综掘机施工工艺工法.doc

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综掘机配套轨道运输在有色金属矿山施工工法
中国华冶科工集团有限公司西南分公司
李铁山、贾振敏、王民强 、张顺利、刘江伟
1、前言
20世纪80年代以来，我国矿产资源经济开发技术不断更新，面对一些新型矿山、不同的地质条件及新型技术应用，因此新型矿山机械化设备也随之陆续投入使用，使新的矿山建设施工技术突飞猛进。
因矿山施工能源消耗量大，为实现国家低碳经济发展达到节能减排目标，要求矿山施工企业需要研究新工艺、新材料，采用高效、节能、环保设备投入生产提高劳动生产率，达到节能降耗的目标。
矿山施工一般存在投资大、施工周期长，资金回笼慢和工人劳动组织力大的特点，随着生产力的大力发展和科学技术不断进步，新型矿山施工机具不断更新换代和大型机械化设备投入使用，矿山建设周期将逐步缩短，工人的劳动强度逐渐下降。
随矿山施工进一步开发，矿山施工除了逐步向地下深层发展也将向地质条件复杂的云贵川等地区发展，云贵川地区大部分属沉积岩，岩石比较破碎、松软，增加了施工难度，综掘机施工一般在岩石硬度系数f≦8的中硬以下巷道岩石掘进施工中发挥效能，综掘进等大型机械化设备投入使用也是有色金属矿山发展的必然趋势，大力推广综掘机在有色金属矿山中使用，符合国家矿山革新和推广节能的产业政策，是当代矿山逐步走上现代化矿山逐步向节能、高效、环保、可持续方向发展的需要，也是改善矿山施工作业方法，提高矿山建设的质量和施工工效，降低因爆破造成的各类事故发生是实现矿山建设现代化可持续发展的需要，因此，它具有强大的生命力和广阔的发展前景。
综掘机施工在有色金属矿山施工工艺与以前的炮掘施工有着本质的区别，综掘机施工是依靠电机使截割部旋转带动截齿切割岩石，属于物理割岩，与炮掘相比减少了掘进对周围岩石的扰动，另外在环境保护及改善作业环境方面也有着较大提升，不会产生有毒有害气体，与炮掘施工工艺相比，在循环作业时间上也有较大效率。
综掘机的配套使用将缩短了施工工期，节约资源，减少能耗，综掘机在有色金属矿山的应用，是有色金属矿山井巷掘进施工中又一个新的里程碑，具有很大的推广应用价值。
2、工法特点
1：综掘机截割岩石属于物理方法截割岩石，截割速度快，可以实现掘进、运输连续作业，大大提高生产效率；2：缩短建设施工周期，降低施工成本；3：无有毒气体，节能、环保；4：减少因围岩稳定性较差而造成安全事故发生率:。
3、适用范围
适用于煤巷、半煤岩巷以及岩石最大单向抗压强度小于85Mpa的巷道、隧道掘进施工；可截割纵向工作坡度≤±18°斜坡道、斜井施工。
4、工艺原理
综掘机通过旋转截割部，使截割头上截齿与岩石在压力作用下发生碰触，利用物理作用把岩石从围岩母体中剥离出来，再利用综掘机上铲板、星轮、第一运输机、第二运输机等配套设施把剥落的碴石从掘进面转送至皮带上或梭车内，由皮带或梭车把碴石从迎头运至硐外排碴场。
5、工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程及机械化配套示意图
综掘机施工生产工艺流程见图5.1-1。
测量放线

设备检查
割岩、装岩

拱顶断面检查

顶部锚网支护

出碴、清底

侧帮断面检查

帮部锚网支护

隐蔽检查验收

喷浆支护

图5.1-1综掘机施工工艺流程图

电机车车
梭式矿车
皮带转运载机
掘进机

掘进作业面机械化配套示意图5.1-2

5.2操作要点
5.2.1设备检查
设备检查首先检查电源电压，综掘机电压为1140V、综掘机紧急制动系统是否灵活、液压系统油管油温及抗磨液压油数量，行走部、一运输送、铲板及星轮、截割部运转操及油路；截割部运转及截齿缺损情况，二运皮带的运转检查。
5.2.2测量放线
利用检校好的激光线或现场标定的中腰线，根据设计坡度和开挖断面尺寸，在作业面上用红油漆画出掘进开挖的轮廓线。
5.2.3割岩、装岩
5.2.3.1截割岩石是综掘机通过旋转截割头，利用截割头上截齿把岩石从母体中剥离下来，截割的进刀一般是从巷道左下角开始，向岩石内割岩，进刀深度为截割头三分之二为宜，EBZ230型综掘机截割头长1200mm，每循环进刀为800mm。然后沿巷道底板向巷道右侧缓缓推进，截割到巷道右侧轮廓线时向上进刀，然后向左侧割岩，按照“之”字线路由下到上依次割岩，截割方向如下图所示：

