第4-5次课(平巷施工)

第4-5次课1.2平巷施工2012年春主要内容1.2.1凿岩工作1.2.21.2.31.2.4爆破工作通风与防尘工作岩石的装载与运输1.2平巷施工地表有出口的平巷一般称为平硐，平硐的施工一般包括平硐口施工和基岩施工两部分，平硐口的施工包括明挖法和暗挖法，表1为平硐口开挖方法及适用条件。1.2平巷施工

1.2平巷施工

开挖方式开挖方法适用条件明挖法全断面一次开挖覆盖层较薄且松软，顶板不易维护，明槽段工程量不大暗挖法全断面掘进法覆盖层厚、稳定、坚固、整体性好，节理不发育，岩石坚固性系数f≥6导硐法覆盖层厚且较破碎，稳定性差，岩石坚固性系数f=2~4超前支架法覆盖层为厚的岩石松散破碎带，岩石坚固性系数f<2，或厚的土层表1平硐口开挖方法及适用条件

地表没有出口的平巷和平硐的基岩施工是一样的。岩巷掘进一般都采用一次成巷施工方式。按照巷道断面的形状及大小、围岩性质、水文地质情况及技术装备状况等的不同，一次成巷可分为全断面一次掘进法、超前导硐掘进法和台阶工作面掘进法三种方式。施工中应尽量优先采用全断面一次掘进法。按照掘进与支护二者之间的关系，有平行作业和单行作业两种作业方式。1.2平巷施工

平巷施工包括普通施工法（凿岩爆破法）、复杂地质条件下的施工法和联合掘进机掘进法。金属矿山大多数采用凿岩爆破法进行巷道掘进，其施工工序包括：凿岩爆破、通风、装岩运输和支护四个方面。辅助工序有撬浮石、铺轨、接管线等。本章重点讲解凿岩爆破、通风和装岩运输，支护将在第八章讲解。1.2平巷施工

1.2.1凿岩工作1.2.1凿岩工作一、凿岩机具分类及特点平巷掘进使用的凿岩机可分为风动凿岩机、凿岩台车和钻装机三大类。（一）风动凿岩机风动凿岩机是以压缩空气为动力的凿岩机具，按其支架方式可分为手持式、气腿式、向上式和导轨式几种；按冲击频率可分为低频、中频和高频三种。1.2.1凿岩工作

（1）手持式凿岩机主要型号有：Y-24、Y-26、Y-30等，适于向下打眼。见附图。（2）气腿式凿岩机机身重量由气腿支撑，主要型号有：7655、YT-24、YT-26、YTP-26等，适于打水平眼或一定角度（与水平线小角度）倾斜眼。7655凿岩机示意图见1-11.（3）向上式凿岩机为与气腿轴线在同一轴线或平行，主要型号为YSP-45，适于向上打垂直孔。见图1-12所示。1.2.1凿岩工作

（4）导轨式凿岩机属于大功率凿岩机，其质量在35kg以上，配备有导轨架和自动推进装置。主要型号有：YG-40、YG-80、YGZ-90、YGP-28等，适于在巷道和竖井内钻孔，在平巷内钻孔，需要安设在起支撑作用的钻架上，或者与凿岩台车和钻装机配合使用；在竖井内钻孔，需与伞钻或环形钻架配合使用。可打各种角度孔。见附图。解释凿岩机型号中各字母意义。1.2.1凿岩工作

在平巷掘进中，当用气腿式凿岩机组织快速施工时，一般用多台凿岩机同时作业。一般每0.5~0.7m宽配备一台。工作面风水管路布置见图1-13.1.2.1凿岩工作

（2）凿岩台车凿岩台车是一种液压凿岩设备。能够移动并支持多台凿岩机同时进行钻孔作业。主要由液压凿岩机、钻臂、车架、行走机构和其它附属设备组成。特点是配用高效率凿岩机，保证钻孔质量，提高凿岩效率，减轻劳动强度，并适合钻凿较深的炮孔。见附图。（3）钻装机能完成钻孔和装载的一体机。见附图1.2.1凿岩工作

