井巷工程復習課件教材

《井巷工程》總復習27/26/2023第一章巖石的性質及其工程分級1.1基本概念1.2

巖石的物理性質1.3巖石的力學性質1.4

巖石的工程分級37/26/20231基本概念1.巖石2.巖塊3.巖體

4.表土

5.基巖

47/26/20232巖石的物理性質巖石的相對密度、密度巖石的孔隙性巖石的水理性質巖石的碎脹性重點了解巖石的物理性質對井巷施工的影響。57/26/20233巖石的力學性質（1）巖石的變形特征（2）巖石的強度特征（3）巖石的硬度重點了解巖石的力學性質對井巷施工的影響。67/26/2023

巖石的硬度1．靜壓入硬度

2．回彈高度

77/26/2023巖石的可鉆性和可爆性

1．鑿碎比功：即破碎單位體積巖石所作的功．現(xiàn)以a表示,單位為J／厘米3。

2．釬刃磨鈍寬：即巖石的磨蝕性，量出釬刃兩端向內4㎜處的磨鈍寬度，以b表示，單位為㎜。

3.單位炸藥消耗量鑿測器圖1-釬頭；2-承擊臺；3-銷釘；4-導向桿；5-落錘；6-卡套；7-轉動手柄87/26/2023（1）巖石工程分級的必要性4巖石的工程分級（2）分級方法97/26/2023巖石工程分級的必要性：對于采掘工程來說，要求對巖石進行定量的區(qū)分，以便能正確地進行工程設計，合理地選用施工方法、施工設備、機具與器材，準確地制定生產定額和材抖消耗定額等。因此，提出了巖石工程分級與巖體工程分類問題。107/26/2023二、分級方法ＲＣ—巖石單向抗壓強度，MPa

1．普氏分級法：

用一個綜合性的指標“堅固性系數f”來表示巖石破壞的相對難易程度，通常稱f為普氏巖石堅固性系數。117/26/2023

2．根據錨噴支護需要，按照煤礦巖層特點制定的圍巖分類。127/26/2023

即鉆探時將鉆孔中直接獲取的巖心的總長度，扣除破碎巖心和軟弱夾泥的長度，再與鉆孔總進尺相比。具體計算巖心長度時，只計算大于10cm的堅硬和完整的巖心，既：

3．巖心質量指標分級法（R．Q．D）

R．Q．D=4.圍巖松動圈巖石分類圍巖類別分類名稱松動圈Lp/cm支護機理及方法備注小松動圈Ⅰ穩(wěn)定圍巖0~40噴射混凝土支護圍巖整體性好，不宜風化的可不支護中松動圈Ⅱ較穩(wěn)定圍巖40~100錨桿懸吊理論噴層局部支護Ⅲ一般圍巖100~150錨桿懸吊理論噴層局部支護剛性支護局部破壞大松動圈Ⅳ一般不穩(wěn)定圍巖（軟巖）150~200錨桿組合拱理論噴層、金屬網局部支護剛性支護大面積破壞Ⅴ不穩(wěn)定圍巖（較軟圍巖）200~300錨桿組合拱理論噴層、金屬網局部支護圍巖變形有穩(wěn)定期Ⅵ極不穩(wěn)定圍巖（極軟圍巖）>300二次支護理論圍巖變形在一般支護條件下無穩(wěn)定期137/26/2023147/26/2023第二章鉆眼爆破第一節(jié)鉆眼機具第二節(jié)

炸藥和爆炸概論第三節(jié)工業(yè)炸藥第四節(jié)起爆材料第五節(jié)電雷管起爆法第六節(jié)破巖原理和爆破技術157/26/2023第二節(jié)炸藥和爆炸概論一、炸藥爆炸的基本特征二、炸藥的分類三、炸藥的氧平衡和爆熱四、炸藥的爆轟167/26/2023炸藥的氧平衡和爆熱㈠炸藥的氧平衡

