第2講井巷工程

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《采煤概論》第二講第6章鉆眼爆破本章主要內(nèi)容第6章鉆眼爆破第一節(jié)巖石的性質(zhì)及分級(jí)第二節(jié)鉆眼工作第三節(jié)爆破工作第一節(jié)巖石的性質(zhì)與分級(jí)井巷掘進(jìn)是煤礦生產(chǎn)一項(xiàng)經(jīng)常而重要的工作。不論開(kāi)掘何種井巷，其主要工作都是破巖和支護(hù)。破巖和支護(hù)的主要對(duì)象是各種不同的巖石，其物理力學(xué)性質(zhì)各異。因而，了解巖石的性質(zhì)，對(duì)于合理的確定破巖方法和支護(hù)方式，選用適當(dāng)?shù)蔫弾r機(jī)械、爆破器材和掘進(jìn)機(jī)械，以及正確確定工作定額，具有重要的意義。第一節(jié)巖石的性質(zhì)與分級(jí)一般認(rèn)為：巖塊是從地殼巖層中切取出來(lái)的小塊體；巖體是指地下工程周圍較大范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體；巖石則是不分巖塊和巖體的泛稱。“堅(jiān)固性系數(shù)f”：表示巖石破壞的難易程度。

式中：——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，。表6-1巖石強(qiáng)度分級(jí)表級(jí)別堅(jiān)固性程度巖石堅(jiān)固性系數(shù)fI最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固、最致密的石英巖及玄武巖，其它最堅(jiān)固的巖石20II很堅(jiān)固的巖石很堅(jiān)固的花崗巖類：石英斑巖，很堅(jiān)固的花崗巖，硅質(zhì)片巖；堅(jiān)固程度較I級(jí)巖石稍差的石英巖；最堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r15III堅(jiān)固的巖石致密的花崗巖及花崗巖類巖石，很堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅(jiān)固的礫巖，很堅(jiān)固的鐵礦石10IIIa堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的石灰?guī)r，不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖，堅(jiān)固的大理巖，白云巖，黃鐵礦8IV相當(dāng)堅(jiān)固的巖石一般的砂巖，鐵礦石6IVa相當(dāng)堅(jiān)固的巖石砂質(zhì)頁(yè)巖，泥質(zhì)砂巖5V堅(jiān)固性中等的巖石堅(jiān)固的頁(yè)巖，不堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，軟的礫巖4Va堅(jiān)固性中等的巖石各種不堅(jiān)固的頁(yè)巖，致密的泥灰?guī)r，3VI相當(dāng)軟的巖石軟的頁(yè)巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍土，無(wú)煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)的卵石及粗沙礫，多石塊的土2VIa相當(dāng)軟的巖石碎石土，破碎的頁(yè)巖，結(jié)塊的卵石及碎石，堅(jiān)硬的煙煤，硬化的粘土1.5VII軟巖致密的粘土，軟的煙煤，堅(jiān)固的表土層1.0VIIa軟巖微砂質(zhì)粘土，黃土，細(xì)礫石0.8VIII土質(zhì)巖石腐植土，泥煤，微砂質(zhì)粘土，濕砂0.6IX松散巖石砂，細(xì)礫，松土，采下的煤0.5X流沙狀巖石流砂，沼澤土壤，包含水的黃土既包含水的土壤0.3第二節(jié)鉆眼工作井巷施工首先要破碎巖石，常用的破巖方法有機(jī)械破巖和爆破破巖兩種。進(jìn)行爆破破巖，就是要在采掘的煤巖中用鉆研工具鉆鑿炮眼，其深度一般不超過(guò)3～4m，直徑35～75mm。然后在炮眼中安放一定數(shù)量的炸藥，炮眼口直至炸藥間的一段炮眼放置以不燃的惰性物質(zhì)（一般為粘土與砂子混合物）做得炮泥，再用一定的方法是炸藥在炮眼內(nèi)起爆，從而產(chǎn)生巨大壓力使煤和巖石從其整體中分離出來(lái)，并破碎成便于裝運(yùn)的塊度。因此，鉆眼爆破可分為兩項(xiàng)主要工作：鉆眼工作和爆破工作。第二節(jié)鉆眼工作一、鉆眼機(jī)械鉆眼（又稱鑿巖）機(jī)具按能源分，有電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)、液壓、內(nèi)燃四種。按破巖機(jī)理來(lái)分，有沖擊式、旋轉(zhuǎn)式兩種。1．電鉆用旋轉(zhuǎn)式鉆眼法破巖，用電力為動(dòng)力。煤礦常用的有煤電鉆和巖石電鉆。第二節(jié)鉆眼工作2、風(fēng)鉆礦山一般常用的風(fēng)鉆有：手持式、氣腿式、伸縮式和導(dǎo)軌式幾種。3．全液壓鉆機(jī)液壓鑿巖機(jī)是以液壓為動(dòng)力的鑿巖機(jī)，它和風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)一樣，也由沖擊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)及排粉系統(tǒng)等組成。YT-23型風(fēng)鉆外形第二節(jié)鉆眼工作4．掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車目前最廣泛采用的掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車，是在可自行的車體上，安立鉆臂，鉆臂上端安設(shè)推進(jìn)器。鑿巖機(jī)在推進(jìn)器的導(dǎo)軌上，因推進(jìn)機(jī)械的作用而前后移動(dòng)，完成鉆進(jìn)和退鉆的動(dòng)作。鉆臂可上下、左右擺動(dòng)，以便將鑿巖機(jī)安置在所需鉆眼的位置。臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)有軌輪、履帶及輪胎三種形式。國(guó)產(chǎn)臺(tái)車目前以軌輪式為主。CGJ220.2型掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車第二節(jié)鉆眼工作二、鉆眼工具1、鑿巖機(jī)釬子：釬頭的形狀較多，但最常用的是一字形和十字形釬頭。2、電鉆鉆具組合釬子活動(dòng)釬頭煤電鉆鉆具第三節(jié)爆破工作一、炮眼的種類和作用巖石與空氣相接觸的表面稱為自由面。藥包中心到自由面的垂直距離叫最小抵抗線。

