巷道掘進、支護設計

掘進3周、支護3周華豐煤礦-1100下山快速掘進及巷道支護設計要求設計內容（供參考）第一章華豐煤礦及巷道施工概況1.1華豐煤礦概況1.1.1華豐煤礦地理位置及交通條件1.1.2華豐煤礦地質條件及氣候特征-1100水平巷道概況1.2.1巷道地質概況1.2.2煤（巖）層賦存特征1.3生產系統(tǒng)概況1.3.1通風系統(tǒng)1.3.2壓風系統(tǒng)1.3.3防塵系統(tǒng)1.3.4防滅火1.3.5安全監(jiān)測系統(tǒng)1.3.6供電系統(tǒng)1.3.7排水系統(tǒng)1.3.8運輸系統(tǒng)1.3.9通迅系統(tǒng)第二章-1100下山快速施工方案-1100下山快速施工爆破方案2.1.1全斷面中深孔光面爆破方案2.1.2全斷面巷道定向斷裂控制爆破方案2.1.3爆破方案對比分析及選擇-1100下山快速施工機械化配備方案2.2.1裝巖方式2.2.2運輸方式2.2.3管線及軌道敷設2.2.4設備及工具配備第三章-1100下山快速施工支護方案3.1六水平奸石井斷面設計概況3.2支護方式選擇3.3支護參數(shù)設計3.4錨網噴施工工藝及要求U棚的施工工藝第四章安全技術措施4.1特殊措施“一通三防”管理4.3頂板管理4.4爆破管理4.5防治水管理4.6機電管理4.7運輸管理第五章結論最好包含下列理論、技術、方案（供選擇）:第一章爆破技術影響因素分析第一節(jié)爆破參數(shù)設計理論1.1炮眼深度1.2掏槽爆破1.3掏槽參數(shù)第二節(jié)光面爆破技術2.1光面爆破的基本原理2.2光面爆破參數(shù)2.3光面爆破的優(yōu)點2.4光面爆破的質量標準光面爆破施工工藝2.6爆破參數(shù)的優(yōu)化與分析第三節(jié)定向斷裂控制爆破技術3.1定向導向縫形成機理3.2裂紋擴展機理及擴展過程3.3定向斷裂爆破的能量問題3.4巖石爆破定向破裂裝藥結構研究3.5定向斷裂控制爆破參數(shù)確定第二章巖巷機械化作業(yè)線影響因素分析第一節(jié)巷道施工機械化配套原則1.1平巷施工機械化配套原則1.2斜井（巷）施工機械化作業(yè)線配套原則第二節(jié)巖巷施工機械化作業(yè)線配套2.1以耙斗裝巖機為主的巖巷施工機械化作業(yè)線2.2以側卸式裝巖機為主的施工機械化作業(yè)線設備配套2.3以鉆裝機為主的施工機械化作業(yè)線的配套設備2.4以巖石掘進機為主的施工機械化作業(yè)線配套設備第三節(jié)巷道掘進機械化作業(yè)線配套優(yōu)化3.1全液壓鉆車配側卸裝巖機作業(yè)線配套優(yōu)化3.2巖石掘進機為主的作業(yè)線優(yōu)化443.3側卸式和耙斗裝巖機結合的機械化作業(yè)線配套優(yōu)化第三章快速支護技術影響因素分析第一節(jié)現(xiàn)代支護結構原理與類型1.1現(xiàn)代支護結構理論1.2現(xiàn)代支護結構類型第二節(jié)錨噴支護設計與施工原則2.1錨噴支護設計原則2.2選用錨噴支護參數(shù)的原則2.3錨噴支護參數(shù)設計2.4錨噴支護快速施工深部巷道支護技術研究以華豐煤礦-1100巷道為例1研究課題的提出1.1煤礦深部巷道工程的特點1.2研究深部巷道支護技術的意義1.3煤礦深部巷道工程理論的進展與現(xiàn)狀1.4國內外深部巷道支護技術的發(fā)展2深部巷道圍巖的物理力學特征2.1深部軟巖的概念2.2深部軟巖的工程特性2.3深部軟巖的力學屬性2.4深部軟巖的工程分類及對策3深部巷道工