第七章巷道施工组织与管理。
第一节一次成巷及其作业方式。
巷道施工方法基本上有两种:一种是一次成巷的工法,另一种是分次成巷的工法。分次成巷的工法的实质,是先一小断面掘进,架设临时支架,过一定时间后再刷大到所设计的断面,并进行永久支护。
经过多年的事件经验证明,这周方法坑木消耗量大,初次只掘不支(永久支护),围岩暴露时间长,受风化和其他外力的作用,易引起冒顶、片帮,因此造成施工中的困难多、速度慢。故除工程上的特殊需求外,一般不要采用这种施工方法,只要条件允许都应采用一次成巷的施工方法。
所谓一次成巷,就是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟崛砌三项工程(有条件的还应加上永久轨道的铺设和管线路的安装)看成是一个整体,统筹安排,进行最大限度的同时施工,做到一次成巷,不留收尾工程。在掘进施工中,由于地质条件、巷道规格尺寸、施工设备以及操作技术等条件的影响和限制,一般按其主要工序掘进和支护的相互关系,大致又可以分成以下三种作业方式:
一、 掘进和永久支护平行作业。
这种作业方式的难易程度,主要决定与永久支护的类型。如永久支护采用木支架或钢筋混凝土支架,则工艺过程就很简单,永久支护随着掘金而架设即可,最多在爆破以后进行修复工作就成了。若永久支护采用料石或混凝土砌璇,那么绝境预砌璇之间则必须保持一段距离(一般为20~40米),这样才不会造成两工序的相互干扰和影响,另外也可以防止爆破时崩坏璇拱。
在此段距离内,一半多采用金属拱形临时支架作为控制临时顶板的临时措施。这样前面掘进,后面砌璇,同时有几个工种和几道工序进行施工,故工艺过程显得比较复杂。因此,要求在有限的空间内,必须严密的组织安排好各工种几个工序,以做到有机配合。
这种作业方式一般适用于于围岩比较稳定及掘进断面大于8平方米的巷道,以免造成掘、砌工作相互干扰,影响成巷速度。
目前正在大力推广的锚喷支护新技术,为一次成巷工作开辟了更广阔的前景。永久支护若采用喷射混凝土时,喷射工作可紧跟工作面进行,先喷一层30~50毫米厚的的混凝土,作为临时支护来控制围岩;随着掘进,在距工作面20~40米处在进行二次补喷,使其达到设计厚度(50~200毫米)。如永久支护采用锚喷联合支护技术时,毛干咳紧跟工作面迎头安设,喷射混凝土工作可在工作面后一定的距离内进行。
如玉顶板威严不太稳定的情况,亦可在放炮后立即喷射一层30~50毫米厚的混凝土封顶,然后再打锚杆,最后喷射混凝土到设计厚度。
二.掘金与永久支护顺序作业。
这种作业方式,就是先将巷道掘进一段距离,然后停止掘进,边拆除临时支架,边行永久支护工作。党围岩稳定时,一般掘、支间距为10~20米。若永久支护采用锚喷支护,也要更具围岩的稳定情况来决定掘和锚喷的距离。
通常情况下有这样两种方式,既两掘一锚喷,或三掘一锚喷(既掘进2~3个班,然后用一个班进行锚喷),一般空顶距离以不超过5米为宜,这种作业方式的特点是掘、支轮流进行,是有一个工作对来完成。因此要求工人能做到一专多能,既会掘又会砌或会锚喷。这种作业方式组织工作比较简单,但成巷速度慢,故适用于断面小于8平方米、巷道围岩不太稳定的情况下。
巷道穿过松软岩层或断层破碎带,用平行作业和顺序作业都有困难时,既可采用短段崛砌和边掘边锚喷的办法来施工,其效果时很明显的。掘、支距离是为2~4米,一般不用临时支架,但对不太稳定的地方,可适当的打些点柱或者以刹杆和前探梁来控制顶板。这样既能保证工作安全,同时也节约了坑木并能提高成巷速度。
三、 掘进与永久支护交替作业。
在距离接近而又平行的两条巷道内掘进时,可以有一个综合掘金队负责施工。对美条巷道来讲,掘进和永久支护是顺序进行的,但在相邻的两条巷道中的掘。支(或锚喷)工作则是交替进行的。
他集中了顺序作业和平行作业的特点,对每个工作面来讲是顺序作业法施工;而对每个工作面(或整个工作队)而言,各主要工序又是平行作业法施工,这样可以避免掘金和永久支护工作的相互影响。
四、 一次成巷的主要优点。
一、 成巷速度快。
全断面一次掘进,可以大大简化施工工序,同时施工空间较大,为施工机器化创造了条件;如采用掘、支平行作业,还可以在巷道的各个区段内安排多工种多工序的平行交叉作业,充分利用巷道空间,加快施工速度。此外,还可减少收尾工程,缩短施工工期。
二、 能节约材料,降低工程成本。
一次成巷施工,要求架设临时支架的距离短(这是指永久支护为砌璇),这就有可能用金属支架带代替木支架,以节约大量木材;同时;金属支架处可多次复用外,还有可能实现工具化,这样假设功效也可能提高,材料消耗的降低,必将导致巷道施工成本的下降。永久支护若采用锚喷支护,效果就更为显著。
三)、施工作业安全,并有利于提高工程质量。
随着全断面的一次掘进,立即架设临时支架,随后不久便就行永久支护,这样,围岩暴露的时间短,可以减少围岩的风化、变形和破碎,故施工作业比较安全,施工质量比较容易得到保障。如采用锚喷支护,由于它施工及时,空顶距更短,安全作业就更有保障。