综掘机切割方向示意图
巷道采用综掘机向前掘进，巷道轮廓线眼距误差宜小于50 mm，巷道周边不应欠挖，平均线性超挖值应小于100 mm。
5.2.3.2 在截割岩石的同时，综掘机通过铲板星轮转动，将从岩层中剥落的碎岩传送至综掘机中间溜槽的第一运输系统；第一运输系统通过溜槽内刮板滑动将碎岩转送至综掘机后牵拉的二运皮带上；第二运输系统通过二运皮带电滚筒转动带动皮带传动，碎石经过二运皮带传送至与二运相接的皮带或梭车上，由皮带和梭车转运至硐外排碴场。
5.2.4拱顶断面检查
依靠工作面的中腰线（激光线）对拱顶断面进行检查，用截割头对已截割完成巷道进行修整，不许欠挖，超挖控制在100mm以内。
5.2.5拱顶锚网支护
拱顶断面检查合格并排除浮石后，对拱顶实施锚网支护，锚杆采用长度为2.2m左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆，锚固剂采用CK2370型树脂锚固剂，网片采用Ф6.5或Ф8钢筋网片,网片网格间距100mm×100mm，锚杆机采用MQT-130型锚杆机，锚网支护按照设计要求，锚杆间距1000mm×1000mm，梅花型布置。
锚网安装工艺流程：钻顶板中部锚杆眼孔→清孔 →上托钢带→装填锚固剂→插入锚杆→利用锚杆机搅拌锚固剂（30秒钟）→上托盘、紧螺母→依次安装两边锚杆。
钻眼深度必须与锚杆长度一致 ，清孔必须干净彻底。严格按巷道断面图规定的锚杆间排距、角度安设锚杆。除墙下部锚杆以20º 向下扎外，其余锚杆以垂直巷道轮廓线布置，锚杆托板必须紧贴岩面，锚杆外露长度为30～50mm。
安设锚杆时，待锚固剂搅拌30秒充分锚固后，停留3-5分钟方可退锚杆机、拧紧螺母。
因锚杆机推力不足造成锚杆外露过长，锚杆托盘不贴岩面，必须将失效的锚杆锯掉，并补打同样规格的锚杆。
5.2.6出碴、清底
顶部锚网施工完成后，综掘机出下部碴石，清理底板多余碴石。
5.2.7侧帮断面检查
出碴、清底完成后，按照中腰线，检查两帮及底板断面规格，不够尺寸则给予修整处理。
5.2.8帮部锚网支护
两帮断面尺寸修整处理结束，对巷道两帮进行锚网支护，跟拱顶锚网连接起来形成一体。
5.2.9检查验收
帮部锚网施工完成，由班组按照“三检”制度进行检查报验工作，对锚网施工质量进行验收。验收完成合格后开始下一个循环施工。
5.2.10喷浆支护
根据岩石情况，综掘施工一般实行“三八”工作制，三个班组施工，两个掘进班组，一个喷浆检修班组。喷浆检修班组一般为早班，掘进班组主要中班、夜班施工。一个掘进班组每班施工3-5个掘进循环。
喷射混凝土的工艺
喷射顺序为：先墙后拱，从墙基(100mm)开始自下而上进行，喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。
喷射混凝土技术要求
（1）、初喷厚度不小于50mm,喷浆时，必须采用湿料，喷射前，必须冲洗岩帮，喷头与受喷面的距离以0.9m---1.2 m，角度为不小于75º为宜；复喷厚度不小于100mm,喷射完后必须及时养护。
（2）、喷浆前必须先找净巷道顶板、两帮活矸。
（3）、喷浆操作顺序为：
开机顺序：开风→开水→启动电机→机器正常运转后均加入喷料。
停机顺序：停止加料→空运转2—3分钟→关水→关风→停机。
（4）喷浆时，一人抱喷枪咀，一人打灯并协助拖动输料管。
（5）、施工过程中，经常检查输料管、出料口是否畅通，发现堵管时，应采取用敲击法疏通，若用高压风吹通时，工作风压不超过0.5Mpa，同时要放直输料管，喷浆手应紧按喷枪咀，前方严禁站人，必要时拆卸管路处理。
6、材料与设备
6.1、本工法主要用材：锚杆、托盘、锚固剂、ø6.5mm钢筋网片、水泥、砂石、速凝剂等。
6.2、机具及设备
施工主要机具、设备见6.2-1表。
表6.2-1 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
综掘机
切割岩石
6
喷浆机
支护
2
二运皮带
转运岩石
7
全站仪
放中线
3
电机车
牵引梭车
8
水准仪
放腰线
4
梭车
出渣
9
钢筋调直机
钢筋加工
5
锚杆机
打孔
10
切割机
钢筋加工

