井巷工程复习课件

《井巷工程》总复习23/10/2024第一章岩石的性质及其工程分级1.1基本概念1.2

岩石的物理性质1.3岩石的力学性质1.4

岩石的工程分级33/10/20241基本概念1.岩石2.岩块3.岩体

4.表土

5.基岩

43/10/20242岩石的物理性质岩石的相对密度、密度岩石的孔隙性岩石的水理性质岩石的碎胀性重点了解岩石的物理性质对井巷施工的影响。53/10/20243岩石的力学性质（1）岩石的变形特征（2）岩石的强度特征（3）岩石的硬度重点了解岩石的力学性质对井巷施工的影响。63/10/2024

岩石的硬度1．静压入硬度

2．回弹高度

73/10/2024岩石的可钻性和可爆性

1．凿碎比功：即破碎单位体积岩石所作的功．现以a表示,单位为J／厘米3。

2．钎刃磨钝宽：即岩石的磨蚀性，量出钎刃两端向内4㎜处的磨钝宽度，以b表示，单位为㎜。

3.单位炸药消耗量凿测器图1-钎头；2-承击台；3-销钉；4-导向杆；5-落锤；6-卡套；7-转动手柄83/10/2024（1）岩石工程分级的必要性4岩石的工程分级（2）分级方法93/10/2024岩石工程分级的必要性：对于采掘工程来说，要求对岩石进行定量的区分，以便能正确地进行工程设计，合理地选用施工方法、施工设备、机具与器材，准确地制定生产定额和材抖消耗定额等。因此，提出了岩石工程分级与岩体工程分类问题。103/10/2024二、分级方法ＲＣ—岩石单向抗压强度，MPa

1．普氏分级法：

用一个综合性的指标“坚固性系数f”来表示岩石破坏的相对难易程度，通常称f为普氏岩石坚固性系数。113/10/2024

2．根据锚喷支护需要，按照煤矿岩层特点制定的围岩分类。123/10/2024

即钻探时将钻孔中直接获取的岩心的总长度，扣除破碎岩心和软弱夹泥的长度，再与钻孔总进尺相比。具体计算岩心长度时，只计算大于10cm的坚硬和完整的岩心，既：

3．岩心质量指标分级法（R．Q．D）

R．Q．D=4.围岩松动圈岩石分类围岩类别分类名称松动圈Lp/cm支护机理及方法备注小松动圈Ⅰ稳定围岩0~40喷射混凝土支护围岩整体性好，不宜风化的可不支护中松动圈Ⅱ较稳定围岩40~100锚杆悬吊理论喷层局部支护Ⅲ一般围岩100~150锚杆悬吊理论喷层局部支护刚性支护局部破坏大松动圈Ⅳ一般不稳定围岩（软岩）150~200锚杆组合拱理论喷层、金属网局部支护刚性支护大面积破坏Ⅴ不稳定围岩（较软围岩）200~300锚杆组合拱理论喷层、金属网局部支护围岩变形有稳定期Ⅵ极不稳定围岩（极软围岩）>300二次支护理论围岩变形在一般支护条件下无稳定期133/10/2024143/10/2024第二章钻眼爆破第一节钻眼机具第二节

炸药和爆炸概论第三节工业炸药第四节起爆材料第五节电雷管起爆法第六节破岩原理和爆破技术153/10/2024第二节炸药和爆炸概论一、炸药爆炸的基本特征二、炸药的分类三、炸药的氧平衡和爆热四、炸药的爆轰163/10/2024炸药的氧平衡和爆热㈠炸药的氧平衡

氧平衡：就是用来表示炸药内含氧量与充分氧化可燃元素所需氧量之间的比例关系。用每克炸药不足或多余氧的克数来表示。单质炸药的分子式可写成CaHbNcOd，a、b、c，d分别代表一个炸药分子中碳、氢、氧、氮的原子个数。173/10/2024氧平衡计算公式：

⑴Kb>0时正氧平衡,剩余的氧和N反应生成NO和N2O5，等有害物质，吸热反应，氮氧化物还对瓦斯爆炸起催化作用。⑵Kb<0时负氧平衡，生成CO、C、H2、CO有毒气体。⑶Kb=0时，零氧平衡，充分氧化，生成大量热。