程支護荷載確定方法3.1原巖應力場的構成3.2原巖應力確定方法3.3圍巖支護荷載的確定（依據(jù)圍巖性質計算錨固力）4巷道支護技術方案4.1深部巷道的支護技術方案4.2支護參數(shù)計算4.3巷道支護加固機理分析5底臌的防治5.1深部巷道底臌的特征5.2深部巷道底臌的分類5.3深部巷道底臌的機理5.4影響的底臌主要因素5.5深部巷道底臌的防治方法6結論華豐煤礦及巷道施工概況華豐煤礦是一個年產原煤百萬噸的特級質量標準化、現(xiàn)代化企業(yè)。位于五岳獨尊的泰山和圣人故都曲阜之間，臨近京滬鐵路、京福高速公路，交通便利。1958年改擴建，目前生產能力130萬噸，現(xiàn)有員工12000人。華豐煤礦下屬兩大集團三大公司：一個年產450萬噸的國家級企業(yè)一泰山水泥集團和一個下屬33個獨立法人企業(yè)的清大集團；一處跨省開采的礦業(yè)公司（安徽宿州礦業(yè)公司），三處合計裝機容量14MW的電力公司和一處產業(yè)化發(fā)展、企業(yè)化經營的長城物業(yè)公司，一座年產30萬噸的石膏礦。經營范圍涉及煤炭、電力、建材、養(yǎng)殖、金融等20多個行業(yè)，8個過億元投資規(guī)模企業(yè)；經營區(qū)域跨越兩省三市多縣運營，初步發(fā)展成為一個跨行業(yè)、跨區(qū)域、多種所有制結構并存、多元化發(fā)展的現(xiàn)代化的綜合性企業(yè)，2004年實現(xiàn)銷售收入13.4億元，利稅完成3.5億元。華豐煤礦煤炭儲量豐富，可采儲量在30年以上，開采深度達到海拔一1200米，采掘工藝使用綜放、綜采及綜掘技術，安全監(jiān)測、主運、主排、供電、洗選等輔助系統(tǒng)實現(xiàn)行自動化。煤炭品種為優(yōu)質氣肥煤，發(fā)熱量在21.8兆焦以上，擁有自主品牌的“雙八”精煤（灰分小于8%，硫分小于0.8%）是十分理想的工業(yè)、化工、發(fā)電和動力燃料，享譽華東地區(qū)，遠銷臺灣、日本、韓國、東亞和東南亞地區(qū)。第一節(jié)華豐煤礦概況1.1華豐煤礦地理位置及交通條件華豐煤礦位于山東省泰安市寧陽縣華豐鎮(zhèn)。地理座標為東經113°08'41〃?113°15'16〃，北緯37°23'34〃?37°39'42，北依泰山，南鄰曲阜，西界為京滬鐵路，地處丘陵和平原地帶，地勢南高北低。南北20km，東西最大長約8.5km。南部有三條東西向山脈，有河流柴汶河、故城河。華豐煤礦地理位置優(yōu)越北距泰安市區(qū)32km，西距寧陽縣城35.2km，南距曲阜市區(qū)38.4km。京福高速公路、京滬高速公路這兩條國家干線穿境而過，其中距離京福高速公路寧陽出口僅6.7km，距離京滬高速公路新泰出口37.1km。京滬鐵路穿境而過。這也就為煤炭的外運提供了得天獨厚的交通條件。1.2華豐煤礦地質條件及氣候特征華豐煤礦位于沮來山和蒙山兩大分水嶺之間，地形特點屬山間凹地，脊峰標高+750m，凹地標高+117m。凹地內南高北低，井田中央第三系礫。巖構成低緩平坦的丘陵，其標高在+130m左右。華豐井田總體為NE傾伏的簸箕狀向斜構造，中部地層走向290?310o，至東翼漸變?yōu)?0?60。，西翼則變?yōu)?40?360。，中部地層走向較為穩(wěn)定，兩翼地層急劇轉彎，顯示出簸箕狀。區(qū)內出露地層有：泰山群，厚度不詳；寒武灰?guī)r，厚約700m；奧陶灰?guī)r，厚約800m；石炭系含煤地層，局部出露，厚約240m；第三系礫巖，厚0?775m；第四系粘土層，厚0?7.5m。