不同最小抵抗線時(shí)的集中藥包爆破現(xiàn)象第三節(jié)爆破工作掏槽眼：首先爆炸的炮眼，其作用在于增加自由面。輔助眼：在掏槽眼的外圍，除崩落巖石外，還能擴(kuò)大所掏的槽，提高周邊眼的爆破效果。周邊眼：靠近巷道的周邊，其作用在于使巷道獲得一定的形狀和規(guī)格。炮采工作面常用的炮眼布置圖（演示）第三節(jié)爆破工作二、礦用炸藥炸藥是一種固體或液體的化合物或混合物。當(dāng)這種物質(zhì)受到一定的外界能量作用時(shí)(遇熱、機(jī)械沖撞力、其它炸藥爆炸的影響)，就能迅速分解，同時(shí)產(chǎn)生大量的氣體和熱量。在炸藥迅速分解的過(guò)程中，由于氣體的膨脹作用對(duì)周圍介質(zhì)產(chǎn)生突然的沖擊壓力，致使介質(zhì)破壞，同時(shí)發(fā)生巨大的音響和振動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為爆炸。爆炸與燃燒的區(qū)別：爆炸與燃燒的共同點(diǎn)均是散發(fā)氣體和熱量，但燃燒的反應(yīng)速度很慢，所以熱量不能聚積，氣體產(chǎn)生隨即溢散。爆炸則反應(yīng)速度很快，每秒鐘達(dá)幾百乃至幾千米，而且產(chǎn)生很高的溫度(1500—4500℃)和大量的氣體。第三節(jié)爆破工作1．硝甘炸藥硝甘炸藥的優(yōu)點(diǎn)是爆炸力強(qiáng)，并具有良好的抗水性，所以特別適用于爆破含水較多的堅(jiān)硬巖石或礦石。例如多在開(kāi)鑿水量較大的井筒時(shí)使用。硝甘炸藥的缺點(diǎn)是敏感性很強(qiáng)，受到撞擊或摩擦就可能引起爆炸。而且還易于凍結(jié)、失效和出現(xiàn)汗?jié)n。2．硝銨炸藥硝銨炸藥是我國(guó)煤礦中廣泛采用的炸藥。它的主要成分是硝酸銨(NH4NO3)，此外，還含有三硝基甲苯(T．N．T．)、鋸末及炭粉等。適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井中的硝銨炸藥稱為安全炸藥。在爆炸時(shí)它產(chǎn)生短而溫度較低的火焰，可避免引起瓦斯或煤塵爆炸。第三節(jié)爆破工作三、起爆器材起爆器材就是供給炸藥能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤礦中包括導(dǎo)爆索、雷管及發(fā)爆器。1．導(dǎo)爆索導(dǎo)爆索(又稱導(dǎo)爆線)是用來(lái)傳遞爆炸波，并直接引爆炸藥的。但它本身需要雷管引爆。2．雷管雷管是用來(lái)起爆炸藥和導(dǎo)爆索的。它是最常用的起爆器材。雷管呈圓柱形，管殼用紙、銅和鋁制成，內(nèi)盛起爆炸藥，直徑為6～8mm，長(zhǎng)約40～50mm。國(guó)產(chǎn)毫秒延期電雷管各段的微差時(shí)間從25ms到300ms，最大延期可達(dá)2000ms。段數(shù)可達(dá)20段。第三節(jié)爆破工作3．發(fā)爆器發(fā)爆器是電雷管起爆的電源，目前我國(guó)礦山中普遍得到推廣使用的是電容式發(fā)爆器。根據(jù)是否防爆，發(fā)爆器可分為防爆型及非防爆型兩種。在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中，必須使用防爆型發(fā)爆器。第三節(jié)爆破工作四、裝藥1．炮眼裝藥量的計(jì)算每爆破一次的炸藥總消耗量(Q)，根據(jù)下式計(jì)算：Q=qVkg式中：q——每爆破1m巖石所需之炸藥消耗量，kg/m3；V——巖石爆破量m3。每—個(gè)炮眼的平均炸藥消耗量(r)：r=Q/N,kg/個(gè)式中：N——炮眼數(shù)目，個(gè)。第三節(jié)爆破工作2．裝填方法楔形掏槽兩邊炮眼的角度對(duì)稱，裝藥量也要一致，否則，爆破力量偏向一邊，易打倒支架。周邊眼最好多—些，裝藥量則少些，這樣，有利于巷道輪廓面的規(guī)整和圍巖的穩(wěn)定。起爆藥卷在炮眼里的位置應(yīng)靠近眼口，作為最外面一個(gè)(或第二個(gè))藥卷，使雷管有聚能穴的一端朝向眼底，并堵上炮泥。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：封泥應(yīng)用水炮泥，也可用不燃性的、可塑性的松散材料制成，如砂子、粘土和砂子混合物等。禁止使用塊狀材料或可燃性材料作封泥。無(wú)封泥的炮眼，嚴(yán)禁放炮。封泥多用粘塑性好的砂、土混合而成；也有用水炮泥的(塑料套裝水)。水炮泥既起堵孔的作用，又起消塵和減少有害氣體的作用。第三節(jié)爆破工作3．聯(lián)線方式井巷掘進(jìn)爆破中，可有三種雷管聯(lián)線方式，即串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)(串并聯(lián)及并串聯(lián))。采用串聯(lián)時(shí)，聯(lián)線簡(jiǎn)單，而且通過(guò)每個(gè)雷管的電流相等，故串聯(lián)法在煤礦的巷道掘進(jìn)爆破中使用最廣，缺點(diǎn)是只要一個(gè)雷管斷路則整個(gè)串聯(lián)組拒爆。并聯(lián)方法可靠，但所需起爆電流較大。在井下大爆破中，一般炮孔的數(shù)目都比較多，因此多采用混聯(lián)。第三節(jié)爆破工作五、毫秒爆破利用毫秒雷管或其它設(shè)備控制放炮的順序，使每段之間只有幾十毫秒的間隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。思考題1．巖石分級(jí)的目的是什么？舉出兩種常用的巖石分級(jí)方法，并說(shuō)明其特點(diǎn)？2．炮眼的種類和作用？礦用炸藥的種類和特點(diǎn)？簡(jiǎn)述鉆眼爆破常用的起爆器材及其工作原理？什么是毫秒爆破？其爆破效果有何特點(diǎn)？分析光面爆破的機(jī)理？安徽理工大學(xué)

《采煤概論》第7章巷道支護(hù)本意章主要內(nèi)容第7章巷道支護(hù)第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念第二節(jié)巷道支護(hù)及其材料第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念一、巷道圍巖壓力地下巖體在開(kāi)挖以前，由于自重和構(gòu)造所引起的應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布。表現(xiàn)為巷硐周圍煤、巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞，直到煤、巖體內(nèi)部形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止。在此過(guò)程中，巷道本身或安設(shè)在其中的支護(hù)物會(huì)受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做“礦山壓力”。第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念在礦山壓力的作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片邦或突然拋出，支架嚴(yán)重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動(dòng)地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為“礦山壓力顯現(xiàn)”。圍巖膨脹、崩解體積增大而施加于支護(hù)上的壓力，稱為膨脹壓力。膨脹壓力與變形壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹而引起的。從現(xiàn)象上看，屬于變形壓力范疇，但兩者的變形機(jī)制截然不同，前者是指與水發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，后者主要是圍巖應(yīng)力與結(jié)構(gòu)效應(yīng)。第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念二、影響巷道圍巖壓力的地質(zhì)因素影響圍巖壓力的因素很多，通?？煞譃榈刭|(zhì)、開(kāi)采和支護(hù)等類，影響圍巖壓力的地質(zhì)因素有：原巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)等。(1)原巖應(yīng)力狀態(tài)原巖應(yīng)力是引起圍巖變形、破壞的基本作用力。原巖應(yīng)力隨開(kāi)采深度的增加而增長(zhǎng)。所以，隨采深的增加，巷道圍巖壓力會(huì)明顯增長(zhǎng)。原巖體中主應(yīng)力的大小和方向不同，對(duì)巷道的影響作用不同，也直接影響到圍巖壓力。(2)圍巖力學(xué)性質(zhì)圍巖力學(xué)性質(zhì)是指它的強(qiáng)度(包括抗壓、抗拉、抗剪等各種強(qiáng)度和粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ等值)和變形性質(zhì)及其它力學(xué)屬性。不言而喻，強(qiáng)度小的巖體，圍巖壓力必然大，反之亦然。C、φ值大的巖體，其圍巖壓力小，反之亦然。其中φ的影響要較c大。巖體的變形性質(zhì)是指它的彈性、塑性和粘性。巖體的塑性變形和粘性流動(dòng)是影響圍巖壓力大小的重要因素，許多圍巖壓力較大的巷道，常常是由它引起的。第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念(3)巖體結(jié)構(gòu)當(dāng)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖壓力的影響極大。通常巖體破壞首先從弱面開(kāi)始，這是圍巖壓力在節(jié)理和層理等弱面發(fā)育區(qū)、破壞帶、斷層和褶皺區(qū)顯現(xiàn)強(qiáng)烈的重要原因。由于層狀巖體具有定向弱面，所以層狀巖體的走向和傾角也與圍巖壓力密切相關(guān)。如果巖層走向與巷道軸向平行或夾角很小，則巖體結(jié)構(gòu)容易與巷道軸線形成不穩(wěn)定的松動(dòng)體，因而圍巖壓力大。水平巖層沿巷道側(cè)幫的穩(wěn)定性較好，因而幫壓較小，而頂壓較大。(4)膨脹壓力的影響因素影響膨脹壓力的因素主要有巖石的組成與膠結(jié)狀態(tài)，物理化學(xué)性質(zhì)，圍巖中水分的補(bǔ)給狀況，水與巖石的接觸條件，支護(hù)和充填層的可塑性等。第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念三、巷道礦壓控制原理巷道中的礦壓顯現(xiàn)是客觀的自然現(xiàn)象，除了一些特殊情況外，在采掘過(guò)程中企圖完全消除這種現(xiàn)象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，以巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道的危害，從而達(dá)到安全生產(chǎn)和取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務(wù)。第一節(jié)巷道圍巖壓力的概念巷道礦壓控制的三類方法及途徑：第一類：巷道保護(hù)

