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文档简介
1、井巷工程基础知识第一章 井巷的概念及分类第二章 岩石性质及工程分级1. 岩块、岩体、岩石。岩块是指层地壳岩层中切出来的小块体。岩体是指地下工程周围较大范围的岩石(自然地质体)。岩石则是不分岩块和岩体的泛称。岩体岩块(岩石材料) 弱面(层理、节理、断层)2. 岩石静荷载强度主要性质。 大多数情况下,岩石表现为脆性破坏。 同种岩石的强度并非常数。 在不同受力状态下,岩石的极限强度相差悬殊。实验表明,岩石在不同应力状态下的其强度值一般符合以下规律:三向等压强度>三向不等压强度>双向等压>强度单向抗压强度>单向抗剪强度>单向抗弯强度>单向抗拉强度。3. 普氏系数分级
2、法。实质是由岩石的单向抗压强度(MP)除以10(MPa)得到的数值,它表示岩石在各种采矿作业(钻凿、爆破等)以及地压等外力作用下受破坏的相对难易程度。优点:指标单一,分类方法简单易行;缺点:只反映了岩石开挖的难易程度,不能反映围岩维护的难易程度;由于定级的标准以岩块强度为基础,不能说明岩体的完整性和稳定性等特征,因而不能指导巷道支护设计;由于分类等级较多,使用起来不很方便。我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为: 软煤: f 11.5;硬煤: f 23;软岩: f 23;中硬岩: f 46; 硬岩: f 810; 坚硬岩石: f 1214;最坚硬岩石: f 1520。第三章 井巷矿压1. 巷道“
3、支架围岩”相互作用原理。围岩压力位移曲线:围岩位移量ua与支护抗力pi成反变关系,即pi 越大, ua越小,反之, pi 越小, ua越大。支架特性曲线:A、在支架变形一定的情况下,刚度大的支架比刚度小的支架所承受的压力大;B、在压力一定的情况下,刚度大的支架比刚度小的支架所产生的变形小。支架与围岩共同作用:为了充分发挥围岩的自支承能力,在不使围岩松脱的前提下,尽量采用柔性支架,并及早进行支护。第四章 转眼机具1. 转眼机具分类。按动力:风动、电动、液压和内燃;按破岩机理:冲击式、旋转式、旋转冲击式2. 风动凿岩机分类。按其支架方式分为:手持式目前很少使用;气腿式目前应用比较广泛; 向上式专用
4、于反井和打锚杆眼施工; 导轨式与凿岩台车和钻装机配合使用。 按冲击频率分为:低频冲击频率<2000次/min;中频冲击频率为2000-2500次/min;高频冲击频率>2500次/min3. 冲击式凿岩机的破岩机理。凿岩机是利用压气推动机体内的活塞前后移动打击钎子完成钻眼工作的。它的破岩机理如图所示。钎刃在冲击力F的作用下凿入岩石,凿出深度为 h的沟槽,然后将钎子转动一角度,再次冲击,此时不但凿出沟槽,而且两条沟槽之间的岩石,也被冲击时产生的水平力H剪切掉。为使钎刃始终作用在新的岩面上,必须及时排除岩石碎屑。冲击、转钎、排粉,往复循环地持续进行,便可凿出圆形炮眼。4. 凿岩机钎子。
5、分为整体钎子、组合钎子(钎头、钎杆)。5. 提高凿岩机效率的措施。1. 合理选择与正确使用凿岩机(加强保养与维修工作);2.保证气压(工作面气压应不低于0.5MP,气压增减0.1MPa钻速增减30左右);3.合适的轴推力;4.正确确定眼径和眼深(38-46mm,L< 5m);5.改善劳动组织,提高工时利用率;6.快速排除故障。第五章 爆破器材与爆破原理1. 炸药爆炸的三要素。2. 放热量大 做功的能源;2.产生气体多做功的介质;3.反应速度快单位时间放出大量能量。3. 炸药的氧平衡: 炸药内含氧与充分氧化可燃元素所需氧量间的关系。 通式CaHbOcNd 计算公式: n=c-(2a+b/2
6、)1)零氧平衡,即n=0:(反应生成CO2、H2O和N2)放热量最大,无有毒气体;2)正氧平衡,即n>0 :(反应生成NO或NO2)反应时吸收热量;3)副氧平衡,即n<0 :(反应生成CO、游离炭)放热量较小,生成有毒气体。4. 炸药及其分类。按组成成分:单质炸药、混合炸药(岩石炸药用于井下无瓦斯、无煤层爆炸危险的岩石爆破作业;煤矿许用炸药配方中添加了消焰剂,以吸收热量、降低爆温,防止引起瓦斯爆炸,故用于有瓦斯或煤层爆炸危险的矿井使用;露天炸药为廉价炸药,猛炸药含量最少。);按用途:起爆药、猛炸药、发射药。5. 炸药的猛度、暴力。猛度:炸药爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近的局部固体介
7、质的破碎能力。它是用一定规格铅柱被压缩程度来表示的。炸药爆炸后,铅柱被压缩成蘑菇状,量出铅柱被压缩前后的高度差(mm),即为该炸药的爆度爆力:爆生气体在高温下膨胀做功破坏周围介质的能力。常用铅柱扩孔法来衡量暴力,炸药爆炸后,孔眼被扩大成梨形,可用量筒向内注水测得其容积,从中减去原孔眼体积61ml,或雷管扩孔体积28.5ml,即为炸药的暴力(ml),实验标准温度15。6. 炸药的敏感度(爆轰敏感度殉爆距)。爆轰敏感度:炸药对别的炸药爆炸时所产生的爆轰冲击敏感程度。硝铵类炸药多用寻宝距离表示。殉爆距离:是指装有雷管的主发药包爆炸时,能使相隔一定距离的另一同种药包发生爆炸现象。作用:检查炸药质量的指
