井巷工程特殊條件下的巷道施工課件

12022/12/15井巷工程第十章特殊條件下的巷道施工

12022/12/13井巷工程第十章特殊條件下的巷道施工22022/12/15第十章特殊條件下的巷道施工第一節(jié)松軟巖層巷道施工第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法

22022/12/13第十章特殊條件32022/12/15第一節(jié)松軟巖層巷道施工一、概述松軟巖層本身具有松、散、軟、弱四種不同屬性。所謂“松”，系指巖石結(jié)構(gòu)疏松、密度小，孔隙度大的巖層；“散”，則指巖石膠結(jié)程度很差或指未膠結(jié)的顆粒狀巖層；“軟”是指巖石強(qiáng)度很低，塑性大或粘土礦物質(zhì)易膨脹的巖層；“弱”，則指受地質(zhì)構(gòu)造的破壞，形成許多弱面，如節(jié)理、片埋、裂隙等破壞了原有的巖體強(qiáng)度，易破碎，易滑移冒落的不穩(wěn)定巖層，但其巖石單軸抗壓強(qiáng)度還是較高的。在松軟巖層中施工巷道，掘進(jìn)較容易，維護(hù)卻極其困難。

32022/12/13第一節(jié)松軟巖層巷道施工42022/12/1542022/12/1352022/12/15二、松軟巖層巷道施工涉及的幾個(gè)問(wèn)題㈠松軟巷道圍巖變形和壓力特征1．軟巖巷道圍巖變形特征⑴圍巖變形有明顯的時(shí)間效應(yīng)。

⑵圍巖變形具有明顯的空間效應(yīng)。

⑶軟巖巷道不僅頂板下沉量大和容易冒落，而且底板也強(qiáng)烈鼓起，并常拌有兩幫劇烈位移。

⑷圍巖變形對(duì)應(yīng)力擾動(dòng)和環(huán)境變化非常敏感。

此外，軟巖巷道的自穩(wěn)時(shí)間短。

52022/12/13二、松軟巖層巷道施工涉及的幾個(gè)問(wèn)題㈠松62022/12/1562022/12/1372022/12/152．巷道圍巖變形量的構(gòu)成

圖10-1軟巖巷道圍巖變形量的組成其圍巖變形量主要有以下三部分組成（圖10-1）：⑴掘巷引起的圍巖變形量；⑵圍巖流變引起的變形量；⑶巷道受各種擾動(dòng)引起的變形量。U0—掘巷引起的變形；v0t0—巷道流變量；∑ui—擾動(dòng)和浸水引起的變形量。72022/12/132．巷道圍巖變形量的構(gòu)成圖10-182022/12/15㈡合理選擇巷道位置

1．巖石性質(zhì)

2．支承壓力的影響

除了要避免支承移動(dòng)壓力的影響外，還必須避開采場(chǎng)上下固定支承壓力的影響范圍，應(yīng)把巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)為最好。如圖10-2所示。

㈢巷道斷面形狀的選擇㈣破巖方式的選擇82022/12/13㈡合理選擇巷道位置1．巖石性質(zhì)2．92022/12/15㈤支護(hù)方式和支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)于這種特殊的不良地層，其支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有“先柔后剛”的特性，一般需要二次支護(hù)。

初始支護(hù)應(yīng)按照圍巖與支架共同作用的原理，選用剛度適宜、具有一定柔性或可縮性支架。它既允許圍巖產(chǎn)生一定量的變形移動(dòng)，以發(fā)揮圍巖自承能力，同時(shí)又能限制圍巖發(fā)生過(guò)大的變形移動(dòng)?？梢圆捎缅^噴支護(hù)、U形金屬可縮性支架等。

二次支護(hù)的作用在于進(jìn)一步提高巷道的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)采用剛度較大的支護(hù)結(jié)構(gòu)。可采用錨噴支護(hù)，砌碹。在噴射混凝土中還應(yīng)增加鋼筋網(wǎng)和金屬骨架，即構(gòu)成錨噴網(wǎng)金屬骨架聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

92022/12/13㈤支護(hù)方式和支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇102022/12/15采用料石或混凝土塊砌碹作為二次支護(hù)時(shí)，應(yīng)選用異形料石或異形混凝土塊作為砌體材料，圖10-3是舒蘭設(shè)計(jì)采用的異形混凝土塊碹；圖10-4是前屯煤礦使用的異形料石圓碹。102022/12/13采用料石或混凝土塊砌碹作為二112022/12/15112022/12/13122022/12/15

采用料石和混凝上塊砌碹，只要提高施工質(zhì)量，調(diào)整砌塊的規(guī)格，保證壁后充填密實(shí)，或在砌塊之間加入可縮性木板，均能大大提高碹體的支護(hù)效果。

在蘇聯(lián)、比利時(shí)等國(guó)支護(hù)軟巖巷道，尤其是采深較大的巷道，常采用預(yù)制混凝土塊支護(hù)，并向大型鋼筋混凝土塊發(fā)展，用吊裝機(jī)械安裝。近年來(lái)我國(guó)少數(shù)煤礦，如沈陽(yáng)礦務(wù)局大橋煤礦也已開始使用這種鋼筋混凝土塊來(lái)支護(hù)軟巖巷道并取得了一定的效果。

122022/12/13采用料石和混凝上塊砌132022/12/15

二次支護(hù)應(yīng)在圍巖地壓得到釋放、初始支護(hù)與圍巖組成的支護(hù)系統(tǒng)基本穩(wěn)定之后進(jìn)行。為了保證二次支護(hù)的效果，最好進(jìn)行圍巖位移速度和位移量的量測(cè)，并繪出相應(yīng)的變化曲線，如圖10-5所示。132022/12/13二次支護(hù)應(yīng)在圍巖地壓142022/12/15㈥軟巖巷道的聯(lián)合支護(hù)1．錨噴和U形鋼聯(lián)合支護(hù)2．錨噴和砌碹聯(lián)合支護(hù)3．錨噴和弧板聯(lián)合支護(hù)㈦巷道底板的管理

1．巷道底鼓的類型和機(jī)理⑴擠壓流動(dòng)性底鼓⑵撓曲褶皺性底鼓

⑶剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓

⑷遇水膨脹性底鼓142022/12/13㈥軟巖巷道的聯(lián)合支護(hù)1．錨噴和U形鋼152022/12/15152022/12/13162022/12/152．底鼓的防治