第二類：巷道支護(hù)第三類：巷道維護(hù)（維修）目前所采用的各種礦壓控制方法，從其對(duì)付礦壓的原理來(lái)看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種。巷道礦壓控制基本原理及途徑控制方法基本原理具體措施舉例主要優(yōu)缺點(diǎn)抵抗礦壓（抗壓）提高支架的支撐能力或支護(hù)密度，用加強(qiáng)支護(hù)的手段去抑制或減少圍巖移動(dòng)，增強(qiáng)巷道抗變形能力以對(duì)付礦壓的作用1.增大型鋼重量，提高支架承載能力2.增加支護(hù)密度3.充填支架背后空間巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但為此要消耗大量支護(hù)材料，支護(hù)勞動(dòng)量大，使開(kāi)采費(fèi)用大幅度提高忍讓礦壓（讓壓）在采用適當(dāng)支護(hù)措施和保持支架本身不遭受嚴(yán)重破前提下，容忍圍巖產(chǎn)生一定變形，以釋放掉一些能量（也稱應(yīng)力釋放）1.采用有一定工作阻力的大可縮支架2.為巷道受壓收縮預(yù)留備用斷面3.容忍巷道底鼓然后進(jìn)行機(jī)械化起底可在一定程度上利用圍巖自承力，減輕支架受載，應(yīng)用得當(dāng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)維修護(hù)巷，對(duì)生產(chǎn)極為有利，但會(huì)增加支架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或多支出掘進(jìn)與起底費(fèi)用躲避礦壓（躲壓）將巷道布置在應(yīng)力經(jīng)重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應(yīng)力區(qū)，從時(shí)間上和空間上躲開(kāi)高壓力的作用1.在煤體邊緣或煤體下放的低壓區(qū)內(nèi)布置巷道2.錯(cuò)過(guò)高壓作用的時(shí)間，等壓力充分穩(wěn)定后再掘巷可在不同程度上減輕巷道受壓，有利于支護(hù)工作，但有時(shí)要多開(kāi)一些輔助巷道（如聯(lián)絡(luò)眼等），或要求延遲掘進(jìn)時(shí)間，不利于采掘接替工作轉(zhuǎn)移礦壓（移壓）通過(guò)人為方法使巷道圍巖受到松動(dòng)，形成卸載槽孔或其他形式的卸載空間，迫使載荷轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，達(dá)到減輕巷道受壓的目的1.在巷道或底板中形成卸載槽孔2.寬面掘進(jìn)或在巷旁故意留出卸載空間3.用跨采工作面使巷道得到卸載巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但要增加與采用卸載措施有關(guān)的額外費(fèi)用第二節(jié)巷道支護(hù)及其材料傳統(tǒng)的巷道支護(hù)有木支護(hù)、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護(hù)、U型鋼支護(hù)。目前，廣泛采用的有錨桿支護(hù)以及噴射混凝土支護(hù)。一、木材支架

二、料石和混凝土砌碹三、金屬支架：承載能力大，可多次復(fù)用，儲(chǔ)運(yùn)方便，安裝容易及迅速等優(yōu)點(diǎn)。料石支護(hù)的基本形狀金屬支架

第二節(jié)巷道支護(hù)及其材料①礦用工字鋼剛性支架②微拱形剛性金屬支架③礦用工字鋼梯形可縮性支架④U型鋼拱形可縮性支架⑤U型鋼梯形可縮性支架四、錨桿支護(hù)1.普通圓鋼粘結(jié)式錨桿2．可拉伸錨桿3．高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度錨桿4．管縫式錨桿5．可切割錨桿和可回收錨桿6．桁架錨桿7．組合錨桿第二節(jié)巷道支護(hù)及其材料五、噴射混凝土支護(hù)噴射混凝土支護(hù)是用噴射機(jī)將混凝土混合物噴射在巖石表面上硬化而成的一種支護(hù)。先將砂、石過(guò)篩，按配合比和水泥一同送入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后用礦車將拌合料運(yùn)送至工作面，經(jīng)上料機(jī)裝入以壓縮空氣為動(dòng)力的噴射機(jī)，在經(jīng)輸料管吹送到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。六、錨噴支護(hù)錨桿和噴射混凝土雖各有優(yōu)點(diǎn)，但也都有不足之處。錨噴聯(lián)合支護(hù)，恰能做到使二者取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為補(bǔ)充，是一種性能更好的支護(hù)形式。錨桿與其穿過(guò)的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土的作用則在于封閉圍巖，防止風(fēng)化剝落，和圍巖結(jié)合在一起，對(duì)錨桿間的表面巖石起支護(hù)作用。思考題1．什么是巷道圍巖壓力，其影響因素有哪些？2．簡(jiǎn)述巷道礦壓控制的途經(jīng)和方法？3．簡(jiǎn)述金屬支架的類型及使用條件？4．簡(jiǎn)述噴射混凝土支護(hù)的特點(diǎn)？5．什么是錨桿支護(hù)，從錨固方式、錨固長(zhǎng)度方面錨桿支護(hù)如何分類？6．試分析如何提高錨桿的延伸率？

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《采煤概論》第三篇井巷掘進(jìn)與支護(hù)第8章水平及傾斜巷道掘進(jìn)

本章主要內(nèi)容第8章水平及傾斜巷道掘進(jìn)第一節(jié)巷道斷面形狀第二節(jié)巷道掘進(jìn)第三節(jié)煤及半巖巷掘進(jìn)第四節(jié)傾斜巷道施工特點(diǎn)第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)思考題第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸一、巷道斷面形狀選擇我國(guó)煤礦巷道常用的斷面形狀是梯形、矩形和直墻拱形（如半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形，簡(jiǎn)稱拱形），只是在特定的巖層和圍巖壓力條件下才選用不規(guī)則的形狀（半梯形）、圓形、橢圓形、封閉拱性等。巷道斷面形狀如圖8-1所示。

