第一篇煤矿掘进技术知识课件

2016、8第一篇

煤矿掘进专业技术基础知识第一章掘进技术第一节巷道掘进方法第二节岩巷掘进第三节煤巷、半煤岩巷掘进第四节上、下山掘进22第一节巷道掘进方法巷道掘进方法是指掘进方法和工艺的总称，主要包括破岩、装岩、运岩和支护等工序。⒈破岩⑴钻爆破岩法：就是利用电钻（或风钻）打眼、装药进行爆破。这种破岩法目前在我国大部分煤矿仍在广泛应用。⑵综合机械化破岩法：就是利用掘进机对煤岩体进行切割和破碎，具有掘进速度快、效率高、巷道成形规整、岩体免遭炮震破裂、施工质量好等优点。这种破岩方法目前在我国部分煤矿的煤巷掘进中得到应用。

33⒊运岩目前，大、中型矿井煤炭、矸石及材料设备的运输已基本实现机械化，运输机械的类型主要有刮板输送机、带式输送机和电机车等。小煤矿仍以人力运输为主。55⒋支护为了维持巷道必要的断面尺寸，防治围岩发生危险的变形和垮落，必须采取各种方式对巷道进行支护。支护的主要目的在于控制围岩的移动，保持巷道安全使用空间，防治顶板事故的发生，确保煤矿生产的顺利进行。66二、巷道施工方法巷道掘进最基本的过程就是把岩石采用一定的手段破碎下来，形成设计所要求的空间，并对掘凿出的空间进行支护。⒈巷道施工方法巷道施工方法一般主要有两种：一种是分次成巷；另一种是一次成巷。77⑴分次成巷。就是分次将巷道做成。具体做法是：先把巷道掘出来一段，并用临时支架暂时维护，以后再进行永久支护。这种方法只有在掘进工作面贯通的巷道时，为了避免发生较大的误差,在贯通前60～100m范围内，或亟待贯通的通风、疏水、运料及采煤巷道才允许使用。⑵一次成巷。就是把巷道施工中的掘进、支护、水沟及铺设永久轨道、安设永久管线等四个分部工程视为一个整体，在一定距离内，前后连贯地最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。88岩巷掘进破岩方法目前，我国钻爆法破碎岩石中普遍采用两类爆破方法：一类为普通爆破；一类为光面爆破，简称光爆。1010具有以下四个方面的优点：⑴由于光爆巷道成型规整，消除围岩凸凹处的应力集中，最大限度地保持了围岩自身强度，从而增强了围岩自承能力，为锚喷支护提供了良好基础。⑵由于光爆大大地减少了掘进超挖量（一般普通爆破的超挖量为20%～30%，而光爆的超挖量只有4%～6%）,因此，可减少材料（支护和炸药等）消耗，从而降低成本，加快掘进速度。⑶光爆可有效地减少对工作面围岩的破坏，使井巷围岩较为稳定，有利于施工和安全。同时也减少了井巷的维修量，降低了井巷的失修率。⑷光爆消除了围岩的凹凸不平，从而减少了通风阻力和瓦斯聚集，有利于安全。