掘進工復(fù)訓教案----杜保軍

1、巷道掘進與頂板災(zāi)害防治教案安陽鑫龍公司龍山煤礦2013年4月13日課 題：巷道掘進與頂板災(zāi)害的防治目的、要求：通過學習，掌握巷道掘進與頂板災(zāi)害的防治的基本知識及操作技能，提高自我保安能力。重 點：巷道掘進技術(shù)難 點：頂板災(zāi)害的防治教 師：杜保軍時 間：2013年4月13日地 點：教 法：講授法 第一節(jié) 巷道支護一、巷道圍巖壓力巷道圍巖壓力：圍巖變形受阻而作用在支護結(jié)構(gòu)物上的擠壓力或塌落巖石的重力，統(tǒng)稱為巷道圍巖壓力。主要有松動、變形、膨脹、撞擊圍巖壓力組成。礦山壓力：采掘后煤層上覆巖體在運動過程中對支架和圍巖產(chǎn)生的作用力。礦山壓力顯現(xiàn)：在礦山壓力作用下支架和圍巖產(chǎn)生的受力現(xiàn)象。礦山壓力顯現(xiàn)是礦

2、山壓力作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。礦山壓力的存在是絕對的、是不可控制的；礦山壓力顯現(xiàn)是相對的、在一定條件下是可控制的；礦山壓力顯現(xiàn)和礦山壓力大小并不一定成比例。1、影響礦山壓力顯現(xiàn)的因素：巖石性質(zhì)、開采深度、煤層傾角、地質(zhì)構(gòu)造、巷道布置、開采順序、支護方式、回采高度、控頂距離、推進速度等。2、頂板壓力的一般規(guī)律（1）巷道斷面越寬，頂板壓力越大。（2）空頂時間越長，頂板壓力越大。（3）護巷煤柱越小，頂板壓力越大。（4）地質(zhì)構(gòu)造越多，頂板壓力越大。二、圍巖分類巖石的物理性質(zhì)：密度、重度、孔隙性和碎脹性。力學性質(zhì)：強度、自穩(wěn)性和可爆性。按成因分：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。1、普氏圍巖分類f普氏巖石堅固性系數(shù)

3、，前蘇聯(lián)科學家M.M.普羅托奇雅可諾夫于1962年提出的“堅固性”作為巖石工程分類的依據(jù)。f普氏巖石堅固性系數(shù)，是用巖石的單向搞壓強度RC（MPa）除以10。根據(jù)f的大小，將巖石分十級十五種，煤炭行業(yè)歸納為5大類，便于現(xiàn)場管理。類：穩(wěn)定圍巖，f10類：穩(wěn)定性較好圍巖，f8-10類：中等穩(wěn)定性圍巖，f4-6類：穩(wěn)定性較差圍巖，f2-3類：不穩(wěn)定圍巖，f2。2、煤巷頂板圍巖穩(wěn)定性分類類：非常穩(wěn)定類：穩(wěn)定類：中等穩(wěn)定類：不穩(wěn)定類：極不穩(wěn)定其分類指標：三個強度、三個距離、一個比值。3、松動圈圍巖分類隨著采深增加，圍巖軟化和地應(yīng)力增設(shè)成為圍繞巖分類的主要因素?！靶聤W法”理論有一個先天缺陷：圍巖的彈塑性假

4、設(shè)，將彈塑性變形作為支護的主要對象，這與實踐嚴重不符；上世紀70年代，中國礦大董方庭教授提出的松動圈理論：巷道開鑿后，圍巖原巖應(yīng)力會發(fā)生變化，圍巖應(yīng)力以集中應(yīng)力的方式在圍巖中重新分配，圍巖從三向應(yīng)力的強度降低到二向應(yīng)力的強度。這兩種變化使圍巖發(fā)生了超過圍巖極限強度的破裂變化，即稱之圍巖松動圈。松動圈以外是壓密圈，正是這個壓密圈承受圍巖應(yīng)力，所以，支護只解決松動圈帶來的荷載。將松動圈LP大于1.5的巖層劃歸軟巖的范疇，以解決硬巖不一定好支護，軟巖不一定難支護的問題。圍巖分六類：類：穩(wěn)定圍巖，LP400類：穩(wěn)定性較好圍巖，L400-1000類：中等穩(wěn)定性圍巖，LP1000-1500類：穩(wěn)定性較差圍