圖8-1巷道斷面形狀第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸二、巷道斷面尺寸的確定《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，巷道凈斷面，必須滿足行人、運(yùn)輸、通風(fēng)、安全設(shè)施、設(shè)備安裝、檢修和施工的需要。因此，巷道斷面尺寸主要取決于巷道的用途；存放和通過(guò)它的機(jī)械、器材或運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量和規(guī)格；人行道寬度與各種安全間隙以及通過(guò)巷道的風(fēng)量等。第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸設(shè)計(jì)巷道斷面尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)上述諸因素和有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定，首先定出巷道的凈斷面尺寸，并進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算；其次，根據(jù)支架參數(shù)，道床參數(shù)，計(jì)算出巷道的設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面尺寸，并按允許加大值（超挖值），計(jì)算出巷道的計(jì)算掘進(jìn)斷面尺寸；最后，按比例繪制包括水溝、墻角在內(nèi)的巷道斷面圖，編制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸巷道斷面尺寸的確定方法和步驟如下：1.巷道凈寬度；2.巷道凈高度；3.巷道凈斷面；4.風(fēng)速校核凈斷面；5.巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積。圖8-2梯形雙軌巷道斷面尺寸計(jì)算圖第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸1.巷道的凈寬度梯形巷道的凈寬度是指：當(dāng)其內(nèi)通行礦車、電機(jī)車時(shí)，車輛頂面水平的巷道寬度；當(dāng)其內(nèi)不通行運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，凈寬度系指底板起1.6m高水平的巷道寬度。單軌巷道：雙軌巷道：式中：a——巷道不行人的一側(cè)運(yùn)輸設(shè)備最突出部份與支護(hù)最突出部分的距離。一般不小于200mm或250mm。A——所用電機(jī)車或礦車中最大的寬度，從運(yùn)輸設(shè)備規(guī)格表中可以查到，mm；c——巷道行人的一側(cè)運(yùn)輸設(shè)備最突出部份與支護(hù)最突出部分的距離。一般不小于700mm以上。n——運(yùn)輸設(shè)備之間的最小間隙，不得小于200mm。第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸巷道的凈寬度必須滿足從道渣面起1.6m的高度內(nèi)，留有寬度不小于0.8m的人行道。在設(shè)計(jì)梯形巷道凈寬時(shí)，常常采用根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)頂梁的尺寸、棚腿斜角來(lái)推算巷道凈寬度的辦法定出巷道的凈寬度。2.巷道的凈高度梯形巷道的凈高系指渣面或底板至頂梁或頂部噴層面、錨桿露出長(zhǎng)度終端的高度。巷道設(shè)計(jì)計(jì)算掘進(jìn)高度：巷道計(jì)算掘進(jìn)高度：渣面起巷道沉實(shí)前的凈高：渣面起巷道沉實(shí)后的凈高：軌面起巷道沉實(shí)前的凈高：第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸式中：h1——軌面起巷道沉實(shí)后的凈高：t——背板厚度，計(jì)算掘進(jìn)斷面時(shí)取25mm；d——坑木直徑，若為金屬棚子則為柱截面高度；hb——道渣高度；δ——預(yù)留下沉量。ha——規(guī)平面到道渣棉高度；巷道的凈斷面積梯形巷道的支架棚腿常有80°左右傾角，所以有了巷道的凈寬與凈高，還要求出巷道頂板凈寬B1與底部?jī)魧払2，然后才計(jì)算出巷道的凈斷面。梯形巷道凈斷面：式中：3.風(fēng)速校核凈斷面積生產(chǎn)礦井的巷道通常兼作通風(fēng)用，因此還應(yīng)按照《煤礦安全規(guī)程》等規(guī)定的允許最大風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算，即第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸式中：v——通過(guò)巷道風(fēng)流的速度，m/s；Q——通過(guò)巷道的風(fēng)量，m3/s；S——巷道的凈斷面機(jī)，m2；Vm——巷道允許通過(guò)的最高風(fēng)速，m/s?！睹旱V工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：礦井主要進(jìn)風(fēng)巷的風(fēng)速一般不大于6m/s，輸送機(jī)巷或采區(qū)風(fēng)巷一般不大于4m/s。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在不違反《煤礦安全規(guī)程》的原則下，按規(guī)范要求確定巷道斷面，以留有余地。設(shè)計(jì)出的巷道凈斷面積，不符合上述風(fēng)速要求的，須加大斷面尺寸。4.巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積巷道凈尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸，進(jìn)而求算出巷道的設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積。在實(shí)際工作中，爆破后的巷道表面不可能很光滑，會(huì)有一些凹凸不平的現(xiàn)象，因此，實(shí)際掘進(jìn)斷面要比計(jì)算斷面加大3%左右。掘進(jìn)斷面面積，是計(jì)算巷道掘進(jìn)工作量是不可缺少的一個(gè)數(shù)據(jù)。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)巖巷掘進(jìn)在我國(guó)煤礦目前主要仍采用鉆眼爆破破巖法，其主要工序包括：打眼、裝藥放炮、工作面通風(fēng)、裝運(yùn)巖石及巷道支護(hù)等作業(yè)。這些工序組成工作循環(huán)環(huán)，不斷重復(fù)這種循環(huán)，使巷道掘進(jìn)不斷向前推進(jìn)。打眼、清理巖石和巷道支護(hù)是最繁重的三個(gè)工序，所占時(shí)間比較長(zhǎng)。工作面通風(fēng)主要是為了排除爆破后的有毒氣體和供給新鮮空氣，是一種輔助作業(yè)。另外，架設(shè)保安用的臨時(shí)支護(hù)，敷設(shè)各種管道、修筑排水溝、鋪設(shè)軌道等，也都是掘進(jìn)中的輔助作業(yè)。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)一、鉆眼爆破1．工作面炮眼布置掘進(jìn)工作面的炮眼，按其用途和位置可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼三類。其起爆順序依次為掏槽眼、輔助眼和周邊眼。掏槽眼的作用時(shí)首先在工作面上將某一部分巖石破碎并拋出，在一個(gè)自由面的基礎(chǔ)上蹦出第二個(gè)自由面來(lái)，為其它炮眼的爆破創(chuàng)造條件。按掏槽眼的方向可將掏槽眼的布置方式分為三類：即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。圖8-3斜眼掏槽炮眼布置圖第二節(jié)巖巷掘進(jìn)2．爆破參數(shù)的確定爆破參數(shù)包括:炸藥消耗量;