8、标,设计、储存炸药安全距离的依据。测定方法:在捣实的沙土的面上用木棍一个半圆形的坑。在坑的一端放置一个带有雷管的主发药包,相隔一定距离放置另一个未装雷管的药包。主发药包起爆后,如果另一药包也爆炸,就加大距离再试,直到找出能连续发生三次殉爆的最大距离(cm),即为该炸药的殉爆距离。7. 煤矿胺锑炸药的分类、成分、含量。分类:分为1、2、3号,号越小威力越大,号越大安全性越好。其中2号用于低瓦斯矿,3号用于高瓦斯矿。成分:由硝酸铵氧化剂、梯恩梯还原剂(又称敏化剂)、木粉可燃剂(又称疏松机)、食盐消焰剂、石蜡或沥青抗水剂等组成。含量:1、2、3号的梯恩梯含量依次减小(15、10、10);食盐含量依次
9、增加(15、15、20);抗水炸药加石蜡和沥青。8. 岩石炸药与煤矿许用炸药的区别。岩石炸药没有加消焰剂食盐。9. 雷管的分类。雷管分为火雷管和电雷管,电雷管可分为煤矿许用电雷管(瞬发电雷管、毫秒延期电雷管);煤矿非许用雷管(普通瞬发电雷管、秒延期电雷管、毫秒延期电雷管)。10. 电雷管的主要性能参数。最大安全电流: 恒定直流电通入雷管5min,不引爆任何一发雷管的最大电流。 技术标准规定:50mA 5min不爆为合格。最小发火电流:从最大安全电流将电流逐渐增大,当电流达某以数值时,将引爆99.99%雷管时的电流值。技术标准规定:以700mA恒定直流电通入5min发火雷管应达100%。准爆电流
10、:技术标准中,直流电起爆时,串联准爆电流,康铜丝雷管 2A镍鉻丝雷管 1.5A;交流电起爆时,串联准爆电流,康铜丝雷管 2.5A,镍鉻丝雷管 2A。11. 电爆网络计算。 电爆网路的连接方式有:串联,并联和混联。串联电路是将各雷管脚线连续地一个接一个连在一起,最后连到放炮母线上。电路的总电流小,适于用发爆器放炮;母线电阻的大小对雷管起爆影响不明显;连线操作简便,便于用导通表检查,使用安全。但是一发雷管断路就会导致全部拒爆;不同雷管严禁混用。并联电路是将各个雷管的两根脚线分别连到两根母线上。电路总电流大,须用线路电源起爆,在瓦斯矿中禁用;母线、连接线及接头电阻值的大小对雷管的准保影响很大;个别雷
11、管不通不易用仪表查出,但不会导致全部拒爆;分段并联容易使电流分配不均。混联电路是合理地将串联电路和并联电路组合起来的连接方式。在同样电压和起爆电流条件下能起爆的雷管数最多;连线复杂、容易出错。12. 自由面。自由面是指某种介质与空气接触的界面。爆破时,位于药包附近被爆破的岩煤体与空气接触的界面叫爆破自由面。13. 最小抵抗线。从装药中心到自由面的最短距离称为最小抵抗线。(作用)第六章 巷道断面和交叉点设计1. 巷道断面设计的内容及步骤。首先选择巷道断面形状。确定巷道净断面尺寸,并进行风速验算;其次,根据支架参数和道床参数计算出巷道的掘进断面尺寸,并按允许超挖值求算出巷道计算掘进尺寸;然后布置水
12、沟和管缆;最后,绘制巷道断面施工图,编制巷道特征和每米巷道工程量及材料消耗表。2. 巷道净宽度要求。直墙拱形、矩形巷道巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。 梯形巷道当其内通行矿车、电机车时,净宽度系指车辆顶面水平的巷道宽度;当其内不通行运输设备时,净宽度系指从底板起1.6 m水平的巷道宽度。非人行道侧的宽度,安全规程规定:a>=0.3m;巷道内安设输送机时,输送机距支护距离,a>=0.5m;人行道宽度,从人行道道碴面1.6m的高度内,c>=0.8m;在人车停车地点,c>=1m; 两列对开列车最突出部分之间的距离,t>=0.2m;采区装载 点,t>=
13、0.7m;矿车摘挂钩地点,t>=1m。3. 巷道净高度要求。确定拱高:半圆拱拱高即为巷道净宽度的1/2。确定墙高的要求:为满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管线的需求,墙高h3的设计按电机车架线高度; 管道铺设高度; 行人高度;1.6m行人宽度;运输设备上缘距拱壁的安全间隙要求分别算出,并取其最大值。上述计算出的墙高h3值,必须按只进不舍的原则,以0.1m进取。4. 道岔轨距的代号 DX-624-5-1213左“DK”、“DC”、“DX”分别为单开、对称、和渡线道岔的代号;“615”、“618”、“624”、“918”、“924”中的6、9分别表示道岔的轨距为600mm、900m
14、m;15、18、24分别表示道岔采用的轨型为15kg/m、18kg/m、24kg/m;岔型号中两短线之间的数字为辙岔号码M,由4即4号道岔;单开和对称道岔的尾数,代表曲率半径R(m;渡线道岔尾数的前两位代表道岔曲率半径R(m),后两位数字代表道岔轨中心距d(m);单开道岔有左向、右向之分,向左则不用标向右则在最后加上左字。第七章 巷道掘进1. 炮眼的种类、作用、及其位置。掏槽眼:将工作面部分岩石破碎下来,形成第二个自由面,为其他炮眼爆破创造有利条件。一般布置在巷道断面中央偏下,掏槽眼可分斜眼掏槽(单向掏槽、多向掏槽)和直眼掏槽斜眼掏槽适用于各种岩层,掏槽面积较大,适用于较大断面的巷道,眼深受巷
15、道断面限制,易损伤设备和支护。直眼掏槽 跑眼深度不受巷道断面限制,适用于中深孔爆破;爆破岩块均匀,抛掷不远;便于高效凿岩机和凿岩台车打眼;钻眼工作量,需要雷管段数较多。辅助眼:继续扩大掏槽。辅助眼均匀布置在掏槽眼和周边眼之间,眼距一般为500700mm,装药系数为:0.450.6周边眼:爆落岩石,形成巷道设计断面的轮廓。周边眼的布置是控制巷道成形的关键,按光面爆破要求,眼口中心布置在巷道设计掘进轮廓线上,眼底稍向轮廓线外倾斜,一般不超过100150mm;眼间距符合光爆要求,一般为400600mm.2. 爆破参数的确定。巷道掘进的爆破参数包括:单位炸药消耗量、炮眼直径、炮眼深度和炮眼数目等。1.
