CN110879027A - 半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法 - Google Patents

半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法 Download PDF

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刘汉忠
王太全
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Abstract

本发明为半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，涉及到一种采煤巷道的掘进方法，包括设置***眼步骤、起爆步骤，其中设置***眼步骤包括设置掏槽***眼、辅助***眼、周边***眼。掏槽***眼在巷道断面的中部处，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜。其中起爆步骤为延时一次起爆。本发明提高凿岩速度、***巷道断面的成型质量，并且本发明炮眼利用率高、节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。实现半煤岩巷快速掘进。

Description

半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法
技术领域
本发明涉及到一种采煤巷道的掘进方法，具体为采煤巷道掘进断面***方法。
背景技术
在我国，有大量倾斜极薄煤层的储量。由于极薄煤层的煤质较好，可以用于冶金行业的焦煤，因此极薄煤层的煤具有极大开采价值。
但由于煤层太薄，开采难度大，包括在掘进采煤巷道时，尽可能地减少巷道掘进截面的面积，以减少掘进成本。在小断面的掘进巷道中，一般大型机械无法施展，因此掘进极薄煤层的采煤巷道时，仍然主要采用放炮掘进的方式。
现有的放炮掘进巷道的方式中，由于在巷道掘进端炮眼布置不合理，***方式设计不合理，导致***效果较差，导致掘进巷道推进速度较慢。主要体现在以下几个方面：
1、单位***消耗量偏高。现有技术中单位***消耗量平均高于3.07个/m3。其原因是在断面炮眼数量布置不合理，导致必须增加炮眼数量才能达到***作用。
2、每***一立方岩体***单耗高于1.9kg/m3。其原因由样是断面炮眼数量布置不合理。
3、每槽炮所钻炮孔长度与***下来的岩石实体体积之比偏高，即单位岩体炮眼长度，它表示了每***一立方岩体所需要的炮眼长度。现技术中单位岩体炮眼长度平均5.54m/m3。单位岩体炮眼长度偏高，也就意味着要钻更多的炮眼工作。提高的钻眼工作量以及施工工期、成本。
4、巷道周边切面的***过程中，为了保证岩石***效果，降低***烟尘、毒气，而且环保节能，需要提高***质量，从而采用光面***技术。在现有的***方案中，检验光面***效果的***眼痕率都一般在84％，使周边形状控制效果不佳。
循环进尺不会低于90％，与试验前相比有很大的提高，达到了试验目的。
5、掏槽技术不足。
在岩石巷道***施工中，掏槽眼***条件最差，因为它是在只有一个自由面的情况下起爆的。掏槽眼***是以***漏斗的形式形成的自由面，为了给其它炮眼的***创造更为有利的条件，掏槽眼***效果的好坏在很大程度上决定着其它炮眼的***效果。一般对掏槽眼***有两条基本要求：(1)炮眼利用率高，留下的残眼少；(2)***下来的岩石尽可能抛离槽腔，为其它炮眼***提供足够的自由面和补偿空间。
由于薄煤层半煤岩巷通常为小断面岩巷，断面小难以实施较深的斜眼掏槽制约了斜眼掏槽的应用；若采用直眼掏槽，由于直眼掏槽在炮眼较浅和破碎岩石时掏槽效果较好，但若实施深腔槽掏槽***时，则出现炮眼数量多、槽腔小、***消耗量大等制约深孔***的因素，制约***单循环进尺，因此需要探索一种小断面高效掏槽技术。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，以更优的***方案，获得***的效果，提升巷道掘进的速度。
本发明的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，用于对采煤巷道的掘进断面进行***掘进，包括设置***眼步骤、起爆步骤，其中设置***眼步骤包括设置掏槽***眼、辅助***眼、周边***眼。
(1)、所述的设置掏槽***眼，具体为：
在巷道断面的中部处设置掏槽***眼，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜。
(2)沿巷道断面的周边设置周边***眼。
(3)、位于掏槽***眼与周边***眼之间设置辅助***眼。
辅助***眼垂直工作面，以掏槽***眼的槽腔为自由面层层布置，并均匀地分布在被爆岩石内；其中起爆步骤为延时一次起爆，具体为，先进行掏槽***，再进行延时辅助***，最后进行延时周边切缝光面***。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，所述的中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，所述的左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，所述的微倾斜眼与工作面构成75～85°夹角。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，每个微倾斜眼内均采用定向切缝聚能管。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，周边***眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边***眼的孔底与巷道断面的边缘相切。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，周边***眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，辅助***眼垂直工作面，孔间距600～700mm。
如上所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，更进一步说明为，所述的延时一次起爆，具体为1～5段毫秒延期一次起爆。
本发明的有益效果：
本发明提高凿岩速度、***巷道断面的成型质量，并且本发明炮眼利用率高、节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。实现半煤岩巷快速掘进。