㈧重視圍巖的量測(cè)監(jiān)控

在松軟巖層巷道采用錨噴支護(hù)，一定要配合進(jìn)行量測(cè)監(jiān)控，可用收斂計(jì)量測(cè)巷道的收斂變形，亦可用水準(zhǔn)儀測(cè)量頂板下沉量和底鼓量；用各種多點(diǎn)式位移計(jì)量測(cè)巖層內(nèi)不同深度的位移，從而可以算出位移速度。通過(guò)這些量測(cè)數(shù)據(jù)，有助于評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定程度，可以論證各設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理和錨噴效果，也是修改設(shè)計(jì)和確定二次支護(hù)時(shí)間的依據(jù)，錨桿的錨固力可用中空千斤頂式的錨桿拉力計(jì)來(lái)量測(cè)。錨桿的應(yīng)力狀態(tài)，可用專門設(shè)計(jì)的空心“錨桿”(它的構(gòu)造是聚氯乙烯塑料管內(nèi)壁用101號(hào)膠粘貼電阻片)來(lái)測(cè)定，以檢驗(yàn)錨桿不同深度處的受力狀態(tài)，從而能推知圍巖內(nèi)應(yīng)力重新分布的情況，進(jìn)而可調(diào)整錨桿的設(shè)汁參數(shù)。對(duì)于大斷面的重要工程還要進(jìn)行接觸應(yīng)力和噴層內(nèi)切向應(yīng)力的量測(cè)，可采用電阻應(yīng)變磚和鋼弦壓力盒等測(cè)試元件。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以了解噴層的受力狀態(tài)，有助于設(shè)計(jì)噴射混凝土的厚度。地應(yīng)力特別大的礦區(qū)，還應(yīng)量測(cè)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，這對(duì)巷道合理布置，減輕地應(yīng)力對(duì)巷道支護(hù)的破壞影響具有重要意義。162022/12/132．底鼓的防治㈧重視圍巖的量測(cè)監(jiān)控172022/12/15㈨借鑒新奧法指導(dǎo)軟巖巷道施工新奧法是隧道施工科學(xué)方法的總結(jié)，主要針對(duì)軟巖隧道施工，重點(diǎn)在支護(hù)方面。新奧法不是單純的支架結(jié)構(gòu)改革或支護(hù)方法的改進(jìn)，而是一套綜合的隧道施工方法，更確切地說(shuō)是一套適用在斷面50～150㎡的遂道及大斷面地下工程設(shè)計(jì)、掘進(jìn)、襯砌、測(cè)試相結(jié)合的完整新概念。

新奧法的概念是按巖石力學(xué)圍巖支架共同作用基本原理制定的，其主要意圖是調(diào)動(dòng)圍巖自身的承載能力，盡可能地控制圍巖變形，防止圍巖松動(dòng)，以達(dá)到施工隧道的最大安全度和最好經(jīng)濟(jì)效果。新奧法認(rèn)為認(rèn)為噴射混凝土最能緊貼圍巖，充分利用圍巖自身強(qiáng)度。噴層開裂并非壞事，而是表現(xiàn)出一定的讓壓性，必要時(shí)第一次支護(hù)加用錨桿或少量鋼拱支架根據(jù)實(shí)測(cè)資料及理輪分析，合理地選用和設(shè)計(jì)第二次支護(hù)的材料，結(jié)構(gòu)型弍及規(guī)格尺寸。172022/12/13㈨借鑒新奧法指導(dǎo)軟巖巷道施工182022/12/15三、松軟巖層巷道施工實(shí)例㈠北皂煤礦軟巖巷道施工方法北皂煤礦位于山東龍口礦區(qū)黃縣煤田的西北部，含煤地層屬于下第三紀(jì)，煤系地區(qū)主要巖石有：炭質(zhì)泥巖、油頁(yè)巖、含油泥巖、砂質(zhì)頁(yè)巖及粘土巖等。巖石的強(qiáng)度都很低，普氏系數(shù)f=0.6～2.8。其中煤1頂板炭質(zhì)泥巖、煤2頂板含油泥巖及煤3底板粘土巖，均含有粘土質(zhì)礦物——蒙脫石，開巷后易風(fēng)化脫水，再遇水就產(chǎn)生膨脹。尤其是煤2頂板含油泥巖，蒙脫石含量較多，而且層厚較大，在其中開巷后，膨脹壓力也較為嚴(yán)重。至于煤1頂板炭質(zhì)泥巖和煤2底板粘土巖雖業(yè)含有蒙脫石，但因強(qiáng)度略大，厚度略小，放膨脹壓力顯現(xiàn)也較小。182022/12/13三、松軟巖層巷道施工實(shí)例㈠北皂煤礦軟192022/12/15錨噴網(wǎng)架聯(lián)合支架。192022/12/13錨噴網(wǎng)架聯(lián)合支架。202022/12/15㈡舒蘭礦區(qū)松巖層巷道施工吉林舒蘭礦區(qū)為第三紀(jì)中新統(tǒng)含煤地層。構(gòu)成含煤地層的巖石均為松軟巖石，以未膠結(jié)的疏松含水砂巖為主，其次為半膠結(jié)的粉砂巖、半堅(jiān)硬的砂頁(yè)巖以及粘土質(zhì)頁(yè)巖。其中半膠結(jié)和未膠結(jié)的砂巖，質(zhì)地疏松，開挖后易潰散；未膠結(jié)的粉砂巖遇水后呈片狀崩解；粘土質(zhì)頁(yè)巖具有塑性膨脹的特點(diǎn)。同時(shí)隨著開采深度的增加，地壓有明顯的增大。在遇水膨脹的圍巖中，底鼓現(xiàn)象也很嚴(yán)重，一般巷道底鼓速度為60～l00mm/月。采場(chǎng)動(dòng)壓對(duì)相鄰巷道的影響也很嚴(yán)重，動(dòng)壓波及范圍遠(yuǎn)大于一般礦井，片盤斜井一側(cè)的保護(hù)煤柱寬達(dá)60～70m，仍能受到采動(dòng)壓力的影響。202022/12/13㈡舒蘭礦區(qū)松巖212022/12/15⑴暗斜井井筒斷面選用曲墻、半圓拱加底拱，形成近似圓形斷面，如圖10-9所示。

212022/12/13⑴暗斜井井筒斷面選用222022/12/15⑵“條帶碹”代替常用的料石碹。

222022/12/13⑵“條帶碹”代替常用的料石碹。232022/12/15

㈢沈北前屯煤礦軟巖巷道施工

遼寧沈北前屯煤礦煤層頂板為厚80的黑灰色泥質(zhì)頁(yè)巖，底板為40～100m的粘土頁(yè)巖和亞粘土質(zhì)頁(yè)巖，含有蒙脫石和伊利石，風(fēng)干脫水后再遇到水的作用時(shí)，均產(chǎn)生膨脹和崩解現(xiàn)象，當(dāng)含水率增大時(shí)，其力學(xué)強(qiáng)度降低，塑性增大，最后變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。巷道開掘后，圍巖向巷道空間大量移動(dòng)，如不采用封閉支架，巷道頂板一直不停的冒落，甚至波及地表，難以形成較穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。232022/12/13㈢沈北前屯煤礦軟巖巷道施工242022/12/15采用木板砌縫的花崗巖料石碹，以柔剛結(jié)合的支架結(jié)構(gòu)形式來(lái)適應(yīng)較大的變形地壓；采用風(fēng)鎬法掘進(jìn)，防止圍巖受到震動(dòng)而失穩(wěn)；及時(shí)排除巷道中的積水，減少巖石遇水膨脹的程度，合理選擇巷道位置，減少支承壓力的影響。242022/12/13采用木板砌縫的花崗巖料石碹，以柔252022/12/15