16、单位炸药消耗量爆破1m3实体岩石所需要的炸药量 单位炸药消耗量。主要影响因素有炸药性质、岩石性质、自由面的大小和数量等等。目前按定额选用。2.炮眼直径炮眼直径一般根据药卷直径确定。目前国内岩巷掘进均采用直径32mm、35mm两种药卷,炮眼直径较药卷直径大68mm左右,即炮眼直径为3542mm。3.炮眼深度炮眼深度决定了每循环的钻眼和装岩工作量、循环进尺以及每班的循环次数,其主要影响因素有岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等。采用气腿凿岩机时眼深以2.02.5m为宜。4.炮眼数目炮眼数目直接影响钻眼工作量、爆破岩石块度、巷道形状。炮眼数目可根据单位炸药消耗量
17、估算。3. 光面爆破的实质、如何实现、质量标准有哪些?根据施工图纸的要求,在巷道和地下工程掘进爆破后,成形规整、表面光滑;轮廓线以外的岩石不受扰动或破坏很小,尽可能地保持围岩自生强度,这种人为控制的爆破方法,就叫做光面爆破。实质是在井巷设计掘进断面的轮廓线上布置炮眼,炮眼间平行、眼距较小、装药量小、同时起爆,使炸药的爆破作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝,并沿各炮眼的连线将岩石崩落下来。光面爆破的质量标准有:围岩表面上留下的眼痕率(有均匀眼痕的周边眼数与周边眼总数的比值)不小于50;超挖尺寸不得大于150 mm,欠挖不得超过质量标准规定;围岩表面上不应有明显的炮震裂缝。优点:掘出的巷道轮廓平整光
18、洁,便于锚喷支护,岩帮裂隙少,稳定性高,超挖量小;成本低、工效高、质量好。光面爆破的施工要求:选择合理的炮眼距离,曲线段比直线段密;光面层厚度:大于或等于炮眼的间距,也不能过大;炮眼平、直、齐、准;沿巷道的轮廓线布置炮眼控制形状;炮眼相互平行且、深度不超过其他炮眼形成贯穿裂缝;炮眼垂直工作面(一般与巷道轴线夹角35度),炮眼底落在同一个横断面上;开眼位置偏差不超过30mm。不能有偏向轮廓线里面;不偶合装药,同时起爆(起爆时差不超过0.1s)降低作用于孔壁的冲击压力;控制装药量,200g/m。为保证光面爆破的良好效果,除根据岩层条件、工程要求正确选择光爆参数外,精确地钻眼是极为重要的,是保证光面
19、爆破质量的前提。对钻眼的要求是:“平、直、齐、准”。炮眼要按照以下要求施工:所有的周边眼应彼此平行,其深度一般不应比其他炮眼深;各炮眼均应垂直于工作面,实际施工时,周边眼不可能完全与工作面垂直,必然有一个角度,根据炮眼深度一般此角应取3°5°;如果工作面不齐,应按实际情况调整炮眼深度和装药量,力求所有炮眼底均落在同一横断面上;开眼位置要准确,偏差值不大于30mm。对于周边眼开眼位置均应位于井巷断面的轮廓线上,不允许有偏向轮廓线里面的误差。4. 爆破说明书及爆破图表的内容和方法。爆破说明书是施工组织设计中的一个重要组成部分,是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。主要内容有:爆
20、破工程的原始资料:包括工程名称、用途、位置、断面形状和尺寸,穿过岩层的性质,地质条件以及瓦斯情况。选用的 钻眼爆破器材:包括炸药,雷管的品种,凿岩机的型号,性能。爆破参数的计算选择:包括掏槽方法,炮眼直径,深度,数目,单位耗药量。爆破网络的计算和设计。安全措施。爆破图表:其内容分为三部分,第一部分是爆破条件;第二部分是炮眼布置图,并附有说明表;第三部分是预期爆破效果。简称二图(炮眼布置图、装药结构图)三表(炮眼布置参数表、装药参数表、预期的爆破效果和经济指标表。)内容包括三部分:第一部分是爆破条件;第二部分是转眼爆破器材、爆破参数、炮眼布置图,并附有说明书;第三部分是安全措施及预期爆炸效果。5
21、. 巷道中线和腰线。中线作用是确定巷道的方向,腰线作用是确定巷道的坡度。确定中线的方法有激光指向仪和三点延线法;确定腰线的方法是采用倾斜仪。6. 掘进工作面的五定。定人、定凿岩机、定位、定眼数、定时间的岗位责任制。7. 掘进通风方式的种类示意图及其距离参数。压入式优点是污风不通过局部通风机,安全性高;有效射程远,工作面通风效果好;正压通风,可使用柔性风筒。缺点是污风经巷道排出,作业环境差;巷道较长时,污风排出巷道的时间长,需要风量大。抽出式优点是污风经风筒排出,巷道作业环境好;当风筒吸入口距工作面小于有效吸程时,通风效果好,所需风量少。缺点是污风通过局扇,当局扇防爆性能不良时,有瓦斯爆炸危险;
22、有效吸程较短,风筒吸入口距工作面较远时,通风效果差;不能使用柔性风筒混合式通风兼有压入式、抽出式的优点,通风效果最佳;但通风设备较多,管理较复杂,抽出式风机安全性较差,并且不能使用柔性风筒。8. 岩石装运的机械种类及其特点和适用条件。选择装岩机需考虑的因素:a.巷道断面的大小;b.装载机的装载宽度及生产率,适应性和可操作性,操作维修的难以程度;c.装载机与与其它设备的配套,装岩机的造价和效率等。1. 后卸式铲斗装岩机:构造简单,适应性强,生产能力小,间歇装岩,效率低,易扬起粉尘,装岩宽度较小,操作技术要求高,一般用于单轨巷道。2.侧卸式铲斗装岩机:铲取能力大,生产效率高,对大块岩石、坚硬岩石适