***眼痕率都不低于90％，同时周边形状得到很好的控制。
单位***消耗量平均2.04个/m3，比原来的平均量3.07个/m3少了1.03。单位***消耗极大的减少，部分原因是同样的断面炮眼的减少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相对减少了单位***消耗。***单耗平均1.50kg/m3，比原来单耗1.9kg/m3少了0.4kg/m3，即每***一立方岩体比之前少用0.4kg。
单位岩体炮眼长度平均4.29m/m3，比之前提高了1.25m/m3，即每立方米岩体可少***眼1.25米。
说明书附图
图1是本发明掘进巷道断面结构图及炮眼分布图。
图2是本发明炮眼分布图俯视图。
其中：周边***眼1；微倾斜眼2；直眼3；掘进断面4；辅助***眼5。
具体实施方式
示例一：
参考图1，示例掘进采煤巷道宽为3000mm，掘进断面4为梯形，断面面积为7.8m2，采用锚杆、钢筋梯、钢丝网、锚索联合支护，巷道掘进工程量为640m。煤层厚度为0.48～0.55m，平均为0.50m；巷道伪顶为炭质泥岩(0.20m)，普氏硬度系数为f＝1.5～2.0，易垮落；直接顶板岩性为深灰色粉砂质泥岩(1.17m)，普氏硬度系数为f＝4～4.22，属(Ⅴ类)中等坚固顶板)、K24上分层(0.13m)、泥质粉砂岩(3.66m)；底板为灰色砂质泥岩(0.66m)，普氏硬度系数为f＝5.38。
参考图1-2，本实施例在巷道断面的中部处设置掏槽***眼(炮眼编号1-8号)。其中微倾斜眼(炮眼编号1-6号)与工作面的夹角为75～85°，近似直眼，微倾斜眼2的孔底向直眼方向倾斜。中心孔为直眼3(炮眼编号7-8号)，采用微倾斜眼、直眼分层分次延时起爆。在微倾斜眼起爆时，充分利用中心直眼上部未装药的空孔效应，增强了第一次***效果，可提高炮孔利用率，减少掏槽眼数量，扩大槽腔体积，为后续炮孔***提供更大的自由面和补偿空间；孔底间距较大，不会出***压死现象；掏槽眼微倾斜，充分利用了工作面提供的自由面，增强了***效果，全断面巷道***时的岩石抛掷距离小，爆堆集中不易崩坏巷道里的设备和支架等。
微倾斜眼掏槽效率能达到设计深度的95％以上，每个微倾斜眼孔均采用定向切缝聚能管，在PVC管上设计出多缝线射流聚能药卷，其原理是在PVC套管上管壁环向映射均匀分布六个聚能穴。***时***能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速射流，在聚能槽周围孔壁集中受力，最易形成裂纹，尔后在爆生气体作用下快速扩展，切割岩石形成碎块。
沿巷道断面的周边设置周边***眼1(炮眼编号11-27号)，周边***眼采用高效聚能切缝光面***。
为减小周边***眼超挖、欠挖，增大炮眼间距，减小周边***眼数量，提高周边***眼***效率，采用高效聚能切缝水压光面***技术。
周边***眼1的孔底和孔口处放置水袋，再用常规炮泥封孔。***在聚能管内起爆后，聚能管对***产物爆轰波进行引导，使冲击波由常规光面***时向四周作径向传播引导为沿聚能管法线方向飞散，也就是沿巷道轮廓线方向飞出，两个对称的聚能槽边，从槽的顶部开始，沿垂直聚能槽边，汇聚一条直线，***爆速翻倍，由3200米变成6000米以上，在岩石表面形成上万兆帕的压力，远大于岩石200兆帕的动载压力，两炮眼之间，***应力叠加，形成裂缝，射流在岩石上切割1.5cm的切口，***气体膨胀，形成“气刃”效应，使岩石缝隙贯通，将岩体抛出。
聚能水压光面***形成的超高压力、应力叠加效应及***气体膨胀形成的“气刃”效应，这三种因素共同作用的结果，大大提高了岩石***效果，降低***烟尘、毒气，环保节能。
聚能管是用一种抗静电阻燃的PVC材料管，截面成“D”型，其长轴30mm，短轴24mm，聚能管槽内角距离18mm，聚能管外角度60°，外径30mm，最大线装药密度450g/m。
辅助***眼5(炮眼编号9-10号)垂直工作面，以掏槽眼的槽腔为自由面层层布置，位于掏槽***眼与周边***眼之间，并均匀地分布在被爆岩石内，以保证***崩落的岩石均匀为装岩创造有利的条件。辅助***眼垂直工作面，辅助***眼最大限度为周边眼的光面***创造条件，即提供抵抗线大致相等的光面***层。实际辅助***眼布置时，根据断面大小和形状调整最小抵抗线和临近系数，一般临近系数在0.8左右，眼间距600～700mm。本实施例的掏槽***眼、辅助***眼、周边***眼如图1-2所示：
参考图1-2，中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。
周边***眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。
周边***眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边***眼的孔底与巷道断面的边缘相切。
辅助***眼垂直工作面，孔间距600～700mm。
本示例全断面延时一次起爆、一次成巷的循环方式，全断面采用串连联线方式。具体为1～5段毫秒延期一次起爆。
一次起爆可以降低炮孔数量、***总消耗，缩短了放炮和通风的时间，提高了工时利用率，缩短了循环作业时间，提高掘进速度。
为了配合上述***，快速出矸，选用YT-28型气腿式凿岩机打眼，对P-60B型耙斗机进行改装，把矸石直接装载到DSJ65/20/2×55型带式输送机，由输送机直接运输到临时存矸仓，再由P-60B型耙斗机直接装入矿车运输到地面，运送物料用JYB-50绞车提升，运送到工作面。
本实例中，凿岩速度快、成型质量高、炮眼利用率高、装运岩速度快，大幅提高了半煤岩巷单进水平，节约成本，降低劳动强度，改善作业环境。试验巷道平均月进尺240m以上，最高可达400m，较原来(180m)提高了133％～222％，实现半煤岩巷快速掘进。
本示例方案***数据表：
表1装药量表
Figure BDA0002302166270000051
本示例采用YT-29A型气腿式凿岩机施工所有炮孔，配套加工相应长度的钳杆，其中掏槽***眼采用钻孔规格34mm，辅助***眼采用钻孔规格34mm，周边***眼钻孔规格34mm。
本示例方案及数据统计分析：
本示例循环进尺不会低于90％，与试验前相比有很大的提高。
单位岩体炮眼长度平均4.29m/m3，比试验前提高了1.25m/m3，即每立方米岩体可少***眼1.25米。
单位***消耗平均1.50kg/m3，比原来单耗1.9kg/m3少了0.4kg/m3，即每***一立方岩体比试验前少用0.4kg。
单位***消耗量平均2.04个/m3，比原来的平均量3.07个/m3少了1.03。单位***消耗极大的减少，部分原因是同样的断面炮眼的减少，更重要的原因是加深了炮孔深度，相对减少了单位***消耗。
每次***眼痕率都不低于90％，同时周边形状得到很好的控制。
上述为本发明示例性说明，不代表本发明的保护范围。