氧平衡：就是用來表示炸藥內含氧量與充分氧化可燃元素所需氧量之間的比例關系。用每克炸藥不足或多余氧的克數來表示。單質炸藥的分子式可寫成CaHbNcOd，a、b、c，d分別代表一個炸藥分子中碳、氫、氧、氮的原子個數。177/26/2023氧平衡計算公式：

⑴Kb>0時正氧平衡,剩余的氧和N反應生成NO和N2O5，等有害物質，吸熱反應，氮氧化物還對瓦斯爆炸起催化作用。⑵Kb<0時負氧平衡，生成CO、C、H2、CO有毒氣體。⑶Kb=0時，零氧平衡，充分氧化，生成大量熱。

CaHbNcOd187/26/2023（二）爆熱爆熱：單位質量炸藥在定容條件下爆炸時放出的熱量，KJ/mol，KJ/kg，是評價炸藥威力的直接標志。爆熱的計算理論：蓋斯定律：化學反應的熱效應與反應進行的路徑無關，而只取決于反應的初態(tài)和終態(tài)。

蓋斯三角形Q1=Q+Q2

爆熱

Q=Q1-Q2197/26/2023四、炸藥的爆轟㈠炸藥的燃燒和爆轟㈡沖擊波㈢爆轟波㈣爆速及其影響因素㈤炸藥傳播的間隙效應㈥炸藥的猛度和爆力㈦炸藥的敏感度207/26/2023第六節(jié)破巖原理與爆破技術

一、在爆破作用下的巖石破碎機理二、柱狀裝藥的爆破特點三、瓦斯礦井的安全爆破四、微差爆破五、光面爆破217/26/2023㈠自由面和最小抵抗線

如果將一個球形或立方體形炸藥包(爆破上稱之為集中藥包)埋入巖石中，巖石與空氣接觸的表面稱為自由面。藥包中心到自由面的垂直距離W稱為最小抵抗線。一、在爆破作用下的巖石破碎機理227/26/2023衡量爆破作用的效果：爆破作用指數

r—爆破漏斗半徑；w—最小抵抗線。當n=1時，形成標準拋擲漏斗（c）；

1<n<3時，形成加強拋擲漏斗（d）；

0.75<n<1時，形成減弱拋擲漏斗（b）；

n=0.75時，巖石只形成松動而不形成拋擲，叫做松動漏斗（a）；

n<0.75時，爆破漏斗不能形成。第三章巷道斷面設計第一節(jié)巷道斷面形狀第二節(jié)巷道斷面尺寸第三節(jié)巷道斷面內水溝設計和管線布置第一節(jié)巷道斷面形狀

一、煤礦巷道類型二、巷道斷面形狀

三、影響巷道斷面選擇的因素三、影響巷道斷面選擇的因素㈠作用在巷道上的地壓大小和方向在選擇巷道斷面形狀時起主要作用。㈡巷道用途和服務年限也是選擇巷道斷面形狀不可缺少的重要因素。㈢礦區(qū)的支架材料和習慣使用的支護方式，也直接影響巷道斷面形狀的選擇；㈣掘進方法和掘進設備對于巷道斷面形狀的選擇也有一定影響。㈤需要風量大的礦井，選擇通風阻力小的斷面和支護方式，有利于安全和具有經濟效益。第二節(jié)巷道斷面尺寸一、巷道凈寬度的確定二、巷道的凈高度三、巷道的凈斷面面積四、巷道風速驗算五、巷道設計和計算掘進斷面面積《煤礦安全規(guī)程》第二十一條巷道凈斷面必須滿足行人、運輸、通風和安全設施及設備安裝、檢修、施工的需要。第三節(jié)巷道斷面內水溝設計和管線布置一、水溝設計二、管線布置第四章巖巷施工第一節(jié)鉆眼爆破第二節(jié)通風防塵與降溫