㈣金川二礦區(qū)松散圍巖巷道施工甘肅金川礦區(qū)為震旦系古老結(jié)晶變質(zhì)巖系，歷次造造運(yùn)動(dòng)給本區(qū)留下了以斷裂為主的構(gòu)造形跡，大小斷層裂隙縱橫交錯(cuò)，整體性差，地應(yīng)力大，開掘后呈現(xiàn)嚴(yán)重松散和內(nèi)向擠壓，圍巖變形量大，具有明顯的流變性，給巷道維護(hù)帶來(lái)極大的困難，嚴(yán)重地影響礦區(qū)建設(shè)速度。

巷道支護(hù)由初始支護(hù)和二次支護(hù)組成。初始支護(hù)采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土和錨桿，

初始支護(hù)后，巷道變形仍處于等速發(fā)展時(shí)，應(yīng)考慮用錨桿補(bǔ)補(bǔ)墻，調(diào)整初始支護(hù)參數(shù)。當(dāng)變形速度處于明顯減小或月收斂量為幾毫米時(shí)，再進(jìn)行二次支護(hù)比較合適。在金川的地質(zhì)條件下，二次支護(hù)的時(shí)間大約在120天以后。252022/12/13㈣金川二礦區(qū)松散圍巖巷道施工巷262022/12/15262022/12/13272022/12/15第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法

一、煤和瓦斯突出概述

煤和瓦斯突出是在煤礦井下采掘過(guò)程中發(fā)生的一種煤和瓦斯的突然運(yùn)動(dòng)，它是一種極復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，即在極短的時(shí)間內(nèi)，由煤體向巷道中突然噴出大量的煤和瓦斯。

分析大量的實(shí)驗(yàn)資料可以得出，煤和瓦斯突出的原因主要是由地壓構(gòu)造應(yīng)力和礦山壓力，瓦斯含量及瓦斯壓力、巖石及煤的物理機(jī)械性質(zhì)這三方面因素作用的結(jié)果。

我國(guó)煤和瓦斯突出煤層具有下列特征：煤和瓦斯突出往往發(fā)生在地質(zhì)變化比較劇烈、地應(yīng)力較大的地區(qū)，例如褶曲向、背斜的軸部和斷層破碎帶；煤質(zhì)松軟，干燥且瓦斯含量多、壓力高就容易突出：開采深度愈大，煤層愈厚，傾角愈大，突出的次數(shù)就愈多，強(qiáng)度愈大，煤體受到外力震動(dòng)，沖擊時(shí)，也容易發(fā)生突出。272022/12/13第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工282022/12/15二、石門揭開突出煤層的施工方法預(yù)防煤和瓦斯突出的措施可分兩大類，即區(qū)域性預(yù)防措施和局部性預(yù)防措施。區(qū)域性預(yù)防措施主要是開采解放層。

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：石門的位置應(yīng)盡量避免選擇在地質(zhì)變化區(qū)，掘進(jìn)工作面距煤層10m以外時(shí)，至少打兩個(gè)穿透煤層全厚的鉆孔以便確切掌握煤層賦存條件和瓦斯情況，掘進(jìn)工作面距煤層5m以外，應(yīng)測(cè)定煤層的瓦斯壓力；掘進(jìn)工作面距煤層之間必須保持一定的巖柱，急傾斜煤層為2m，緩傾斜及傾斜煤層為1.5m。這一規(guī)定，不論我們采用哪種方法，都應(yīng)該切實(shí)遵守。282022/12/13二、石門揭開突出煤層的施工方法292022/12/15

㈠震動(dòng)放炮震動(dòng)放炮的實(shí)質(zhì)就是在掘進(jìn)工作面上多打眼、多裝藥，全斷面一次爆破，揭開煤層，并且利用放炮所產(chǎn)生的強(qiáng)裂震動(dòng)，在人員撤離到安全地點(diǎn)的條件下，來(lái)誘導(dǎo)煤和瓦斯突出，以保證作業(yè)的安全。

為了給炸開巖柱揭開煤層創(chuàng)造條件，在石門接近安全巖柱以后，盡量把工作面刷成和煤層傾角相近的斜面或臺(tái)階，如圖10-12所示。

292022/12/13㈠震動(dòng)放炮為了給炸開巖柱揭302022/12/15石門揭煤震動(dòng)放炮的炮眼布置方法一般是；

1．炮眼個(gè)數(shù)較一般爆破的炮眼數(shù)約多2倍。

2．煤眼和巖眼要交錯(cuò)相間排列，順序爆破。

3．總炮跟中煤眼和巖眼的比例大致為l：2。

4．炮眼的密度，巷道頂部小于底部，周邊眼大于中部。

5．透煤炮眼深度應(yīng)超過(guò)巖柱，如煤層相當(dāng)厚,可進(jìn)入煤層2～3m。

6．石門周邊眼應(yīng)適當(dāng)密一些，以保證爆破后石門周邊輪廓整齊，避免在修整石門周邊時(shí)發(fā)生突出。

7．巖眼眼底應(yīng)距煤層100～200mm，不應(yīng)透煤，如已透煤，則應(yīng)停止鉆進(jìn)，并在眼底填塞100～200mm長(zhǎng)的炮泥。

302022/12/13石門揭煤震動(dòng)放炮的炮眼布置方法一312022/12/15圖10-13為急傾斜巖層中一次穿透巖柱及煤層的炮眼布置圖示例。

震動(dòng)放炮的炮眼數(shù)目，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，也可按北票礦務(wù)局總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：

0.2m0.2m0.2m0.2m312022/12/13圖10-13為急傾斜巖層中一次穿透巖322022/12/15采用震動(dòng)放炮應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：

1．震動(dòng)放炮必須所有炮眼一次起爆，炸開石門的全斷面巖柱和煤層的全厚。

2．當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作面的巖層特別破碎，有突出預(yù)兆，應(yīng)立即停止作業(yè)，人員撤離至安全地區(qū)。

3．當(dāng)煤層的厚度在lm以下時(shí)，必須全部隨巖柱一次崩開；當(dāng)煤層水平厚度在lm以上時(shí)，應(yīng)至少有有l(wèi)m的煤層隨巖柱揭出。4．在緩斜，傾斜煤層中沿底板或頂板揭煤時(shí)，可能巖柱一次沒(méi)有全部揭開，留有“門坎”或“門簾”，時(shí)，要特別小心，322022/12/13采用震動(dòng)放炮應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：332022/12/15

