《岩巷钻爆法掘进速度影响因子分析、预测及综合评价研究》张召冉著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《岩巷钻爆法掘进速度影响因子分析、预测及综合评价研究》

【作　者】张召冉著

【页 数】 155

【出版社】 北京：冶金工业出版社 , 2019.03

【ISBN号】978-7-5024-7950-3

【价 格】55.00

【分 类】岩巷掘进－钻爆法施工

【参考文献】 张召冉著. 岩巷钻爆法掘进速度影响因子分析、预测及综合评价研究. 北京：冶金工业出版社, 2019.03.

图书封面：

图书目录：

《岩巷钻爆法掘进速度影响因子分析、预测及综合评价研究》内容提要：

本书针对炮掘岩巷平均进尺普遍过低的问题，通过对调研问卷的总结分析，采用系统论和解析结构模型系统分析了影响炮掘岩巷进尺的表层、中层、深层因子，通过建立掘进系统的机械化配套选择模型来为科学选择掘进机械提供技术支持；通过BP神经网络和MATLAB软件实现了炮掘岩巷工程特征和月进尺的非线性映射关系，并利用灰色关联度甄选输入指标，使得模型预测精度更高；通过分析得到了较全面反映炮掘岩巷施工效果的评价指标体系，采用多层次模糊综合评判模型对岩巷掘进施工效果进行了量化评价；还采用经济效益比较模型和工期效益模型来评判快掘在经济效益方面的优势，最后通过实证研究证实模型建立的正确性。

《岩巷钻爆法掘进速度影响因子分析、预测及综合评价研究》内容试读

1绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1钻爆法的主导地位

经济的发展离不开能源的支持。我国是一次能源以煤为主的国家，目前，煤炭分别占我国一次能源生产和消费总量的76%和69%。在未来相当长的时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。

我国能源产业的特点是“煤多油少”。从我国的能源结构来看，我国能源消费结构中以煤炭为主的格局在相当长一段时间内不会改变。随着我国煤炭开采技术的飞速发展，煤炭的开采强度和速度得到了极大的提高，采矿设备正在向自动化、信息化、大型化、集约化方向发展，这也使得巷道的断面越来越大，相应地，巷道掘进工程量成倍增加。

我国煤炭开采主要以井工为主，巷道掘进与支护工程量浩大。要完成如此庞大的巷道施工量，就需要妥善解决困扰大断面巷道掘进、支护所面临的系列复杂理论与技术难题，确保大断面巷道快速、高效、优质、安全施工。因此，按照“采掘并举，掘进先行”的生产方针，加快大断面巷道施工速度，确保煤炭企业采掘接续正常，对于保障能源供给具有重大的现实意义。

岩巷掘进工法主要有钻爆法和机掘法。据统计我国每年掘进的岩石巷道长度高达数千公里，其中钻爆法施工占95%以上。岩巷机掘，尤其对于硬岩（如普氏系数∫大于7)巷道，目前我国综掘机施工中存在能耗大、故障率高、粉尘严重、适应性差等问题，应用效果不甚理想。因此，今后很长的一段时间内钻爆法掘进在岩巷掘进中将占据主导地位。所以，研究岩巷钻爆法的快速掘进具有现实意义。

1.1.2多因素制约岩巷快掘进尺水平

岩巷掘进具有开拓困难、占用施工时间长、工序复杂的特点，这也就决定了岩巷的掘进对于煤矿的建设和生产是个难点。岩巷快掘是一个有机的整体，不仅受内部因素的影响，同时还受系统外部条件的影响。掘进技术、装备、工艺、人

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1绪

论

员、组织管理、地质水文、运输、通风、供排水、供电等构成了掘进的有机整体，各因素相辅相成、缺一不可。

巷道掘进是一个综合的施工工艺，整个过程主要包括掘、支、装、运四大环节，每个环节又包括若干个小环节。就“掘”而言，包括钻孔、装药联线、放炮等；“支”包括钻锚杆孔、装锚固剂、挂网、安装、搅拌、紧固、喷浆等环节。“装”是把爆破下来的矸石装车或者直接上皮带。“运”即是把装完的岩石通过后路的运输系统运出。上述四大环节由于采用的施工装备和组织管理的形式不同，产生的效果也不同。“细节决定速度”，如果一个小环节出现问题，就会影响整个系统正常运转，降低掘进速度。