礦區(qū)主要生產礦井布置在向斜東翼，主采煤層為石炭二迭系4煤、6煤等。故城河從礦區(qū)東部穿過，流向大致垂直地層走向，河道寬30?50m，河谷最低標高為110m，為一季節(jié)性河流，夏秋季有水，冬春干枯。最大流量為1.9x106m3/h，洪水寬達285m，最高洪水位發(fā)生在1900年，標高達119.9m。華豐煤礦原設計能力60萬t，改擴建后產量提高到90萬t，最高年產量130萬t，投產35年共采出原煤1921.4萬"目前華豐煤礦已結束兩個生產水平，第3水平(-450m)為生產水平，第4水平(-750m)為延伸水平，并已開采4層煤、6層煤兩層煤。華豐煤礦淺部由于4層煤被剝蝕，主采煤層6層煤厚僅1.1m，開采引起的地面沉陷問題并不突出。隨著礦井開采深度的增加，6m厚的4層煤變?yōu)橹饕拈_采煤層，同時由于上覆礫巖厚度較大，巖層堅硬，與下覆巖層巖性差異大，而表土層薄，僅2.0m，地表除產生明顯的移動外，還出現(xiàn)了嚴重的斑裂現(xiàn)象。經巖移觀測發(fā)現(xiàn)，地表移動變形具有兩個明顯的特點：地表活動時間長由于4層煤以上煤系地層保存較少，煤系之上為厚層狀、硬度較大、完整性較好的巨厚第三系礫巖，當煤層采過后，因上覆巖層在巖性上有較大的差異，造成不同步下沉，礫巖下沉滯后，致使地表活動時間較長，如2406E工作面結束9個月后，所測地表下沉速度仍是1.5mm/d。地表出現(xiàn)斑裂由于第四紀表土層沉積較薄(0?7.5m)，當煤層采過后，地表除下沉外，還出現(xiàn)嚴重的斑裂。地表斑裂方向大致與礫巖走向平行而與煤層走向有一定差異，在一采區(qū)上方表現(xiàn)最為明顯，約比煤層走向大10?15。，其方位約為100?105。，沿走向大致連續(xù)。斑裂多沿礫巖弱面裂開，裂縫的寬度0?3m不等，深不見底，且上寬下窄，也有將礫巖直接裂開的，其寬度一般0.2?0.3m。在一采區(qū)上方，距1405下平巷地面投影位置往北已出現(xiàn)8條裂縫，其裂縫之間的間距為60?80m。地表下沉及斑裂已嚴重損害農田，尤其是1406面采后的地表活動范圍已波及南良父村南面的民房，盡管只有很輕微的下沉，但和地表表土層下沉相迭加，使這部分房屋的下沉加劇，裂縫增多加寬。華豐煤田早在春秋戰(zhàn)國時期就被發(fā)現(xiàn)并有利用的記載，以后各朝均有不同規(guī)模的利用、開采，到明末清初小礦井星羅棋布，日本侵華時期進行了一定規(guī)模的調查和開采，其開采下限達-75m（局部到-150m水平）。幾乎所有可采煤層（11，12,13,15,16層煤）的淺部均被開采，其規(guī)模大小不等，但相互之間多已聯(lián)通。據(jù)1955年調查，由于古井開采引起地面沉陷，在北故城和西故城一帶形成500多平方米的洼地，沉降引起的裂縫長達5000余米，寬度為0.2?2m，在裂縫兩側形成了7?10m寬的破碎帶。破碎帶穿過故城河，可能對礦井充水構成嚴重威脅。在四號井西部開采11層煤時，地面上形成寬0.5m左右的裂縫，雨季裂縫涌水，礦井內涌水量增大60m3/h左右。目前在礦區(qū)內有冬莊鄉(xiāng)煤礦、靈山鄉(xiāng)煤礦和華豐鎮(zhèn)煤礦，另外還有38個小煤窯，大部分為個體經營。由于上述各礦井的生產，在地面形成沉降裂縫和積水洼地，使地表水大量進入地下。目前，隨著礦井開采深度的增加，人為采動將造成農田大面積下沉，形成負地形；礦區(qū)周圍的古井以及小煤礦的生產也在地面造成洼地和裂縫。