斜坡道快速掘进施工工法

斜坡道快速掘进施工工法
一、前言
斜坡道是矿山开拓系统工程的重要方式之一，对运输其大型采矿设备和用于紧急事件的安全通道方面起着非常重要的作用。

斜坡道具有一定的倾角，独头作业，相对平巷而言，在通风、掘进、出碴等方面有一定的施工难度。

斜坡道的施工方法有全断面掘进有轨设备出碴、全断面掘进无轨设备出碴、半断面掘进有轨设备出碴、半断面掘进无轨设备出碴等，如何达到在确保安全情况下快速掘进的目的，视其断面大小及倾角大小，首先应选择合适的施工方法，其次应精心组织，合理安排、科学管理，优化参数。

2004年中国华北冶金建设公司北票项目部承建的辽宁省北票市凌钢集团保国铁矿斜坡道选择了合适的施工方法，精心组织，合理安排、科学管理，优化参数，在安全质量技术方面采取一系列配套行之有效的措施，在7个月时间内完成了掘进20589m3,完成支护，斜坡道掘进平均月进尺达204m，最高月进尺达245m，创造了我公司斜坡道掘进新记录。

斜坡道配套的管理技术获得2004年建设公司科技进步三等奖。

在此基础上形成本工法。

2.工法特点
选择合适的施工方法：掘进采用全断面开挖一次成巷作业方式，出碴采用装载机装碴配汽车运输无轨设备出碴作业方式。

掘进爆破技术：掏槽采用斜眼掏槽，周边眼采用光爆技术，掌子面爆破采用微差爆破技术。

本工法循环进尺大，炮效高，每循环岩碴量大，火工材料单耗低，具有低成本，高效快速的特点。

本工法采用滚班作业制，掘进、支护平行作业，具有工序衔接紧凑，凿爆循环时间短，安全可靠等优点。

3.适用范围
本工法适用于矿山开拓下向斜坡道施工，并且斜坡道毛断面大于13m2，坡度小于17%，出水量小于5m3/h的巷道掘进施工中。

4.工艺原理
采用全断面开挖一次成巷作业方式，提高了成巷速度。

采用斜眼掏槽，加快了掘进速度，保证了爆破质量。

周边眼采用光面爆破技术保证了成巷质量。

采用掘进、支护、通风平行作业，确保了施工安全。

5.施工工艺流程和操作要点
施工工艺流程
施工准备→凿岩→爆破→通风→出碴
操作要点
5.2.1劳动组织
1、采用滚班作业制：分两个凿爆班，两个出碴班，一个支护班，一个机修班。

2、凿爆班每班5人，共计10人，出碴班每班5人，共计10人，支护班4人，机修班6人。

5.2.2施工准备
1、检撬帮顶浮石，恢复照明，清理底根。

2、搭建工作平台，工作平台制作应轻巧，使用安全方便，便于安装和拆卸，高度在1650mm左右，平台与斜坡道顶底板平行，平台上能站两人操作两台凿岩机。

3、放出巷道中线和腰线，将中心和腰线引到掌子面，根据中线和腰线划出巷道轮廓线。

4、接入风水管。

5.2.3凿岩
1、掌子面安排4台YT28凿岩机，采用一字形钻头，直径取φ38mm，平台上2台，平台下2台。

2、布置炮眼时，根据作业面大小和岩石情况，布置掏槽眼、辅助眼和周边眼。

3、炮眼数量：按下列公式计算：
炮眼总数：N＝3.332
fS
f－岩石硬度系数；
S－巷道断面面积。

4、开门子：两人相互配合，一人操作钻机，另一人扶钎杆，注意作业面浮石和断钎，钎杆与顶底板平行，当两台钻机都开门并稳定后，两台钻机再同时服务业。

5、掘进循环炮眼深度不小于2.0m，掏槽眼超深10～20cm,周边眼应在巷道轮廓线内5～10cm，排列整齐。

底眼距离底板15cm略下斜，拱部眼距不超过500mm，墙部眼距不超过700mm，光面层厚度
为周边眼距。

6、掏槽眼采用楔形掏槽，数量取4～8个，眼距取300～500mm，斜眼角度取55°～70°，眼底距离取100～200mm，控制角度时，用量角器。

7、辅助眼根据实际情况而定其眼距及数量。

8、吹眼打眼结束后，应用吹风器吹净炮孔内碎石、泥浆，吹风时人要站在炮孔侧面。

5.2.4爆破
1、装药
1）每孔2～3卷卷药用底药。

2）母药设两发同段非电雷管，雷管全部斜插入母药，为防止雷管在装药时脱落，导爆管绕过药卷并用胶布缠牢，导爆管雷管传爆方向向孔口。

3）周边眼用直径为φ22～25mm的药卷，装药系数取。

4）掏槽眼及辅助眼用φ32mm的药卷，掏槽眼装药系数取，辅助眼装药系数取。

5）为防止导爆管打折，装药时，一手将导爆管拉直，再用炮棍将药卷顶入。

6）为防止药卷间有间隙，每装一卷药，都要用炮棍用力顶，以使药卷之间紧密接触。

7）药卷装后必须堵孔，材料用炸药箱纸，用水渗泡后，再用炮棍用力将炮纸顶入炮孔，至少堵塞10cm。

2、本工法采用半秒单数非电导爆管雷管。

3、起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼和底眼。

4、联线：孔外统一采用一段非电导爆管雷管作为联接管，采用复式族联接，最后一级非电导爆管雷管导爆管用导爆管套管与导爆管联接，将导爆管引到安全处直接与电子引爆机联接。

