边坡监测系统，划定警戒区域采用生命探测仪确定被困人员位置小断面快速掘进救援通道提供通风、给养和医疗支持七、施工进度计划与管理7.1进度计划编制采用Project软件编制四级进度计划体系：总进度计划：180天（含准备期15天，验收期10天）月进度计划：每月25日编制下月计划，明确月进尺目标周进度计划：每周一召开进度会，调整资源配置循环作业计划：每个掘进循环12小时，明确各工序时间节点7.2关键线路控制关键线路：超前地质预报→钻爆开挖→出碴运输→初期支护钻爆开挖工序控制在4小时/循环出碴运输控制在3小时/循环支护作业控制在4小时/循环设置3处进度控制点：300m（30天）、800m（90天）、1200m（150天）7.3进度保障措施资源保障：备用设备：液压破碎锤1台、凿岩机5台、装载机1台材料储备：炸药30t、锚杆5000套、水泥500t（满足15天用量）人员配置：掘进工40人、支护工25人、机电工8人、管理人员12人技术保障：成立技术攻关小组，解决硬岩快速掘进难题采用三维激光扫描技术，优化爆破参数推广应用湿式混凝土喷射技术，提高支护效率制度保障：实行周进度考核与奖惩制度建立进度预警机制，偏差超过5%启动纠偏措施开展劳动竞赛，设置进度专项奖金八、质量控制与验收标准8.1质量控制体系建立"三检制+第三方检测"的质量管控模式：自检：班组质检员对每道工序进行检查互检：工序交接时上下工序质检员相互检查专检：项目部质检工程师进行抽检（频率30%）第三方检测：委托第三方机构进行月度质量评估8.2关键质量控制点控制项目允许偏差检测方法检验频率巷道断面尺寸-50mm~+100mm激光断面仪每50m一个断面锚杆安装角度≤15°测角仪每循环抽查10%喷射混凝土厚度-5mm~+15mm凿孔法每10m检查3点爆破成型半孔率≥85%目测+尺量每循环检查混凝土强度≥设计值95%回弹法+钻芯取样每50m一组8.3质量通病防治措施超挖欠挖控制：采用光面爆破技术，周边孔装药集中度控制在0.15-0.25kg/m对钻孔人员进行专项培训，考核合格后方可上岗配备激光导向仪，确保钻孔精度锚杆锚固力不足：树脂药卷使用前检查有效期（≤6个月）钻孔直径与锚杆直径匹配（间隙10-15mm）安装后48小时内严禁扰动喷射混凝土空鼓：严格控制骨料含水率（砂≤5%，石≤2%）分层喷射时，前一层终凝后再喷下一层采用高频振动棒辅助密实（特别是拱顶部位）九、施工环境保护措施9.1粉尘与噪音控制粉尘治理：安装除尘系统（布袋除尘器，除尘效率≥95%）出碴车辆必须加盖篷布，出场前冲洗轮胎堆碴场设置6m高防尘网，定期洒水降尘噪音控制：破碎机加装隔音罩（降噪量≥25dB）空压机设置消声器和隔声屏障周边居民区设置噪音监测点，昼间≤70dB，夜间≤55dB9.2废水与固废处理废水处理：施工废水经三级沉淀池处理（沉淀时间≥2小时）pH值调节至6-9后回用（用于降尘、混凝土养护）设置油水分离器处理机械废水（处理效率≥90%）固废处理：岩碴分类堆放，可利用部分破碎后作为路基填料生活垃圾集中收集，由环卫部门定期清运废油、废树脂等危险废物交由有资质单位处置9.3生态保护措施施工区域周边设置20m宽植被保护带弃碴场采取"挡渣墙+截排水沟+植被恢复"的综合治理措施施工结束后对临时设施占地进行土地复垦（复垦率≥90%）十、应急预案与风险管理10.1重大风险辨识与评估根据JSA工作安全分析法，识别主要风险因素：瓦斯爆炸（风险等级Ⅰ级）巷道坍塌（风险等级Ⅰ级）透水事故（风险等级Ⅱ级）爆破伤害（风险等级Ⅱ级）机械伤害（风险等级Ⅲ级）10.2应急资源配置应急队伍：成立30人应急抢险队，每月开展实战演练物资储备：自救器100台、氧气呼吸器10套应急照明设备20套、备用电源2台急救药