钻爆法巷道的速度制约因素很多，对于不同的工况，会产生不同的表现形式；但对某一巷道来说，总会有影响因素是决定性的，有的是一般的影响因素。决定性因素对掘进速度起关键作用，而一般的因素对速度的影响较小但是不能忽视。由于钻爆法是工序性很强的工作，各个工序与工序之间环环相扣，步步相连，可能“牵一发而动全身”。

1.1.3研究意义

目前我国岩巷施工大多采用钻爆法施工。钻爆法掘进的关键在于提高掏槽效率与控制周边成型。我国钻爆法巷道掘进发展大致分为3个阶段。第一阶段为研究掏槽阶段。我国岩巷爆破掏槽形式有楔形、锥形掏槽、直孔掏槽、准直孔、角柱式、螺旋形、斜直复合掏槽等形式：第二阶段为光面微差爆破阶段，采用光面爆破减少了巷道围岩损伤，提高了巷道围岩的稳定性，增加了围岩自身的承载能力，有效保证施工安全，从而为巷道快速施工创造了条件；第三阶段为精细化或者绿色爆破，此种概念近几年才提出，就是在用最少的成本去换取爆破效果的最优化，减少人、材、机等投入，减少废水、粉尘等污染的产生，减少对巷道围岩的损伤和破坏，利用最小的代价换取经济利益的最大化。

从上面的分析可以看出，我国目前的钻爆法所处阶段为第二阶段向第三阶段的过渡期，岩巷掘进大多是在爆破技术上做文章，首先考虑的是“爆出来”的问题，而对于能不能“运出去”及“支护完”，最后是否能形成正规循环则没有过多地考虑。结果往往只是单进水平上提高，而月进尺往往提高不是很大，这主要是因为其他的配套设施及手段没有跟上，制约了整个掘进速度的提高。虽然对掘进技术的研究较多，但把掘进作为一个系统研究的很少，进而对影响我国钻爆法掘进速度的影响因子的研究更少，少量研究者也仅仅是对影响因子进行定性的描述，对影响钻爆法掘进速度的因子缺乏定量的认识。再次，我国岩巷实行快速掘进能产生较大的经济效益，这是无可置疑的，但是对经济效益的分析深度不

1.2国内外研究现状

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够，以及如何去评价快掘的效果都需要做深入的研究。为此，建立一套适应于评价钻爆法掘进效果的评价指标体系和模型，是势在必行的。所以本书拟在这几个方面取得突破，使决策者更容易了解和接受快掘带来的益处，做出正确决策。

1.2国内外研究现状

1.2.1我国岩巷掘进现状

随着煤炭工业的发展，煤矿建井技术水平有了很大提高，尤其是岩巷掘进技术（如锚喷支护技术的推广应用，中深孔爆破技术的应用）和大量施工机械的应用，形成了比较成熟的机械化作业线，大大加快了岩巷掘进速度。岩巷的掘进施工方面，主要有两种施工手段：一种是钻爆法施工，即传统的钻孔、放炮、化整为零的掘进方法；另一种为采用掘进机整体掘进。

我国岩巷掘进施工的机械化水平、施工工艺、施工速度都还明显落后于发达国家，成为我国矿山建设的薄弱环节。推动钻爆法掘进发展，优化爆破工艺，实现岩巷的快速掘进，成为我国煤矿岩巷掘进施工的重点方向之一。1972年，煤炭部在修订《岩石巷道掘进十六项经验》时肯定光面爆破的众多优点，因而受到我国煤矿企业的高度重视，在煤炭系统内加以推广，特别是充分利用光面爆破的特点，使之与锚喷结合，大大提高了锚喷支护的作用，这就为成功地推广和应用锚喷支护技术起到了重要作用。20世纪80年代以侧卸式装岩机和凿岩台车为主的机械化作业线的试验和推广工作取得了一定的效果，如在新汶协庄矿取得连续3个月成巷100m以上的成绩，开滦矿务局在断面约15m2的巷道中分别创月进尺184.8m、210m、252.4m的全国纪录。但由于我国地质条件复杂，岩层差异性大，特别是现有的机械化设备存在高耗能、低效率、高故障率的问题，成为制约岩巷实行快速施工的瓶颈。90年代，“三小”光爆锚喷技术在我国得到推广，为提高岩巷掘进速度另辟蹊径。