12121414第三节、煤巷、半煤岩巷掘进㈠钻眼爆破法掘进煤巷⒈由于煤比较容易破碎，在煤巷掘进中广泛采用煤电钻进行打眼，炮眼深度一般为1.5～2.5m。炮眼布置方式和岩巷的炮眼布置方式基本相同，一般情况下都采用斜眼掏槽形式，为了防止崩倒支架，掏槽眼布置在工作面中下部。当煤巷掘进断面内有较软煤层时，掏槽眼应布置在软煤层中，可用扇形或半楔形掏槽。煤巷掘进，由于人工装煤工人劳动强度大，生产率低，影响巷道掘进速度，已逐渐被机械装煤所替代。目前，我国煤巷掘进中常用的装煤机械是ZMZ-17型蟹爪式装载机。该装载机能连续装载，效率高；用履带行走，机动灵活，适应性强，装载宽度不受限制。1515ZMZ-17型蟹爪式装载机16（二）.煤巷支护针对煤巷压力大、岩石变形和移动速度大的特点，常采用压缩性较大的金属支架和先进的锚杆联合支护形式支护。在松软的厚煤层和中厚煤层顶板破碎时掘巷，为了施工作业的安全，必须采用前探梁支架。1717㈢煤巷掘进施工中应注意的安全事项18182、炮眼布置半煤岩工作面，由于煤层较软，掏槽眼多布置在煤层中。掏槽形式、炮眼间距和深度应根据巷道断面大小、煤层厚度和位置以及循环进度而定。煤、岩分次钻眼爆破时应加强顶板管理，防治崩倒支架，造成冒顶。施工组织半煤岩巷掘进的施工组织有煤、岩不分，全断面一次掘进和煤、岩分掘分运两种形式。施工中应尽量采取分掘分运的方式，以利于煤炭资源的回收，保证煤的质量。在分掘分运施工中应对煤、岩采用不同钻眼爆破、装运方法，绝不能为了方便混在一起。2020第四节上、下山掘进倾斜巷道斜井、上山、下山、溜煤眼等。斜井、下山一般由上而下施工；上山、溜煤眼多由下向上施工。由于巷道的倾斜角度和掘进方向不同，与平巷施工相比，在钻眼爆破、装岩运输、通风、排水等方面具有不同的特点。21212.排水下山掘进时，上部平巷的渗水，煤层或岩层本身及其顶底板的涌水，都可能流至工作面。为了减少掘进工作面的排水工作量，有利于掘进施工，可以封闭上部平巷靠下山一段水沟，在下山巷道中，每隔一定距离（如10～15m）开掘一条横水沟等措施，拦截上部平巷渗水和煤岩涌水。下山掘进的排水方式，根据下山倾角和长度大小以及涌水地点的不同，可采用不同的方法。掘进时如水量不不大，可直接用矿车或箕斗排水，如水量较大，需要用喷射泵排水。当下山倾角不超过25°，长度不超过300m时，可采用单段排水，将水泵设置在工作面附近，直接把水排到上部水平；当下山倾角大于25°，长度很大，且水岩巷道全长涌出时，可采用接力排水，在巷道中设置中间水仓。随着下山掘进的延伸，中间水仓和水泵也应向下移设。2323二、上山掘进1.钻眼工作2424