CaHbNcOd183/10/2024（二）爆热爆热：单位质量炸药在定容条件下爆炸时放出的热量，KJ/mol，KJ/kg，是评价炸药威力的直接标志。爆热的计算理论：盖斯定律：化学反应的热效应与反应进行的路径无关，而只取决于反应的初态和终态。

盖斯三角形Q1=Q+Q2

爆热

Q=Q1-Q2193/10/2024四、炸药的爆轰㈠炸药的燃烧和爆轰㈡冲击波㈢爆轰波㈣爆速及其影响因素㈤炸药传播的间隙效应㈥炸药的猛度和爆力㈦炸药的敏感度203/10/2024第六节破岩原理与爆破技术

一、在爆破作用下的岩石破碎机理二、柱状装药的爆破特点三、瓦斯矿井的安全爆破四、微差爆破五、光面爆破213/10/2024㈠自由面和最小抵抗线

如果将一个球形或立方体形炸药包(爆破上称之为集中药包)埋入岩石中，岩石与空气接触的表面称为自由面。药包中心到自由面的垂直距离W称为最小抵抗线。一、在爆破作用下的岩石破碎机理223/10/2024衡量爆破作用的效果：爆破作用指数

r—爆破漏斗半径；w—最小抵抗线。当n=1时，形成标准抛掷漏斗（c）；

1<n<3时，形成加强抛掷漏斗（d）；

0.75<n<1时，形成减弱抛掷漏斗（b）；

n=0.75时，岩石只形成松动而不形成抛掷，叫做松动漏斗（a）；

n<0.75时，爆破漏斗不能形成。第三章巷道断面设计第一节巷道断面形状第二节巷道断面尺寸第三节巷道断面内水沟设计和管线布置第一节巷道断面形状

一、煤矿巷道类型二、巷道断面形状

三、影响巷道断面选择的因素三、影响巷道断面选择的因素㈠作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。㈡巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。㈢矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；㈣掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。㈤需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。第二节巷道断面尺寸一、巷道净宽度的确定二、巷道的净高度三、巷道的净断面面积四、巷道风速验算五、巷道设计和计算掘进断面面积《煤矿安全规程》第二十一条巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。第三节巷道断面内水沟设计和管线布置一、水沟设计二、管线布置第四章岩巷施工第一节钻眼爆破第二节通风防尘与降温

第三节装岩与转运第四节岩巷快速施工机械化作业线第五节掘进安全工作

一、炮眼布置二、爆破器材三、爆破参数

四、装药结构与起爆五、爆破说明书及爆破图表六、钻眼工作七、钻眼爆破安全技术第一节钻眼爆破工作

一、炮眼布置㈠掏槽眼㈡辅助眼㈢周边眼㈣炮眼布置三、爆破参数的确定1．炮眼直径2．炮眼深度

3．炮眼数目4．炸药消耗量四、装药结构与起爆1．装药结构2．周边眼装药结构3．炮眼的填塞4．起爆要求

三表一图四、爆破说明书及爆破图表爆破原始条件表

装药量及起爆顺序表

预期爆破效果表

工作面炮眼布置图

第二节掘进通风与综合防尘一、通风方式二、掘进通风设施三、独头长距离巷道通风四、综合防尘五、掘进安全第三节装岩与转运一、装岩设备二、调车工作三、提高装岩机工作效率的途径四、岩巷掘进机械化作业线的选则第一节概述第二节煤——岩巷道施工第三节煤巷掘进第五章煤层巷道施工一、煤巷施工特点二、我国煤巷的施工现状煤巷掘进一、钻眼爆破法掘进煤巷二、掘进机掘进煤巷三、连续采煤机掘进煤巷四、其它方式