炮眼直徑：炮眼直徑是根據(jù)藥包直徑來(lái)確定的。一般的標(biāo)準(zhǔn)藥卷直徑為32及35mm，炮眼直徑要比藥卷直徑大4～7mm,這樣炮眼直徑就是36～42mm。炮眼深度:合理的炮眼深度確定的依據(jù)是：炮眼利用率比較高（一般不低于85～90%）；鉆眼和掘進(jìn)速度快；巷道掘進(jìn)成本低。炮眼數(shù)目:炮眼數(shù)目可以按照一個(gè)循環(huán)的總裝藥量平均裝入所有炮眼的原則進(jìn)行估算，作為實(shí)際排列炮眼的參考。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)3.裝藥結(jié)構(gòu)與起爆掏槽眼與輔助眼的裝藥結(jié)構(gòu)，有正向連續(xù)裝藥與反向連續(xù)裝藥兩種。在煤礦巷道掘進(jìn)中，最好使用多段毫秒雷管，按照規(guī)定的起爆順序全斷面一次起爆。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)4.鉆眼工作1)定向工作為了在工作面正確布置炮眼和掌握巷道掘進(jìn)方向和坡度，鉆眼前應(yīng)檢查巷道的中線和腰線。利用礦用激光指向儀指示中線位置既準(zhǔn)確又省時(shí)。激光指向儀固定在距工作面100m遠(yuǎn)的巷道中線位置上，激光光束在工作面巖壁上顯現(xiàn)的紅光點(diǎn)，即為中線位置。掘進(jìn)時(shí)，根據(jù)它既可確定炮眼位置，又可確定腰線位置。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)2）多臺(tái)鑿巖機(jī)工作為縮短鉆眼總時(shí)間，組織快速施工，在采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼時(shí)，一般多采用多臺(tái)鑿巖機(jī)平行作業(yè)，在中硬巖石中可按1.5～2.0m2配備一臺(tái)，在堅(jiān)硬巖石中可按1.0～1.5m2配備一臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)確定。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)3)鉆眼工作的機(jī)械化隨著高速高頻鑿巖機(jī)的出現(xiàn)和中深孔爆破方法的使用，以及光面爆破的推廣，為進(jìn)一步提高鉆眼效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的迫切需要，在巖巷掘進(jìn)中正在積極推廣應(yīng)用鑿巖臺(tái)車及鑿裝聯(lián)合機(jī)組。采用鑿巖臺(tái)車并配以重型鑿巖機(jī)鉆眼，具有鑿巖速度快，作業(yè)人員少，鉆眼效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，鉆眼質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。但鉆眼與裝巖不能平行作業(yè)，鑿巖臺(tái)車與裝巖機(jī)更換進(jìn)出工作面的時(shí)間較長(zhǎng)，在雙軌大斷面巷道中才便于使用。采用鉆裝機(jī)并配以重型鑿巖機(jī)鉆眼，除具備鑿巖臺(tái)車的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，它本身帶有裝巖設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了鉆眼、裝巖綜合機(jī)械化，同時(shí)一機(jī)多用，提高了設(shè)備利用率，但由于鉆裝機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，作業(yè)環(huán)節(jié)多，目前只在一些大型礦山使用。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)二、裝巖與調(diào)車裝巖與調(diào)車是巷道掘進(jìn)中比較繁重的工作，一般情況下，裝巖時(shí)間約占掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間的35～50%，個(gè)別情況甚至達(dá)到75%。因此，提高裝巖機(jī)械化水平及其生產(chǎn)率是實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的主要措施。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)（一）巖石裝載設(shè)備鏟斗裝巖機(jī)、耙斗裝巖機(jī)、蟹爪式裝巖機(jī)等。（二）調(diào)車工作常用調(diào)車方法有以下幾種：固定錯(cuò)車道調(diào)車法浮放道岔調(diào)車法轉(zhuǎn)載輸送機(jī)梭式礦車

ZS-60型蟹爪式裝巖機(jī)

耙斗裝巖機(jī)的外形圖

耙斗裝巖機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)

圖8-13固定錯(cuò)車場(chǎng)

1—裝載機(jī)；2—礦車；3—空車；4—重車方向；5—空車方向；6—電機(jī)車

圖8-14單軌浮放雙軌道岔

1—道岔；2—浮放軌道；3—支撐裝置圖8-17梭式礦車

1－板式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載輪；2—車幫；3—傳動(dòng)鏈；4—底盤(pán)；5—車輪底架；6—車輪；7—減速裝置。

第二節(jié)巖巷掘進(jìn)三、巖石平巷掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線1．多臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼—鏟斗后卸式或耙斗式裝載機(jī)裝巖——固定錯(cuò)車場(chǎng)或浮放道岔或調(diào)車器調(diào)車——礦車及電機(jī)車運(yùn)輸；這種作業(yè)線簡(jiǎn)單易行，但機(jī)械化程度較低，在我國(guó)煤礦應(yīng)用最多。2．多臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼—鏟斗側(cè)卸式或耙斗式裝載機(jī)裝巖——膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載——礦車及電機(jī)車運(yùn)輸；這種作業(yè)線與上述第一條作業(yè)線相比，是以增加膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的。3．多臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼—蟹爪式裝載機(jī)或耙斗式裝載機(jī)裝巖——梭式礦車轉(zhuǎn)運(yùn)——電機(jī)車牽引；這種作業(yè)線以采用梭式礦車來(lái)實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，但必須有直接卸載條件，設(shè)備較復(fù)雜。第二節(jié)巖巷掘進(jìn)4．由鑿巖臺(tái)車鉆眼--鏟斗側(cè)卸式裝載機(jī)裝巖--膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載--礦車及電機(jī)車運(yùn)輸；這種作業(yè)線提高了鉆眼機(jī)械化水平，加快了鑿巖速度，它適用于大斷面巖石巷道（12m2以上）掘進(jìn)。5．鉆裝機(jī)鉆眼與裝巖--膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載--礦車及電機(jī)車運(yùn)輸；這條作業(yè)線實(shí)現(xiàn)了鉆眼、裝巖綜合機(jī)械化，不需花費(fèi)鑿巖臺(tái)車與裝載機(jī)更換進(jìn)出的調(diào)動(dòng)時(shí)間。鉆裝機(jī)一機(jī)多能，既能鉆眼又能裝巖，如還能打錨桿眼，我國(guó)習(xí)慣稱它為鉆裝錨機(jī)。圖8-18為ZZM8-12型鉆裝錨機(jī)組。圖8-18ZZM8-12型鉆裝錨機(jī)組

1－中間掛斗鉆臂；2—鉆臂；3—轉(zhuǎn)柱油缸；4—溜槽；5—臺(tái)車；

6—支承油缸；7—前支千斤頂；8—推進(jìn)器；9—耙斗；10—尾輪第二節(jié)巖巷掘進(jìn)6．巖巷掘進(jìn)機(jī)巖巷掘進(jìn)機(jī)是采用機(jī)械破巖，并能實(shí)現(xiàn)破巖、裝巖、轉(zhuǎn)載、臨時(shí)支護(hù)、噴霧防塵諸工序的一種聯(lián)合機(jī)組，所以也稱聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)。巖巷掘進(jìn)機(jī)與鉆眼爆破法相比較，具有機(jī)械化程度高，速度快，成巷質(zhì)量好，節(jié)省人力，效率高，對(duì)圍巖破壞影響小，支護(hù)容易，工作安全等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是：設(shè)備重量大，動(dòng)力耗量大，刀具壽命短，造價(jià)昂貴，工程成本高，機(jī)器安裝、檢修、拆除工作量大，只適用于較長(zhǎng)的直巷道及曲率半徑很大的拐彎巷道。第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)沿煤層掘進(jìn)的巷道，如果在掘進(jìn)斷面中，煤層占4/5以上者（包括4/5在內(nèi)），稱為煤巷。在巷道掘進(jìn)斷面上既有煤層，又有巖層。當(dāng)巖層（包括夾石層）占掘進(jìn)工作面面積的1/5～4/5時(shí)，即稱半煤巖巷道。第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)一、煤巷掘進(jìn)(一)破煤方法1.鉆眼爆破破煤法圖8-19煤巷掘進(jìn)的掏槽方法