5．每次震動(dòng)放炮都應(yīng)對(duì)作詳細(xì)記錄，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和分析。

6．震動(dòng)放炮只準(zhǔn)使用帶食鹽被筒的煤礦安全炸藥，雷管事先要嚴(yán)格檢查和分組。

7．《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：石門揭開突出危險(xiǎn)的煤層時(shí)，掘進(jìn)工作面必須有獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng)，8．為了限制突出規(guī)模，人為地降低突出強(qiáng)度，可在距工作面4～5m的地方構(gòu)筑木垛或金屬柵欄。9．人員撤離范圍，應(yīng)根據(jù)突出的危險(xiǎn)程度和通風(fēng)系統(tǒng)給以規(guī)定。

332022/12/135．每次震動(dòng)放炮都應(yīng)對(duì)342022/12/15

㈡金屬骨架金屬骨架是用于石門揭穿煤層的一種超前支架，其施工方法如圖10-14所示。當(dāng)石門掘進(jìn)距離煤層2m時(shí)，停止掘進(jìn)，在其頂部和兩幫上打一排或兩排直徑為70～l00mm、彼此相距200～300mm的鉆孔。鉆孔鉆透煤層并穿入頂板巖層300～500㎜，孔內(nèi)插入直徑為50～70mm的鋼管或鋼軌。鋼管或鋼軌的尾部固定在用錨桿支撐的鋼軌環(huán)上，也可固定在其它專門支架上，然后一次揭開煤層。

用金屬骨架時(shí)，一般配合震動(dòng)放炮，一次揭開煤層。金屬骨架應(yīng)用于地壓和瓦斯壓力不太大的急傾斜薄煤厚和中厚煤層，其效果是比較好的；在傾斜厚煤層中，因骨架長(zhǎng)度過(guò)大，易于撓曲，不能有效地阻止煤體的位移，所以預(yù)防突出能力較差。342022/12/13㈡金屬骨架352022/12/15352022/12/13362022/12/15

㈢鉆孔排放鉆孔排放就是石門工作面掘到距煤層適當(dāng)距離停止掘進(jìn)，向煤層打適當(dāng)數(shù)量的排放瓦斯鉆孔，在一定范圍內(nèi)形成卸壓帶，降低煤體中的瓦斯壓力，緩和煤體應(yīng)力，以防止煤和瓦斯突出。這一方法適用于煤層松軟透氣性較大的中厚煤層。

排放鉆孔數(shù)目可按下式計(jì)算：

式中N——石門全斷面排放瓦斯鉆孔的總數(shù)，個(gè)；

K——系數(shù)，一般取1.2；

S1——應(yīng)排放瓦斯的面積m２（石門周圍1.5m范圍內(nèi)）；

S2——一個(gè)鉆孔可排放瓦斯面積，m2。362022/12/13㈢鉆孔排放排放鉆孔數(shù)目可按下式計(jì)372022/12/15圖10-15天府煤礦排放瓦斯鉆孔布置圖0號(hào)孔——測(cè)壓孔；1～２５號(hào)孔——排放瓦斯孔372022/12/13圖10-15天府煤礦排放瓦斯鉆孔布382022/12/15

㈣水力沖孔水力沖孔是在石門巖柱未揭開之前，利用巖柱作安全屏障，向突出煤層打鉆，并利用射入的高壓水，誘導(dǎo)煤和瓦斯從排煤管中進(jìn)行小突出，這樣在煤體內(nèi)部就引起強(qiáng)烈地移動(dòng)，在孔洞周圍形成卸壓帶，解除了煤體壓力緊張狀態(tài)，從而消除了煤和瓦斯突出的危險(xiǎn)。這種方法用于揭開具有自噴現(xiàn)象的軟煤層，比較安全可靠。水力沖孔工藝流程見圖10-16所示。

382022/12/13㈣水力沖孔392022/12/15392022/12/13402022/12/15三、沿突出煤層掘進(jìn)平巷的技術(shù)措施㈠震動(dòng)放炮和松動(dòng)爆破對(duì)于煤質(zhì)較堅(jiān)硬、透氣性較差、頂板良好的煤層，其突出的原因主要是地壓的作用，掘進(jìn)時(shí)，可以采用震動(dòng)放炮措施。震動(dòng)放炮炮眼深度一般為2.5～3.0m，炮眼裝藥量控制在每米炮眼不超過(guò)0.5kg，為了提高爆破效果，應(yīng)采用延期總時(shí)間不超過(guò)130ms的毫秒雷管起爆。震動(dòng)放炮在急傾斜薄煤層和緩傾斜中厚煤層的炮眼布置見圖10-17所示。402022/12/13三、沿突出煤層掘進(jìn)平巷的技術(shù)措施㈠震412022/12/15412022/12/13422022/12/15

煤層松動(dòng)爆破的做法是在震動(dòng)放炮的基礎(chǔ)上，在煤體深部的應(yīng)力集中帶內(nèi)，布置幾個(gè)長(zhǎng)炮眼進(jìn)行爆破，其目的在于利用炸藥爆炸能量破壞煤體前方的應(yīng)力集中帶，以便在工作面前方造成較長(zhǎng)的卸壓帶，以預(yù)防突出的發(fā)生。此外深孔炸藥的爆破還可以在炮眼周圍形成破碎圈和松動(dòng)圈，如圖10-18所示，這有利于緩和煤體應(yīng)力和排放瓦斯，對(duì)防止突出也是有利的。煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，采用松動(dòng)爆破時(shí)，超前于掘進(jìn)工作面的距離不得小于5m。422022/12/13煤層松動(dòng)爆破的做法是在432022/12/15

㈡超前支架超前支架多用于有突出危險(xiǎn)的急傾斜煤層和緩傾斜厚煤層的煤巷掘進(jìn)。在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，如圖10-19所示。在掘進(jìn)道程中使支架的最小超前距離保持1.0～1.5m，掘進(jìn)工作始終在超前支架保護(hù)下進(jìn)行，從而避免了因巷道頂部煤體的垮落而引起突出。432022/12/13㈡超前支架442022/12/15

㈢大直徑超前鉆孔在工作面前方始終保持一定數(shù)量和一足深度的大直徑超前鉆孔，能夠引起煤體應(yīng)力重新分布，使巷道應(yīng)力集中帶移至煤體深部，在鉆孔周圍造成卸壓帶，同時(shí)，又能排放鉆孔周圍煤體內(nèi)的瓦斯，降低瓦斯壓力，可以消除突出的危險(xiǎn)。大直徑超前鉆孔孔徑一般是120～300mm，孔數(shù)一般為3～5個(gè)，孔深10～15m，超前距離5m。如圖10-20所示。由于煤的物理力學(xué)性質(zhì)不同，其排放半徑也有差異，一般為0.5～1.0m。大直徑超前鉆孔適用于煤層較厚、煤質(zhì)較軟、透氣性較大的突出煤層，而瓦斯排放半徑小于0.5m的煤層，不宜使用。