One-boomrigThree-boomrig国产CGJ-2型凿岩台车，配备两台YT－24凿岩机，轨轮式风动马达丝杠推进，直流电动机驱动轨轮行走钻装机钻孔1.2.2爆破工作1.2.2爆破工作1.2.2.1爆破参数确定一、炮孔深度的确定炮孔深度是指孔底到工作面的平均垂直距离。加深炮孔可以使每个循环进尺增加，相对地减少了辅助作业时间，爆破材料的单位消耗量也可相应降低；但炮孔太深时，凿岩速度就会明显降低，而且爆破后岩石块度不均匀，装岩时间拖长，反而使掘进速度降低。采用气腿1.2.2爆破工作式凿岩机时，炮孔深度为1.5~2.0m；采用凿岩台车时，一般为2.2~3.0m。炮孔深度可根据月进度计划和循环组织时间进行估算。（1）按月进度计划确定炮孔深度1.2.2爆破工作

（2）按循环组织确定炮孔深度根据完成一个掘进循环的时间和劳动工作组织，计算炮孔深度：1.2.2爆破工作

二、炮孔直径气腿式凿岩机，炮孔直径以38~42mm；凿岩台车炮孔直径为45~50mm。炮孔直径一般比药卷直径大5mm左右。三、炸药消耗量一茬炮的总药量按下式计算：1.2.2爆破工作

上式中的Q和q值是平均值。实际装药时，掏槽孔>辅助孔>周边孔；周边孔的底孔>帮孔>顶孔。四、炮孔数目爆破要根据断面形状大小、岩层性质和结构和工程对爆破效果的要求进行设计，并通过爆破实践不断总结完善。炮孔数目是根据具体的爆破设计经验确定的。1.2.2爆破工作

一次爆破所需的总炸药量也可以根据炮孔数目进行计算：1.2.2爆破工作

根据上面两个装药量计算式相等求得炮孔数目计算公式为：炮孔数目也可用下式进行估算。1.2.2爆破工作

1.2.2.2爆破图表的编制爆破图表是指导、检查和总结凿岩爆破工作的技术文件。主要包括三部分内容：一是爆破原始条件；二是炮孔布置图和附表说明；三是爆破效果表。1.2.2.3光面爆破一、光面爆破要求应达到如下三个标准：1.2.2爆破工作

（1）爆破后周边留下的眼痕数应不少于其总数的50%；（2）超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；（3）岩石上不应留有明显的炮震裂缝。二、光面爆破参数（1）炮孔密集系数炮孔密集系数是周边孔距与最小抵抗线的比值。即：1.2.2爆破工作

（2）药卷直径光面爆破一般采用不耦合装药，炮孔直径为40~42mm，小药卷直径为25mm，不耦合系数为1.6。（3）装药结构见表1-17。（4）各周边孔起爆时差一般同时起爆，效果较好。1.2.2爆破工作

三、光面爆破的施工方法施工重点是精确凿岩，周边孔的孔口开在设计轮廓线上，孔轴线向外偏斜3°~5°，孔底落在设计轮廓线外100mm左右处，为下茬炮开孔创造条件。另外，炮孔间要互相平行，孔底要落在同一平面上。这样爆破后的实际轮廓线成缓接的阶梯状。见图1-16.1.2.2爆破工作

1.2.3通风与防尘工作1.2.3通风与防尘工作1.2.3.1通风工作

掘进巷道通风目的：排除有害气体和粉尘、提供新鲜空气、降温。通风方式有三种：压入式、抽出式和混合式。一、压入式通风

定义：局部通风机把新鲜空气经风筒压入工作面，污浊空气沿巷道流出。

1.2.3通风与防尘工作要求：通风机吸风口距巷道口距离不得小于10m；风筒出风口距工作面不超过10m。（《安全规程》6.4.4.2条规定，下同）

优点：可采用柔性风筒，吊挂方便，漏风少；有效射程大。

缺点：长距离掘进排出炮烟需要的风量大；工人进入工作面需穿过污浊空气。具体形式见图1。1.2.3通风与防尘工作二、抽出式通风

定义：局部通风机把工作面的污浊空气经风筒抽出，新鲜风流沿巷道流入。

要求：风筒的排风口必须设立主要巷道风流的下方，距掘进巷道口不得小于10m；风筒的入风口距工作面的距离应不超过5m。

优点：排烟与巷道长度无关；在有效吸程内的排尘效果好，排除炮烟所需风量小，回风流不污染巷道。1.2.3通风与防尘工作缺点：只能采用刚性风筒或刚性骨架的柔性风筒；有效吸程短，平巷掘进中很少采用。1.2.3通风与防尘工作三、混合式通风