負地形和洼地積水會導致農田沼澤化，而斑裂和沉降裂縫的存在既能造成水力灌溉水無法正常澆灌農田，又能使水利工程被毀壞。礦區(qū)內淺部煤層已大量采空，彼此連通一體；廢棄小井有的已經塌陷，形成斷水和積水坑，導致地表水和大氣降水流入地下，礦井涌水量增加。本區(qū)發(fā)育3個侵蝕階段，表明第四紀時期地殼曾3次抬升；目前在柴汶河及故城河的河床內，均有基巖裸露，顯示地殼正在抬升，地殼抬升將導致故城河侵蝕作用加強，對河底破壞加劇。故城河下防水煤柱受到地方小煤井的開采破壞，有可能造成河水潰入井下。

第二節(jié)-1100水平巷道概況2.1巷道地質概況該課題涉及巷道自六水平砰石井車場原停頭處開門，六水平矸石井下山設計長度191.77m，車場設計長度50.7m（已掘15m）。表：地面相對位置及鄰近采區(qū)開采情況水平名稱六水平采區(qū)名稱一采區(qū)地面標高（皿）+108?+115m井下標高（m）-1100m地面相對位置及建筑物該巷道地面投影對應小河西村村南農田，無重點保護建筑物，掘進時對地面無影響。井下位置及掘進對地面設施的影響該巷道位于-1100m水平。上1610、1611采煤工作面已開采區(qū)，下為未開采區(qū)。鄰近采區(qū)開采情況本區(qū)相鄰的采區(qū)尚未開拓。走向56°?58°傾向304°?302°長度227.5m根據(jù)1611、1612采煤工作面實際揭露，本區(qū)地質構造簡單，無大中型斷層，煤層走向為56?58。之間，煤巖層傾角為32°?33°，平均32°。該區(qū)水文地質條件簡單，本施工段附近有一弱含水層石灰?guī)r即二灰，巷道遇小斷層及裂隙發(fā)育地段，頂板有可能出現(xiàn)滴水、淋水，但對生產無威脅。2.2煤(巖)層賦存特征六水平車場開門口位于煤8的底板，巷道為穿層掘進，掘進過程中會揭露煤8至煤11之間的煤巖層。主要標志層為二灰及煤9、煤10、煤11。煤8(1)：厚約0.3米，以半暗煤為主；頂板為灰白色中砂巖，厚約6.0米，鈣泥質膠結，層理發(fā)育；底板為灰黑色粉砂巖，厚7.5米，鈣泥質膠結厚層狀，遇水易風化松軟，硬度5.0。煤8(2)：厚約0.2米，以半暗煤為主；頂板為灰白色中砂巖，厚約7.5米，鈣泥質膠結厚層狀，遇水易風化松軟，硬度5.0；底板為灰黑色粉砂巖，厚約9.4米，層理發(fā)育，鈣泥質膠結，硬度3.5。二灰及煤9：煤9厚約0.2米，頂板為二灰厚約1.5米，灰色，厚層狀，含泥質，質硬，貝殼狀斷口；直接底板為灰黑色粉砂巖，厚約2.2米，層理發(fā)育，鈣泥質膠結，硬度3.0；老底為灰白色粗砂巖，厚約4米，厚層狀，層理發(fā)育。煤10：以半暗煤為主，厚約0.3米；頂板為泥灰?guī)r。厚約0.5米，厚層狀，含泥質，質硬，貝殼狀斷口；底板為灰白色中細砂巖，厚約10米，厚層狀，層理不發(fā)育，泥質膠結。煤11：厚約1.6m，以半亮煤為主，夾暗煤及絲炭條帶，塊狀及片狀為主。半亮型，夾砰為棕褐色鋁磯土，厚約0.1?0.3m左右，性脆遇水即碎；基本頂為10m以上的厚層狀中細砂巖，灰白色，堅硬，穩(wěn)固；直接頂為8.7m粉砂巖，性脆，較好管理，局部夾細砂巖薄層或泥質透鏡體；底板一般為較堅硬的泥灰?guī)r(三灰)，厚約1.4m，深灰色，塊狀，質不純，不發(fā)育；老底為粉砂巖，厚約5.6m，灰黑色，均質，中厚層狀。

