4、第三章 巷道掘進(jìn).ppt

1、第三章,巷道掘進(jìn),太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,主要內(nèi)容,第一節(jié) 井巷掘進(jìn)與支護(hù)概述 第二節(jié) 巷道掘進(jìn) 第三節(jié) 巷道支護(hù) 第四節(jié) 立井開(kāi)鑿概述,第一節(jié) 井巷掘進(jìn)與支護(hù)概述,巖石的分級(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) 井巷掘進(jìn)與支護(hù)概述,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?chē)^大范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體； 巖石則是不分巖塊和

2、巖體的泛稱。 “堅(jiān)固性系數(shù)f”：表示巖石破壞的難易程度。,R巖石的單軸抗壓強(qiáng)度,第一節(jié) 井巷掘進(jìn)與支護(hù)概述,圍巖的分類(lèi)： 地下工程周?chē)膸r石，習(xí)慣稱圍巖。 考慮巖性特點(diǎn)、構(gòu)造情況、斷面尺寸可將巖層分為五類(lèi)： 穩(wěn)定巖層、穩(wěn)定性較好巖層、中等穩(wěn)定巖層 穩(wěn)定性較差巖層、不穩(wěn)定巖層,斷面的形狀 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。巷道斷面形狀如圖所示。,巷道斷面形狀及尺寸,巷道斷面形狀,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

3、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。,巷道斷面形狀及尺寸,斷面的尺寸 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。,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

4、.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。,巷道斷面形狀及尺寸,半圓拱形雙軌巷道斷面圖,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 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巷道的凈斷面積，m2； Vm巷道允許通過(guò)的最高風(fēng)速，m/s。,巷道斷面形狀及尺寸,煤礦工業(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。,巷道斷面

5、形狀及尺寸,煤巷：沿煤層掘進(jìn)的巷道，在掘進(jìn)斷面中煤層占4/5以上。 半煤巖巷：煤層占1/5以上4/5以下。 巖巷：掘金斷面中巖層占4/5以上。 巷道掘進(jìn)主要工序： 破巖、裝巖、運(yùn)輸和支護(hù) 輔助工序： 通風(fēng)、排水、測(cè)量、鋪軌,巷道施工概述,第二節(jié) 巷道掘進(jìn),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。 機(jī)械破巖：掘進(jìn)機(jī)破巖（巖石較軟） 爆破破巖：鉆眼爆破（巖石較硬） 鉆眼爆破可分為兩項(xiàng)主要工作：鉆眼工作和爆破工作。,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。 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

6、鉆和巖石電鉆。,爆破破巖,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。 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,爆破破巖,掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車(chē) 目前最廣泛采用 的掘進(jìn)鑿巖臺(tái) 車(chē)，臺(tái)車(chē)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(chē)目 前以軌輪式為主 。,爆破破巖,CGJ220.2型掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車(chē),鉆眼工具 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 。 電鉆鉆具,組合釬子,活動(dòng)釬頭,煤電鉆鉆具,爆破破巖,炸藥：礦用安全炸藥。 硝銨類(lèi)炸藥、硝化甘油炸藥 起爆器材

7、 雷管、導(dǎo)爆索、發(fā)爆器。 瞬發(fā)電雷管、秒延期電雷管、毫秒延期電雷管,爆破破巖,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,爆破破巖,裝巖：耙斗、鏟斗、扒抓式裝載機(jī)。 掘進(jìn)通風(fēng)：抽出式、壓入式、混合式 局部通風(fēng)機(jī)位置 位于進(jìn)風(fēng)側(cè)，距巷道回風(fēng)口的距離不得小于10m，避免出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)。,爆破破巖,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。 電鉆 用旋轉(zhuǎn)式鉆眼法破巖 ，用電