第三節(jié)裝巖與轉運第四節(jié)巖巷快速施工機械化作業(yè)線第五節(jié)掘進安全工作

一、炮眼布置二、爆破器材三、爆破參數

四、裝藥結構與起爆五、爆破說明書及爆破圖表六、鉆眼工作七、鉆眼爆破安全技術第一節(jié)鉆眼爆破工作

一、炮眼布置㈠掏槽眼㈡輔助眼㈢周邊眼㈣炮眼布置三、爆破參數的確定1．炮眼直徑2．炮眼深度

3．炮眼數目4．炸藥消耗量四、裝藥結構與起爆1．裝藥結構2．周邊眼裝藥結構3．炮眼的填塞4．起爆要求

三表一圖四、爆破說明書及爆破圖表爆破原始條件表

裝藥量及起爆順序表

預期爆破效果表

工作面炮眼布置圖

第二節(jié)掘進通風與綜合防塵一、通風方式二、掘進通風設施三、獨頭長距離巷道通風四、綜合防塵五、掘進安全第三節(jié)裝巖與轉運一、裝巖設備二、調車工作三、提高裝巖機工作效率的途徑四、巖巷掘進機械化作業(yè)線的選則第一節(jié)概述第二節(jié)煤——巖巷道施工第三節(jié)煤巷掘進第五章煤層巷道施工一、煤巷施工特點二、我國煤巷的施工現(xiàn)狀煤巷掘進一、鉆眼爆破法掘進煤巷二、掘進機掘進煤巷三、連續(xù)采煤機掘進煤巷四、其它方式

第一節(jié)支護材料第二節(jié)錨噴支護第三節(jié)普通支架

第六章巷道支護第二節(jié)錨桿支護㈠錨桿的結構類型㈡錨桿支護的作用原理㈢錨桿支護參數確定㈣錨桿的布置㈤錨桿支護施工㈡錨桿支護的作用原理

1．懸吊理論懸吊理論認為錨桿的作用是將軟弱的直接頂懸吊于上部堅固穩(wěn)定的巖層上，或者是用錨桿將因巷道開挖而引起松動的巖塊連結在松動區(qū)外的完整堅固巖體上，使松動巖塊不致冒落

2．組合梁理論組合梁理論認為：頂板錨桿的作用，一方面體現(xiàn)在錨桿的錨固力增加了各巖層間的接觸壓力，避免各巖層間出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面增加了巖層間的抗剪剛度，阻止巖層間的水平錯動，從而將作用范圍內的幾個巖層錨固成一個較厚的組合巖梁。

3．組合拱理論具有預應力的錨桿，能形成以錨頭和緊固端為頂點的錐形體壓縮區(qū)。將錨桿沿拱形巷道周邊按一定間距徑向排列，每根錨桿周圍形成的錐形體壓縮區(qū)彼此重疊連接，便在圍巖中形成一個均勻的連續(xù)壓縮帶，擠壓加固拱。錨桿一方面在錐形體壓縮區(qū)內產生壓應力，增加節(jié)理裂隙面或巖塊間的摩擦阻力，防止巖塊的轉動和滑移，亦即增大了巖體的粘結力，提高了破碎巖體的強度；另一方面，錨桿產生的壓應力，改善了圍巖應力狀態(tài)，使壓縮帶內的巖石處于三向受力狀態(tài)，從而使巖體強度得到提高。5.最大水平應力理論在最大水平應力作用下，頂底板巖層易于發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)錯動與松動而膨脹造成圍巖變形，錨桿的作用即是約束其沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯動，因此要求錨桿必須具備強度大、剛度大、抗剪阻力大，才能起約束圍巖變形的作用。6.圍巖強度強化理論圍巖強度強化理論是針對軟巖煤巷圍巖特點提出的。