442022/12/13㈢大直徑超前鉆孔452022/12/15452022/12/13462022/12/15

㈣水力沖孔在突出煤層中掘進(jìn)煤巷應(yīng)用水力沖孔效果很好，它的作用原理與石門揭煤水力沖孔完全相同，其布孔方式如圖10-21所示?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，水力沖孔開始時(shí)，工作面的前方應(yīng)保持不小于5m的安全煤住。每循環(huán)煤巷掘進(jìn)進(jìn)尺，要以本層沖孔的最可靠范圍而定，在任何情況下，都保持有不小于5m的超前距離。462022/12/13㈣水力沖孔472022/12/15472022/12/13482022/12/15

2004年，據(jù)新華社鄭州11月13日電經(jīng)過(guò)國(guó)務(wù)院鄭煤集團(tuán)大平煤礦“10·20”事故調(diào)查組認(rèn)真工作，大平煤礦“10·20”事故原因基本查明。

11月13日，國(guó)務(wù)院鄭煤集團(tuán)大平煤礦“10·20”事故調(diào)查組組長(zhǎng)、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局副局長(zhǎng)趙鐵錘向記者通報(bào)，經(jīng)初步調(diào)查分析，大平煤礦“10·20”事故是一起特大型煤與瓦斯突出而引發(fā)的特大瓦斯爆炸事故,造成148人死亡，32人受傷。

調(diào)查組對(duì)事故原因初步分析認(rèn)為，21巖石下山掘進(jìn)工作面進(jìn)入礦井深部，處于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶；該礦為高瓦斯礦，對(duì)礦井開采深度增加可能帶來(lái)的瓦斯等級(jí)升高沒(méi)有引起足夠重視。調(diào)查組認(rèn)為，該礦局部通風(fēng)設(shè)施管理混亂，加大了煤與瓦斯突出后的瓦斯逆流，高濃度瓦斯進(jìn)入西大巷新鮮氣流，達(dá)到爆炸界限，遇到架線式電機(jī)車產(chǎn)生的火花，發(fā)生瓦斯爆炸。482022/12/132004年，據(jù)新華492022/12/15第十章習(xí)題1.松軟巖層的特點(diǎn)，軟巖巷道圍巖變形和壓力特征，軟巖巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？2.巷道底鼓類型機(jī)理，防治方法？492022/12/13502022/12/15井巷工程第十章特殊條件下的巷道施工

12022/12/13井巷工程第十章特殊條件下的巷道施工512022/12/15第十章特殊條件下的巷道施工第一節(jié)松軟巖層巷道施工第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法

22022/12/13第十章特殊條件522022/12/15第一節(jié)松軟巖層巷道施工一、概述松軟巖層本身具有松、散、軟、弱四種不同屬性。所謂“松”，系指巖石結(jié)構(gòu)疏松、密度小，孔隙度大的巖層；“散”，則指巖石膠結(jié)程度很差或指未膠結(jié)的顆粒狀巖層；“軟”是指巖石強(qiáng)度很低，塑性大或粘土礦物質(zhì)易膨脹的巖層；“弱”，則指受地質(zhì)構(gòu)造的破壞，形成許多弱面，如節(jié)理、片埋、裂隙等破壞了原有的巖體強(qiáng)度，易破碎，易滑移冒落的不穩(wěn)定巖層，但其巖石單軸抗壓強(qiáng)度還是較高的。在松軟巖層中施工巷道，掘進(jìn)較容易，維護(hù)卻極其困難。

32022/12/13第一節(jié)松軟巖層巷道施工532022/12/1542022/12/13542022/12/15二、松軟巖層巷道施工涉及的幾個(gè)問(wèn)題㈠松軟巷道圍巖變形和壓力特征1．軟巖巷道圍巖變形特征⑴圍巖變形有明顯的時(shí)間效應(yīng)。

⑵圍巖變形具有明顯的空間效應(yīng)。

⑶軟巖巷道不僅頂板下沉量大和容易冒落，而且底板也強(qiáng)烈鼓起，并常拌有兩幫劇烈位移。

⑷圍巖變形對(duì)應(yīng)力擾動(dòng)和環(huán)境變化非常敏感。

此外，軟巖巷道的自穩(wěn)時(shí)間短。

52022/12/13二、松軟巖層巷道施工涉及的幾個(gè)問(wèn)題㈠松552022/12/1562022/12/13562022/12/152．巷道圍巖變形量的構(gòu)成

圖10-1軟巖巷道圍巖變形量的組成其圍巖變形量主要有以下三部分組成（圖10-1）：⑴掘巷引起的圍巖變形量；⑵圍巖流變引起的變形量；⑶巷道受各種擾動(dòng)引起的變形量。U0—掘巷引起的變形；v0t0—巷道流變量；∑ui—擾動(dòng)和浸水引起的變形量。72022/12/132．巷道圍巖變形量的構(gòu)成圖10-1572022/12/15㈡合理選擇巷道位置

1．巖石性質(zhì)

2．支承壓力的影響

除了要避免支承移動(dòng)壓力的影響外，還必須避開采場(chǎng)上下固定支承壓力的影響范圍，應(yīng)把巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)為最好。如圖10-2所示。

㈢巷道斷面形狀的選擇㈣破巖方式的選擇82022/12/13㈡合理選擇巷道位置1．巖石性質(zhì)2．582022/12/15㈤支護(hù)方式和支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)于這種特殊的不良地層，其支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有“先柔后剛”的特性，一般需要二次支護(hù)。

初始支護(hù)應(yīng)按照圍巖與支架共同作用的原理，選用剛度適宜、具有一定柔性或可縮性支架。它既允許圍巖產(chǎn)生一定量的變形移動(dòng)，以發(fā)揮圍巖自承能力，同時(shí)又能限制圍巖發(fā)生過(guò)大的變形移動(dòng)。可以采用錨噴支護(hù)、U形金屬可縮性支架等。

二次支護(hù)的作用在于進(jìn)一步提高巷道的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)采用剛度較大的支護(hù)結(jié)構(gòu)?？刹捎缅^噴支護(hù)，砌碹。在噴射混凝土中還應(yīng)增加鋼筋網(wǎng)和金屬骨架，即構(gòu)成錨噴網(wǎng)金屬骨架聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