23、应性强;履带行走,移动灵活装卸岩宽度较大,清底干净,操作简单。但构造较复杂,造价较高维修要求高,间歇装岩,适用于12m2以上的双轨巷道。3.耙斗装岩机:构造最简单,维修操作都容易;可用于平巷、斜巷以及煤巷、岩巷等。但体积较大,移动不便,有碍于其它机械使用,间歇装岩;且底板清理不干净,人工辅助工作量大;耙斗和钢丝绳损耗量大,效率低,故用于单轨巷道较为合理。4.蟹爪式、扒爪式装岩机:装岩工作连续,生产率高,可与大容积运输设备配合使用;履带行走,移动灵活,装载宽度大,清底干净,分层少。但构造复杂,造价高,蟹爪与产板易磨损,装硬岩时,对制造工艺和材料耐磨要求较高。适用于单轨、双轨巷道。装岩机的应用情况
24、:目前国内使用较多的装岩机仍然是后卸式铲斗装岩机与耙斗装岩机,侧卸式次之,蟹爪式、扒爪式装岩机装载正在不断的完善和发展。第八章 巷道支护1. 硅酸盐水泥的种类及其组成。通用水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。它们在组成上的区别主要是掺入的主要混合材料不同,如粉煤灰硅酸盐水泥是硅酸盐水泥熟料中掺入大量的粉煤灰并加入适量石膏磨细而成的。2. 水泥的凝结时间。水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥加水拌和起到水泥浆开始失去可塑性所需的时间;终凝时间是指从水泥加水拌和起到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。3. 水泥的强度
25、标号。由该种水泥制成的标准试件在规定的标准条件下养护28天后的单轴抗压强度。42.5、42.4R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。4. 混凝土的概念及其强度等级。普通混凝土是由水泥、沙、石、和水按一定比例混合而成的。沙、石称为骨料,水泥是胶凝材料。强度标号:C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C605. 绘图说明锚杆支护的作用原理并作简要说明。1)悬吊作用:悬吊作用是利用锚杆将软弱的直接顶悬吊于上部坚固稳定的岩层上,或者是用锚杆将因 巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上,使松动岩块不致冒落。 (2)组合梁作用组
26、合梁作用是将层状岩体各层用锚杆连接并紧固,锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,从而提高了岩层的整体抗弯能力。(3)组合拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩,如果及时用锚杆加固,就能提高岩体结构弱面的抗剪强度,在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱,从而保持巷道的稳定。 (4)围岩补强作用 (5)减少跨度作用6. 喷射混凝土支护的原理图并作简要说明。 喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂的干拌合料,通过混凝土喷射机、输料管送至喷头处与水混合,以较高的速度层层喷射于岩面上凝结硬化而成的。作用原理:(1)加
27、固与防止风化作用;(2)改善围岩应力状态;(3)柔性支护结构作用;(4)组合拱作用。7. 锚喷支护的特点。锚喷支护为一个支护系列;锚喷支护属于主动支护,锚杆和混凝土喷层与围岩紧密结合形成有机整体,能充分发挥围岩自承能力;锚喷支护为柔性支护体系,能在确保围岩不出现有害松动的条件下,允许围岩有一定程度的塑性变形,起到让压和减轻支护受力的作用;锚喷支护结构受力均匀,能充分发挥其承载能力;锚喷支护设计与施工是一个动态过程,按照现场监测数据指导设计和施工;灵活性大,针对不同类型围岩采用不同的支护方式。第九章 巷道施工组织与管理1. 一次成巷、分次成巷的概念。一次成巷就是将巷道施工中的掘进、永久支护和水沟
28、崛砌三项分部工程视为一个整体,有机的联系起来,在一定距离内,按设计及质量标准要求,相互配合,前后连贯地最大限度地同时施工,做到一次成巷,不留收尾工程。一次成巷不但作业安全,有利于保证支护质量,加快成巷速度,而且材料消耗和工程成本也可显著降低。分次成巷:先以小断面掘进,架设临时支架,过一段时间后再刷大到设计的断面尺寸,并进行永久支护。这种方法材料消耗大、围岩暴露时间长、而且围岩受风化其它外力作用,在后期施工容易冒顶片帮,给施工带来很大困难。施工安全、速度都受到很大影响。所以除了为解决通风、排水、或运输急需贯通的巷道,一般不采用分次成巷。2. 一次成巷的三种作业方式及其劳动组织形式。 进与永久支护
29、平行作业:这种作业方式由于永久支护不单独占用时间,因而可以提高成巷速度约30%左右。但该作业方式同时投入的人力、物力较多,组织工作比较复杂,一般适用于围岩比较稳定及掘进断面大于8m2的巷道,以免造成掘砌工作相互干扰,影响成巷速度。掘进与永久支护顺序作业:这种作业制主要工作单一,需要的劳动力少施工组织比较简单;与平行作业相比成巷速度较慢,故适用于掘进断面小于8m2、巷道围岩不太稳定的情况。 掘进与永久支护交替作业:这种方式实质上是对甲乙两个工作面各为掘支单行作业,而人员交替轮流。交替专业方式有利于提高工人的操作能力和技术水平,避免了掘进与永久支护工作的影响,但必须经常平衡各工作面的工作量,以免因