7、质量要求
7.1综掘机掘进质量检验标准
7.1.1本工法执行现行的国家规范及行业标准
7.1.2检验标准
7.1.2.1严格按设计要求施工，巷道掘进宽由中心线至任一帮不得小于设计规定-50mm，也不得大于设计规定的200mm。
7.1.2.2巷道顶板允许偏差为-50mm，+200mm。底板不得欠挖。
7.1.2.3循环之间不允许出现深坑或错台，要求接茬平顺、光滑。
7.1.2.4落岩：在激光指向仪的导向下，确定掘进机的进刀位置, 自下而上、先切槽后采垛。
7.1.2.5清理碴石：采用综掘机铲板和人工清理碴石，确保巷道干净、畅通。
7.2锚杆安装的质量要求
7.2.1、锚杆及锚固剂、托盘、螺母等，必须经质量检查部门检验，符合设计要求或实验复检合格后,方可使用。
7.2.2、采用MQT-130型锚杆机打锚杆眼前，按中腰线严格检查巷道断面规格，不符合设计要求时，必须先进行处理。打眼前敲帮问顶，仔细检查顶帮围岩情况，检撬危岩，确认安全后方可工作，锚杆眼位要准确，眼位误差不得超过±100mm，锚杆眼向误差15°， 不准小于75°，眼深与锚杆长度相匹配，眼打好后，应将眼内岩渣、积水清理干净。打眼时不许空顶操作，打眼顺序，由外向内，先顶后帮的顺序依次进行。
7.2.3、采用锚杆机安装树脂锚杆，锚杆杆体、托板及螺帽同时安装到位，使钢筋网片处于锚杆托板与岩面之间被挤紧、卡死，无松动，保证锚杆及钢筋网片的安装质量。 质量控制要点：树脂锚固剂必须塞满，锚杆杆体必须旋转着安装，保证树脂锚固剂被搅碎，起到预期的锚固效果。
7.3喷浆质量要求
7.3.1、喷射砼前必须检查巷道规格尺寸，锚杆的数量及网子的铺设质量。冲洗岩帮，在巷道两帮及拱部、埋设喷厚的标志，拉上顶部、拱部、帮部、底角线后(五线)，方可喷浆。
7.3.2、原材料、水泥、砂、石子等。必须复检合格，在质量检查部门实验合格后方可使用，不合格的材料决不进场。
7.3.3、喷射前必须清洗岩帮清理浮石，达到设计断面的要求，喷射均匀，无裂隙，无“穿裙”，“赤脚”现象，成型后巷道达到墙直拱圆。