92022/12/13㈤支護(hù)方式和支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇592022/12/15采用料石或混凝土塊砌碹作為二次支護(hù)時(shí)，應(yīng)選用異形料石或異形混凝土塊作為砌體材料，圖10-3是舒蘭設(shè)計(jì)采用的異形混凝土塊碹；圖10-4是前屯煤礦使用的異形料石圓碹。102022/12/13采用料石或混凝土塊砌碹作為二602022/12/15112022/12/13612022/12/15

采用料石和混凝上塊砌碹，只要提高施工質(zhì)量，調(diào)整砌塊的規(guī)格，保證壁后充填密實(shí)，或在砌塊之間加入可縮性木板，均能大大提高碹體的支護(hù)效果。

在蘇聯(lián)、比利時(shí)等國(guó)支護(hù)軟巖巷道，尤其是采深較大的巷道，常采用預(yù)制混凝土塊支護(hù)，并向大型鋼筋混凝土塊發(fā)展，用吊裝機(jī)械安裝。近年來(lái)我國(guó)少數(shù)煤礦，如沈陽(yáng)礦務(wù)局大橋煤礦也已開始使用這種鋼筋混凝土塊來(lái)支護(hù)軟巖巷道并取得了一定的效果。

122022/12/13采用料石和混凝上塊砌622022/12/15

二次支護(hù)應(yīng)在圍巖地壓得到釋放、初始支護(hù)與圍巖組成的支護(hù)系統(tǒng)基本穩(wěn)定之后進(jìn)行。為了保證二次支護(hù)的效果，最好進(jìn)行圍巖位移速度和位移量的量測(cè)，并繪出相應(yīng)的變化曲線，如圖10-5所示。132022/12/13二次支護(hù)應(yīng)在圍巖地壓632022/12/15㈥軟巖巷道的聯(lián)合支護(hù)1．錨噴和U形鋼聯(lián)合支護(hù)2．錨噴和砌碹聯(lián)合支護(hù)3．錨噴和弧板聯(lián)合支護(hù)㈦巷道底板的管理

1．巷道底鼓的類型和機(jī)理⑴擠壓流動(dòng)性底鼓⑵撓曲褶皺性底鼓

⑶剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓

⑷遇水膨脹性底鼓142022/12/13㈥軟巖巷道的聯(lián)合支護(hù)1．錨噴和U形鋼642022/12/15152022/12/13652022/12/152．底鼓的防治

㈧重視圍巖的量測(cè)監(jiān)控

在松軟巖層巷道采用錨噴支護(hù)，一定要配合進(jìn)行量測(cè)監(jiān)控，可用收斂計(jì)量測(cè)巷道的收斂變形，亦可用水準(zhǔn)儀測(cè)量頂板下沉量和底鼓量；用各種多點(diǎn)式位移計(jì)量測(cè)巖層內(nèi)不同深度的位移，從而可以算出位移速度。通過(guò)這些量測(cè)數(shù)據(jù)，有助于評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定程度，可以論證各設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理和錨噴效果，也是修改設(shè)計(jì)和確定二次支護(hù)時(shí)間的依據(jù)，錨桿的錨固力可用中空千斤頂式的錨桿拉力計(jì)來(lái)量測(cè)。錨桿的應(yīng)力狀態(tài)，可用專門設(shè)計(jì)的空心“錨桿”(它的構(gòu)造是聚氯乙烯塑料管內(nèi)壁用101號(hào)膠粘貼電阻片)來(lái)測(cè)定，以檢驗(yàn)錨桿不同深度處的受力狀態(tài)，從而能推知圍巖內(nèi)應(yīng)力重新分布的情況，進(jìn)而可調(diào)整錨桿的設(shè)汁參數(shù)。對(duì)于大斷面的重要工程還要進(jìn)行接觸應(yīng)力和噴層內(nèi)切向應(yīng)力的量測(cè)，可采用電阻應(yīng)變磚和鋼弦壓力盒等測(cè)試元件。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以了解噴層的受力狀態(tài)，有助于設(shè)計(jì)噴射混凝土的厚度。地應(yīng)力特別大的礦區(qū)，還應(yīng)量測(cè)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，這對(duì)巷道合理布置，減輕地應(yīng)力對(duì)巷道支護(hù)的破壞影響具有重要意義。162022/12/132．底鼓的防治㈧重視圍巖的量測(cè)監(jiān)控662022/12/15㈨借鑒新奧法指導(dǎo)軟巖巷道施工新奧法是隧道施工科學(xué)方法的總結(jié)，主要針對(duì)軟巖隧道施工，重點(diǎn)在支護(hù)方面。新奧法不是單純的支架結(jié)構(gòu)改革或支護(hù)方法的改進(jìn)，而是一套綜合的隧道施工方法，更確切地說(shuō)是一套適用在斷面50～150㎡的遂道及大斷面地下工程設(shè)計(jì)、掘進(jìn)、襯砌、測(cè)試相結(jié)合的完整新概念。

新奧法的概念是按巖石力學(xué)圍巖支架共同作用基本原理制定的，其主要意圖是調(diào)動(dòng)圍巖自身的承載能力，盡可能地控制圍巖變形，防止圍巖松動(dòng)，以達(dá)到施工隧道的最大安全度和最好經(jīng)濟(jì)效果。新奧法認(rèn)為認(rèn)為噴射混凝土最能緊貼圍巖，充分利用圍巖自身強(qiáng)度。噴層開裂并非壞事，而是表現(xiàn)出一定的讓壓性，必要時(shí)第一次支護(hù)加用錨桿或少量鋼拱支架根據(jù)實(shí)測(cè)資料及理輪分析，合理地選用和設(shè)計(jì)第二次支護(hù)的材料，結(jié)構(gòu)型弍及規(guī)格尺寸。172022/12/13㈨借鑒新奧法指導(dǎo)軟巖巷道施工672022/12/15三、松軟巖層巷道施工實(shí)例㈠北皂煤礦軟巖巷道施工方法北皂煤礦位于山東龍口礦區(qū)黃縣煤田的西北部，含煤地層屬于下第三紀(jì)，煤系地區(qū)主要巖石有：炭質(zhì)泥巖、油頁(yè)巖、含油泥巖、砂質(zhì)頁(yè)巖及粘土巖等。巖石的強(qiáng)度都很低，普氏系數(shù)f=0.6～2.8。其中煤1頂板炭質(zhì)泥巖、煤2頂板含油泥巖及煤3底板粘土巖，均含有粘土質(zhì)礦物——蒙脫石，開巷后易風(fēng)化脫水，再遇水就產(chǎn)生膨脹。尤其是煤2頂板含油泥巖，蒙脫石含量較多，而且層厚較大，在其中開巷后，膨脹壓力也較為嚴(yán)重。至于煤1頂板炭質(zhì)泥巖和煤2底板粘土巖雖業(yè)含有蒙脫石，但因強(qiáng)度略大，厚度略小，放膨脹壓力顯現(xiàn)也較小。182022/12/13三、松軟巖層巷道施工實(shí)例㈠北皂煤礦軟682022/12/15錨噴網(wǎng)架聯(lián)合支架。192022/12/13錨噴網(wǎng)架聯(lián)合支架。692022/12/15㈡舒蘭礦區(qū)松巖層巷道施工吉林舒蘭礦區(qū)為第三紀(jì)中新統(tǒng)含煤地層。構(gòu)成含煤地層的巖石均為松軟巖石，以未膠結(jié)的疏松含水砂巖為主，其次為半膠結(jié)的粉砂巖、半堅(jiān)硬的砂頁(yè)巖以及粘土質(zhì)頁(yè)巖。其中半膠結(jié)和未膠結(jié)的砂巖，質(zhì)地疏松，開挖后易潰散；未膠結(jié)的粉砂巖遇水后呈片狀崩解；粘土質(zhì)頁(yè)巖具有塑性膨脹的特點(diǎn)。同時(shí)隨著開采深度的增加，地壓有明顯的增大。在遇水膨脹的圍巖中，底鼓現(xiàn)象也很嚴(yán)重，一般巷道底鼓速度為60～l00mm/月。采場(chǎng)動(dòng)壓對(duì)相鄰巷道的影響也很嚴(yán)重，動(dòng)壓波及范圍遠(yuǎn)大于一般礦井，片盤斜井一側(cè)的保護(hù)煤柱寬達(dá)60～70m，仍能受到采動(dòng)壓力的影響。202022/12/13㈡舒蘭礦區(qū)松巖702022/12/15⑴暗斜井井筒斷面選用曲墻、半圓拱加底拱，形成近似圓形斷面，如圖10-9所示。

