您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 建筑/环境 > 工程监理 > 岩巷快速施工技术巷道事故
岩巷快速施工技术及巷道事故能源科学与工程学院郜进海博士巷道快速施工技术•一、爆炸理论•二、施工工艺•三、施工组织一、爆炸理论•(一)爆炸现象与炸药•由于物质内部急骤的物理、化学及原子核变化,瞬间释放出大量能量,造成对周围介质作功的现象称为爆炸。一般伴有声、光等现象。•炸药是能产生化学爆炸的物质。•雷管是引爆炸药的工具。一、爆炸理论•(二)雷管结构:•雷管参数:1.雷管全电阻2.最大安全电流3.最小发火电流4.发火冲能•炸药化学变化的三种形式:•缓慢分解•燃烧•爆轰•炸药爆炸三要素:•放出大量热;•生成大量气体;•化学反应高速进行•炸药的组成主要成分C、H、O、NQNOHO222CNOHCwzyx---•氧气过剩可能形成NO有毒气体正氧平衡•氧气不足形成CO同样是有毒气体负氧平衡•零氧平衡•三、矿用炸药•硝铵类炸药以硝酸铵为主要成分的混合炸药。分子式NH4NO3,代号AN,硝铵类混合炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药,它具有反应完全、爆炸后生成气体量大,原料来源广泛,制作工艺简单,可靠,成本低炸药性能较好,安全稳定等特点。•主要品种有:铵梯炸药、浆状炸药、水胶炸药、乳化油炸药等。•炸药猛度、爆力、敏感度•四、电爆网路:•串联、并联、串并联、并簇联等•五、岩石爆破理论•自由面:岩石与空气的交接面。•最小抵抗线:药包到自由面的垂直距离•爆炸作用指数:漏斗坑半径与漏斗深度的比值。•炮眼利用率:实际爆破的岩石深度与炮眼深度的比值。•当n≤0.75时,为松动漏斗(松动爆破),煤岩体只能松动破碎,不能抛掷。•当0.75<n<1时,为弱抛掷漏斗(弱抛掷爆破),破碎的煤岩块抛掷在自由面附近;•当n=1时,为标准抛掷漏斗(标准抛掷爆破),破碎的煤岩块抛离自由面约3~5m;•当1<n<3时,为强抛掷漏斗(强抛掷爆破),破碎的煤岩块抛离自由面可达数十米。•柱状装药的爆破特点:•自由面的影响:•光面爆破•通过合理选择各种参数,严格控制装药量,科学布置各种炮眼,按照一定的顺序起爆装药,在隧道及地下工程掘进爆破后断面成形规整、表面光滑,这种人为控制的爆破方法就叫光面爆破。•光面爆破的优点:•巷道成形规整、光滑,接近于设计轮廓线的要求,受力性能好,应力分布均匀,有利于围岩稳定,自身支承力强,可提高防护能力。对井巷围岩的炮震扰动范围明显减小。可与喷射砼支护配合使用,减小巷道的掘进断面。节约材料,降低工程造价。•光面爆破的质量标准:1.围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的50%;2.超挖尺寸不得大于150mm。欠挖不超过质量标准规定;3.围岩面上不应有明显的炮震裂缝。光面爆破形成机理•应力波干涉假说•自由面假说•岩块碰撞假说•残余应力假说巷道掘进中钻眼爆破工作要做到以下几点:爆破后所形成的巷道断面应符合设计要求和《井巷工程施工及验收规范》的标准,巷道的方向与坡度均应符合设计规定,光面爆破要求巷道超挖不得大于150mm,欠挖不得超过质量标准规定。爆破的岩石块度应有利于提高装岩生产率(一般不大于300mm),有时还要求岩石堆积状况便于组织装运,便于钻眼与装岩平行作业。对巷道围岩的震动和破坏小,以利于巷道的维护。爆破单位体积岩石所需炸药和雷管的消耗量要低,钻眼工作量小,炮眼利用率要达85%以上。为了获得良好的爆破效果,必须正确地布置工作面炮眼,合理确定爆破参数,选用适宜的炸药和改进爆破技术。二、岩巷施工工艺掏槽爆破:斜眼掏槽直眼掏槽混合掏槽斜眼掏槽:单向掏槽楔形掏槽锥形掏槽优点是适用于各种岩层,可充分利用自由面,掏槽范围大,适用于断面较大的巷道。缺点是掏槽深度较小,受巷道宽度的限制;碎石抛掷距离较远,易损伤设备和支护,易出现大块岩石,循环进度小。直眼掏槽:直线掏槽:角柱状掏槽:又可分为三种形式:三角柱状掏槽菱形掏槽五星掏槽螺旋掏槽LLLL混合掏槽(复式掏槽)主掏槽是直眼掏槽,斜眼掏槽扩大槽腔。