第一节支护材料第二节锚喷支护第三节普通支架

第六章巷道支护第二节锚杆支护㈠锚杆的结构类型㈡锚杆支护的作用原理㈢锚杆支护参数确定㈣锚杆的布置㈤锚杆支护施工㈡锚杆支护的作用原理

1．悬吊理论悬吊理论认为锚杆的作用是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．组合梁理论组合梁理论认为：顶板锚杆的作用，一方面体现在锚杆的锚固力增加了各岩层间的接触压力，避免各岩层间出现离层现象；另一方面增加了岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将作用范围内的几个岩层锚固成一个较厚的组合岩梁。

3．组合拱理论具有预应力的锚杆，能形成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠连接，便在围岩中形成一个均匀的连续压缩带，挤压加固拱。锚杆一方面在锥形体压缩区内产生压应力，增加节理裂隙面或岩块间的摩擦阻力，防止岩块的转动和滑移，亦即增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的强度；另一方面，锚杆产生的压应力，改善了围岩应力状态，使压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而使岩体强度得到提高。5.最大水平应力理论在最大水平应力作用下，顶底板岩层易于发生剪切破坏，出现错动与松动而膨胀造成围岩变形，锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动，因此要求锚杆必须具备强度大、刚度大、抗剪阻力大，才能起约束围岩变形的作用。6.围岩强度强化理论围岩强度强化理论是针对软岩煤巷围岩特点提出的。

巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一的承载结构——锚固体。巷道锚杆支护可提高锚固岩体的力学参数(E、C、φ)，改善被锚固岩体的力学性能。巷道围岩存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区的岩体则处于破碎区或处于上述2～3个区域中，相应锚固区的岩石强度处于峰后强度或残余强度。锚杆支护使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度。㈢锚杆支护参数确定国内外锚杆支护设计方法主要分为三大类：工程类比法、理论计算法和数值模拟法。工程类比法包括：理论计算法数值模拟法㈠支护的作用原理㈡喷射混凝土厚度㈢喷射混凝土施工㈣喷射混凝土支护存在的问题二、喷射混凝土支护㈠支护的作用原理

1．加固与防止风化喷射混凝土以较高的速度射入张开的节理裂隙，产生粘结作用，从而提高了岩体粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防上因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。

喷射混凝土的补强作用

2．改善围岩应力状态一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。喷前围岩强度曲线喷前围岩应力圆

3．柔性支护作用喷射混凝土具有一定的柔性，可以和围岩共同变形产生一定量的径向位移，使围岩的自支承能力得以充分发挥，喷层本身的受力状态得到改善，另一方面，混凝土喷层在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生支护反力，抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。

4．与围岩共同作用开巷后及时喷射一层混凝土，抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活石的滑移或坠落，那么岩块间的联锁咬合作用就能得以保持，这样，不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷层构成共同承载的整体结构—组合拱。第三节普通支架一、木支架二、金属支架三、钢筋混凝土(棚式)支架四、石材整体式支架第一节一次成巷及其作业方式第二节施工组织第三节掘进队的组织与管理制度第四节巷道快速施工工艺与组织施工实例

第七章巷道施工组织与管理第二节井下主要硐室设计第三节硐室施工第四节平巷交岔点设计与施工第八章硐室及交岔点设计第一节概述第二节井下主要硐室设计一、箕斗装载硐室与井底煤仓的设计

二、推车机翻车机硐室与卸载硐室三、副井马头门四、中央水泵房的设计五、水仓设计第四节平巷交岔点设计与施工一、交岔点的类型

交岔点是指巷道相交或分岔的地点。按支护方式不同交岔点可分为简易交岔点和碹岔式交岔点。碹岔式交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类

二、井下窄轨线路的基本知识

㈠曲线线路

1.最小曲线半径：最小曲线半径R应根据车辆运行速度V以及车辆轴距SB大小来确定。

δ<90ºV<1.5m/s，R不小于7SB；

V>1.5m/s，R不小于10SB；

V>3.5m/s，R不小于15SB；

δ>90ºR大于（0～15）SB

2．曲线的轨距加宽

1）轨距是指直线线路上两条钢轨轨头内缘之间的距离SPSPSWX2）轮距两车轮轮缘外侧工作边的距离SW3）X轨距、轮距之间的距离，一般为10mm

4）轨距加宽曲线的轨距加宽值

3.曲线的外轨抬高当车辆在曲线轨道上运行时，如果内、外轨仍在同一平面上，由于存在着离心力，作圆周运动的车辆通过车轮轮缘就要向外轨挤压；增加了钢轨磨损和运行阻力，严重时车辆就要向外翻或出轨。外轨抬高的方法是垫厚外轨下面的道渣。外轨抬高的渐变段距离d2＝（100～300）Δh4．双轨曲线线路轨中心距的加宽