212022/12/13⑴暗斜井井筒斷面選用712022/12/15⑵“條帶碹”代替常用的料石碹。

222022/12/13⑵“條帶碹”代替常用的料石碹。722022/12/15

㈢沈北前屯煤礦軟巖巷道施工

遼寧沈北前屯煤礦煤層頂板為厚80的黑灰色泥質(zhì)頁(yè)巖，底板為40～100m的粘土頁(yè)巖和亞粘土質(zhì)頁(yè)巖，含有蒙脫石和伊利石，風(fēng)干脫水后再遇到水的作用時(shí)，均產(chǎn)生膨脹和崩解現(xiàn)象，當(dāng)含水率增大時(shí)，其力學(xué)強(qiáng)度降低，塑性增大，最后變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。巷道開掘后，圍巖向巷道空間大量移動(dòng)，如不采用封閉支架，巷道頂板一直不停的冒落，甚至波及地表，難以形成較穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。232022/12/13㈢沈北前屯煤礦軟巖巷道施工732022/12/15采用木板砌縫的花崗巖料石碹，以柔剛結(jié)合的支架結(jié)構(gòu)形式來(lái)適應(yīng)較大的變形地壓；采用風(fēng)鎬法掘進(jìn)，防止圍巖受到震動(dòng)而失穩(wěn)；及時(shí)排除巷道中的積水，減少巖石遇水膨脹的程度，合理選擇巷道位置，減少支承壓力的影響。242022/12/13采用木板砌縫的花崗巖料石碹，以柔742022/12/15

㈣金川二礦區(qū)松散圍巖巷道施工甘肅金川礦區(qū)為震旦系古老結(jié)晶變質(zhì)巖系，歷次造造運(yùn)動(dòng)給本區(qū)留下了以斷裂為主的構(gòu)造形跡，大小斷層裂隙縱橫交錯(cuò)，整體性差，地應(yīng)力大，開掘后呈現(xiàn)嚴(yán)重松散和內(nèi)向擠壓，圍巖變形量大，具有明顯的流變性，給巷道維護(hù)帶來(lái)極大的困難，嚴(yán)重地影響礦區(qū)建設(shè)速度。

巷道支護(hù)由初始支護(hù)和二次支護(hù)組成。初始支護(hù)采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土和錨桿，

初始支護(hù)后，巷道變形仍處于等速發(fā)展時(shí)，應(yīng)考慮用錨桿補(bǔ)補(bǔ)墻，調(diào)整初始支護(hù)參數(shù)。當(dāng)變形速度處于明顯減小或月收斂量為幾毫米時(shí)，再進(jìn)行二次支護(hù)比較合適。在金川的地質(zhì)條件下，二次支護(hù)的時(shí)間大約在120天以后。252022/12/13㈣金川二礦區(qū)松散圍巖巷道施工巷752022/12/15262022/12/13762022/12/15第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法

一、煤和瓦斯突出概述

煤和瓦斯突出是在煤礦井下采掘過(guò)程中發(fā)生的一種煤和瓦斯的突然運(yùn)動(dòng)，它是一種極復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，即在極短的時(shí)間內(nèi)，由煤體向巷道中突然噴出大量的煤和瓦斯。

分析大量的實(shí)驗(yàn)資料可以得出，煤和瓦斯突出的原因主要是由地壓構(gòu)造應(yīng)力和礦山壓力，瓦斯含量及瓦斯壓力、巖石及煤的物理機(jī)械性質(zhì)這三方面因素作用的結(jié)果。

我國(guó)煤和瓦斯突出煤層具有下列特征：煤和瓦斯突出往往發(fā)生在地質(zhì)變化比較劇烈、地應(yīng)力較大的地區(qū)，例如褶曲向、背斜的軸部和斷層破碎帶；煤質(zhì)松軟，干燥且瓦斯含量多、壓力高就容易突出：開采深度愈大，煤層愈厚，傾角愈大，突出的次數(shù)就愈多，強(qiáng)度愈大，煤體受到外力震動(dòng)，沖擊時(shí)，也容易發(fā)生突出。272022/12/13第二節(jié)揭開煤與瓦斯突出煤層的施工772022/12/15二、石門揭開突出煤層的施工方法預(yù)防煤和瓦斯突出的措施可分兩大類，即區(qū)域性預(yù)防措施和局部性預(yù)防措施。區(qū)域性預(yù)防措施主要是開采解放層。

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：石門的位置應(yīng)盡量避免選擇在地質(zhì)變化區(qū)，掘進(jìn)工作面距煤層10m以外時(shí)，至少打兩個(gè)穿透煤層全厚的鉆孔以便確切掌握煤層賦存條件和瓦斯情況，掘進(jìn)工作面距煤層5m以外，應(yīng)測(cè)定煤層的瓦斯壓力；掘進(jìn)工作面距煤層之間必須保持一定的巖柱，急傾斜煤層為2m，緩傾斜及傾斜煤層為1.5m。這一規(guī)定，不論我們采用哪種方法，都應(yīng)該切實(shí)遵守。282022/12/13二、石門揭開突出煤層的施工方法782022/12/15