30、工作量的不均衡而造成窝工。在上述三种作业方式中,以掘支平行作业的施工速度最快,但由于工序间的干扰多,因而效率低,费用高。它适用于围岩稳定,断面较大,要求快速施工的工程。掘支顺序作业和掘支交替作业,其施工速度比平行作业低,但人工效率高,掘支工序互不干扰,对围岩稳定性较差、管理水平不高的施工队伍,宜采用掘支顺序作业及条件允许时亦可采用掘支交替作业3. 正规循环作业。在规定的时间内,以一定的劳力和施工设备,按照作业规程、爆破图表和循环图表的规定,完成全部工序和工作量,并保证周而复始地进行工作。4. 循环图表编制的内容及步骤。编制岩巷施工循环图表的步骤如下: 确定日工作制度; 确立作业方式;、 确定循
31、环方式和循环进度; 计算循环时间:T = 1.1(T1 + T2 + (t1 + t2)+ T3 + T4 )式中,1.1是考虑备用时间而取的系数;T1为交接班时间,一般取20分钟;T2为装岩时间,S表示巷道掘进断面积,L为炮眼平均深度,为炮眼利用率,K为岩石碎胀系数,P为装岩机实际生产能力,n为同时装岩的装岩机台数。t1,t2分别为打上部眼和下部眼的时间,其中N表示工作面炮眼总数;m为同时工作的凿岩机台数;V为凿岩机的实际平均钻速,m/min。为钻眼、装岩不平行作业系数;T3为装药连线时间,其中,t为一个炮眼的装药时间,A为同时装药的工人组数。T4为放炮通风时间,一般1530min。 最后根
32、据以上循环时间编制循环图表。5. 施工管理的工作岗位责任制。形式:固定人员、固定设备、固定任务、固定地点、固定时间。特点:任务到组、固定岗位、责任到人。第十章 煤层平巷和半煤岩平巷施工1. 煤巷、岩巷、半煤岩巷概念。沿煤层掘进且煤层占掘进断面4/5以上(包括4/5)叫煤巷。当岩层占掘进断面4/5以上(包括4/5)的巷道叫岩巷。岩层面积占掘进面积1/54/5(不包括1/5和4/5)时叫半煤岩巷。2. 煤巷掘进的掘进方法。打眼放炮、煤巷掘进机(主要)3. 绘图说明半煤岩巷采石位置并作简要说明及适用条件。应考虑因数有:满足生产要求、便于巷道维护、施工难易情况。适用:一般来说,为保证顶板的稳定性,尽可
33、能不要挑顶而采用卧底;当顶板有伪顶时,可采用挑顶方式,如区段回风巷、煤层上山等巷道;对区段运输巷由于设备安装的要求,这类巷道则挑顶、卧底或挑顶兼卧底三种情况均有可能出现,甚至局部脱离煤层成为全岩巷道断面。4. 采区掘进定向考虑应素、定向方法。 原因:对已完工的采区巷道,必须满足生产要求,如不能满足生产要求,即使其断面规格、支护结构均符合设计要求和质量标准,也视为无效进尺 一、 采区巷道定向应考虑的因素巷 道 顶 底 板 岩 性;煤 层 起 伏 状 况;巷 道 用 途。作为施工人员必须了解巷道的用途及要求,了解顶底板岩性的赋存情况特别重要,以便遇到煤层变化及时合理调整巷道掘进的位置巷道掘进的定向
34、方法。常见的定向方法有:二、 定向的方法1、利用钻孔资料定向2、采取上山掘进定向法采区若布置通风上山先掘通风上山。以探明煤层的赋存情况。便于轨道上山与运输上山定向。采区若不布置通风上山运输上山。若为胶带运输机运输则先掘轨道上山,以探明煤层赋存条件运输上山,若为刮板输送机则先掘运输上山以探明煤层赋存情况3、煤层平巷与断层的定向方法4、平行于断层掘进的巷道定向方法5、利用中间轨道巷定向5、煤层巷道施工特点:1.经常受到瓦斯、煤尘的威胁,注意探放水。2.由于煤层褶曲起伏及断层的存在,掘进巷道时,需正确进行巷道的定向工作,避免无效进尺。3.煤层巷道所穿过的煤层或岩层其坚固性系数较小,采用综掘机施工较多
35、,但巷道稳定性较差,而且受采动影响,维护较为困难,施工时,应根据巷道服务年限短、地压大且不稳定的特点,合理选择支护方式。4.因煤巷原理井底车场,同时工作的工作面多且分散,故通风工作、运输工作比较复杂。第十一章 硐室及交叉点施工1. 硐室施工的特点。 硐室的断面大、变化多、长度短、服务年限长、工程质量要求高,一般要求具有隔爆、防潮和防火性能。 硐室周围井巷工程多,一个硐室常与其它硐室或井巷连接,故受力状态复杂,难易准确分析,施工难度大,支护比较困难。 多数硐室安有多种机电设备,故硐室内还要浇筑机电设备基础,预留管线沟槽,安装起重梁等。2. 硐室施工的三种方式、特点及适用条件 。硐室施工方法有:全
36、断面一次施工法、台阶工作面施工法和导硐施工法。其中台阶工作面施工法分为正台阶施工法和倒台阶施工法,导硐施工法分为中央下导硐和两侧导硐施工法。全断面一次施工法适用于硐室高度小于5m,而且围岩整体性和稳定好的岩层;导硐施工法适用于松软破碎岩层中的特大断面硐室;除此以外,可采用台阶工作面施工法。第十二章 特殊条件下的巷道施工1. 上山掘进应注意的问题 坡度控制:防止底板上漂、 双巷掘进:每个2050米掘一条联络巷,以满足通风和放炮躲避之用。 加强通风,以防瓦斯堆积。 防跑车事故。2. 斜井及下山施工排水与治水、安全的方法有哪些?对水的处理应视其来源大小不同,采取不同措施。 截:涌水量较小截流排水。