当车辆在曲线段运行时，为防止双向行驶的车辆相撞，双轨曲线线路的轨道中心距应适当加宽，如图8-47所示为曲线段车体的外伸和内移。

L——车辆长度，m；

SB——车辆轴距，m；

R——曲线半径，m。㈡窄轨道岔

1．道岔的构造

道岔的构造主要有岔尖、基本轨、辙岔、护轮轨、转辙器等部件构成。

1—岔尖；2—基本轨；3——辙岔；4—护轮轨；5—拉杆；6—转辙器123456DK615-4-12单开、600mm轨距、15号轨型（15KG/m）、4号辙岔角、12m曲率半径DC618-3-12对称、600mm轨距、18号轨型（18KG/m）、3号辙岔角、12m曲率半径DX924-4-1519（左）渡线、900mm轨距、24号轨型（18KG/m）、4号辙岔角、15m曲率半径、1900mm（19分米）轨距三、交岔点设计㈠平面尺寸的确定交岔点的种类很多，主要有单轨巷道单侧分岔点双轨巷道单侧分岔点双轨巷道单侧分岔分支点单轨巷道对称分岔点双轨巷道分支点双轨巷道对称分支点已知条件：所选道岔的a、b、α值，支巷对主巷的转角；各条巷道的净宽度B1

、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1，b2、b3，往墩的宽度(一般取500mm)，轨道的曲率半径R。1．单轨巷道单侧分岔点1)曲率中心O的位置

2）确定θ

3）基本轨起点至变断面终点的水平距离为P：4）最大断面宽度TM

而NM=B3sinθ

5）自基本轨起点至柱墩的距离：6）确定斜墙TQ的斜率i

求算斜率i0

根据i0值的大小，选取i为0.2或0.25或0.3，个别情形可取0.15。7）确定的斜墙起点Q到交岔点扩大断面部分的长度：

8)变断面的起点至基本轨起点的距离Y：

Y=P-L0

9)交岔点工程的计算长度L:L=L2+2000第9章斜井与上下山施工1.斜井施工特点(1)施工困难多：掘进、装岩、运输、排水(2)容易发生跑车：安全(3)混凝土管道输送：支护第二节上下山施工一、上山施工

㈠破岩与通风㈡装岩和提升运输

二、下山掘进㈠破岩、装岩、通风及提升㈡排水㈢支护

“一坡三挡”就是指为保证煤矿倾斜巷道轨道运输安全，用以防止发生跑车事故而使用的预防和防止手段。其手段包括防跑车装置与跑车防护装置。包括1、平台阻车器，2、变坡点下20米的挡车器，3、坡底（分段）的挡车栏。

“一坡三挡”的组成:（一）上部车场接近变坡点处安设自动复位式（或联动式）阻车器。（二）变坡点下约一列车的长度处安装第一道跑车防护装置。（《煤矿安全规程》中称为挡车栏）。（三）在斜巷内根据巷道运输实际工况（巷道坡度、串车质量等）逐级安装跑车防护装置。743/10/2024第十章特殊条件下的巷道施工

1.松软岩层巷道施工

2.揭开煤与瓦斯突出煤层的施工方法

3.巷道维护与维修第三节巷道维护与维修一巷道破坏分析和维护原理二巷道维护与修复支护技术三巷道底鼓的防治四巷道修复安全措施一巷道破坏分析和维护原理巷道破坏分析巷道稳定性根本上取决于巷道围岩承受的载荷与其承载能力的相对关系。承载能力大于围岩承受载荷，巷道稳定，开挖后巷道不变形或变形很小；反之，围岩就会变形失稳。

㈠开拓布局

1．巷道位置选择，应布置在坚硬岩层中。

2．煤岩柱