5、巖，LP1500-2000類：不穩(wěn)定圍巖，LP=2000-3000類：極不穩(wěn)定圍巖，LP3000三、巷道礦壓控制1、支護理論懸吊、組合拱、松動圈2、巷道礦壓控制的原理與途徑原理：（1）抗（2）讓（3）躲（4）移途徑：（1）保護（2）支護（3）維護四、巷道掘進1、巷道斷面形狀及尺寸（1）巷道斷面形狀平頂形：梯、矩、不規(guī)則拱形：半圓、切圓、三心不規(guī)則形：馬蹄、圓、橢圓（2）選擇巷道斷面形狀的因素所穿過煤巖層的物理力學性質(zhì)，礦壓方向及大小。報務(wù)年限和用途支護方式和支護材料（3）省政府頒發(fā)的關(guān)于加強煤礦安全生產(chǎn)的若干規(guī)定對巷道凈斷面的規(guī)定煤礦在用巷道凈斷面能滿足通風、行人、運輸和設(shè)置安全生產(chǎn)設(shè)施的需要

6、：礦井主要運輸巷、主要通風巷凈高不低于2，凈斷面不小于82；采區(qū)巷道凈高不低于1.8，凈斷面不小于52。2、巷道掘進（1）掘進工序： 破、裝、運、支、輔助（排水、鋪軌、水溝鋪設(shè)）等。（2）破巖方法 鉆爆炮眼分掏槽眼、輔助眼和周邊眼三種光面爆破的標準A、眼痕率：硬巖不小于80，中硬巖不小于60。B、軟巖巷道，周邊成型應(yīng)符合設(shè)計輪廓。C、兩炮的銜接臺階尺寸：眼深小于3m，不得大于150mm，眼深為5m時，不得大于250mm。D、巖面不應(yīng)有明顯的炮震裂縫。機械風鎬：軟圍巖、修輪廓、挖窩、拉底等綜掘機：截割頭有縱向和橫向出軸旋轉(zhuǎn)兩種，形狀有圓錐形、半球形和滾筒形等，煤/巖巷綜掘機。鑿巖臺車（3）半煤巖

7、巷掘進半煤巖巷：在巷道掘進過程中既有煤巷由有巖巷，當巖巷占掘進斷面面積1/5-4/5。煤巷：沿煤層掘進的巷道，在掘進斷面中，煤層占了4/5（包括4/5 在內(nèi)）。掘進采石位置：挑頂（有假頂或沿坡度時才用）臥底挑頂臥底（保證巷道順直和坡度）施工組織及優(yōu)缺點煤巖不分，全斷面一次掘進；工作組織簡單，能加快掘進速度，但煤炭損失大，一般用于煤厚小于0.5煤質(zhì)差的情況。分掘分運；能回收煤炭資源，但工作組織較復(fù)雜，掘進速度較慢。（4）交岔點施工架棚交岔點架抬棚的要求：雙暗抬棚且支護穩(wěn)固可靠、穿梁專門制作、穿梁成雙且不少于四根、支設(shè)時保證支護面積內(nèi)受力均勻、穿梁與抬棚接合緊密、開口第一棚沿穿梁端架設(shè)。砌碹交岔點