巷道錨桿支護的實質是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用形成統(tǒng)一的承載結構——錨固體。巷道錨桿支護可提高錨固巖體的力學參數(E、C、φ)，改善被錨固巖體的力學性能。巷道圍巖存在破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)，錨桿錨固區(qū)的巖體則處于破碎區(qū)或處于上述2～3個區(qū)域中，相應錨固區(qū)的巖石強度處于峰后強度或殘余強度。錨桿支護使巷道圍巖特別是處于峰后區(qū)圍巖強度得到強化，提高峰值強度和殘余強度。㈢錨桿支護參數確定國內外錨桿支護設計方法主要分為三大類：工程類比法、理論計算法和數值模擬法。工程類比法包括：理論計算法數值模擬法㈠支護的作用原理㈡噴射混凝土厚度㈢噴射混凝土施工㈣噴射混凝土支護存在的問題二、噴射混凝土支護㈠支護的作用原理

1．加固與防止風化噴射混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理裂隙，產生粘結作用，從而提高了巖體粘結力和內摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。同時噴射混凝土層封閉了圍巖，能夠防上因水和風化作用造成圍巖的破壞與剝落。

噴射混凝土的補強作用

2．改善圍巖應力狀態(tài)一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應力集中現(xiàn)象，避免過大的集中應力所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙向受力狀態(tài)變成三向受力狀態(tài)，提高了圍巖的強度。噴前圍巖強度曲線噴前圍巖應力圓

3．柔性支護作用噴射混凝土具有一定的柔性，可以和圍巖共同變形產生一定量的徑向位移，使圍巖的自支承能力得以充分發(fā)揮，噴層本身的受力狀態(tài)得到改善，另一方面，混凝土噴層在與圍巖共同變形中受到壓縮，對圍巖產生支護反力，抑制圍巖產生過大的變形，防止圍巖發(fā)生松動破碎。

4．與圍巖共同作用開巷后及時噴射一層混凝土，抵抗圍巖的局部破壞，防止個別危巖活石的滑移或墜落，那么巖塊間的聯(lián)鎖咬合作用就能得以保持，這樣，不僅能保持圍巖自身的穩(wěn)定，并且與噴層構成共同承載的整體結構—組合拱。第三節(jié)普通支架一、木支架二、金屬支架三、鋼筋混凝土(棚式)支架四、石材整體式支架第一節(jié)一次成巷及其作業(yè)方式第二節(jié)施工組織第三節(jié)掘進隊的組織與管理制度第四節(jié)巷道快速施工工藝與組織施工實例

第七章巷道施工組織與管理第二節(jié)井下主要硐室設計第三節(jié)硐室施工第四節(jié)平巷交岔點設計與施工第八章硐室及交岔點設計第一節(jié)概述第二節(jié)井下主要硐室設計一、箕斗裝載硐室與井底煤倉的設計

二、推車機翻車機硐室與卸載硐室三、副井馬頭門四、中央水泵房的設計五、水倉設計第四節(jié)平巷交岔點設計與施工一、交岔點的類型

交岔點是指巷道相交或分岔的地點。按支護方式不同交岔點可分為簡易交岔點和碹岔式交岔點。碹岔式交岔點按結構形式可分為牛鼻子交岔點和穿尖交岔點兩類

二、井下窄軌線路的基本知識

㈠曲線線路

1.最小曲線半徑：最小曲線半徑R應根據車輛運行速度V以及車輛軸距SB大小來確定。

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．曲線的軌距加寬

1）軌距是指直線線路上兩條鋼軌軌頭內緣之間的距離SPSPSWX2）輪距兩車輪輪緣外側工作邊的距離SW3）X軌距、輪距之間的距離，一般為10mm

4）軌距加寬曲線的軌距加寬值

3.曲線的外軌抬高當車輛在曲線軌道上運行時，如果內、外軌仍在同一平面上，由于存在著離心力，作圓周運動的車輛通過車輪輪緣就要向外軌擠壓；增加了鋼軌磨損和運行阻力，嚴重時車輛就要向外翻或出軌。外軌抬高的方法是墊厚外軌下面的道渣。外軌抬高的漸變段距離d2＝（100～300）Δh4．雙軌曲線線路軌中心距的加寬