但采用一次成巷施工,还有注意这样几个问题:平行作业的掘、砌间距,前面以谈到大约在20~40米之间,在具体确定该距离时要考虑到,距离长些便于掘、砌工作的安排,减少掘砌之间的干扰。但太长,临走支架用量大,周转慢;更重要的是顶板不易控制,故应在满足崛砌设备合理布置的原则下取得最早距离。
另外,水沟的掘砌最好和基础同时施工,但有时在巷道宽度较小的情况下,为了铺设临时双轨作为调车之用,可能占用了水沟的位置,这样水沟的掘砌位置,就可后移一定的距离。再者,永久轨道之铺设最好是紧跟永久支护之后进行,但因一般临时轨道不铺设道渣,这样临时轨道与永久轨道之间就会出现标高差,为了避免重车走上坡的现象,永久轨道的铺设也适应当后移50~100米左右。管路方面,临时管道铺设与巷道底板两角处;风管腰平直的吊挂在两帮;永久管路在永久支护完成后最好一次安装好。
在一次成巷施工中,掘进和支护时两项主要工序,如能正确的处理好二者之间的关系,就能确保快速安全的进行施工,同时也能降低掘进成本。他们之间的关系主要和穿过的岩层的性质有关,当穿过的岩层是坚固稳定整体性强的砂岩石灰岩,这是掘进工作量大,支护工作相对比较简单,在这种条件下,就要注意加强掘进工作。若穿过的岩层松软破碎压力大,这是掘进工作较易,而支护工作较难,就要突出的加强支护工作,以确保成巷速度和掘、砌之间的合理间距。
更具以上所述,在选择施工作业方式时,必须加强调查研究工作,详细了解有关施工的各方面情况,如巷道形状和大小,采用的支架形状和大小,采用的支架材料与结构;巷道穿过岩层的地质及水文地质情况,如岩石的坚固、整体性,是否易于风化、变形、剥落,以及岩层中含水和瓦斯的情况等;对航道施工速度的要求及技术装备情况,器材**情况及工人技术水平等等。
对上述各方面方面情况进行综合分析和比较,才能选择出合理的施工作业方式。
第二节一次成巷的施工组织。
巷道施工要实现快速、优质、高效、低耗和安全的生产方针,除了要合理正确的选择施工作业方式外,还必须采取科学的施工组织方式。
一、 正规循环与多工序平行作业。
正规循环作业是巷道掘进施工中的科学组织形式,是快速施工的基础。正规循环作业就是在规定的时间内,以一定的劳力和施工设备,按照作业规程、爆破图表和循环图表的规定,完成却不工序和工作量,并保证周而复始的进行工作,实践经验证明,实现正规循环作业是全面的有计划均衡完成施工任务的有力保障;是提高掘进效率的重要措施;也是改进企业管理、降低成本的重要环节。为了确保正规循环的实现,必须选择好循环方式与循环进度,制定出确实可行的循环图表。
现分析一个掘砌平行作业一次成巷的典型的循环图表。如图7-1所示。从图中可以看出:
1.在掘进中,钻眼和装岩这两项工作的工作量大,站的时间也长。故要在既定的循环时间内完成预定的工作量,或进一步缩短循环时间,加快掘进速度,就必须需在钻眼和装岩这两项工序上采取有效错谁。
比如在坚硬的岩石掘进时,钻研工作是关键,就要设法解决缩短钻眼时间的问题;又如在软岩中掘进时,钻眼速度较快,而相对的装岩工序就是关键了,这就要设法提高装运岩石的效率,加快掘进速度。另外,从供需安排上应使钻眼和装岩两工序进行罪犯、大限度的平行作业。一般钻上不炮眼可与装岩平行作业。
从图表中可以看出,总的钻眼时间是t1+t2,其中钻上不跑眼的时间t1与装岩时间完全平行,故不占循环时间;占循环时间的只有钻下部炮眼的时间t2,通常把t2与t1+t1的比值ф称为钻研工作的单行系数,即ф=t2/t1+t2由上式可知ф值是小于1最多等于1的系数。钻眼与装岩平行作业时,一般ф值为0.3~0.
6.当ф值等于1时,最多钻眼与平行作业是平行作业ф值越小,钻研与装岩平行的时间越多,既钻研长的时间越少,这正是我们所希望的。为了降低ф值,在一定的条件下,可以采用抛渣爆破的方法,从工作面多抛出一定的矸石,减少被矸石所遮盖住的短道断面,从而在装岩的同时可以多钻些炮眼,可以提高钻眼与装岩两工序的平行程度,缩短循环时间。
图7-1 平行作业典型循环图表。
2.在交**t1时间内,各组长和各工种都在各自的地点进行交**工作;同时在工作面上应进行安全检查,处理顶板浮石,后面则应进行钻研和装岩的准备工作。
3.临时支架得支护,当围岩不太稳定时,放炮后应立即架设无腿的棚子,维护顶板,使装岩和钻眼工作能很快的在安全条件下进行。到装岩工作快要结束时,挖出柱窝、立起棚腿,补架成完整的棚子。
当围岩比较稳定时,也可只用无腿棚子,并可在装岩将要结束时进行支架。
若永久支架采用喷锚,可是锚喷紧跟工作面,取消临时支护。放炮后,根据围岩条件,立即进行钻锚杆眼并注砂浆、安装锚杆;或者立即喷射一层30~50毫米厚的混凝土封顶。这样,它既是永久支护的一部分,也起到临时支护的作用。
4.装岩工作结束后,在钻下部眼时,轨道上没有行驶车辆,即可利用这段时间铺设领事轨道,而装岩司机可在后面检查维修装岩机。
5.永久支护工作,可在t1的时间内进行中腰线的检查及其他准备工作,然后即可开始挖基础、砌墙、砌拱的平行作业。从图表中看出,除了放炮和通风时间外,永久支护都始终和掘进平行作业。
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