8、：開掘主巷護頂開幫砌墻放頂立胎砌拱錨噴交岔點，采用全斷面光面爆破，一掘一錨，一次成巷。（5）硐室施工全斷面一次掘進法適用于斷面小于152、高不大于5情況。臺階工作面施工法適用于高度大、巖層穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的條件下。A、正臺階工作面施工法。工作安全可靠，在穩(wěn)定較差的松軟巖層中，宜采用此法。B、倒臺階工作面施工法。挑頂爆破效率高，裝巖方便。導硐施工法A、中央導硐施工法B、兩側(cè)導硐施工法五、巷道支護由于巷道開挖及煤體回采的影響，引起周圍巖層中出現(xiàn)應(yīng)力重分布，其結(jié)果導致應(yīng)力在巖體中出現(xiàn)了局部高應(yīng)力區(qū)。它直接影響著巷道支護方案的選擇。隨著煤炭的不斷開采，淺部、易開采的煤層已所剩無幾，目前我國主要產(chǎn)煤礦區(qū)中

9、，除神府煤田及山西的個別礦區(qū)外，大部分地區(qū)均已開采深部煤層或地質(zhì)條件較復(fù)雜、地應(yīng)力較大、較難以開采的煤層。這樣就給井下巷道維護帶來更高的要求，傳統(tǒng)的巷道支護如棚式支護、砌碹支護等方式已不能滿足煤炭安全生產(chǎn)的要求。1、目前常用的支護方式由于巷道的開挖形成空洞，破壞了原巖體中的原有的應(yīng)力狀態(tài)，巷道周邊由原來的三向應(yīng)力狀態(tài)變成了兩向應(yīng)力狀態(tài)，從而出現(xiàn)了應(yīng)力重分布與應(yīng)力集中現(xiàn)象，這二者導致了在巖體中分別出現(xiàn)了較大的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力的出現(xiàn)，并使巖體向巷道內(nèi)移動，若不進行及時的支護，巷道會產(chǎn)生嚴重變形，影響到其使用功能，更為嚴重的是由于巖體中構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)理裂隙發(fā)育，當變形量達到一定程度后就會產(chǎn)生冒頂片幫等事

10、故，嚴重影響著煤礦的安全生產(chǎn)。根據(jù)支護材料不同巷道支護方式分類如下：（1）棚式支護 （木支護，混凝土支架，金屬支架等，其中金屬支架又有普通金屬支架及可縮性金屬支架。 ）這類支護方式主要用于矩形及梯形巷道。（2） 砌碹支護：料石砌碹，現(xiàn)澆混凝土。（3）錨噴支護：錨桿支護、噴射砼支護、錨噴聯(lián)合支護、錨噴支護（網(wǎng)、鋼帶、梯子梁等）聯(lián)合支護。 （4）錨桿（錨索 錨網(wǎng) ）安全、經(jīng)濟、省力、快速，錨桿支護是先進的支護方式，是巷道支護技術(shù)的發(fā)展方向前兩類支護方式均屬被動支護，錨噴支護則為主動支護方式，能充分利用圍巖自身的承載能力。（5）注漿（或其他材料）加固補強圍巖，與以上支護形式共同達到預(yù)期支護目標。（6

11、）省政府頒發(fā)的關(guān)于加強煤礦安全生產(chǎn)的若干規(guī)定對巷道支護的規(guī)定煤巷采用金屬支護（包括錨網(wǎng)支護），巖石巷道采取光面爆破、砌碹或其他復(fù)合型支護形式，杜絕木支護。2、噴射砼支護原理（1）封閉圍巖，防止圍巖風化作用（2）補強圍巖，噴射砼具有較高的速度噴射至巖面，其漿體充入巖體表面裂隙中，使得巖體的整體強度得到提高。（3）改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。巷道開挖后巖體變形二向應(yīng)力狀態(tài)，而噴射砼支護后由于其具有一定的強度，使圍巖由二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，圍巖承載能力得到提高。（4）組合拱作用。噴射砼與圍巖經(jīng)裂隙而相互咬合而形成組合拱共同承載。（5）柔性支護結(jié)構(gòu)。噴射砼厚度較小，具有一定的變形能力，在圍巖應(yīng)力較大時可