37、排:涌水量加大潜水泵排水(随矸石运走)。 注:涌水量过大注浆。安全工作:(防跑车事故) 加强对提升设备钢丝绳连接的检查。 操车设备。 上部挡车器,井内挡车器。第十四章 立井施工1. 立井施工的“两台、三盘”的位置、作用。两台天轮平台;卸矸平台。三盘封口盘;固定盘;吊盘。天轮平台:是承受全部悬吊设备荷载和提升荷载,天轮平台设有天轮和导向轮。卸矸台:用来翻卸矸石的工作平台,通常布置在井架下部。设有溜槽和翻矸设施。封口盘:也叫井盖,是为了保护井上下人员安全的盘状结构物。封口盘设有各种孔口,供钢丝绳及各种管路通过,封口盘必须坚固严密,并采用不燃性材料。固定盘:是为了进一步保证凿井作业人员的安全而在封口
38、盘下方适当位置设置的盘状结构物。一般在封口盘下48m处。固定盘设有井筒测量装置(激光指向仪),有时也做为接长风筒、压风管、供水管和排水管的工作平台。吊盘:是进行井筒永久支护的工作盘,两层吊盘一般相距4米。盘面布置、孔洞位置与大小,均随凿井设备的布置而定。井巷工程复习思考题第一章 井巷的概念及分类1. 何谓开拓巷道和采准巷道?为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道,称为开拓巷道。2. 水平巷道与硐室的区别是什么?水平巷道:巷道的长轴线与水平面近似平行。硐室:空间三个轴线长度相差不大且又不直通地面的地下巷道 。 第二章 岩石性质及其工程分类1. 岩石和岩体有什么区别?岩石相当于岩块,是从地壳岩层中
39、切取出来的不包含显著弱面的小块体,具有完整性好、强度高等特点,可以把岩石近似地视为均质、各向同性的连续介质;而岩体是地下工程周围较大范围的自然地质体,包含有大量的结构面,具有完整性差、强度低等特点,除了少数岩体外,一船岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。2. 什么是岩石密度和相对密度?并说明它们有什么不同?密度; 岩石单位体积的质量为岩石的密度。相对密度:(比重)相对密度是指岩石固体实体积的质量与同体积水的质量之比值。实体积指不包括孔隙体积在内的实在体积。岩石密度取决于岩石的矿物成分。岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物的相对密度。3. 普氏岩石分级的实质是什么?它有什么优缺点?普氏岩石分级
40、法的实质是由岩石的单向抗压强度(MP)除以10(MPa)得到的数值,它表示岩石在各种采矿作业(钻凿、爆破等)以及地压等外力作用下受破坏的相对难易程度。优点:指标单一,分类方法简单易行;缺点:只反映了岩石开挖的难易程度,不能反映围岩维护的难易程度;由于定级的标准以岩块强度为基础,不能说明岩体的完整性和稳定性等特征,因而不能指导巷道支护设计;由于分类等级较多,使用起来不很方便。4. 围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么区别?普氏岩石分级法应用于岩石破碎方面,目的是为了提高破岩效率,合理地选择钻眼爆破参数;围岩分类法应用于巷道维护方面,目的是为了恰当地判定巷道周围岩体的稳定性并合理选择支护类型。
41、5. 画图说明在单项压力作用下,岩石典型的应力-应变的全过程?裂隙压密闭合阶段 OA线弹性阶段 AB;裂隙发展阶段 BD;软化阶段 DF1. 围岩松动圈的概念?答:巷道开挖后,一方面在巷道周围形成很大的应力集中,另一方面由于围岩受力状态从三向受压变为两向或单向受压使得围岩强度下降,当应力值大于围岩强度时就会在巷道周围形成一定厚度的破碎区,该破碎区就称为围岩松动圈。第三章 井巷矿压 1. 什么是井巷矿压?井巷矿压就是指由于在地下岩体中进行采掘活动而引起,作用在巷道、硐室等周围岩体中或支撑物上的压力。2. 岩石的原始应力和围岩应力分布有什么不同?第四章 钻眼机具1. 冲击式凿岩机的原理是什么?钎刃
42、在冲击力的作用下凿入岩石,凿出一定深度的沟槽,然后将钎子转动一角度,再次冲击,此时不但凿出沟槽,而且两条沟槽之间的岩石,也被冲击时产生的水平分力剪切掉。同时为使钎刃始终作用在新的岩面上,必须及时排除岩石碎屑。如此冲击、转钎、排粉,往复循环地持续进行,便可凿出圆形炮眼。2. 提高凿岩效率的措施有哪些?合理选择正确使用凿岩机;保证气压。工作面气压应不低于0.5MP。;选择合适的轴向推力;正确定眼径和眼深;改善劳动组织提高凿岩的工时利用率,减少辅助作业时间;快速排出故障。3. 旋转式钻眼破岩原理是什么?钎刃在轴向压力的作用下侵入岩石,同时钎刃不停地旋转向前切削岩石,切削下来的岩石碎屑,沿着钎杆的螺旋
43、沟排出或用压力水排除。如此“轴向压入旋转切削排粉”不断重复就实现了凿岩的过程。第五章 爆破器材与爆破原理1. 炸药的主要特征及其爆炸的三要素?炸药的主要特征有:具有相对稳定性和化学爆炸性;炸药具有很高的能量密度;依靠自身的氧实现爆炸反应。爆炸三要素:反应的放热性;生成大量气体;反应和传播的快速性。2. 矿用炸药分为哪几类?矿用炸药分为三大类:第一类为煤矿许用炸药;第二类为岩石炸药;第三类为露天爆破工程中使用的炸药。3. 雷管分为哪几种?其主要特征有哪些?4. 简述常见爆破事故的处理及预防措施?第六章 断面设计和交叉点设计1. 巷道断面形状有哪些?应有何选择?2. 巷道净宽度有哪些尺寸规定?确定