第二章顶板管理第一节巷道支护

1.架棚支护

2.锚喷支护3.锚索支护第二节掘进巷道顶板管理1.掘进工作面顶板管理的主要内容2.巷道掘进期间日常顶板管理内容第三节顶板事故防治1.顶板事故的分类及其易发地点2.顶板冒落的预兆3.处理巷道冒顶的方法4.巷道发生底鼓时的处理方法26第一节巷道支护

开掘巷道后，破坏了周围岩体的应力平衡，岩体就会向巷道空间挤压，出现矿山压力，使井巷发生变形甚至坍塌。因此，必须加强顶板管理，对井下巷道进行有效的支护。常用的巷道支护形式有架棚支护、砌碹支护和锚喷支护等。2727一、架棚支护棚式支架俗称棚子，由一梁（顶梁）两柱（柱腿）组成。是煤矿井下常用的支护形式。2828架设梯形金属支架时应遵守下列规定：3030㈢架棚巷道防止倒棚的措施⑴所有架棚巷道施工，迎头10米棚在爆破前必须加固。⑵大于10°（含10°）的倾斜巷道必须使用永久性棚撑。⑶地质构造变化带及岩石破碎地带，必须使用永久性棚撑。⑷棚撑材料可用钢材，也可直径不小于50mm的塘材棍或40mm×40mm的方木。⑸可缩性拱形支架，每棚都必须使用永久性拉杆，其数量、规格、质量要在作业规程中规定。3131㈣架棚支护安全注意事项3232三、锚喷支护锚喷支护时锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。二者又可单独使用，称为锚杆支护与喷射混凝土支护。㈠锚杆支护锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。锚杆不同于一般的支架，它不只是消极地承受巷道围岩所产生的地压和阻止破碎岩石的冒落，而是通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。锚杆支护时一种积极防御的支护方法。33333434⒈锚杆分类按照锚杆的锚固方式可分为⑴机械锚固式锚杆：包括楔缝式、倒楔式及胀壳式锚杆。⑵黏结式锚固锚杆：包括树脂锚杆、水泥锚杆及水泥砂浆锚杆。⑶摩擦锚固式锚杆：包括管缝锚杆及胀管式锚杆。⑷混合锚固式锚杆：同时使用两种或两种以上锚固方式的锚杆。3535⒉锚杆支护形式锚杆支护按组合构件可分为七类支护：单体锚杆；锚杆网；锚杆钢带；锚杆梁；锚杆桁架；锚杆锚索；多种组合，包括锚带网、锚梁网、锚杆桁架网、锚带（梁）网索等。根据巷道围岩稳定性，采用合适的锚杆支护形式。⒊锚杆支护施工安全注意事项⑴巷道锚杆支护施工必须依据作业规程进行，并且严格按照作业规程的规定组织施工。⑵锚杆眼必须按作业规程要求得间距和排距布置，锚杆至迎头的间距必须小于锚杆的设计排距。⑶打眼前必须敲帮问顶，撬掉活矸，按规定架设临时支护，严禁空顶作业。钻眼时应按事先确定的眼位标志处钻进。钻完后应将眼内的岩粉和积水吹（掏）干净。3636⑷锚杆眼应做到当班打的眼应当班锚。锚杆的外露长度要符合作业规程的规定，煤矿安全质量标准化要求是锚杆露出螺母长度为10-40mm。一根锚杆上不允许上两个托板或螺帽。⑸锚杆眼必须按照规定角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面，裂缝打眼。⑹使用树脂锚杆时应用防护手套，未固化的树脂药包和固化剂具有毒性和腐蚀性，应避免与皮肤接触。破损的药包应及时处理，严禁树脂药包接触明火。⑺锚杆安装时的预应力必须符合作业规程的规定，否则将可能导致重大事故的发生。3737⒋锚杆施工要执行“五不”制度3838㈡喷射混凝土支护喷射混凝土是将水泥、沙、石子（也即瓜子片）按一定比例混合搅拌后，送入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌和料或潮料送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面而起到支护作用的一种支护形式和施工方法，是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺。喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法三种。目前，使用较多的是半湿式喷射法，半湿式喷射法采用的是潮料。所谓的潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10h以上，其含水率保持在7%～8%，然后按水泥配比拌合过筛。3939锚喷工应做好的安全工作⑴锚喷工应佩戴劳动保护用品，如防尘口罩、护眼纱罩、风帽、长筒乳胶手套等。⑵检查锚喷支护作业地段的围岩情况，尤其是初喷前要先敲帮问顶，清楚危岩活石，以保证安全。把机械布置在围岩稳定或已有支护的安全地带。⑶喷射机、注浆机、水箱、风包等均应安设压力表、安全阀。⑷高空作业搭设的工作台应坚固可靠，操作人员应佩戴安全带。⑸发生堵管时，应尽量采用敲击法疏通，若用高压风吹通时，工作风压不超过0.5MPa，同时要放直输料管，喷射手应紧按喷头，前方严禁站人。4040⑹在锚喷支护区作业，喷后或注浆管严禁直接对人，非操作人员不得随便进入作业区。⑺施工中应经常检查输料管，出料弯管及注浆管有无磨薄击穿现象，喷射机必须保持密封性能良好，发现问题及时处理。⑻处理机械故障时，必须及时停机、断电；开机送电时，必须要先通知有关人员，以防发生安全事故。带式上料机的传动部分应有防护罩。⑼喷射机内积料，严禁用手处理，繁殖发生人身事故。⑽打锚杆眼前必须检查顶、帮，处理危石。打眼前前方严禁站人，防止断钎伤人。