12、產(chǎn)生一定的變形，以釋放圍巖應(yīng)力，從而取得較好的支護效果。第二節(jié) 巷道頂板災(zāi)害的原因及防治措施1、頂板事故分類頂板事故分兩類：巷道頂板事故和采面頂板事故。巷道頂板事故按事故發(fā)生地點分類：掘進工作面頂板事故和巷道交岔點頂板事故。 2、冒頂前的預(yù)兆響聲、裂隙、離層、掉矸 、片幫、支架突然嚴重變形、 瓦斯涌出突然增大、淋水加大等。3、巷道冒頂?shù)脑蛑ёo方式選擇不當巷道布置位置不合理交岔等處斷面過大頂板支護不及時支架支設(shè)質(zhì)量差地質(zhì)構(gòu)造因素影響沖擊波等外力作用4、掘進工作面冒頂?shù)姆乐危?）加強對巷道迎頭附近圍巖穩(wěn)定狀況的觀察，堅持敲幫問頂制度；及時支護頂板，嚴禁空頂作業(yè)。（2）提高支護質(zhì)量，增強支架穩(wěn)定性

13、。（3）合理布置爆眼，控制裝藥量。掘進工作面放炮崩倒的棚子應(yīng)由外向里逐架扶正背牢。（4）開岔口選擇巖性較好的位置。（5）錨網(wǎng)支護遇頂板破碎或地質(zhì)構(gòu)造帶，應(yīng)加大錨桿支護深度和密度，或及時改變支護形式。（6）嚴格按照安全技術(shù)措施施工。5、冒頂處理及巷道維修的一般原則先外后里、先支后拆、先下后上、先近后遠、先頂后幫。第三節(jié) 掘進安全知識一、什么叫迎山角，有何規(guī)定？在傾斜的采掘工作面，棚腿中心線與頂?shù)装宕咕€之間向上偏的夾角，叫做迎山角，一般為68度迎1度。水平巷道支架的前傾、后仰應(yīng)符合：合格，偏差±1°（1m垂線不大于17mm）；優(yōu)良，偏差±0.5°（1m垂線不

14、大于9mm）二、掘進工作面放炮多少米范圍內(nèi)加強支護？掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)，放炮前靠近迎頭 10m以內(nèi)的支護必須進行加固。三、什么叫錨網(wǎng)噴支護？錨桿安裝前有何規(guī)定？聯(lián)合使用錨桿和金屬網(wǎng)加噴混凝土或噴漿的支護。錨桿安裝前應(yīng)先檢查錨桿孔布置形式、孔距、深度、以及錨桿部件是否符合作業(yè)規(guī)程要求，不符合規(guī)定的要進行處理及更換。四、采掘工作面炮眼封泥有哪些規(guī)定？1、炮眼封泥應(yīng)用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分應(yīng)用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮斷線封實。嚴禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮泥封泥。無炮泥、封泥不足或不實的炮眼嚴禁爆破。2、炮眼深度和炮眼的封泥長度應(yīng)符合下列要求：（1）炮眼深度

15、小于0.6時，不得裝藥、爆破；在特殊條件下，如挖底、刷幫、挑頂確需淺眼爆破時，必須制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6，但必須封滿炮泥。（2）炮眼深度為0.6-1時，封泥長度不得小于炮眼深度的1/2。（3）炮眼深度超過1時，封泥長度不得小于0.5。（4）炮眼深度超過2.5時，封泥長度不得小于1。（5）光面爆破時，周邊光爆炮眼應(yīng)用炮泥封實，且封泥長度不得小于0.3。（6）工作面有2個或2個以上自由面時，在煤層中最小抵抗線不得小于0.5，在巖層中最小抵抗線不得小于0.3。淺眼裝藥爆破大巖塊時，最小抵抗線和封泥長度都不得小于0.3。五、如何進行敲幫問頂？1、應(yīng)從有完好支架的地點開始，由近及遠、先頂后幫進行。敲幫問頂所觸及頂板點應(yīng)避開人員站立位置。此范圍內(nèi)嚴禁其他人員進入。2、敲幫問頂時，頂幫如果發(fā)出空曠的回聲，說明頂幫有松動現(xiàn)象，必須立即撬下。3、敲幫問頂時，頂幫如果發(fā)出清脆的回聲，接著用手