8、安全措施
8.1、作业人员进场前，必须学习现场的安全规定，进行安全技术交底；广泛宣传、教育作业人员牢固树立“安全第一”的思想，提高安全意识。
8.2、施工人员作业现场必须戴安全帽，和其他劳动保护用品和施工工具，遵守操作规程，非操作人员决不准乱动机具，以防伤人。
8.3、综掘机掘进安全注意事项
8.3.1、掘进工作面严禁空顶（帮）作业，实行一掘一支。
8.3.2、掘进施工中，施工人员应坚持经常性的敲帮问顶制度。
8.3.5、严禁空顶（帮）作业，切割完毕后及时进行临时支护。
8.3.6、在顶（帮）破碎、压力大或地质变化带下作业时，应加大初喷厚度、缩小锚杆间排距。
8.3.7、对于特殊情况如出现大面积顶（帮）破碎、裂隙发育、过断层、压力集中、有水涌出等，应及时向项目部汇报并采取有关措施 。
8.3.8、锚杆螺帽必须用机械扳手拧紧，确保锚盘紧贴顶（帮）部。锚杆外露长度不大于50mm。
8.4、打安锚杆安全注意事项
8.4.1、打锚杆眼前应执行敲帮制度，将活动矸石处理掉，对于软岩或过破碎带，要先喷一层砼。在进行工作面锚杆施工时，必须在临时支护下作业。
8.4.2、打锚杆眼时，领钎人不准带手套，袖口要扎紧，风钻前禁止站人，以防断钎伤人。
8.4.3、一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，并在使用过程中随时检查，以防脱落伤人。
8.4.4、风钻接通压气之前，应将操纵把与高速阀回复零位：开钻前应检查气管螺母与各部螺纹联接零件是否松脱，以防工作中伤人。
8.4.5、缺水或停水时禁止打眼，钻为湿式中心注水凿岩，严禁打干眼，不允许拆掉水针作业。
8.5、喷浆安全注意事项
8.5.1、必须采用潮拌料喷浆，喷浆施工现场人员要佩带防尘口罩，喷浆手应佩带防护面罩和乳胶手套。
8.5.2、喷嘴上的拢料管工作数小时后，应注意检查，如已磨薄，应及早更换，防止堵管发生在拢料管内，爆裂伤人。
8.5.3、在喷射中，有堵塞或停料停风感觉时，喷射人应立即把喷头按在地上，以保安全。
8.5.4、运转时应注意往料斗上上料应均匀连续。
8.5.5、注意总风压和工作压力表值的变化。当输料管路堵塞时，工作风压迅速上升，接近风管压力，此时应立即停电、停风进行处理。
8.5.6、司机要坚守岗位，注意机器运转情况和联络信号，监视入料情况，保证正常运转，按信号联系进行操作。如发来故障信号或发现机器有不正常声音出现，应立即停止上料，停电、停风处理。
8.5.7、喷浆前应及时打开喷浆点后方回风流中的防尘喷雾
9、环保措施
9.1施工前做好员工的环保教育，提高员工环保意识。
9.2采用分段管理机制，定期检测作业环境。进行环境统计，评估作业条件水平，评估防毒设备技术效果等，实现合理预防安全施工。
9.3最大限度防止施工现场火灾的发生。最大限度节约电能源消耗。
9.4施工现场必须工完场清,生活驻地及工地设置能冲洗的厕所，专门的人员负责清理打扫，并定期喷药消毒，以防蚊蝇滋生，病毒传播。
9.5、易产生粉尘的材料在装卸、搬运前先洒水湿润，易产生粉尘的机械设备出入口安装吸气罩吸尘以免灰尘在大气中飘荡。
9.6、巷道凿岩作业采用湿式凿岩，防止粉尘危害，作业人员按规定佩带防尘罩、安全帽等劳保用品，给作业人员定期发放劳动卫生防护用品、保障劳动卫生投入。
9.7、凿岩工、喷混凝土工等从事职业危害作业职工受到职业危害，要定期进行检查，改善劳动条件，严格限定职业危害人员劳动强度，预防职业病的发生，保护作业人员的健康与安全。
9.8、建立健全各种施工生产毒物作业操作规程，严禁违章作业，依靠技术进步，逐步实现无害化。提倡用无毒工艺、材料代替有毒工艺、材料，从而改善作业条件和环境。

10、效益分析
10.1直接经济效益
直接经济效益方面包括一些内容：
10.1.1综掘机掘进在有色金属矿山中硬以下岩巷中投入使用，与通常炮掘相比，减少了对围岩的扰动，减少了垮帮等危害发生，同时减少了有毒有害气体产生，从根本上保证了安全和施工质量。
对施工企业来说，提高了掘进效率，降低了工人劳动成本；改善了作业环境，降低工程措施费用，节约工程成本，同时缩短工期，故有明显的经济效益。

10.2社会效益
社会效益包括以下内容：
10.2.1由于综掘机施工在有色金属矿山巷道开拓中的广泛应用，减轻了工人劳动陈本,解放了生产力,并能有效的降低矿山施工中安全事故的发生，故有明显的社会效益。
也减少了有毒有害气体的产生，保护了环境，保证了施工工人安全和身心健康，减少职业病对矿山工人的危害,同时对生活环境也是一种极好的保护。
11、实例
中电投贵州遵义产业发展有限公司隶属铝土矿山项目湖南涟邵大竹园铝土矿项目部2012年至2013年使用EBZ200型综掘机掘进，月成巷达到450米，平均日进尺15米。
瓦厂坪1240铝土矿项目部施工EBZ200型综掘机掘进，月成巷达到400米，平均日进尺13米。
华冶瓦厂坪铝土矿项目部在925主平硐开拓中使用EBZ230型综掘机掘进，月成巷道达到200米以上（断面20.68m2）。
以上工程施工均满足业主要求，达到了预期效果。
12、 附图
12.1 平硐口

12.2 成型巷道

12.3 电机车、梭车

12.4 综掘机

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