巖石名稱柱狀圖厚度(m)巖性描述\\\//粉砂巖4.2灰黑色，層理發(fā)育，鈣質膠結，厚層狀煤7(2)0.3暗煤為主中砂巖hm n4.1灰白色，鈣質膠結粉砂巖f■ mmmm8.0灰黑色，層理發(fā)育，鈣泥質膠結泥灰?guī)r0.9灰色，含泥質白色顆粒煤7(3)0.25半暗煤為主 l *********粉砂巖6.0灰黑色，層理發(fā)育，鈣泥質膠結煤8(1)/W V* w?■ nW W* V￥W VW0.3半暗煤為主中砂巖7.5灰白色，厚層狀，鈣泥質膠結，遇水易風化松軟煤8(2)aAfl//ff////■■■■■■>%*■1v,k\Y\E0.2半暗煤為主粉砂巖6.0灰黑色，層理發(fā)育，鈣泥質膠結二灰1.5灰色，厚層狀，含泥質，質硬，貝殼狀斷口1****煤9*****W W0.3半暗煤為主粉砂巖2.2灰黑色，層理發(fā)育，鈣泥質膠結M *<■ MU- MMW***Vfc- MH F g中砂巖4.0灰白色，厚層狀，層理發(fā)育泥灰?guī)r0.5厚層狀，含泥質，質硬，貝殼狀斷口煤10■** ■!>Unfa.f f10.3半暗煤為主中砂巖10.0灰白色，厚層狀，層理不發(fā)育，泥質膠結粉砂巖8.7灰黑色，性脆，較好管理，局部夾細砂巖薄層或泥質透鏡體1Vfc-V*a煤110.6(0.3-0.7)0.8半亮煤為主，夾暗煤及絲碳條帶，夾矸為棕褐色鋁磯土泥灰?guī)r1.4深灰色，快狀，質不純，不發(fā)育粉沙巖5.6灰黑色，均質，中厚層狀圖：煤巖層柱狀圖第三節(jié)生產系統(tǒng)概況3.1通風系統(tǒng)施工過程中，采用2BKJ.No5.6型對旋式風機壓入式通風，采用雙風機雙電源且能自動切換，風筒口末端距迎頭不大于10m，迎頭有效風量不低于233ms/mino最長供風距離700m。一、掘進工作面風量計算每個獨立通風的掘進工作面實際需要的風量，應按瓦斯涌出量、人數(shù)、風速等規(guī)定分別進行計算，取其中最大數(shù)值作為工作面迎頭的需要風量。1、 按瓦斯涌出量計算Q掘二100Xq瓦掘Xk掘通(m3/min)式中：Q——掘進工作面實際需要的風量(m3/mim)；掘q 掘進工作面的瓦斯絕對涌出量(m3/mim)，取0.15m3/mim；瓦掘k掘通一一掘進工作面的瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取k掘通二2.0。Q掘=100X0.15X2.0=30(m3/min)2、 按人數(shù)計算Q掘=4Xn(m3/min)式中：n——掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，取12人。。掘=4X12=48(m3/min)3、 按最低風速驗算掘進工作面的最低風量Q巖掘N9XS山掘(m3/min)式中：S巖掘一砰石井車場的斷面積，25.83m2(斷面1-1、2-2中取面積較大的)Q巖掘N9X25.83=232.47(m3/min)，取233m3/min。4、 按炸藥量計算Q掘=10A=10X27.9(m3/min)=279(m3/min)5、 風量驗算C=q/Q=0.2：233=0.085%V1%掘進工作面回風流中的瓦斯不超過0.8%、二氧化碳濃度不超過1.5%，其它有害氣體符合《煤礦安全規(guī)程》第100條的規(guī)定。通過以上計算及驗算，工作面需風量為233ms/min，選擇2X11kw對旋式2BKJNo.5.6型局部通風機，可滿足掘進工作面的風量要求，并符合有關規(guī)定。迎頭炮后15?20分鐘，待炮煙吹盡后，人員方可進入迎頭施工。二、局通風機安裝地點和通風系統(tǒng)1、 局部通風機安裝地點風機及開關安設在-1100m砰石井進車線頂板完好處。