a—扇形掏槽；b—半楔形掏槽；c—復(fù)式掏槽第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)2.風(fēng)鎬破煤風(fēng)鎬破煤是一種簡(jiǎn)單易行的方法，所需設(shè)備少，并能減少瓦斯爆炸的危險(xiǎn)，也有利于通風(fēng)。因此，在巷道頂板破碎或煤質(zhì)松軟易于塌落的巷道，以及雖經(jīng)通風(fēng)而瓦斯?jié)舛热越挡坏皆试S放炮的濃度時(shí)，用風(fēng)鎬落煤就比較合適。（二）裝煤方法人力裝煤裝煤機(jī)裝煤圖8-20ZMY型裝煤機(jī)第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)(三)支護(hù)工作針對(duì)受采動(dòng)影響的巷道壓力大、巖石移動(dòng)和變形速度大的特點(diǎn)，目前，在國(guó)內(nèi)外積極推廣應(yīng)用了各種類型的錨桿支護(hù)，取得了較好的效果。在圍巖極其破碎，不宜采用錨桿支護(hù)時(shí)，使用U型鋼可縮性支架較為理想。如巷道服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，或煤壁易風(fēng)化時(shí)，則可在安設(shè)錨桿后，在對(duì)煤壁進(jìn)行噴漿處理。在一些生產(chǎn)能力較小的礦山，梯形工字鋼支架也在使用，但已逐步被淘汰。第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)二、半煤巖巷道掘進(jìn)結(jié)合巷道用途及沿薄煤層掘進(jìn)的特點(diǎn)，掘進(jìn)半煤巖巷道必須考慮煤層與巷道的位置關(guān)系、正確的炮眼布置方法、合理的施工組織。1.巷道位置的選擇半煤巖巷道掘進(jìn)時(shí)，有挑頂、臥底、挑頂兼臥底三種情況，如圖8-21所示。半煤巖巷道采石位置的三種情況

a—挑頂；b—臥底；c—挑頂兼臥底第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)采用那種位置為宜，應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)要求，便于維護(hù)和施工難易等因素，在多數(shù)情況下，應(yīng)盡可能不要挑頂而是臥底，以保證頂板的完整性和穩(wěn)定性。只有煤層具有薄層偽頂式，才采用挑頂。實(shí)際上，一條巷道挑頂或臥地并非一成不變。為了保證巷道順直及一定坡度，挑頂臥底的三種情況往往都會(huì)發(fā)生，甚至?xí)弘x煤層進(jìn)行全巖掘進(jìn)的情況也是有的。第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)2．炮眼布置特點(diǎn)由于煤層較軟，所以掏槽眼一般布置在煤層部分，圖8-22為某礦半煤巖巷道工作面炮眼布置一例。圖8-22半煤巖巷道工作面炮眼布置一例第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)3．施工組織特點(diǎn)半煤巖巷道的施工組織有兩種形式。一是煤、巖不分，全斷面掘進(jìn)；這種方式組織簡(jiǎn)單，能加快掘進(jìn)速度，但這種組織形式所出的煤灰份很高，煤的損失也很大。顯然這種施工組織用在厚度小于0.5m、煤質(zhì)不佳的半煤巖巷道較為合適。另一種為分掘分運(yùn)的組織形式，即先掘運(yùn)煤，然后在掘運(yùn)巖石。這種方式保證了煤的質(zhì)量，但工作組織復(fù)雜，影響了掘進(jìn)速度。第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)三、煤及半煤巖巷道聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤及半煤巖巷道聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)能夠破煤、裝煤并將煤轉(zhuǎn)運(yùn)到運(yùn)輸設(shè)備上。它具有工序少、速度快、效率高、質(zhì)量好、施工安全、勞動(dòng)強(qiáng)度小等優(yōu)點(diǎn)。隨著錨桿支護(hù)的應(yīng)用，這種掘進(jìn)方式已在我國(guó)大中型煤礦中得到了推廣應(yīng)用。圖8-23為ELMB型煤及半煤巖聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)。圖8-23ELMB型煤及半煤巖聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)四、煤巷施工機(jī)械化作業(yè)線1．掘進(jìn)機(jī)—鏈板輸送機(jī)機(jī)械化作業(yè)線2．掘進(jìn)機(jī)—膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)—鏈板輸送機(jī)機(jī)械化作業(yè)線3．掘進(jìn)機(jī)—膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)—可伸縮雙向膠帶輸送機(jī)機(jī)械化作業(yè)線第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)上山和下山是采區(qū)巷道中的傾斜巷道。自開(kāi)采水平向上傾斜的巷道稱為上山，向下傾斜的巷道成為下山。一、上山掘進(jìn)(一)炮眼布置由于巷道具有向上傾斜的特點(diǎn)，易于出現(xiàn)巷道上飄現(xiàn)象，因此，要求炮眼布置能使爆出的巷道傾斜角度符合規(guī)定。此外，放炮時(shí)要特別注意防止崩倒支架，所以多用底部掏槽。傾斜巷道施工時(shí)，每向上掘進(jìn)75～100m，應(yīng)設(shè)避炮硐。第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)(二)通風(fēng)工作由于瓦斯輕于空氣，易于積聚在上山工作面附近，尤其在沿高瓦斯煤層或其底板掘進(jìn)時(shí)，更應(yīng)注意加強(qiáng)工作面通風(fēng)及沼氣檢查。在瓦斯涌出量較大的的礦井中，由下向上掘進(jìn)上山時(shí)，隔一定距離就要用聯(lián)絡(luò)眼貫通，以利通風(fēng)，如圖8—24所示.使用局部扇風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，無(wú)論工作期間或交接班時(shí)，都不準(zhǔn)停風(fēng)。如因檢修停電等原因停風(fēng)時(shí)，都要撤出人員，切斷電源，待恢復(fù)通風(fēng)并檢查瓦斯后，人員才可進(jìn)入工作面。圖8-24由下向上掘進(jìn)的通風(fēng)設(shè)施第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)(三)裝巖及提升運(yùn)輸工作沿傾斜施工，破碎后的煤、矸要運(yùn)出，施工設(shè)備、工具及支護(hù)材料要運(yùn)入，而上、下山的長(zhǎng)度往往較長(zhǎng)，傾斜角度又各不相同，為此，要選擇合理的提升、運(yùn)輸方案，以保證決速安全地施工。>35°時(shí)，煤、矸可沿巷道底板靠自重下滑；25～35°時(shí)，可用鐵溜槽；14～25°時(shí)，可以采用搪瓷溜槽。第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)(四)支護(hù)工作特點(diǎn)在傾斜巷道中，由于頂板巖石受重力的作用，有沿傾斜向下滑落的趨勢(shì)，因此在架棚時(shí)，棚腿要相對(duì)于頂、底板垂線向上傾斜一定角度，這個(gè)夾角稱為迎山角(圖8—28中β角)。圖8—28上山支架的迎山角第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)二、下山掘進(jìn)(一)下山掘進(jìn)的特點(diǎn)1)裝載工作比較困難。2)做好防排水工作，以免影響掘進(jìn)工作進(jìn)行。3)在掘進(jìn)工作面附近一定要有可靠的擋車器，以防止礦車自然滑下時(shí)不致沖擊到工作面，保證工作面工人的安全。第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)(二)排水工作在掘進(jìn)下山時(shí)，往往工作面都有積水。在處理方法上，必須先了解水的來(lái)源。1)上部平巷排水溝漏水；2)巷道頂、底板涌水；3)工作面的涌水。針對(duì)1、2兩種情況，可以把上部水溝用混凝土加固或用管子代替。同時(shí)沿下山每隔10～15m挖一橫水溝，如圖8—29所示。使水匯集到集水溝而流到中間水倉(cāng)內(nèi)，然后用水泵排出。第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)對(duì)于流到工作面或工作面的涌水，可根據(jù)水量的大小采用不同的排水方法。工作面涌水小于5m3／h，可用礦車或箕斗隨矸石把水排出。當(dāng)工作面涌水超過(guò)5m3／h，需要用水泵進(jìn)行排水。(三)防止跑車的安全措施1)安全繩法(圖8—30)。在提升鋼絲繩的尾部鉤頭以上，聯(lián)結(jié)一根環(huán)形的鋼絲繩(安全繩)。提升時(shí)把安全繩套在礦車上，以免脫鉤跑車。第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)一、硐室的施工方法硐室施工具有以下特點(diǎn)：硐室的長(zhǎng)度一般較小，斷面較大且多變化，故使用大型聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)械難于施展，多數(shù)硐室內(nèi)有設(shè)備基礎(chǔ)、預(yù)留管纜溝槽以及安起重梁等項(xiàng)施工；一個(gè)硐室與其他硐室或巷道相連，要注意施工的安全；硐室的出入口一般較小，材料供應(yīng)、出矸與通風(fēng)，排水均較困難。第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)(一)全斷面一次掘進(jìn)法這種施工方法類似于巷道的一次成巷施工。由于斷面大，可以采用大型機(jī)械設(shè)備。(二)臺(tái)階工作面施工法正臺(tái)階工作面施工法，其上分層工作面超前施工，故亦稱為下行分層施工法；倒臺(tái)階工作面則稱為上行分層施工法。(三)導(dǎo)硐施工法導(dǎo)硐施工法即將整個(gè)硐室斷面，分為若干小斷面進(jìn)行順序施工。并可分為頂部導(dǎo)硐施工法、上下導(dǎo)硐施工法及兩側(cè)導(dǎo)硐施工法。兩側(cè)導(dǎo)硐施工法第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)二、交岔點(diǎn)的施工交岔點(diǎn)系指巷道相交或分岔的地點(diǎn)。交岔點(diǎn)按其結(jié)構(gòu)可分為牛鼻子交岔點(diǎn)和穿尖交岔點(diǎn)；穿尖交岔點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)度短、拱部低，故工程量較小，施工較簡(jiǎn)單，通風(fēng)阻力也較??；但是它的承載能力較低，故多應(yīng)用在巖層堅(jiān)固穩(wěn)定，最大寬度不超過(guò)5m，且巷道轉(zhuǎn)角大于45°的情況下。圖8—33牛鼻子交岔點(diǎn)和穿尖交岔點(diǎn)第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)在穩(wěn)定巖層中，交岔點(diǎn)可以采用全斷面一次掘進(jìn)法，隨掘隨錨噴，一次完成。在中等穩(wěn)定的巖層中，若采用錨噴支護(hù)，仍可全斷面一次掘出，隨即打錨桿并噴上一薄層混凝土，待整個(gè)工程完成后，再補(bǔ)噴混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)厚度；若采用料石或混凝土砌璇，為使頂板暴露面積不致過(guò)大，可以先將一條巷道掘出，然后刷幫挑頂，隨即進(jìn)行砌璇，交岔點(diǎn)的璇體宜在最后砌成。第五節(jié)硐室及交岔點(diǎn)的施工方法特點(diǎn)在松軟巖層中施工交岔點(diǎn)，為了維護(hù)好頂板，保證施工安全，可以按圖8—34a所示的順序施工。亦可使用導(dǎo)硐施工法，如圖8—34b所示。圖8—34松軟巖層中交岔點(diǎn)的施工順序復(fù)習(xí)思考題1.巷道斷面形狀如何確定？2.簡(jiǎn)述巷道斷面尺寸確定的步驟和方法。3.煤巷掘進(jìn)與巖巷掘進(jìn)相比在炮眼布置上有何特點(diǎn)？4.什么是半煤巖巷道？5.半煤巖巷道炮眼布置、施工組織有何特點(diǎn)？6.上山掘進(jìn)與下山掘進(jìn)相比，在炮眼布置、通風(fēng)、裝巖及提升運(yùn)輸、支護(hù)等方面有何特點(diǎn)？7.硐室的施工方法有幾種，各有何特點(diǎn)？8.交叉點(diǎn)的類型有幾種，在施工過(guò)程中有何特點(diǎn)？安徽理工大學(xué)