近年来，一些学者，提出了复合楔形、周边定向断裂控制爆破等岩巷高效掘进爆破理论和技术，这些技术的发展为快掘施工的进行提供了技术支持。

经过多年的发展，岩巷的快速掘进作业线主要经历了以下三种形式：以风动凿岩机、耙斗装岩机为主的机械化作业线，以液压钻车、侧卸式装岩机为主的机械化作业线，全断面掘进机机械化作业线。这三种作业线各有其优势和缺点，就应用广泛性来讲，还是以第一种为主。

近10年来，岩巷的平均月进尺大约以每年1m的速度上涨，由60m/月提高到70~80/月的水平，可以说岩巷掘进的水平还很低，远远不能满足需求。巷道的掘进施工，从爆破技术、支护技术上来讲，已经得到了很好的发展，但是技术的进步并没有带来掘进速度的突飞猛进，关键原因是技术进步只是解决目前问

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1绪

论

题的一个方面。技术进步的效果还要靠科学的组织管理、良好的装备来辅助进行。实际施工时往往只是侧重在技术效果，缺乏通盘考虑，装备配套、组织管理滞后，导致快掘效果不理想，这也是岩巷掘进速度慢的原因。

1.2.2岩巷影响因子方面的研究

实现快速掘进是岩巷掘进的发展趋势，以前虽然对岩石的爆破和掏槽技术做了大量的研究，但是对巷道掘进速度的影响因子的研究较少。张征在其硕士论文中从施工工艺、掘进设备、地质条件及施工组织管理等几个方面对快速掘进的影响因素进行了分析，并在此基础上为实现快速掘进提出了可参考的技术措施，主要从采掘平衡、施工设备的研究与选择、科学的施工组织管理、不断改进的施工方法及施工工艺等几个方面提出了改进措施，并在石嘴山二矿岩巷进行实践检

验，但是并没有深入研究各个影响因子的内在关联。徐衍成利用AHP的方法对

煤矿项目的进度管理工作进行了分析，对影响煤矿建设进度的因素进行了排序找出影响进度控制因素的优先顺序是：施工方、业主、材料设备、行业部门、当地政府及村民、监理单位、设计单位、资金、技术、自然环境。作者对赵楼煤矿岩巷掘进中影响进度的因素进行了分析，提出在工作面的选择优化、爆破参数和施工组织的改进、配套设施的配备及提高管理水平等关键进度控制措施，取得了预期的技术效果和经济效果。

其他研究领域对影响因子的研究成果主要有：单仁亮在总结爆破理论和实践研究基础上，探讨了巷道掏槽爆破的作用机理，论述冲击波、应力波和爆生气体在掏槽爆破中的作用，从岩石性质、炸药性能、设计计算和施工工艺四个方面对巷道掏槽爆破效果的影响进行了分析，通过分析岩石应力应变特性、斜孔和直孔掏槽设计、爆速等因素，认为应力应变特性和岩石性质与炸药性能匹配对掏槽的重要影响，并根据四方面的影响因素总结和提出了一些实际操作建议。何刚剖析了大量煤矿典型事故，以事故分析理论和系统思考为基础，结合我国煤矿事故发生的规律，构建了煤矿安全影响因子的复杂因果关系体系，并采用解释结构模型理论和方法，建立了符合我国实际的煤矿安全影响因素的层级递阶关系图，进一

步揭示我国煤矿事故的深层原因，并应用系统动力学(SD)的理论和建模方法，

建立了相应的煤矿安全系统仿真模型，通过仿真子系统的安全水平，求出复杂系统中不同影响因子的实际作用率。另外，还提出了多种决策方案，应用具体案例加以对比分析，预测煤矿安全水平的未来发展趋势，有助于煤矿事故防范长效机制的建立。陈玉凯、陈跃达从技术角度分析了空气间隔装药对爆破效果的影响。张震宇在分析了台阶爆破特点的基础上，提出了深孔爆破效果的主要影响因素为底盘抵抗线、排距和炸药单耗等因素；陈毅通过多年的矿山工作经验，研究采矿大孔的设计、施工管理以及爆破作业过程等因素对爆破效果的影响。聂志龙认为