周边眼炮眼间距300~600mm,光面爆破时装药量按下列要求布置:软岩:70~120g/m;中硬岩:100~180g/m;硬岩:150~250g/m。装药结构:不耦合装药、单段空气柱装药、空气柱间隔装药炮眼布置原则:工作面上各类炮眼布置是“抓两头,带中间”。即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置,其次是布置好周边眼,最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼通常布置在断面的中央偏下,并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能性。周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上,顶眼和帮眼按光面爆破要求,各炮眼相互平行,眼底落在同一平面上。崩落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。目前国内应用的几种装岩作业线⑴气腿式凿岩机打眼――耙斗装岩机装岩――矿车运输――固定或活动错车场调车。⑵气腿式凿岩机打眼――铲斗后卸式装岩机装岩――矿车运输――固定或活动错车场调车。⑶气腿式凿岩机打眼――铲斗侧卸式装岩机装岩――矿车运输――固定或活动错车场调车。⑷液压凿岩台车打眼――铲斗侧卸式装岩机装岩――矿车运输――固定或活动错车场调车。⑸液压凿岩台车打眼――蟹爪式装岩机装岩――胶带转载机转载――矿车运输――固定或活动错车场调车。⑹液压凿岩台车打眼――蟹爪式装岩机装岩――梭式矿车运输。常用的几种装岩机耙斗式装岩机铲斗式装岩机后卸式、侧卸式蟹爪式立爪式蟹爪立爪式等常用的几种调车方法固定错车场调车法活动错车场调车法浮放道岔翻框式调车器风动调车器气动调车盘利用专用转载设备2140~60m30~40m544530~40m40~60m126323115m80~100m30~40m60~100m30~60m126455432130~60m60~100m20~30m双向菱形浮放道岔单轨浮放双轨道岔对称浮放道岔提高装岩生产率的途径:1.积极推广和研究装岩、运输机械化作业线,不断提高装岩机工时利用率,缩短循环中的装岩时间。2.积极选用和研制高效能的装岩机,根据断面大小选用合适的装岩机。3.做好爆破工作,为提高装岩效率创造条件。4.发展一机多用设备,以平行作业方式缩短循环时间。5.加强装岩调车的组织和管理工作。大断面岩巷高效快速施工综合技术与工艺研究7-1爆破原始条件表名称数量名称数量巷道掘进断面13.64T320水炸药胶φ35×200岩石坚固性系数4~6毫秒延期电雷管1~5段矿井瓦斯等级低瓦斯表4-8装药量及起爆顺序眼号眼名眼数/个眼深/个装药量起爆顺序连线方式装药结构单孔小计卷数/个重量/kg卷数/个重量/kg1空眼12.8串联2~5掏槽眼42.751.25205Ⅰ连续装药6~26辅助眼212.5418421Ⅱ27~41辅助眼152.5416015Ⅱ42~64周边眼232.51.50.37534.58.625Ⅳ单段空气柱65~73底眼92.74.51.12540.510.125Ⅴ连续装药74水沟眼12.54141Ⅴ合计74187.924360.75表4-9预期爆破效果名称数量名称数量炮眼利用率0.85每米巷道炸药消耗量/kg/m28.52每循环工作面进尺/m2.13每循环炮眼总长度/m187.9每循环爆破实体岩石/m335.57每m3岩体雷管消耗量/个m32.05炸药消耗量/kg/m31.71每米巷道雷管消耗量/个/m34.3大断面岩巷高效快速施工综合技术与工艺研究1235697012717273424113144043116862675742767666528257824296463302318491015393816174445464748373620212232316261595857335655345453523551501976160025005027002800270010010037004505505505505505505504504200图7-1 4m断面炮眼布置图(M1∶50)496028002500270077350350400400123547986250250500150150(M1∶20)347516490550550采用中深孔光面爆破技术,炮眼深度为2.5m,炮眼利用率实际为0.87,使巷道的成巷速度在2006年9、10和11月份分别达到了134m、153m和158m,连续三个月超过了项目要求的指标,比原来的掘进速度(原来的平均月进度为90m)分别提高了48.9%、70%和75.6%,达到了预想目的。