一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法
【专利摘要】本发明的实施例公开一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，涉及岩巷掘进技术领域。所述方法，包括：在探水孔外围依次钻设第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔等直至周边炮孔；在第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔等以及周边炮孔内，布置电阻丝；将配比好的膨胀剂灌注到已经布置电阻丝的各个炮孔中；对所述电阻丝通电，使电阻丝温度控制在预定温度，持续通电预定时间后膨胀剂受热膨胀致使炮孔预裂，停止对所述电阻丝通电；将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔。本发明适用于岩石较硬的场合岩巷掘进。
【专利说明】
一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法
技术领域
[0001]本发明涉及岩巷掘进技术领域，尤其涉及一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法。
【背景技术】
[0002]随着我国工业化水平逐步提高，能源的需求量日益增加，而80%的能源来自煤炭。岩巷工程是煤炭工业发展的基石，也是企业可持续发展战略的要项工作。岩巷快速掘进是矿井水平、采区、采场“三大接替”顺利进行的根本保证。
[0003]岩巷施工首先要破粹岩石，常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种。其中，机械破岩是采用掘进机破岩，适用于岩石较软的场合，遇到坚硬岩石时截齿损耗严重，同时机械破岩过程中粉尘较大;爆破破岩适用于岩石较硬的场合，但是爆破作用对围岩损伤较大，容易诱发围岩失稳，同时爆破作用产生的有毒气体、振动等危害不可忽视。可见，单一的破岩方式都存在弊端，具有一定的局限性。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例提供一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，能够提尚岩巷的掘进速度。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]—种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，包括:
[0007]在工作面钻设探水孔，利用所述探水孔对工作面前方的岩石内的水情进行探测；
[0008]探水结束后，在所述探水孔外围依次钻设第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔、……直至周边炮孔；
[0009]在第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔、……以及周边炮孔内，布置电阻丝；
[0010]将配比好的膨胀剂灌注到已经布置电阻丝的各个炮孔中；
[0011]对所述电阻丝通电，使电阻丝温度控制在预定温度，持续通电预定时间后膨胀剂受热膨胀致使炮孔预裂，停止对所述电阻丝通电；
[0012]将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔；
[0013]利用所述掘进机的炮头对初始槽腔周围的岩石，按照由内到外的顺序进行破碎；
[0014]使所述掘进机的炮头沿着周边轮廓线切割岩石，形成光滑平整的开挖轮廓线。
[0015]可选地，所述探水孔的孔径为150mm，孔深I OOm;
[0016]所述第一圈炮孔的孔径42mm，孔深2_3m，孔间距为0.1mm；
[0017]所述第二圈炮孔呈螺旋状布置，距离探水孔的距离逐渐增加，第二圈炮孔的孔间距与掘进机炮头上的第一排截齿的齿间距相等。
[0018]可选地，所述周边炮孔中，每三个炮孔为一组，炮孔间距0.1m。每组炮孔间距0.5m，均匀布置在巷道轮廓线上；
[0019]周边炮孔的每组炮孔中，只有中间的炮孔中布置电阻丝，另两个炮孔作为膨胀辅助孔不布置电阻丝。
[0020]可选地，所述膨胀剂的重量配比为:
[0021 ] 水泥100，氧化钙70，碳酸钙10，硫酸钠50，水80。
[0022]可选地，所述膨胀剂的重量配比为:
[0023 ] 水泥100，硫铝酸钙20，赤泥50，氧化钙80，水100。
[0024]可选地，所述预定温度为20摄氏度;所述预定时间为I小时。
[0025]本发明实施例提供的一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，利用电阻丝及膨胀剂对炮孔进行静态爆破，使炮孔先行预裂，然后将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔，然后沿槽腔按照由内到外的顺序进行破碎;最后使所述掘进机的炮头沿着周边轮廓线切割岩石，形成光滑平整的开挖轮廓线，这样将炮孔的静态爆破与掘进机的机械破碎相结合，能够提尚岩巷的掘进速度。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]图1为本发明静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法实施例的流程示意图；
[0028]图2为本发明静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法实施例中的炮孔布置示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明实施例一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法进行详细描述。
[0030]应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]参看图1及图2，本发明静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法实施例，本发明实施例包括步骤:
[0032]S101、在工作面钻设探水孔I，利用所述探水孔对工作面前方的岩石内的水情进行探测。
[0033]本实施例中，适用于坚固性系数f>12的岩巷端面。坚固性系数f表示岩石破坏的难以程度。f = R/10，其中，R表示岩石的单轴抗压强度。
[0034]所述探水孔的孔径可为150mm，孔深I OOm。
[0035]S102、探水结束后，在所述探水孔I外围依次钻设第一圈炮孔2、第二圈炮孔、第三圈炮孔3、……直至周边炮孔6。