8、力為動(dòng)力。 煤礦常用的有煤電鉆和巖石電鉆。,機(jī)械破巖,炸藥：礦用安全炸藥。 硝銨類(lèi)炸藥、硝化甘油炸藥 起爆器材 雷管、導(dǎo)爆索、發(fā)爆器。 瞬發(fā)電雷管、秒延期電雷管、毫秒延期電雷管,機(jī)械破巖,1、老頂；2、直接頂；3、偽頂；4、煤層；5、底板巖層,第二節(jié) 巷道支護(hù),直接頂是采煤工作空間直接維護(hù)的對(duì)象，其穩(wěn)定性將直接影響工作面安全及生產(chǎn)能力的發(fā)揮，而且直接影響支護(hù)形式和液壓支架架型的選擇。根據(jù)直接頂自身的穩(wěn)定性，我國(guó)將直接頂分為四類(lèi)。,頂板分類(lèi),一類(lèi)不穩(wěn)定頂板，回采時(shí)若不及時(shí)支護(hù)，很容易發(fā)生局部冒頂，如裂隙發(fā)育的炭質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、泥頁(yè)巖等； 二類(lèi)中等穩(wěn)定頂板，雖然其受到裂隙的切割，但局部尚完整，其巖層

9、的強(qiáng)度較大，如裂隙不發(fā)育的致密泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖等； 三類(lèi)穩(wěn)定頂板，允許暴露的面積大，穩(wěn)定性好，不易發(fā)生局部冒頂，如裂隙較少的砂巖、石灰?guī)r等； 四類(lèi)非常穩(wěn)定頂板，即煤層上方直接賦存著堅(jiān)硬難冒的基本頂，如厚層致密的砂巖、石灰?guī)r、整體性強(qiáng)的礫巖等。各類(lèi)直接頂?shù)膹?qiáng)度指數(shù)范圍見(jiàn)表4-1。,頂板分類(lèi),頂板分類(lèi),基本頂是影響工作面頂板來(lái)壓的主要因素，是確定支架支撐能力、可縮性能以及選擇采空區(qū)處理方法的主要依據(jù)。根據(jù)我國(guó)煤礦多年來(lái)的實(shí)踐和研究，將基本頂按來(lái)壓顯現(xiàn)的強(qiáng)烈程度分為四級(jí)： 級(jí)為來(lái)壓不明顯的頂板； 級(jí)為來(lái)壓明顯的頂板； 級(jí)為來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板； 級(jí)為來(lái)壓非常強(qiáng)烈的頂板。,頂板分類(lèi),棚式支護(hù) 木支架

10、金屬支架 鋼筋混凝土支架 石材整體式支架 料石砌碹 混凝土砌碹 鋼筋混凝土澆注 錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù) 錨網(wǎng)支護(hù) 錨噴支護(hù) 錨噴網(wǎng)支護(hù),巷道支護(hù)類(lèi)型,木支架,巷道支護(hù)類(lèi)型,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) 。,巷道支護(hù)及其材料,料石砌碹,巷道支護(hù)及其材料,錨桿支護(hù) 1.金屬錨桿 2.砂漿錨桿 3.樹(shù)脂錨桿 4.水泥錨桿 5.木錨桿 6.玻璃鋼錨桿,巷道支護(hù)及其材料,錨桿支護(hù)作用原理 擠壓加固作用 懸吊作用 組合梁作用,巷道支護(hù)及其材料,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

11、拌機(jī)內(nèi)攪拌， 然后用礦車(chē)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)，再經(jīng)輸料管吹送 到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。,巷道支護(hù)及其材料,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。,巷道支護(hù)及其材料,錨桿+錨索+噴漿+網(wǎng)聯(lián)合支護(hù) 錨桿頂板下部巖層 錨索頂板上部巖層 噴漿防止風(fēng)化剝落 網(wǎng)提高混凝土整體性,巷道支護(hù)及其材料,第四節(jié) 立井施工,一、概述 立井多為圓形斷面，也有橢圓斷面，分為井頸、井身和井窩。井頸位于表土層，井壁需加厚支護(hù)；井身為立井的主體；井窩為提升容器和淋水提供場(chǎng)所。