44、巷道的宽度要考虑的因素有:巷道用途;存放或通过的机械、器材或运输设备的数量及规格;人行道宽度和各种安全间隙。3. 巷道净高度有哪些尺寸规定?P34. 井下轨道道床有哪几种?钢轨以下的部分称为道床。道床参数包括钢轨型号、轨枕规格和道砟高度。5. 对水沟和管线的布置有何要求?巷道中的管线布置要求中的各种管线布置应满足如下要求: 管(人行道一侧上方1800mm)、线不同侧,否则线在管上方0.3m以上); 管道距运输设备0.2m的安全距离; 电话和信号电缆与电力电缆不同侧,否则通信电缆在电力电缆上方大于0.1m处; 电缆悬挂高度1.51.9m,两挂点间距小于3.0m;电缆与风筒间距大于0.3m。 第七
45、章 巷道掘进1. 井巷掘进中良好的钻眼爆破工作有哪些要求?眼爆破工作要求(1)爆破后形成的断面应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的标准,巷道的方向与坡度均应符合设计规定。(2)爆破下来的岩石块度和堆积状况便于装岩和运输,便于装岩和钻眼平行作业。(3)爆破对巷道围岩震动和破坏小,不崩倒支架,有利于巷道的维护。(4)爆破单位体积岩石的炸药和雷管消耗量要低,钻眼工作量要小,炮眼利用率要高(85%以上)。2. 掘进工作面的炮眼,按其用途和位置可分为哪三类?其位置、作用、布置原则是什么?掘进工作面的炮眼,按用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。它们的布置原则是“抓两头、带中间”,即首先选择掏槽方式
46、和掏槽眼位置,其次是布置好周边眼,最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出,在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来,为其它炮眼的爆破创造有利条件。布置在断面的中央偏下,并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。周边眼作用是爆落巷道周边岩石,形成设计的巷道断面轮廓。按光爆要求将帮眼和顶眼布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上;底眼眼口高出巷道底板150200mm,眼底低于底板100200mm。辅助眼又称崩落眼,作用是大量崩落岩石和继续扩大掏槽。均匀布置在掏槽眼与周边眼之间,间距500700mm。3. 简述各爆破参数的含义。如何确定炮眼数目?炮眼直径
47、:炮眼深度:炮眼数目:单位炸药消耗量:根据炸药消耗定额初步估算炮眼数目的方法如下:首先设一次掘进循环中装药炮眼的平均深度为l,则每个炮眼装药量为:则一个循环所需炸药量为另外,按单位炸药消耗量计算一个循环所需炸药量为:所以,最后得出炮眼数目为4. 简述爆破作业图表编制的内容及编制的方法,内容:爆破图表应包括炮眼布置图;装药结构图;爆破原始条件表;爆破参数表;预期爆破效果表。方法:5. 简述中线、腰线的作用,确定中线、腰线的几种简便方法。中线作用是确定巷道的方向,腰线作用是确定巷道的坡度。确定中线的方法有激光指向仪和三点延线法;确定腰线的方法是采用倾斜仪。6. 何谓光面爆破?光爆的标准有哪些?光爆
48、优点体现在哪些方面?光面爆破的质量标准有:围岩表面上留下的眼痕率(有均匀眼痕的周边眼数与周边眼总数的比值)不小于50;超挖尺寸不得大于150 mm,欠挖不得超过质量标准规定;围岩表面上不应有明显的炮震裂缝。其优点是掘出的巷道轮廓平整光洁,便于锚喷支护,岩帮裂隙少,稳定性高,超挖量小;成本低、工效高、质量好7. 岩巷掘进机的优点及目前存在问题有哪些?优点:施工速度快、节省人力、机械化程度高、巷道工程质量好、支护容易、工作安全。存在的问题:设备重量大、动力消耗量大、刀具寿命短,并且造价昂贵,因此工程成本高;机器安装、检修、拆除工作量大。因此适应施工较长巷道中使用;适应性差。转弯的曲率半径过大,不适
49、应多变岩层,特别是运到融水大、断层破碎带复杂地质条件时适应性更差,掘进速度下降甚至无法工作。8. 为什么要进行掘进通风?何谓掘进通风?其通风方式有几种?各自的优缺点是什么?掘进通风方式有压入式、抽出式和混合式。压入式优点是污风不通过局部通风机,安全性高;有效射程远,工作面通风效果好;正压通风,可使用柔性风筒。缺点是污风经巷道排出,作业环境差;巷道较长时,污风排出巷道的时间长,需要风量大。抽出式优点是污风经风筒排出,巷道作业环境好;当风筒吸入口距工作面小于有效吸程时,通风效果好,所需风量少。缺点是污风通过局扇,当局扇防爆性能不良时,有瓦斯爆炸危险;有效吸程较短,风筒吸入口距工作面较远时,通风效果
50、差;不能使用柔性风筒。混合式通风兼有压入式、抽出式的优点,通风效果最佳;但通风设备较多,管理较复杂,抽出式风机安全性较差,并且不能使用柔性风筒。9. 巷道掘进矿尘的来源有哪些?矿尘有哪些危害?掘进工作面防尘技术措施有哪些?来源:危害:防尘措施包括:(l)湿式钻眼:严禁在没有防尘措施的情况下进行干式凿岩。(2)喷雾、洒水:在爆破前用水冲洗岩帮,爆破后立即进行喷雾,装岩前要向岩堆上洒水。(3)加强通风排尘:首先应在掘进巷通周围建立通风系统,以形成主风流,其次应在各作业点搞好局部通风工作,以便迅速把工作面的粉尘稀释并排到主回风流中去。(4)加强个人防护:工人在工作面作业一定要戴防尘口罩。第八章 巷道