《采煤概論》第三篇井巷掘進(jìn)與支護(hù)第9章立井開(kāi)鑿

本章主要內(nèi)容第9章立井開(kāi)鑿第一節(jié)立井?dāng)嗝嫘螤罴俺叽绲诙?jié)立井普通開(kāi)鑿法第三節(jié)特殊鑿井方法第四節(jié)立井井筒延深思考題第一節(jié)立井?dāng)嗝嫘螤钆c尺寸一、立井?dāng)嗝嫘螤盍⒕矓嗝娣挚v斷面與橫斷面?？v斷面中有井頸、井身、井底三個(gè)部分。橫斷面形狀有圓形、矩形和橢圓形等。橫斷面的形狀根據(jù)井筒的用途、服務(wù)年限、井筒穿過(guò)巖層的性質(zhì)及所用的支護(hù)材料確定。立井多采用圓形斷面，這是因?yàn)槊旱V井筒所通過(guò)的地層多數(shù)不夠穩(wěn)定，而圓形斷面既便于施工又易于維護(hù)，還可承受較大的地壓。地壓小、服務(wù)年限不超過(guò)15a的小型礦井，有時(shí)采用矩形和多角形斷面。橢圓形斷面一般在改建、擴(kuò)建舊的矩形斷面小井時(shí)應(yīng)用。圖9-1立井井筒的組成1-翻籠硐室；2—裝載硐室第一節(jié)立井?dāng)嗝嫘螤钆c尺寸二、立井?dāng)嗝娉叽缌⒕好娉叽绲拇笮Q定于井筒的用途、設(shè)備和所需要通過(guò)的風(fēng)量。為便于采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，我國(guó)煤礦立井凈直徑按0.5m進(jìn)級(jí)，凈直徑6.5m以上特殊布置的井筒或小煤窯井筒不在此限。井筒斷面布置方式大致有圖9-2中的幾種。圖9-2井筒斷面布置方式1－箕斗；2—罐籠；3—梯子間；4—管路電纜間；5—罐道梁；6—罐道；7—鋼絲繩罐道；8—防墜鋼繩第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法目前，立井施工主要還是鑿巖爆破為主的普通施工法。立井施工過(guò)程可分為準(zhǔn)備工作，表土施工和基巖施工三個(gè)部分。在表土施工中，破巖容易，而支護(hù)卻十分復(fù)雜。在基巖中掘進(jìn)，破巖比較困難，需鉆眼爆破，而支護(hù)并不太困難。準(zhǔn)備工作是為順利進(jìn)行表土和基巖施工不可缺少的一步，應(yīng)該周密細(xì)致的考慮和實(shí)施。立井在正常施工階段，要安裝專用鑿井井架，并自上而下設(shè)置下述供施工用的設(shè)施，如圖9-3所示。圖9—3立井井筒施工示意圖1—天輪；2—鑿井井架；3—卸矸臺(tái)；4—排水管；5—井蓋門(mén)；6—混凝土攪拌機(jī)；7—封口盤(pán)；8—混凝土輸送管；9—固定盤(pán)；10—吊泵通過(guò)口；11—吊盤(pán)上層盤(pán)；12—壁座；13—?dú)鈩?dòng)絞車；14—吊盤(pán)下層盤(pán)；15—金屬模板；16—吊泵；17—抓巖機(jī)；18—吸水龍頭；19—卸矸溜槽；20—溜槽閘門(mén)21—臨時(shí)軌道；22—礦車；23—扇風(fēng)機(jī)；24—壓風(fēng)機(jī)房；25—穩(wěn)車；26—提升機(jī)房；27—風(fēng)筒；28—滑架與保護(hù)傘；29—穩(wěn)繩；30—提升鉤頭；31—吊盤(pán)褲叉繩；32—喇叭口；33—吊盤(pán)定位絲杠；34—輸送混凝立的活節(jié)管；35—壓風(fēng)管；36—吊盤(pán)折頁(yè)；37—分風(fēng)器；38—風(fēng)筒卡子；39—掛鉤；40—井圈；41—背板；42—撐柱；43—吊桶