三、施工组织•正规循环作业•工作制度采用四八混合作业制度,每天三班掘进,一班喷射砼支护•打眼与装岩的平行•支护与装岩的平行等•工业工程理论•工作研究:该理论是工程体系中最重要的基础技术,以提高生产率和整体效益为目的,利用方法研究和作业测定(工作衡量)两大技术,分析影响工作效率的各种因素,帮助企业挖潜、革新,消除人力、物力、财力和时间方面的浪费,减轻劳动强度,合理安排作业,用新的工作方法来代替现行的方法,并制定该项工作所需要的标准时间,从而提高劳动生产率和经济效益的一门现代化的科学管理技术。•基于此思想,应对巷道施工中的各工序进行时间测定,确定该工序标准作业时间。作业时应对工作面炮眼进行分区,以便凿岩台车的每台钻机负责一定区域的打眼任务(将巷道按中线分成两部分),测定每一个炮眼的钻眼时间及每台钻机所负责的所有炮眼的钻眼时间,从而确定出工作面钻眼的时间。测定侧卸式装岩机完成一个装车循环所需时间,按每个循环所爆破的矸石量计算装岩时间。其它工序则在工作时间内或平行作业或顺序作业。时间(h)序号12346510工 序交接班临时支护装岩上部锚网支护下部锚网支护钻眼初喷浆装药连线放炮通风时间15151656030120303030123456/分表5-1 正 规 循 环 图 表987后方装岩120喷浆班1234交接班装岩砌水沟钻眼1512018060喷浆2405施工作业分区6000200005000钻眼区装岩区复喷砼区锚网支护区初喷浆区夜二点班序号12346510工 序交接班临时支护装岩上部锚网支护下部锚网支护钻眼初喷浆装药连线放炮通风时间15301656030120303030234567/分表5-2 正 规 循 环 图 表987后方装岩120喷浆班1234交接班装岩砌水沟钻眼1512012060喷浆2255早八点班8910111213午二点班(14点)141516171819晚八点班(20点)2021222324111砌水沟1202四、巷道支护理论•由于巷道开挖及煤体回采的影响,引起周围岩层中出现应力重分布,其结果导致应力在岩体中出现了局部高应力区。它直接影响着巷道支护方案的选择。•随着煤炭的不断开采,浅部、易开采的煤层已所剩无几,目前我国主要产煤矿区中,除神府煤田及山西的个别矿区外,大部分地区均已开采深部煤层或地质条件较复杂、地应力较大、较难以开采的煤层。这样就给井下巷道维护带来更高的要求,传统的巷道支护如棚式支护、砌碹支护等方式已不能满足煤炭安全生产的要求。巷道围岩应力场的各种形式(一)目前常用的支护方式•由于巷道的开挖形成空洞,破坏了原岩体中的原有的应力状态,巷道周边由原来的三向应力状态变成了两向应力状态,从而出现了应力重分布与应力集中现象,这二者导致了在岩体中分别出现了较大的剪应力和拉应力的出现,并使岩体向巷道内移动,若不进行及时的支护,巷道会产生严重变形,影响到其使用功能,更为严重的是由于岩体中构造复杂,节理裂隙发育,当变形量达到一定程度后就会产生冒顶片帮等事故,严重影响着煤矿的安全生产。•目前巷道支护方式主要有:•1.棚式支架(木支护,混凝土支架,金属支架等,其中金属支架又有普通金属支架及可缩性金属支架。)这类支护方式主要用于矩形及梯形巷道。•2.砌碹支护:料石砌碹,现浇混凝土•3.锚喷支护:锚杆支护、喷射砼支护、锚喷联合支护、锚喷支护+(网、钢带、梯子梁等)联合支护。•4.上述锚喷支护再加锚索加强支护锚喷支护前两类支护方式均属被动支护,锚喷支护则为主动支护方式,能充分利用围岩自身的承载能力•1.喷射砼支护原理•(1)封闭围岩,防止围岩风化作
本文标题:岩巷快速施工技术巷道事故
链接地址:https://www.777doc.com/doc-180672 .html