當車輛在曲線段運行時，為防止雙向行駛的車輛相撞，雙軌曲線線路的軌道中心距應適當加寬，如圖8-47所示為曲線段車體的外伸和內移。

L——車輛長度，m；

SB——車輛軸距，m；

R——曲線半徑，m。㈡窄軌道岔

1．道岔的構造

道岔的構造主要有岔尖、基本軌、轍岔、護輪軌、轉轍器等部件構成。

1—岔尖；2—基本軌；3——轍岔；4—護輪軌；5—拉桿；6—轉轍器123456DK615-4-12單開、600mm軌距、15號軌型（15KG/m）、4號轍岔角、12m曲率半徑DC618-3-12對稱、600mm軌距、18號軌型（18KG/m）、3號轍岔角、12m曲率半徑DX924-4-1519（左）渡線、900mm軌距、24號軌型（18KG/m）、4號轍岔角、15m曲率半徑、1900mm（19分米）軌距三、交岔點設計㈠平面尺寸的確定交岔點的種類很多，主要有單軌巷道單側分岔點雙軌巷道單側分岔點雙軌巷道單側分岔分支點單軌巷道對稱分岔點雙軌巷道分支點雙軌巷道對稱分支點已知條件：所選道岔的a、b、α值，支巷對主巷的轉角；各條巷道的凈寬度B1

、B2、B3及其軌道中心線至柱墩一側邊墻的距離b1，b2、b3，往墩的寬度(一般取500mm)，軌道的曲率半徑R。1．單軌巷道單側分岔點1)曲率中心O的位置

2）確定θ

3）基本軌起點至變斷面終點的水平距離為P：4）最大斷面寬度TM

而NM=B3sinθ

5）自基本軌起點至柱墩的距離：6）確定斜墻TQ的斜率i

求算斜率i0

根據i0值的大小，選取i為0.2或0.25或0.3，個別情形可取0.15。7）確定的斜墻起點Q到交岔點擴大斷面部分的長度：

8)變斷面的起點至基本軌起點的距離Y：

Y=P-L0

9)交岔點工程的計算長度L:L=L2+2000第9章斜井與上下山施工1.斜井施工特點(1)施工困難多：掘進、裝巖、運輸、排水(2)容易發(fā)生跑車：安全(3)混凝土管道輸送：支護第二節(jié)上下山施工一、上山施工

㈠破巖與通風㈡裝巖和提升運輸

二、下山掘進㈠破巖、裝巖、通風及提升㈡排水㈢支護

“一坡三擋”就是指為保證煤礦傾斜巷道軌道運輸安全，用以防止發(fā)生跑車事故而使用的預防和防止手段。其手段包括防跑車裝置與跑車防護裝置。包括1、平臺阻車器，2、變坡點下20米的擋車器，3、坡底（分段）的擋車欄。

“一坡三擋”的組成:（一）上部車場接近變坡點處安設自動復位式（或聯(lián)動式）阻車器。（二）變坡點下約一列車的長度處安裝第一道跑車防護裝置。（《煤礦安全規(guī)程》中稱為擋車欄）。（三）在斜巷內根據巷道運輸實際工況（巷道坡度、串車質量等）逐級安裝跑車防護裝置。747/26/2023第十章特殊條件下的巷道施工

1.松軟巖層巷道施工

2.揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法

3.巷道維護與維修第三節(jié)巷道維護與維修一巷道破壞分析和維護原理二巷道維護與修復支護技術三巷道底鼓的防治四巷道修復安全措施一巷道破壞分析和維護原理巷道破壞分析巷道穩(wěn)定性根本上取決于巷道圍巖承受的載荷與其承載能力的相對關系。承載能力大于圍巖承受載荷，巷道穩(wěn)定，開挖后巷道不變形或變形很小；反之，圍巖就會變形失穩(wěn)。

㈠開拓布局

1．巷道位置選擇，應布置在堅硬巖層中。

2．煤巖柱