4141㈢联合支护锚杆和喷射混凝土支护各有优点，但也都有不足之处。锚喷联合支护，能使两者取长补短，互为补充，是一种性能更好的支护形式。锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱，喷射混凝土层防止围岩风化剥落，并和围岩结合在一起，对锚杆表面间的岩石起支护作用，从而提高了岩石拱的承载能力。喷射混凝土可以有效控制锚杆间岩石的掉落，但其本身是脆性的，当岩石变形较大时，易于开裂剥落。因此，可以再锚杆与喷射混凝土之前敷设金属网，喷成钢筋混凝土层，提高喷层的整体性，改善喷层的抗拉性能，能有效地支护松散破碎的软弱岩层，形成了锚网喷联合支护。金属网用钢筋直径一般为6～12mm，钢筋间距一般为200～400mm。4242采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：⑴锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。⑵打锚杆眼，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下方可作业。⑶使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。⑷软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。⑸锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌显示。对喷体必须做好厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下作锚固力试验时，必须有安全措施。⑹锚杆必须用机械或力距扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。⑺采用人工上料；喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应由养护措施。作业人员必须佩带劳动保护用品。4343四、锚索支护⒈锚索支护在煤矿的应用锚索支护技术在我国煤矿的发展较快，现在煤巷应用比较广泛。锚索通常用来加强支护。煤巷锚索的主要作用是将下部不稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，因而可按悬吊理论进行支护设计。锚索支护适用于大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、综放巷道等困难、复杂的巷道中。我国煤巷锚索支护，一般采用质量较大、稳定性较好的地质钻机钻孔，孔径较大，大多在89mm及以上，锚索的坡断力也较大，采用注水泥浆或注树脂锚固。这种锚索锚固力虽大，但施工复杂、需设备较多，如用水泥浆锚固需养护6～7天、注树脂胶泥锚固需养护4～5天h后才能张拉，不能及时承载，影响了锚索在煤巷中的应用。44444545第二节掘进巷道顶板管理一、掘进工作面顶板管理的主要内容⑴掌握巷道开掘后为围岩体的范围及围岩应力分布情况。根据影响巷道围岩应力的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状与尺寸等，了解围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移后，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。⑵从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，减少各工序对顶板管理的影响。⑶按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。⑷施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按井巷工程质量标准进行检查和验收。4646二、巷道掘进期间日常顶板管理的内容⑴敲帮问顶。上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，处理隐患，排除不安全因素后再作业。⑵控制工作面空顶距离，超过规定的空顶距应先支护后掘进。⑶单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，对于断梁、折腿或变形严重的支架，应加固修复。修复巷道时，修复地点以里的人缘应全部撤出，预防冒顶堵人。工作面内放炮崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。⑷熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。4747第三节顶板事故防治一、顶板事故的分类及其易发地点1.顶板事故矿井开采过程中的采掘工作面或在已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故统称为顶板事故。2.巷道顶板事故分类从巷道顶板事故发生力源出发，可以把巷道顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三个类型。巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交岔点。3.掘进巷道易发生冒顶、片帮事故的地点4848掘进工作面容易发生冒顶、片帮的地点主要有：4949二、顶板冒落的预兆⑴响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时，支架会发生很大声响；有时也能听到采空区内顶板发出断裂的闷雷声。⑵掉渣。顶板岩石已有裂缝和碎块，其中小矸石稍受震动就掉落。⑶片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。⑷漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严实或支架不牢而出现漏顶。若不及时处理，会使棚顶托空，支架松动。顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。⑸裂缝。顶板的裂缝张开，裂缝增多。⑹脱层（离层）。检查顶板是否脱层要用“敲帮问顶”的方法，如果声音清脆，表明顶板完好；如果顶板发出“空空”的响声，说明上下岩层以及脱离。⑺瓦斯涌出量突然增大。⑻顶板淋水增大。5050三、处理巷道冒顶的方法1.按照处理冒顶的方法划分5151⑴直接支架法。在巷道围岩已经稳定，冒落矸石又不多，冒顶范围约为2～3架时，可采取直接支架法，即先在两帮掏出柱窝，然后立好柱腿，紧接着架设顶梁，并且插背好，最后清理底部煤矸。再往前依次照上述程序操作，直至处理完毕为止。⑵撞楔法。当巷道冒落矸石很碎时，可采用撞楔法处理。在冒顶的地方先用撞楔向冒落碎矸深处打入，在撞楔的保护下，清理冒落的煤、矸，重新架设支架。撞楔的材料可选用钢轨或小圆木等。⑶锚喷法。锚喷法适用于冒顶范围较大，具备锚喷支护设备的岩巷。先处理冒顶区域内顶板及两帮活矸，人员站在安全侧向冒顶区域顶部喷射一层厚30～50mm