2. 巷道掘进循环作业构成解析

在钻爆法巷道掘进中,一个“循环”是指从上一循环支护完成、工作面具备新一轮钻眼条件开始,到本循环支护完成、再次具备钻眼条件为止所经历的全部作业过程。理解循环的构成,核心不在于把工序名称背下来,而在于看清各工序之间“谁必须等谁”“谁可以与谁平行”“哪一道工序决定循环时间上限”。这直接决定了循环进尺能否稳定实现,也决定了效率分析的切入点。

一、循环的基本工序与时序关系

以常见的煤巷或半煤岩巷钻爆法施工为例,一个完整循环通常包含以下工序:交接班与安全检查、钻眼(打炮眼)、装药与连线、爆破、通风排烟、敲帮问顶与临时支护、装岩(出矸/出煤)、永久支护(锚杆、锚索、喷浆或架棚)、以及清理工作面与下一循环准备。这些工序并非简单串联,而是存在明确的先后约束和部分可平行关系。

时序约束主要来自三个方面:安全约束——爆破后必须通风排烟、瓦斯浓度降至规定值以下、敲帮问顶确认顶帮稳定后,人员才能进入工作面作业;工艺约束——装药必须在钻眼全部完成后进行,装岩必须在爆破并通风之后才能开始,永久支护通常要在装岩到一定距离后跟进;空间约束——钻眼与装岩在同一工作面空间内难以同时进行,而支护与装岩在空间上可部分错开,形成平行作业的可能。

因此,循环时间并不是各工序时间的简单相加。若把钻眼、装药爆破、通风、装岩、支护分别记为 T钻、T爆、T通、T装、T支,则纯串联情况下循环时间 T循 ≈ T钻 + T爆 + T通 + T装 + T支 + T辅(辅助与准备时间)。而实际组织中,若采用“装岩与支护平行”或“钻眼与部分准备工作平行”,循环时间可明显缩短。这正是效率分析中“工序搭接率”概念的来源。

钻爆法掘进循环工序时序与循环进尺关系示意 时间 钻眼 T钻 装药爆破 T爆 通风 T通 敲帮问顶 装岩 T装 支护 T支 装岩与支护可部分平行搭接(空间错开) 安全硬约束 瓦斯浓度达标 + 顶帮稳定后方可进入 循环进尺 L循 = 炮眼深度 L眼 × 炮眼利用率 η 示例:L眼 = 1.8 m,η = 0.85 → L循 ≈ 1.53 m;若η降至0.70,则L循 ≈ 1.26 m 循环时间 T循 与 L循 共同决定月进尺:V月 = (L循 × 循环数/班 × 班数/日 × 有效天数) × 正规循环率 一个完整循环(具备钻眼条件 → 再次具备钻眼条件)

二、循环进尺的定义与计算

循环进尺是指一个完整循环结束后,巷道工作面沿设计轴线向前推进的有效距离,通常用符号 L循 表示,单位为米。它不等于炮眼深度,而是炮眼深度与炮眼利用率共同作用的结果:

L循 = L眼 × η

式中:L眼 —— 炮眼平均深度(m)
      η  —— 炮眼利用率(一般 0.80~0.90,取决于掏槽方式、岩性、装药结构)

举例说明(示例参数,非实测):某半煤岩巷采用楔形掏槽,炮眼深度取 1.8 m,根据同类条件经验取炮眼利用率 0.85,则循环进尺约为 1.53 m。若因掏槽效果差、夹制严重导致利用率降到 0.70,循环进尺只有 1.26 m,即使循环时间不变,月进尺也会下降约 18%。这说明循环进尺不是“定多少就是多少”,而是由爆破效果实际兑现的参数。

需要特别区分三个概念:循环进尺是单循环推进量;循环时间是完成一个循环所需的总时间;循环率(正规循环率)是实际完成的循环数占计划循环数的比例。三者共同决定掘进速度:

月进尺 V月 = L循 × n班 × N班/日 × D有效 × K循

示例:L循=1.53 m,每班完成1个循环,3班/日,月有效天数26天,正规循环率0.85
V月 = 1.53 × 1 × 3 × 26 × 0.85 ≈ 101.5 m/月

这个式子揭示了一个重要判断:提高循环进尺(加大眼深)与提高循环率(减少故障、缩短辅助时间)是两条不同的效率路径,前者受爆破效果和支护能力制约,后者受组织管理和工序衔接制约。分析时必须分开看,不能笼统地说“加快进度”。

三、时序关系对循环进尺的实际影响

工序时序之所以重要,是因为它决定了“循环时间”这个分母。以装岩环节为例:若爆破后通风时间过长、或敲帮问顶不彻底导致反复处理,装岩开始时间被推迟,整个循环后移;若装岩设备能力不足,装岩时间拉长,支护无法及时跟进,下一循环钻眼就要等待。反过来,若采用装岩与支护平行作业,把支护的一部分时间“藏”在装岩时间内,循环时间可缩短 10%~20%(示例估计,随条件变化)。

再看钻眼与装药的衔接:钻眼结束后必须清孔、检查残孔,装药前要核对雷管段位与起爆顺序。这些辅助动作虽短,但若组织不当,会造成钻眼与装药之间的等待。实际组织中常把“钻眼收尾”和“装药准备”安排为交叉进行,由不同人员分工完成,从而压缩衔接间隙。

判断一个循环组织是否合理,可以看两个指标:一是各工序之间的“等待时间”占比,二是关键工序(通常是钻眼和装岩)的时间利用率。等待时间越少、关键工序越连续,循环时间越接近理论串联时间以下。

四、循环作业图表的作用

工程上通常用循环作业图表(横道图)把上述时序固定下来:纵轴列工序,横轴为时间,用横道表示各工序起止时刻,用虚线或搭接段表示平行作业。图表一经确定,就成为班组交接、进度考核和效率分析的基准。分析循环进尺与效率时,先对照图表看实际执行偏差出现在哪道工序、偏差多少分钟,再判断是能力问题还是衔接问题,这比笼统统计总时间更有针对性。

综上,循环作业构成解析要抓住三条主线:工序之间的安全与工艺约束决定了“不能乱序”,平行搭接的可能性决定了“能压缩多少”,而循环进尺则由炮眼深度与利用率共同定义、并通过循环率折算为实际进尺。把这三条主线与循环作业图表对照使用,才能为后续的进尺优化和效率分析建立可靠基础。