定义：是压入式通风和抽出式通风的联合应用。

要求：压入风筒的出口应不超过10m，抽出风筒的入口应滞后压入风筒的出口5m以上（6.4.4.2条规定）；压入式局部通风机的吸风口与抽出风筒入口距离应不小于15m，以防止造成循环风流；一台局部通风机不能满足通风要求时，可在距局部通风机为1/3风筒长度处串1.2.3通风与防尘工作联一台抽出式局部通风机，要求抽出式局部通风机的抽出风量比压入式局部通风机吸入风量大20%~25%。

优点：兼有压入式和抽出式通风优点。

缺点：通风机多、通风材料消耗大。见图1-19。1.2.3通风与防尘工作1.2.3.2防尘工作巷道掘进时，在钻孔、爆破、装岩及运输等过程中，都会产生粉尘。而粒径小于5μm以下的粉尘危害性最强，过多的吸入时间久了，就会得尘肺或矽肺病，尤其矽肺（SiO2粉尘），会造成呼吸功能减退，甚至造成死亡。防尘措施：（1）湿式凿岩；1.2.3通风与防尘工作（2）生产中采用喷雾洒水降粉尘、用水炮泥爆破；（3）加强通风排尘工作；（4）加强个人保护工作，戴防尘口罩。1.2.3通风与防尘工作1.2.4岩石的装载与运输1.2.4岩石的装载与运输装运工序是掘进中的主要环节，是最繁重、最费工时的工序，占掘进循环总时间的35%～50%，有待于进一步提高。1.2.4.1装岩设备装岩设备主要包括装岩机、装运机和铲运机。其中装岩机包括：铲斗后卸式装岩机、铲斗侧卸式装岩机、蟹爪式装岩机、立爪式装载机、立爪-蟹爪式装岩机、耙斗装岩机等种类。1.2.4岩石的装载与运输一、装岩机（一）装岩机各种类介绍（1）铲斗后卸式装岩机

分类：按装载方式分为铲斗直接装岩和铲斗装岩皮带转运两种类型。按动力方式分为风动和电动两大类。

基本特点：铲斗直接向后卸载，铲斗容积0.13～0.5m3，生产能力15～90m3/h。1.2.4岩石的装载与运输适用条件：适用比较小的巷道断面为1.8×1.8m～3.5×3.2m；装岩块度300～700mm；所有的有轨中、小断面巷道均可使用。1.2.4岩石的装载与运输Z-30B型电力铲斗装岩机（2）铲斗侧卸式装岩机

基本特点：铲斗正面铲装，在设备前方侧转卸载，铲斗仅有一侧挡板或双侧均无挡板；铲斗插入力大，斗容大（0.8m3），生产能力高；铲取面宽，不移动机器可铲4m宽。

适用条件：适用于断面为12m2以上的巷道，铲装大块硬岩最为有利。见图1-24及附图。1.2.4岩石的装载与运输（3）蟹爪式装岩机

基本特点：一般为电力驱动，液压控制，履带行走。前端有一个可升降的倾斜平台，安设皮带，刮板或链板运输机，并有一对由曲轴带动的两个耙爪，随机体前移，两个耙爪连续交错耙取岩石，形成连续装岩。缺点是蟹爪容易压死不能工作。