第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法鑿井井架是專門(mén)用于開(kāi)鑿立井而設(shè)立的井架，多為裝配式金屬鑿井井架天輪平臺(tái)井筒內(nèi)的設(shè)備和管路一般均用鋼絲繩繞經(jīng)天輪平臺(tái)上的天輪由地面穩(wěn)車懸吊，管路每隔一定距離用專用管卡固定在懸吊鋼絲繩上。卸矸臺(tái)矸石吊桶提至卸矸臺(tái)上方卸矸，使矸石沿傾斜溜槽裝入自翻礦車或汽車，運(yùn)至排矸地點(diǎn)。封口盤(pán)又稱井蓋，設(shè)在井頸上端，用作升降人員、設(shè)備、下放材料和拆裝各種管路的工作平臺(tái)。同時(shí)，又是保護(hù)井上、下工作人員的安全結(jié)構(gòu)物，要求堅(jiān)固嚴(yán)密。固定盤(pán)為了安全，在封口盤(pán)下4～8m處還應(yīng)設(shè)置一道固定盤(pán)，用梯子和井口相連。吊盤(pán)吊盤(pán)是進(jìn)行井筒永久支護(hù)施工的工作盤(pán)，為金屬結(jié)構(gòu)，用一根或兩根鋼絲繩懸吊在地面穩(wěn)車上。為使其穩(wěn)定不翻盤(pán)，可做成雙層，間距3～4m，根據(jù)需要可以升降。穩(wěn)車穩(wěn)車設(shè)于地面，用于懸吊吊盤(pán)、吊泵和各種管路等設(shè)備和拉緊穩(wěn)繩。第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法一、準(zhǔn)備工作工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探資料作為設(shè)計(jì)依據(jù)，編制施工組織設(shè)計(jì)和施工預(yù)算，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工準(zhǔn)備。抓好風(fēng)、水、電、路這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法二、表土施工覆蓋在基巖上部直至地表的第四紀(jì)、第三紀(jì)風(fēng)化沉積的土、砂、礫石層，統(tǒng)稱為表土層。表土挖掘工作應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，以提高表土段井筒的施工速度和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)機(jī)械化條件不具備時(shí)，亦可用鐵鍬、風(fēng)鎬或打眼放炮等簡(jiǎn)單工具和方法。第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法三、立井基巖施工(一)鉆眼爆破工作在立井掘進(jìn)中，鑿巖爆破工作是一項(xiàng)主要工序，約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的20～30％。1．鑿巖設(shè)備立井鉆眼用風(fēng)鉆，與巖巷掘進(jìn)相似，只是立井打眼是由上向下鉆進(jìn)，所以進(jìn)行機(jī)械化鑿巖時(shí)，通常是采用吊架(又稱鉆架)。第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法2.爆破工作1)炸藥和雷管的選用立井掘進(jìn)中多有涌水，巖石又比較堅(jiān)硬，應(yīng)選用抗水炸藥和采取防潮措施。采用毫秒雷管爆破比普通段發(fā)雷管起爆效果好。2)炮眼直徑和深度我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)采用的炮眼直徑多為38～42mm，藥包直徑為32～35mm。眼深一般1.2～2.Om，少數(shù)可達(dá)3.0—4.5m。3)炮眼數(shù)目及排列一般是先確定炮眼排列方式，再根據(jù)排列方式確定眼數(shù)。4)裝藥、聯(lián)線、放炮和通風(fēng)多用串裝藥，即將每個(gè)炮眼內(nèi)全部藥卷先在地面裝入特制的防水紙筒內(nèi)，在工作面裝藥時(shí)，將長(zhǎng)藥卷—次裝入眼內(nèi)，做到安全和保證爆破效果，還可以縮短井下裝藥時(shí)間。

第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法(二)立井掘進(jìn)的裝巖、提升和排水1．裝巖工作裝巖是立井掘進(jìn)中最繁重最費(fèi)時(shí)的工序，約占循環(huán)時(shí)間的60%。抓巖機(jī)抓巖生產(chǎn)率是單位時(shí)間內(nèi)把矸石裝入吊桶的石方量，用m3/h表示。巖石較松軟，巖塊小而均勻，抓斗就易于插入、合攏、抓得滿，效率就高。圖9—10靠壁式抓巖機(jī)示意圖1—抓斗；2—抓斗鋼絲繩；3—斜梁；4—拉桿：，5—懸吊鋼絲繩；6—提升油缸；7—折臂油缸；8—回轉(zhuǎn)油缸；9—固定錨桿

圖9—9NZQ2—0.11型抓巖機(jī)1—機(jī)體；2—抓斗氣缸；3—活塞；4—雙層活塞桿；5—鉸鏈板；6—片；7—小軸；8—起重器氣虹；9—活塞；10—活塞桿；11—護(hù)繩環(huán)；12—鋼絲繩；13、14—配氣閥第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法2．提升工作一般使用的提升容器是吊桶，若提升速度不變，提升能力和吊桶容積成正比。矸石吊桶容積一般為0.5～3.Om3；國(guó)外已有4～8m3大吊桶。加大吊桶容積需有大型提升設(shè)備，最好利用永久提升設(shè)備。3．排水工作若涌水量小于8m3／h,可用壓氣泵將水排入吊桶帶走；若涌水量每小時(shí)在8～50m3／h中間時(shí)，可用吊泵排水；涌水量再大時(shí)，應(yīng)設(shè)中間泵房，中間截水，進(jìn)行多段排水。此外，在井筒掘進(jìn)過(guò)程中，還應(yīng)有良好的照明和信號(hào)設(shè)備。第二節(jié)立井普通開(kāi)鑿法砌筑永久支架使用的材料有料石、澆灌混凝土、噴射混凝土等。1．料石砌璇2．整體混凝土井壁施工1)測(cè)量2)立模3)混凝土輸送4)接茬3．噴射混凝土井壁施工第三節(jié)特殊鑿井方法當(dāng)遇到流沙、淤泥等不穩(wěn)定土層時(shí)，為實(shí)現(xiàn)打干井，并能順利鑿井，就要利用特殊施工方法。一、板樁法板樁法是在土層開(kāi)挖前，預(yù)先將板樁沿井筒周邊外緣密集的打入土中，然后在它的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。圖9—13斜板樁法掘進(jìn)立井1—木質(zhì)板樁；2—井圈；3一槽鐵圈第三節(jié)特殊鑿井方法二、沉井法沉井法就是在土層開(kāi)挖前，把預(yù)制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。這種方法可節(jié)省臨時(shí)支護(hù)，所通過(guò)的土層可比板樁法厚些。圖9—14