提高井下掘进效率专案总结耿立锋

目前,朱日和铜业井下的掘进工程主要集中在21线井的+1085m,+1045m和+1005m三个中段。井下风枪工进行凿岩作业,使用的大都是2.2米钎杆,每天施工一个循环,其中凿岩前准备时间1小时,凿岩时间7小时,爆破通风时间4小时,装岩时间8小时,铺道及交接班时间4小时。平均每循环进尺1.7米,每月单掌子面进尺45米。

通过论证和研究最终采用尝试使用2.5m钎杆,优化掘进作业各环节的时间,以达到提高井下掘进效率——每循环进尺达到2米,每月单掌子面进尺达到60米以上的目标。

一、专案背景及现场调研1.通过现场调研，找出影响井下掘进效率的主要原因；2.针对找出的影响井下掘进效率的原因，进行症状分析，拟定可行的实施方案；二、专案目标3.对实施方案进行跟踪和效果确认；4.对取得明显效果的改善对策，及时进行成果固化。

三、专案计划序号阶段工作内容工期（天）开始时间完成时间时间控制（2011年11月10日-2012年7月31日）11月12月1月2月3月4月5月6月7月1PDCA循环管理应用2652011.11.102012.07.31

2P阐述理由12011.11.102011.11.10

3确定预计达成目标22011.11.112011.11.12

4制定工作实施方案52011.11.132011.11.17

5现场调研102011.11.182011.11.27

6症状分析72011.11.282011.12.04

7制定对策52011.12.052011.12.09

8D对策实施、数据统计1922011.12.102012.06.18

9C效果分析152012.06.192012.07.03

10差异分析11A继续改进72012.07.042012.07.10

12成果固化212012.07.112012.07.31

四、要因分析对策研拟对策一优化凿岩爆破设计改变炮孔深度尝试使用2.5m钎杆优化炮孔布置增加炮孔数量,改变炮孔布置方式对策二对掘进各环节进行合理的组织调配对掘进作业的某些环节实行并行作业尝试推行上一循环的出渣与下一循环的凿岩并行作业对策三优化井下作业面通风方式尝试在原有单一抽出式通风的基础上使用一压一抽相结合的通风方式五、对策研拟岩石硬度、矿物晶粒大小、岩石密度、孔隙性、碎胀性、弹性、塑性、脆性等物理力学性质对凿岩效果具有重要影响,因此在进行掘进爆破作业时针对不同的物理力学性质确定爆破参数。不同长度钎杆对爆破参数的确定有着重要的影响,故在此以21线+1045m西沿脉运输巷为试验点,分别从工作面炮孔布置、爆破装药量及爆破顺序、爆破效果等方面,对目前大量使用的2.2m钎杆和尝试使用的2.5m钎杆进行与提高掘进效率相关的比较研究。

六、对策实施及结果记录1.尝试使用2.5m凿岩机钎杆，优化爆破设计及相关参数

以+1045m西沿脉运输巷工作面为试验点，将目前的主要使用的2.2m钎杆强制更换成2.5m钎杆，进行提高掘进效率的试验;（1)工作面炮孔布置的比较研究①②③使用2.2m钎杆使用2.5m钎杆图表6-1-2两种长度钎杆掘进工作面炮孔布置比较

相同不同2.2m钎杆辅助眼和周边眼的布置方式相同掏槽眼数量和布置方式不同；炮孔深度不同2.5m钎杆（2)爆破装药量及爆破顺序的比较研究

使用2.2m钎杆使用2.5m钎杆爆破顺序

在所有的炮眼中，除了中心眼周围六至八个眼不装药作为第二个自由面外，其他24个眼全部装药，根据爆破顺序及装药量不同，将这24个眼进行排序、编号，如图表6-1-1所示。

将炮眼编好顺序后，按照1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的顺序使用半秒延期雷管进行爆破。

在所有的炮眼中，除了中心眼周围六个眼不装药作为第二个自由面外，其他24个眼全部装药，根据爆破顺序及装药量不同，将这24个眼进行排序、编号，如图表6-1-1所示。

将炮眼编好顺序后，按照1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的顺序使用半秒延期雷管进行爆破。装药量110（每个炮眼10根）1.51、2、365（每个炮眼13根）9.752、3、468（每个炮眼8.5根）10.2448（每个炮眼12根）7.25、664（每个炮眼8根）9.65、6、7、8、9、10150（每个炮眼10根）22.57、8、9、1049（每个炮眼7根）7.35总量19128.65总量26339.45炮眼编号数量（根）重量（kg）炮眼编号数量（根）重量（kg）使用炸药量使用炸药量表6-1-3装药量及爆破顺序详情表（3)爆破效果的比较研究

通过跟班作业,记录使用2.2m钎杆和使用2.5m钎杆进行凿岩的每排炮实际进尺量如表6-1-4所示。

钎杆长度跟班时间爆破实际进尺平均进尺备注2.2m钎杆2011.12.251.681.66巷道断面符合设计要求2011.12.261.75巷道断面符合设计要求2011.12.27(晚)1.76巷道断面符合设计要求2011.12.281.4021线调班，工人首次掘进该面，对岩石性质不熟悉，导致进尺量和断面均不合格。2011.12.29(晚)1.63对昨天断面进行处理，工人熟悉岩石性质，后今天巷道断面符合设计要求。2011.12.301.74巷道断面符合设计要求2.5m钎杆2011.11.222.082.03巷道断面符合设计要求2011.11.231.95因10号炮眼布置位置比设计位置低10cm，导致巷道高度比设计低8cm。2011.11.252.00巷道断面符合设计要求2011.11.262.10巷道断面符合设计要求2011.11.292.04巷道断面符合设计要求2011.11.301.98巷道断面符合设计要求表6-1-4使用2.2m钎杆与2.5m钎杆凿岩进尺比较表在优化爆破设计及更换钎杆后,进行了定期跟班,数据统计如下表。