5、孔处联接非电导爆管雷管与导爆管应反联接，导爆管应均匀分布在导爆管周围并用胶布缠紧。

6、导爆管与导爆管联接用导爆管套管作为联接管，导爆管套管长度不少于150mm，导爆管应用刀切齐，插在导爆管套管中央位置，两段导爆管对齐并紧密接触，将导爆管套管围成圆环，在两段导爆管交叉处用胶布缠紧。

7、导爆管与电引子引爆机联接时，将导爆管切成齐头，齐头处不允许有脏物，把激发弹引爆线用刀切齐，插入导爆管10mm左右即可。

8、将导爆管接入电子引爆机之前，先将两股引爆线的首端绞合在一起，予以短路，在起爆点位置，分开两股引爆干线，将其分别接牢在电子引爆机的两个输出接线柱上，待“起爆指令”下达后，要先将“充电起爆”开关向左扭转90°至“充电”档位，等看到电压表指针走到2kv时，就该马上把“充电起爆开关”向右扭转90°至“起爆”档位，开始起爆。

5.2.5通风
1、通风方式采用压入式通风方式。

2、风量计算：按下面公式计算
Q掘＝60×V×S
V－规定允许风速：~4m/s；
S－掘进巷道的断面积；
则局部通风机工作风量为：Q＝KQ掘
3、本工法推荐风机：选择2K70型离心式通风机机号为N012D，数量2台，能满足施工通风需要；风筒选用胶质柔形风筒，直径1.2m。

4、风机安装：两台风台串联安装共用一套风管，安装在距斜坡道硐口10m位置。

5、风筒吊挂在巷道小拱位置。

6、爆破、出碴、掘进全程通风。

5.2.6出碴
1、采用2台ZLC-50装载机装碴，5台5吨自卸汽车运输。

2、斜坡道每掘进80m左右，打一错车硐室，错车硐室与斜坡道断面相同，深度15m，错车道作错车之用，在本工法中也是作临时装碴场之用。

3、汽车正向开入斜坡道，在错车硐室调头，车头向斜坡道硐口。

4、在汽车开入斜坡道之前，两台装载机先进斜坡道，一台装载机到掌子面铲碴，一台在错车道等待。

5、装车时汽车先向硐口行进10m左右，装碴的装载机上缓冲平台，另一台装载机到掌子面装碴，装碴装载机倒车进错车硐室，汽
车倒入缓冲平台，装载机将碴装入汽车；另一台装载机装碴重复上述步骤；每台汽车装两铲碴即可。

5.2.7排水
采用接力排水方式，在掘进过程中，每掘进30m在巷道一侧掘一积水坑，用小泵将水接力排出地表。

6.材料与设备
材料
本工法主要用材：乳化炸药、非电导半秒爆管雷管、导爆管、导爆管套管。

机具及设备
施工主要机具、设备见表。

表主要施工机具和设备一览表
序号名称用途说明序号名称用途说明
1 YT28钻机打孔7 汽车出碴
2 全站仪放中线8 装载机装碴
3 水准仪放腰线9 水泵排水
4 局扇通风10 电子引爆机起爆
7.质量控制
质量检验标准
7.1.1本工法执行的现行国家规范及行业标准
7.1.2检验标准
1、巷道的掘进宽度中心线到任何一帮不得小于设计规定的
-50mm，也不得大于设计规定的200mm。

2、顶板掘进允许偏差-50mm，+200mm。

3、底板不得超高。

4、前后炮茬错台不超过100mm。

5、炮眼利用率达到95%。

6、周边眼半眼率达到85%以上。

质量控制
7.2.1测量控制：
1、设计中心线点应在巷道顶板设置。

2、每掘进20m左右应至少放一次线，中线应给出巷道至少两条，两条中线距离不应超过2m，腰线点应设置在巷道两侧，每次放线时，要对上次放线（中线、腰线）进行复核，两次放线中线误差不超过10mm，腰线误差超过20mm；
3、对每次施工结果，应给施工负责人进行现场交底，交待清楚中心线巷道中心线、腰线，并将施工放样整理成书面资料，再向施工负责人进行书面交底。

7.2.2施工掘进
1、施工处或施工班组至少负责人等应会看图纸，能看董图纸，能领会图纸设计意图。

2、对每次技术人员（包括工程技术人员、测量技术人员和质量技术人员）进行的现场或书面技术交底，施工处或施工班组负责人要在场，能领会交底内容，并能把交底内容准确传
达给施工处或施工班组其它施工人员。