㈠震動(dòng)放炮震動(dòng)放炮的實(shí)質(zhì)就是在掘進(jìn)工作面上多打眼、多裝藥，全斷面一次爆破，揭開煤層，并且利用放炮所產(chǎn)生的強(qiáng)裂震動(dòng)，在人員撤離到安全地點(diǎn)的條件下，來(lái)誘導(dǎo)煤和瓦斯突出，以保證作業(yè)的安全。

為了給炸開巖柱揭開煤層創(chuàng)造條件，在石門接近安全巖柱以后，盡量把工作面刷成和煤層傾角相近的斜面或臺(tái)階，如圖10-12所示。

292022/12/13㈠震動(dòng)放炮為了給炸開巖柱揭792022/12/15石門揭煤震動(dòng)放炮的炮眼布置方法一般是；

1．炮眼個(gè)數(shù)較一般爆破的炮眼數(shù)約多2倍。

2．煤眼和巖眼要交錯(cuò)相間排列，順序爆破。

3．總炮跟中煤眼和巖眼的比例大致為l：2。

4．炮眼的密度，巷道頂部小于底部，周邊眼大于中部。

5．透煤炮眼深度應(yīng)超過(guò)巖柱，如煤層相當(dāng)厚,可進(jìn)入煤層2～3m。

6．石門周邊眼應(yīng)適當(dāng)密一些，以保證爆破后石門周邊輪廓整齊，避免在修整石門周邊時(shí)發(fā)生突出。

7．巖眼眼底應(yīng)距煤層100～200mm，不應(yīng)透煤，如已透煤，則應(yīng)停止鉆進(jìn)，并在眼底填塞100～200mm長(zhǎng)的炮泥。

302022/12/13石門揭煤震動(dòng)放炮的炮眼布置方法一802022/12/15圖10-13為急傾斜巖層中一次穿透巖柱及煤層的炮眼布置圖示例。

震動(dòng)放炮的炮眼數(shù)目，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，也可按北票礦務(wù)局總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：

0.2m0.2m0.2m0.2m312022/12/13圖10-13為急傾斜巖層中一次穿透巖812022/12/15采用震動(dòng)放炮應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：

1．震動(dòng)放炮必須所有炮眼一次起爆，炸開石門的全斷面巖柱和煤層的全厚。

2．當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作面的巖層特別破碎，有突出預(yù)兆，應(yīng)立即停止作業(yè)，人員撤離至安全地區(qū)。

3．當(dāng)煤層的厚度在lm以下時(shí)，必須全部隨巖柱一次崩開；當(dāng)煤層水平厚度在lm以上時(shí)，應(yīng)至少有有l(wèi)m的煤層隨巖柱揭出。4．在緩斜，傾斜煤層中沿底板或頂板揭煤時(shí)，可能巖柱一次沒(méi)有全部揭開，留有“門坎”或“門簾”，時(shí)，要特別小心，322022/12/13采用震動(dòng)放炮應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：822022/12/15

5．每次震動(dòng)放炮都應(yīng)對(duì)作詳細(xì)記錄，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和分析。

6．震動(dòng)放炮只準(zhǔn)使用帶食鹽被筒的煤礦安全炸藥，雷管事先要嚴(yán)格檢查和分組。

7．《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：石門揭開突出危險(xiǎn)的煤層時(shí)，掘進(jìn)工作面必須有獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng)，8．為了限制突出規(guī)模，人為地降低突出強(qiáng)度，可在距工作面4～5m的地方構(gòu)筑木垛或金屬柵欄。9．人員撤離范圍，應(yīng)根據(jù)突出的危險(xiǎn)程度和通風(fēng)系統(tǒng)給以規(guī)定。

332022/12/135．每次震動(dòng)放炮都應(yīng)對(duì)832022/12/15

㈡金屬骨架金屬骨架是用于石門揭穿煤層的一種超前支架，其施工方法如圖10-14所示。當(dāng)石門掘進(jìn)距離煤層2m時(shí)，停止掘進(jìn)，在其頂部和兩幫上打一排或兩排直徑為70～l00mm、彼此相距200～300mm的鉆孔。鉆孔鉆透煤層并穿入頂板巖層300～500㎜，孔內(nèi)插入直徑為50～70mm的鋼管或鋼軌。鋼管或鋼軌的尾部固定在用錨桿支撐的鋼軌環(huán)上，也可固定在其它專門支架上，然后一次揭開煤層。

用金屬骨架時(shí)，一般配合震動(dòng)放炮，一次揭開煤層。金屬骨架應(yīng)用于地壓和瓦斯壓力不太大的急傾斜薄煤厚和中厚煤層，其效果是比較好的；在傾斜厚煤層中，因骨架長(zhǎng)度過(guò)大，易于撓曲，不能有效地阻止煤體的位移，所以預(yù)防突出能力較差。342022/12/13㈡金屬骨架842022/12/15352022/12/13852022/12/15

㈢鉆孔排放鉆孔排放就是石門工作面掘到距煤層適當(dāng)距離停止掘進(jìn)，向煤層打適當(dāng)數(shù)量的排放瓦斯鉆孔，在一定范圍內(nèi)形成卸壓帶，降低煤體中的瓦斯壓力，緩和煤體應(yīng)力，以防止煤和瓦斯突出。這一方法適用于煤層松軟透氣性較大的中厚煤層。

排放鉆孔數(shù)目可按下式計(jì)算：

式中N——石門全斷面排放瓦斯鉆孔的總數(shù)，個(gè)；

K——系數(shù)，一般取1.2；

S1——應(yīng)排放瓦斯的面積m２（石門周圍1.5m范圍內(nèi)）；

S2——一個(gè)鉆孔可排放瓦斯面積，m2。362022/12/13㈢鉆孔排放排放鉆孔數(shù)目可按下式計(jì)862022/12/15圖10-15天府煤礦排放瓦斯鉆孔布置圖0號(hào)孔——測(cè)壓孔；1～２５號(hào)孔——排放瓦斯孔372022/12/13圖10-15天府煤礦排放瓦斯鉆孔布872022/12/15

㈣水力沖孔水力沖孔是在石門巖柱未揭開之前，利用巖柱作安全屏障，向突出煤層打鉆，并利用射入的高壓水，誘導(dǎo)煤和瓦斯從排煤管中進(jìn)行小突出，這樣在煤體內(nèi)部就引起強(qiáng)烈地移動(dòng)，在孔洞周圍形成卸壓帶，解除了煤體壓力緊張狀態(tài)，從而消除了煤和瓦斯突出的危險(xiǎn)。這種方法用于揭開具有自噴現(xiàn)象的軟煤層，比較安全可靠。水力沖孔工藝流程見圖10-16所示。

382022/12/13㈣水力沖孔88