2、 通風系統(tǒng)新風由-1100m五水平砰石井供給，乏風由-1100m東大巷進入管子井，然后進入一采回風上山。3.2壓風系統(tǒng)1、 壓風系統(tǒng)風源來自-750壓風機房。-750壓風機房—750m水平運輸大巷—1100m水平輔助上山—1100m運輸大巷f掘進工作面。2、 供風要求迎頭有效風量不低于8.7ms/min，有效風壓不低于0.5Mpa。3.3防塵系統(tǒng)防塵水源來自-455軟化水站，自-455軟化水站經-450?-750三采副上山、-750西運輸大巷、-1100m水平輔助上山、-1100m運輸大巷，分別用6寸、4寸鋼管接至迎頭，每50m設三通一個。迎頭外設3道噴霧，在迎頭外5?10m內安設炮區(qū)噴霧，迎頭30m范圍設一道微震水幕。噴漿機后方同側3?5m內設除塵風機。掘進迎頭50m范圍內設一道能封閉全斷面的手動水幕。采用濕式打眼，定炮使用水炮泥，爆破噴霧、扒裝灑水，沖刷巖幫，凈化風流等綜合防塵措施。在開門點以東20?30m設一道凈化水幕。防塵系統(tǒng)流程如下：自-455軟化水站一-450?-750三采副下山—750西大巷—1100m水平輔助上山廠一風鉆鉆眼卜一巷道內水幕f-1100m運輸大巷一迎頭一扒裝灑水卜一裝水炮泥水針匚…沖刷巖幫水管3.4防滅火掘進時，采用風鉆打眼，錨網噴支護，爆破噴霧防塵，防火的重點是設備、機械摩擦生熱、纜線和人為火災。料場內有備用的沙子、巖粉直接滅火?？刂骑L流、調節(jié)風流控制火勢蔓延。防火水源來自-455軟化水站，自-455軟化水站經-450?-750三采副上山、-750西運輸大巷、-1100m水平輔助上山、-1100m運輸大巷，分別用6寸、4寸鋼管接至迎頭。防火系統(tǒng)流程如下：自-455軟化水站f-450?-750三采副上山f-750m水平運輸大巷f-1100m水平輔助上山f-1100m運輸大巷f掘進工作面迎頭。3.5安全監(jiān)測系統(tǒng)1、 項目部經理、技術員下井時必須攜帶便攜式甲烷報警儀，對其行走范圍內的甲烷進行不間斷的監(jiān)測，如有報警現(xiàn)象（甲烷報警點為1%）必須進行處理。2、 爆破工下井擔任爆破工作時，必須攜帶便攜式甲烷報警儀，在爆破地點每次爆破時進行“一炮三檢”工作，并做好記錄，上井后由發(fā)放人員填制“一炮三檢"報表。3、 當班的班組長和放炮員下井時必須攜帶便攜式甲烷報警儀。4、 機電流動電鉗工下井擔負機電維修工作時，必須攜帶便攜式甲烷報警儀，在檢修工作地點20m范圍內檢查甲烷氣體濃度，有報警現(xiàn)象時，不得通電或檢修。5、 掘工作面必須配備便攜式瓦斯報警儀，掘進工作面懸掛在工作面風筒的另一側距迎頭5m范圍內，并處于常開狀態(tài)。6、 便攜式瓦斯報警儀每7天必須使用標準氣樣和空氣樣標校1次。7、掘進工作面甲烷傳感器T1安設在距迎頭不大于5m的巷道內，T2安設在距開門口10-15m的巷道內。其報警濃度為N0.8%的CH4，斷電濃度為N0.8%的CH4,復電濃度為小于0.8%的CH4,斷電范圍為掘進巷道內全部非本質安全型電器設備。8、甲烷傳感器應布置在巷道的上方，垂直懸掛，距頂板不得大于300mm,距巷幫不得小于200mm。3.6供電系統(tǒng)該迎頭掘進施工中，電源來自-1100m移變站，供電方式為集中供電，經KBZ-350開關橡膠電纜接至KBZ-200開關，再用不同平方電纜，經過綜合保護開關，供給迎頭各機械設備。電纜懸掛要整齊，電纜吊掛眼高度在中腰線以上800?1000mm，并拉線打眼，達到平直，深度150mm，間距1m?1.5m，電纜垂度不超過5mm。配電