《采煤概論》電子教案水平及傾斜巷道掘進(jìn)課件

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

2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論2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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論3第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸一、巷道斷面形狀選擇我國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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論5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巷道的風(fēng)量等。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論6第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸設(shè)計巷道斷面尺寸時，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)速驗算；其次，根據(jù)支架參數(shù)，道床參數(shù)，計算出巷道的設(shè)計掘進(jìn)斷面尺寸，并按允許加大值（超挖值），計算出巷道的計算掘進(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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論7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)計掘進(jìn)斷面積。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論9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，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，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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論10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。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、錨桿露出長度終端的高度。巷道設(shè)計計算掘進(jìn)高度：巷道計算掘進(jìn)高度：渣面起巷道沉實前的凈高：渣面起巷道沉實后的凈高：軌面起巷道沉實前的凈高：2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論11第一節(jié)巷道斷面形狀及尺寸式中：h1——軌面起巷道沉實后的凈高：

t——背板厚度，計算掘進(jìn)斷面時取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與底部凈寬B2，然后才計算出巷道的凈斷面。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)行驗算，即2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論13第二節(jié)巖巷掘進(jìn)巖巷掘進(jìn)在我國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)是最繁重的三個工序，所占時間比較長。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)。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論14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。掏槽眼的作用時首先在工作面上將某一部分巖石破碎并拋出，在一個自由面的基礎(chǔ)上蹦出第二個自由面來，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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論15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，作為實際排列炮眼的參考。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論17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。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，根據(jù)它既可確定炮眼位置，又可確定腰線位置。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論18第二節(jié)巖巷掘進(jìn)2）多臺鑿巖機(jī)工作為縮短鉆眼總時間，組織快速施工，在采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼時，一般多采用多臺鑿巖機(jī)平行作業(yè)，在中硬巖石中可按1.5～2.0m2配備一臺，在堅硬巖石中可按1.0～1.5m2配備一臺的標(biāo)準(zhǔn)確定。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論19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、降低勞動強(qiáng)度和實現(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)用鑿巖臺車及鑿裝聯(lián)合機(jī)組。采用鑿巖臺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)，鑿巖臺車與裝巖機(jī)更換進(jìn)出工作面的時間較長，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，除具備鑿巖臺車的全部優(yōu)點(diǎn)外，它本身帶有裝巖設(shè)備，實現(xiàn)了鉆眼、裝巖綜合機(jī)械化，同時一機(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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論21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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論22耙斗裝巖機(jī)的外形圖

2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論23圖8-13固定錯車場

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

2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論25圖8-17梭式礦車

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

2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論26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——固定錯車場或浮放道岔或調(diào)車器調(diào)車——礦車及電機(jī)車運(yùn)輸；這種作業(yè)線簡單易行，但機(jī)械化程度較低，在我國煤礦應(yīng)用最多。2．多臺氣腿式鑿巖機(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)來實現(xiàn)快速掘進(jìn)的。3．多臺氣腿式鑿巖機(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實現(xiàn)快速掘進(jìn)，但必須有直接卸載條件，設(shè)備較復(fù)雜。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論29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，并能實現(xiàn)破巖、裝巖、轉(zhuǎn)載、臨時支護(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，動力耗量大，刀具壽命短，造價昂貴，工程成本高，機(jī)器安裝、檢修、拆除工作量大，只適用于較長的直巷道及曲率半徑很大的拐彎巷道。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論30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，即稱半煤巖巷道。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論31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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論32第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)2.風(fēng)鎬破煤風(fēng)鎬破煤是一種簡單易行的方法，所需設(shè)備少，并能減少瓦斯爆炸的危險，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，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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論33圖8-20ZMZ-17型裝煤機(jī)2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論34第三節(jié)煤及半煤巖巷掘進(jìn)(三)支護(hù)工作針對受采動影響的巷道壓力大、巖石移動和變形速度大的特點(diǎn)，目前，在國內(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，使用U型鋼可縮性支架較為理想。如巷道服務(wù)時間較長，或煤壁易風(fēng)化時，則可在安設(shè)錨桿后，在對煤壁進(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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論35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，有挑頂、臥底、挑頂兼臥底三種情況，如圖8-21所示。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論36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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論37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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論38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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論39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。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論40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)。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論41圖8-23ELMB型煤及半煤巖聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論42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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論43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，每向上掘進(jìn)75～100m，應(yīng)設(shè)避炮硐。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論44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，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，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，無論工作期間或交接班時，都不準(zhǔn)停風(fēng)。如因檢修停電等原因停風(fēng)時，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2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論45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、下山的長度往往較長，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，煤、矸可沿巷道底板靠自重下滑；

25～35°時，可用鐵溜槽；14～25°時，可以采用搪瓷溜槽。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論46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，因此在架棚時，棚腿要相對于頂、底板垂線向上傾斜一定角度，這個夾角稱為迎山角(圖8—28中β角)。圖8—28上山支架的迎山角2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論47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不致沖擊到工作面，保證工作面工人的安全。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論48第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)(二)排水工作(補(bǔ)充內(nèi)容）在掘進(jìn)下山時，往往工作面都有積水。在處理方法上，必須先了解水的來源。

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。同時沿下山每隔10～15m挖一橫水溝。使水匯集到集水溝而流到中間水倉內(nèi)，然后用水泵排出。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論49第四節(jié)傾斜巷道施工的特點(diǎn)對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5m3／h，需要用水泵進(jìn)行排水。

(三)防止跑車的安全措施安全繩法。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)。提升時把安全繩套在礦車上，以免脫鉤跑車。2023/2/6河南理工大學(xué)采煤概論50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施工；一個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。2