1.2国内外研究现状

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影响工程爆破效果的技术因素主要有临空面的选择、布孔方式、孔斜、孔深、装药量等9个；尚玉峰认为影响光面爆破效果主要有不耦合系数、周边孔抵抗线和装药量、炮孔质量、炮泥堵塞、周边起爆时差等因素。王丹丹分析了不同自由面状态对爆破效果的影响并提出了具体的解决措施。刘恺德分析了爆炸应力波、爆轰气体对不同方位岩体结构面的作用过程，揭示了结构面影响光面爆破效果的原因。温健强对硫铁矿深孔台阶爆破的不耦合装药结构、全耦合装药结构和复式装药结构的爆破效果进行对比实验研究，最后认为使用复合装药结构爆破效果比另两种好。

1.2.3快掘机械化配套施工效果评价研究

国内外对岩巷的掘进进尺的研究，尤其是对机械化配套之后的进尺水平往往停留在经验判断的阶段，对于机械化配套后进尺的预测还是空白。对于岩巷掘进效果的评价，以及掘进效果评价体系至今还没有成熟统一的认识。国内外主要集中在对爆破效果评价研究方面，往往出现评价效果局部较优，整体欠佳的弊端。关于爆破效果的研究主要有：

周磊认为台阶爆破效果受块度分布、飞石距离、冲击波、噪声和毒气等指标影响，爆破对象和爆破参数不同，爆破效果也不同，其建立的基于模糊数学方法的台阶爆破效果评价模型，具有克服主观性和随意性的优势；赵国彦针对传统模糊综合评价模型的不足，考虑到影响爆破效果因素具有层次性和模糊性的特性，提出了层次分析法(AHP)与Fuzy综合评判相结合的爆破效果评价模型，以黄沙坪铅锌矿中深孔爆破为例，建立了4个单元、15项指标的多因素二级结构评价模型，但是没有考虑装备和组织管理对爆破的影响：袁梅将经济、质量和安全要素作为一级指标，把炸药成本、大块率及爆破安全等13个要素作为二级指标，建立了露天矿深孔爆破效果评价模型，具有较好的效果：蒲传金利用三角模糊数互补判断矩阵的模糊层次分析法的基本原理和步骤，在边坡开挖光面爆破效果评价中证明其正确性：秦虎认为影响爆破效果的因素很多，建立了模糊综合评价模型实现爆破效果的定量化评价。

1.2.4系统及掘进系统思考

系统是由一些相互关联、相互影响、相互作用的组成部分所构成的具有某种特定功能的统一体。美国的韦伯斯特(webster)大辞典中把系统定义为：“有组织或被组织化的整体，相联系的整体所形成的各种概念和原理的综合，由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素的集合”。假设一个对象集合中存在至少两个不同要素，这些要素按照一定的方式相互联系在一起，我们就称之为个系统。我国钱学森院士认为系统是由相互作用依赖的若干组成部分结合成的具

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1绪论

有特定功能的有机整体，而且这个“系统”本身又是从属于另一个更大的系统。

系统分析就是根据系统的观点来对某个问题进行分析。我国王其藩教授认为系统思考是一种分析综合系统内外反馈信息、非线性特性和时滞影响的整体动态思考方法。其核心为唯物系统辩证观，强调用系统、辩证、发展的观点去研究系统内各要素之间，以及系统与环境之间相互作用、相互影响、不断发展变化的关系。

系统具有集合性、相关性、层次性、整体性、目的性等性质。集合性是指系统由很多可以相互区别的各个子系统或各个要素组成的：相关性是指掘进系统内部的各个要素与要素、要素与系统之间以及掘进系统与外部环境之间的错综复杂的内在关联；层次性是指掘进系统包含若干个子系统，子系统又包括若干个指标，具有多个层次性；整体性是指系统作为一个整体出现并存在于环境中的，而不能仅仅研究其中的一个要素，这样往往效果不佳：目的性是指研究系统的目的，才优化改造某个系统。从系统工程的观点来看，煤矿生产系统由“采、掘机、运、通、排水、监测监控”七大系统组成，掘进系统是煤矿生产系统的一部分，具有系统工程的特性。

所以，系统分析是岩巷快掘系统研究的最重要的方法，岩巷掘进系统是一个复杂的系统工程，通过对系统最终目标、系统构成要素、系统所处环境、系统投入资源和系统组织管理的分析，可以较为准确地发现掘进系统的问题，揭示问题的深层次原因，可以更有针对性地提出解决方案。

···试读结束···