3、施工处或施工班组必须严格按测量组给定的中腰线施工，对测量组每次给出的中腰线要妥善保护，不得破坏。

4、在每次开钻之前必须将中腰线引到掌子面，利用中腰线划出开挖轮廓线，并按照掌子面实际情况；周边眼采用光面爆破时，周边眼眼距：拱部不超过500mm，墙部不超过700mm，光面层厚度应为周边眼眼距；
5、凿岩工在开钻前要知道那些孔是垂直孔，那些孔是斜孔；钻凿垂直孔时，钻机钎杆应与巷道顶底板平行，钻凿斜孔时，先计算出斜孔与中心线的角度，用量角器控制钻机钎杆与中心线的角度；周边孔应布置在轮廓线内50-100mm，孔底正好在轮廓线上，所以要求钻凿周边眼应由有经验的钻凿技术好的凿岩工钻凿。

6、在装药前应对钻凿好的炮眼进行检查，特别是周边眼，必须进行检查，对不合格的周边眼炮孔应进行补孔；
7、为防止导爆管打折，装药时，一手将导爆管拉直，再用炮棍将药卷顶入。

8、为防止药卷间有间隙，每装一卷药，都要用炮棍用力顶，以使药卷之间紧密接触。

9、药卷装后必须堵孔，材料用炸药箱纸，用水渗泡后，再用炮棍用力将炮纸顶入炮孔，至少堵塞10cm。

10、孔外联接导爆管雷管与导火爆管必须反联，并用胶布缠紧。

8. 8.安全措施
起爆网络联接必须正确、合理，起爆前必须对网络进行一次复查.
8.1.1《金属非金属矿山安全规程》 8.1.2《爆破安全规程》 爆破安全距离影响范围按以下公式计算
8.2.1地震波影响范围
()m v K Q R a
1
＝地 式中：地R 为地震波影响半径，(m)；
Q 为最大一响炸药量；
K 为地震波系数；
a 为安全系数；
V 为安全速度（cm/s ）；
m 为药量指数；
8.2.2冲击波影响范围
Q K R 冲冲＝
式中：冲R 为冲击波影响半径，（m ）；
Q 为最大一响炸药量；
冲K 为冲击波的安全系数。

8. 3安全控制措施
8.3.1爆破地震波影响半径影响范围内的各种管线和电器设备必须进行加固和防护。

8.2.2施工前要求对通道和作业现场认真检查，将浮石检撬干净，
保证安全可靠，畅通无阻，且有良好的照明。

8.2.3作业按国家爆破规程和有关安全法规要求准备和施工。

8.2.4爆破后先恢复照明和通风，必须对作业地点的帮顶浮石进行检撬，如有破坏，必须及时修复，确定安全后再进行下一步作业施工。

9.环保措施
本工法执行的现行国家环保标准
9.1.1《建筑施工现场环境与卫生标准》 JGJ146-2004
环保卫生管理
9.2.2在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，遵守工矿企业内部有关规定。

9.2.3施工场地整洁文明，每日工完场净。

9.2.4加强对施工用电、油料、火工材料、设备、机具、生产生活垃圾、废弃物的控制和治理、回收，随时接受相关单位的监督检查。

10.效益分析
斜坡道快速掘进施工工法与利用普通施工方法相比，本工法具有施工时间短，效率高，安全性可靠，即经济又合理的优点，所以在矿山斜坡道施工中可以推广应用。

斜坡道快速掘进施工工法与普通施工访求相比，可节省投资约1/3，给企业带来了很好的综合经济效益和社会效益，有广阔的发展前景。

以一个实际工程为例，分析经济效益情况（表10. 4-1）：
表10. 4-1 经济效益分析表单位：元/m
项目名称
快速掘进施工
实际费用普通施工方
法投资预算
节省
投资
备注
斜坡道402 591 189
前倾中深孔拉槽爆破节省投资费用约1/3。

11.工程实例
辽宁省北票保国铁矿斜坡道开拓工程
11.1.1工程概况
斜坡道工程掘进工程量1433.867m/20589m3，支护量1413.867 m/1743.5m3，巷道断面采用1/3B三心拱，掘进断面宽度4.2m，净断面宽4.0m，掘进断面面积13.9898m2，净断面面积，斜坡道坡度17%错车道长15m，水平间距80m，错车道对应的斜坡道是缓冲平台，长度16m，坡度5%；涌水量小于4m3/h。

经工程技术人员现场勘查具体研究最后提出快速掘进施工方法，节省成本约1/3，工期提前29天。

实物工程量：详见表11.1.1-1
表11.1.1-1实物工程量表
序
号名称单位
优化前优化后
备注
数量
1 掘进断面积m2
2 岩石硬度系数 f 8-10 8-10
3 炮眼深度m 掏槽
4 炮眼个数个53 43
5 炮眼总长m 100
6 炮眼利用率% 85 95
7 每循环井尺m
8 每循环岩石量m3实体
9 每循环炸药消耗Kg/m3
10 每循环雷管消耗量个60 46
11 每单位岩石雷管消耗量个/m3 3 2。