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圍較大范圍內(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： 地下工程周圍的巖石，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： 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 目前最廣泛采用 的掘進(jìn)鑿巖臺(tái) 車，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 。,爆破破巖,CGJ220.2型掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車,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。,頂板分類,一類不穩(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。各類直接頂?shù)膹?qiáng)度指數(shù)范圍見(jiàn)表4-1。,頂板分類,頂板分類,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,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)類型,木支架,巷道支護(hù)類型,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。