适用条件：6m2以上的各种断面巷道。见图1-25及附图。1.2.4岩石的装载与运输（4）立爪式装岩机

分类：动力有气动和电力两种，行走有轨道和履带两种。

基本特点：具有耙渣机构简单可靠，动作灵活，对巷道断面和岩石块度适应性强，能挖水沟和清理底板，生产率较高等特点。但爪齿易磨损，操作较复杂。

适用条件：能用在5m2以上的各种断面巷道，在岩石块度大时也能保证高的生产率。见图1-26及附图。1.2.4岩石的装载与运输（5）立爪-蟹爪式装岩机

基本特点：克服了立爪和蟹爪的各自缺点。

适用条件：能用在6m2以上的各种断面巷道，但块度在500mm以下为宜。见图1-27及附图。1.2.4岩石的装载与运输（6）耙斗装岩机

基本特点：由耙斗、装车台、卸料槽和绞车、车架，以及主尾绳和滑轮等部件组成的组合机械，具有结构简单、操作容易、安全可靠，生产率高，适用面广特点。

适用条件：除适用一般巷道外，还可用于弯道和斜巷。见图1-28及附图。1.2.4岩石的装载与运输P30B型耙斗装岩机

P-15B型耙斗装岩机

（二）影响装岩机生产率因素（1）调车，使等车时间加长，尤其单轨运输影响更大；（2）岩石性质，主要指岩石块度、密度、湿度、硬度等，一般随着以上指标的增大而增大；（3）爆破效果；（4）工作条件和生产组织。1.2.4岩石的装载与运输（三）装岩机生产率的计算以铲斗式装岩机为例。（1）纯理论小时生产率：1.2.4岩石的装载与运输（2）考虑满斗系数：普西（3）考虑装岩机时间利用率：1.2.4岩石的装载与运输（4）装满一辆矿车实际所需时间：（5）实际生产率为：1.2.4岩石的装载与运输（6）实际装岩时间：装岩工序的总时间：（四）提高装岩机生产率措施（1）结合施工条件合理选择高效装岩机；（2）改善爆破效果；（3）减少装岩间歇时间；（4）提高调车效率，缩短调车时间。1.2.4岩石的装载与运输二、装运机装运机是本身带有铲斗和车厢，属于轮胎式无轨运输。主要分类如下：（1）车厢后卸的气动式装运机：逐渐被淘汰；（2）车厢后卸的柴油式装运机：运输效率高，在长距离运输时可代替无轨运输设备。（3）推出车厢卸载的柴油式装运机：车厢可伸缩，车厢内有推板，既可改变车厢容积，又可推卸矿岩。（4）厢底卸载式柴油装运机。1.2.4岩石的装载与运输三、铲运机分为电动和柴油驱动两种，目前已经国产化。国外主要有芬兰Sandvik公司和瑞典Atlas公司两大品牌。无论是巷道掘进还是采场出矿，已被广泛使用。一般巷道掘进采用柴油铲运机。铲运机斗容为0.76～9m3，适用各种巷道断面。铲运机有四个轮子，均为驱动轮。转向方便，爬坡能力大，生产效率高。见图1-29、30、31及附图。1.2.4岩石的装载与运输1.2.4.2工作面调车与转载一、工作面调车（一）固定错车场调车法错车道不能紧跟工作面，装岩机工时利用率低，只能达到20%-30%，适用于工程量不大，进度较慢的巷道工程。见图1-32。1.2.4岩石的装载与运输（二）活动式错车场调车法分为平移式调车器、浮放道岔等专用调车器。调车器可紧跟工作面前移，装岩机工时利用率可达30%-40%。见图1-33。1.2.4岩石的装载与运输（1）平移调车器常用的有翻框式调车器。距工作面15-20m处将翻框式调车器的活动盘浮放在轨道上，空车推入调车器上然后横向推到固定盘上，把活动盘翻起，重车推出，再放下活动盘，把空车推入工作面。见图1-34。1.2.4岩石的装载与运输（2）浮放道岔分为单线和双线浮放道岔两种。距工作面30-40m处将浮放道岔浮放在轨面上，一般需要爬坡轨道，使矿车能爬上浮放道岔。结构简单，容易加工，方便使用。见图1-35。1.2.4岩石的装载与运输二、转载设备及装、转、运作业线为进一步减少调车时间，提高装岩机效率，采用装岩机装岩，转载设备转载，电机车带动矿车运输的联合作业线。可将装岩机工时利用率提高到60%-70%。（一）胶带转载机作业线见图1-36及附图。（1）分类①悬臂式：见图1-37a。1.2.4岩石的装载与运输

优点：结构简单，长度较短，行走方便，适用于弯道。

缺点：一次装矿车数量少，连续装载能力小，装岩机装岩利用率较低。②支撑式：见图1-37b。设有辅助轨道，专供支撑架行走。

优点：装载机较长，可存放较多矿车，连续装载能力大，辅助工作量相对悬挂式小。

缺点：适于长直巷道，不适于弯道。1.2.4岩石的装载与运输③悬挂式：见图3c。转载机悬挂在巷道顶部单轨架空轨道上。

优点：容纳矿车多，移动灵活，装岩机基本连续作业。

缺点：辅助工作量大，不适于弯道。（2）作业方法为缩短转载机长度，矿山多采用反复调车法。见图1-38。1.2.4岩石的装载与运输装车数目为：

式中x——连续装车的矿车数量；

n——转载机下可容纳的矿车数量。由于生产组织复杂，已不被采用，一般采用一台支撑式配合一台悬臂式进行作业，一次完成装车。1.2.4岩石的装载与运输（二）转载斗车作业线作业线设备构成：铲斗后卸式装岩机、转载斗车（有时配两台）、一列矿车和电机车。金属矿山使用较多，适用于中