51、支护1. 画图说明锚杆支护原理?1)悬吊作用:悬吊作用是利用锚杆将软弱的直接顶悬吊于上部坚固稳定的岩层上,或者是用锚杆将因 巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上,使松动岩块不致冒落。(2)组合梁作用 组合梁作用是将层状岩体各层用锚杆连接并紧固,锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,从而提高了岩层的整体抗弯能力。(3)组合拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩,如果及时用锚杆加固,就能提高岩体结构弱面的抗剪强度,在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱,从而保持巷道的稳定。(4)围岩补强作用 (5)减少跨度
52、作用2. 常用锚杆类型有哪些?各自的结构及适用条件是什么?3. 简述喷射混凝土支护的作用原理。(1)加固与防止风化作用;(2)改善围岩应力状态;(3)柔性支护结构作用;(4)组合拱作用。4. 简述锚索支护的作用机理。第九章 巷道施工组织与管理1. 如何实现正规循环作业?实现正规循环作业必须选择好循环方式与循环进度。制定出切实可行的循环图表。2. 施工管理包括哪些内容?工种岗位责任制;交接班制度;巡回检查制;设备维修保养制;质量负责制;岗位练兵制;安全生产制;班组经济核算制。第十章 岩石平巷和半煤岩平巷施工1. 什么是煤巷半煤岩巷?煤巷:沿煤层掘进且掘进断面4/5以上(包括4/5在内)的巷道称为
53、煤巷。半煤岩巷:在岩层占掘进断面1/54/5(不包括1/5和4/5)的巷道,称为半煤岩巷。2. 煤巷和半煤岩巷施工有什么特点?3. 挑顶、卧底的含义各是什么?4. 综放切眼锚网支护的技术要求是什么?第十一章 硐室及交岔点施工1. 硐室施工的特点是什么?2. 硐室施工的方法有哪三类?各适用与什么条件?硐室施工方法有:全断面一次施工法、台阶工作面施工法和导硐施工法。其中台阶工作面施工法分为正台阶施工法和倒台阶施工法,导硐施工法分为中央下导硐和两侧导硐施工法。全断面一次施工法适用于硐室高度小于5m,而且围岩整体性和稳定好的岩层;导硐施工法适用于松软破碎岩层中的特大断面硐室;除此以外,可采用台阶工作面
54、施工法。3. 试述正台阶工作面施工法特点。4. 交岔点按结构形式可划分为几类?其各自的适用条件是什么?5. 交岔点施工应注意哪些技术问题?第十二章 特殊条件下得巷道施工井巷工程考试试卷井巷工程考试试卷(一)一、专业术语及名词解释1、岩石的空隙比:是指岩石中各种孔隙、裂隙体积占岩石内固体部分实体总体积的百分比。2、围岩分类:为了判定巷道周围岩体的稳定性并合理选择支护类型,对较大范围内的岩体加以量的区分,称为围岩分类。3、正向起爆:起爆药包装在眼口端,爆轰波由外向里传爆的起爆方式。4、最小抵抗线:从装药中心到自由面的最短距离称为最小抵抗线。5、毫秒爆破:利用毫秒雷管或其他设备控制爆破的顺序,使每段
55、之间只有几十毫秒的时间间隔。二、判断题1、爆炸和爆轰没有本质区别,爆炸时反应速度是变化的,而爆轰时反应速度是恒定的( )2、不耦合装药就是加大炮眼直径和药卷直径之间的差距,这样二者之间形成较大的环形空间。()3、控制周边眼的间距及装药量是光面爆破的一项主要指标。()4、我国目前采用光面爆破的特制小药卷直径是32()5、光面爆破的标准为岩壁上半圆形残眼占周边眼50%以上。()6、在爆破地点20m范围内,矿车、未清除的煤矸或其他物体堵塞巷道断面1/4以上时严禁爆破。(× )7、压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷中,距掘进巷道回风口不得小于10m。()8、光面爆破时,周边眼应用炮泥
56、封实,且封泥长度不得小于300mm。( )9、装药前、爆破前、爆破后,爆破员、瓦斯检查员、班组长必须到工作面检查瓦斯、顶板等有关事宜。()10、在炮眼内装药时,引药可装在靠孔口侧,也可以装在孔底侧,也可以装在孔中间。( ×)11、“三违”是违章指挥、违章作业、违犯作业规程。(×)12、在矿下开掘巷道架设棚式支架,支架承担顶板至地面岩柱的重量。(×)13采掘工作面风流中氧气浓度不得低于18%(×)14、由下向上施工上山时,主要防止瓦斯积聚和向底板漂浮。()15、由上向下施工下山时,主要防止二氧化碳积聚及跑车事故发生。()三、填空题1、岩石的特征,很大程度上取决于它的力学性质。2、岩体的性质,除取决于岩块性质外,在很大程度上受其结构的影响。3、岩石的抗拉强度/单项抗压强度=1/51/384、普氏认为:岩石坚固性在各方面的表现是趋于一致的;难破碎的岩石用各种方法都难于破碎,容易破碎的岩石用各种方法都容易破碎。5、在采矿工程中,为
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