时间2011年2012年12月31日1月15日1月30日2月15日2月29日3月15日3月30日4月15日4月30日5月15日5月30日6月15日钎杆长度(m)2.52.52.22.52.52.52.52.52.52.52.52.5岩石硬度系数7.19.19.38.57.27.17.37.37.27.17.07.0炮孔排布方式七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状七星状设计炮孔深度(m)2.302.302.002.302.302.302.302.302.302.302.302.30炮孔实际平均深度(m)2.231.831.852.072.172.162.192.202.182.212.222.19装药系数0.720.870.860.770.740.740.730.730.730.720.720.73实际单茬炮进尺2.171.711.742.002.112.092.132.162.122.162.162.14炮孔平均利用率(%)97.393.494.196.697.296.897.398.297.297.797.397.7表6-1-5使用2.5m钎杆凿岩相关数据统计表表6-1-6使用2.5m钎杆凿岩相关数据线性表通过对2.2m钎杆和2.5m钎杆掘进效率、爆破参数等进行研究，得到以下结论：

通过跟班作业及使用2.5米钎杆的实际统计结果，平均每排炮进尺2米，但21线1045水平西沿运输巷掘进工作面掘进至17线前方20m后，岩石硬度变大（岩石硬度系数f>8)，物理力学性质复杂，岩性不稳定，使用2.5m钎杆打钻时间较长影响出渣、拔钎困难，因此使用2.2m钎杆进行掘进。

对于岩石硬度系数大于8的作业面，经现场统计平均凿岩时间均在9小时以上，为了避免岩工劳动负荷太大及作业时间太长，可使用2.2米钎杆进行掘进；对于岩石硬度小于8的作业面，推行2.5米钎杆作业存在较大优势。2.对井下凿岩、出渣等作业环节进行合理的组织调配；凿岩爆破通风出渣出渣凿岩通风爆破爆破凿岩通风作业循环①作业循环①作业循环②图6-2-1掌子面出渣与凿岩并行作业循环流程图注:1.并行作业的实际做法为在通风完毕后，先对靠近作业面的渣石进行处理，以求将为下一循环的凿岩作业创造空间。2.凿岩与出渣的并行作业，实为上一个作业循环的出渣环节与下一个作业循环的凿岩环节部分并列进行。

通风除尘耙出凿岩作业区出渣凿岩并行作业图6-2-2掌子面出渣与凿岩并行作业示意图作业循环掘进环节井下掌子面掘进循环表时间轴3h6h9h12h15h18h21h24h27h30h33h36h39h42h①凿岩

爆破

通风

出渣

②凿岩

爆破

通风

出渣

表6-2-1井下掌子面掘进作业循环表作业环节掘进各环节所需时间凿岩约7个小时爆破约1个小时通风约3-4个小时出渣约8个小时

表示一般作业

表示并行作业

在对掌子面渣石进行清理,为后续本作业循环出渣和下一作业循环凿岩部分并行作业创造空间的试验中,我们对于所使用的电耙也进行了尝试与比较。

电耙类型释义示意图比较取舍移动式指电耙随着掌子面作业的推进，也跟随着相应移动，移动频率与单个作业循环频率相同。若每天一个作业循环，则电耙每天移动一次。同时，为保护电耙免遭爆破飞石的冲击和方便电耙耙矿，将电耙悬吊在靠近巷道顶板的位置。

1.作业方式比较：移动式电耙较固定式电耙移动频繁，且其悬吊麻烦，电耙有效耙运距离短，耙渣效率不高；固定式电耙耙运距离长，耙渣效率相对较高；2.费用投入比较：移动式电耙的频繁移动及悬吊需在巷道顶板钻孔并以锚杆固定；固定式电耙则需间隔几个作业循环移动电耙并开凿电耙硐室。二者费用相差不大。3.效果比较：固定式电耙作业效果较好。通过比较两者的作业方式，费用投入及使用效果，最终选择固定式电耙，用于清理掌子面渣石，为后续的出渣和凿岩的并行作业创造空间。固定式指电耙在掌子面作业推进过程中，掌子面掘进几个循环，电耙才向掌子面推进方向移动一次。同时，为躲避掌子面爆破飞石，在巷道一侧开凿电耙硐室。

表6-2-2移动式电耙与固定式电耙使用情况比较采用固定式电耙,出渣与凿岩时间数据统计成表如下。

3.优化井下通风系统，缩短爆破后通风出渣时间；优化方式:由原来单一的抽出式通风改为利用抽出和压入式相结合的机械通风方式进行通风，使通风时间控制在3小时以内。

图6-3-1抽出式与压入式联合通风示意图

改用抽出式与压入式相结合的通风方式后,爆破后通风时间统计如图表6-3-2所示。

图表6-3-2抽出式与压入式联合通风时间统计七、效果分析对策一

尝试使用2.5m凿岩机钎杆,优化爆破设计及相关参数使用2.2m钎杆效果：凿岩：

岩石硬度大（岩石硬度系数f>8)，物理力学性质复杂，岩性不稳定时，使用2.2m钎杆凿岩的效果比使用2.5m钎杆好；

岩石硬度小（岩石硬度系数f<8)，岩石稳定，无断层和破碎带时，使用2.5m钎杆凿岩效果比使用2.2m钎杆凿岩效果好。爆破：

对于岩石硬度较小的作业面，布置“五柄”状掏槽孔爆破效果较好；对于岩石硬度较大的作业面，布置“七星”状掏槽孔，并根据实际爆破情况适当增加掏槽孔，可达到较好的爆破效果。

使用2.5m钎杆对策二

对井下凿岩、出渣等作业