[0036]本实施例中，探水结束后，在所述探水孔I外围依次钻设第一圈炮孔2、第二圈炮孔3、第三圈炮孔4、第四圈炮孔5、周边炮孔6。
[0037]其中，所述第一圈炮孔2的孔径42mm，孔深2-3m，孔间距为0.1mm。
[0038]所述第二圈炮孔3呈螺旋状布置，距离探水孔的距离逐渐增加，第二圈炮孔3的孔间距与掘进机炮头上的第一排截齿的齿间距相等。炮孔具体的尺寸由掘进机的截齿分布情况确定。本实施例中，以现有的MH620型硬岩掘进机为例，其炮头上第一排共4个截齿，呈螺旋形布置，且距离炮头中心轴的距离逐渐增加，距离炮头中心轴的距离分别为0.15m，0.2m，
0.25m，0.3m。该掘进机炮头上第一排4个截齿的位置分别对应图2中所示的第二圈炮孔3的四个炮孔，该四个炮孔的标记分别为3-1，3-2，3-3，3-4 ο
[0039]第三圈炮孔4布置在第二圈炮孔3外侧，距离探水孔(中心孔)距离为0.5m。
[0040]第四圈炮孔5布置在第三圈炮孔4外侧，距离第三圈炮孔0.3m。
[0041]根据断面的大小，还可布置第五圈、第六圈炮孔等，圈与圈之间的间距为0.3m。
[0042]S103、在第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔、……以及周边炮孔内，布置电阻丝。
[0043]本实施例中，在作为中心孔的探水孔中不布置电阻丝，在第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔、……以及周边炮孔内，布置电阻丝。所述电阻丝为绝缘电阻丝。
[0044]S104、将配比好的膨胀剂灌注到已经布置电阻丝的各个炮孔中。
[0045]本实施例中，可采用灌浆机，将配比好的膨胀剂灌注到已经布置电阻丝的各个炮孔中。
[0046]作为一可选实施例，所述膨胀剂的重量配比为:水泥100，氧化钙(Ca0)70，碳酸钙(CaCO3) 10，硫酸钠(Na2SO4) 50，水80。本实施例的膨胀剂的膨胀率为260。
[0047]作为另一可选实施例，所述膨胀剂的重量配比为:水泥100，硫铝酸钙20，赤泥50，氧化钙(CaO) 80，水100。本实施例的膨胀剂的膨胀率为214。
[0048]赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产I吨氧化铝，附带产生1.0?2.0吨赤泥。
[0049]S105、对所述电阻丝通电，使电阻丝温度控制在预定温度，持续通电预定时间后膨胀剂受热膨胀致使炮孔预裂，停止对所述电阻丝通电。
[0050]本实施例中，所述预定温度为20摄氏度;所述预定时间为I小时。
[0051]本实施例中，探水孔直径相对较大，并且在探水孔中不布置电阻丝和灌注膨胀剂，这样能够充分利用探水结束后所遗留的探水孔，为第一圈炮孔的静态爆破提供临空面，便于第一圈炮孔的预裂，在第一圈炮孔中相邻的炮孔之间形成预制裂纹。
[0052]S106、将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔。
[0053]本实施例中，将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，便于掘进机炮头施力于岩体，使岩体快速破碎。
[0054]S107、利用所述掘进机的炮头对初始槽腔周围的岩石，按照由内到外的顺序进行破碎。
[0055]S108、使所述掘进机的炮头沿着周边轮廓线切割岩石，形成光滑平整的开挖轮廓线。
[0056]本发明实施例提供的一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，利用电阻丝及膨胀剂对炮孔进行静态爆破，使炮孔先行预裂，然后将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔，然后沿槽腔按照由内到外(即从中心孔朝向周边炮孔)的顺序进行破碎;最后使所述掘进机的炮头沿着周边轮廓线切割岩石，形成光滑平整的开挖轮廓线，这样将炮孔的静态爆破与掘进机的机械破碎相结合，能够提高岩巷的掘进速度。
[0057]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于，包括: 在工作面钻设探水孔，利用所述探水孔对工作面前方的岩石内的水情进行探测； 探水结束后，在所述探水孔外围依次钻设第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔.......直至周边炮孔； 在第一圈炮孔、第二圈炮孔、第三圈炮孔.......以及周边炮孔内，布置电阻丝； 将配比好的膨胀剂灌注到已经布置电阻丝的各个炮孔中； 对所述电阻丝通电，使电阻丝温度控制在预定温度，持续通电预定时间后膨胀剂受热膨胀致使炮孔预裂，停止对所述电阻丝通电； 将掘进机炮头对准所述探水孔，并且使炮头上的第一排截齿与所述第二圈炮孔相对应，开动掘进机，破碎岩体，形成初始槽腔； 利用所述掘进机的炮头对初始槽腔周围的岩石，按照由内到外的顺序进行破碎； 使所述掘进机的炮头沿着周边轮廓线切割岩石，形成光滑平整的开挖轮廓线。2.根据权利要求1所述的静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于， 所述探水孔的孔径为150mm，孔深10m; 所述第一圈炮孔的孔径42mm，孔深2_3m，孔间距为0.1mm; 所述第二圈炮孔呈螺旋状布置，距离探水孔的距离逐渐增加，第二圈炮孔的孔间距与掘进机炮头上的第一排截齿的齿间距相等。3.根据权利要求1或2所述的静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于， 所述周边炮孔中，每三个炮孔为一组，炮孔间距0.lm。每组炮孔间距0.5m，均匀布置在巷道轮廓线上； 周边炮孔的每组炮孔中，只有中间的炮孔中布置电阻丝，另两个炮孔作为膨胀辅助孔不布置电阻丝。4.根据权利要求1或3所述的静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于，所述膨胀剂的重量配比为: 水泥100，氧化钙70，碳酸钙10，硫酸钠50，水80。5.根据权利要求1、3或4所述的静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于，所述膨胀剂的重量配比为: 水泥100，硫铝酸钙20，赤泥50，氧化钙80，水100。6.根据权利要求1至5任一项所述的静态爆破配合掘进机的岩巷综合掘进方法，其特征在于， 所述预定温度为20摄氏度;所述预定时间为I小时。
【文档编号】E21D9/00GK105840199SQ201610317557
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】杨仁树, 杨国梁, 郭东明
【申请人】中国矿业大学(北京)