Claims (10)

1.半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，用于对采煤巷道的掘进断面进行***掘进，其特征在于，包括设置***眼步骤、起爆步骤，其中设置***眼步骤包括设置掏槽***眼、辅助***眼、周边***眼；
(1)、所述的设置掏槽***眼，具体为，在巷道断面的中部处设置掏槽***眼，包括设置在中心的直眼，以及围绕直眼的微倾斜眼，微倾斜眼的孔底向直眼方向倾斜；
(2)沿巷道断面的周边设置周边***眼；
(3)、位于掏槽***眼与周边***眼之间设置辅助***眼：辅助***眼垂直工作面，以掏槽***眼的槽腔为自由面层层布置，并均匀地分布在被爆岩石内；
其中起爆步骤为延时一次起爆，具体为，先进行掏槽***，再进行延时辅助***，最后进行延时周边切缝光面***。
2.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，所述的中心的直眼为上下布置的两个炮眼，在直眼的左右两侧布置六个微倾斜眼；直眼孔底装药，上部为未装药的空孔。
3.如权利要求2所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，所述的左右两侧的掏槽眼孔口间距为1.4～1.8m，孔底间距为1-1.2mm。
4.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，所述的微倾斜眼与工作面构成75～85°夹角。
5.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，每个微倾斜眼内均采用定向切缝聚能管。
6.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，直眼、微倾斜眼的孔深为2.4米，孔距为500mm。
7.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，周边***眼和孔口设置在靠近沿巷道断面的周边，并倾斜打入被爆岩石内，使周边***眼的孔底与巷道断面的边缘相切。
8.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，周边***眼的孔深为2.4米，孔距为600-650mm。
9.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，辅助***眼垂直工作面，孔间距600～700mm。
10.如权利要求1所述的半煤岩巷高效聚能***快速掘进方法，其特征在于，所述的延时一次起爆，具体为1～5段毫秒延期一次起爆。
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