煤礦掘進(jìn)基本知識(shí)

煤礦掘進(jìn)基本知識(shí)一、掘進(jìn)的地位和作用采掘并舉，掘進(jìn)先行，以掘保采，以采促掘。采煤以掘進(jìn)為前提，掘進(jìn)又服務(wù)于采煤。二、井巷的基本概念從地面到井下，掘進(jìn)的工程主要包括井筒、巷道、峒室三大部分。1、井筒按坡度分：立井、斜井、平峒。按功能作用分：通常有主井（出煤）、副井（材料、人員運(yùn)輸?shù)龋?、風(fēng)井（通風(fēng)）、混合井（出煤、運(yùn)料等）等2、巷道1）、按坡度分：水平巷道（平巷、石門等）、傾斜巷道（上山、下山等）；石門：指垂直（或斜交）于煤層走向的水平巷道。2）、按煤巖別分：巖巷（斷面中巖層占4/5及以上）、煤巷（斷面中煤層占4/5及以上）、半煤巖巷道3）、按巷道類別分：開(kāi)拓巷道、準(zhǔn)備巷道、回采巷道4)、按作用分：運(yùn)輸巷道（如工作面機(jī)巷、皮帶上山、軌道上山等）、通風(fēng)巷道（如工作面風(fēng)巷、回風(fēng)上山等）、排水巷道（如泄水巷、水倉(cāng)等）、其它巷道等。3、峒室礦井主要有泵房、變電所、絞車房、炸藥庫(kù)、充電峒室、信號(hào)峒室、等候室、躲避峒等。4、斷面形狀主要有折線形（如矩形、梯形、斜梯形等）和曲線形（拱形、圓形、馬蹄形、橢圓形等）兩大類。應(yīng)用多的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）、圓形，其它還有馬蹄形、橢圓形、斜梯形等。我礦采用的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）。各種斷面形狀優(yōu)劣順序?yàn)椋合锏婪€(wěn)定性、承壓受力方面：圓形→馬蹄形、橢圓形→拱形→梯形、矩形；巷道斷面利用率方面：梯形、矩形→拱形→馬蹄形→圓形；施工難易方面：鉆爆法掘進(jìn)：梯形、矩形→拱形→馬蹄形→圓形；拱形巷道又主要分直墻半圓拱形、直墻三心拱形、直墻圓弧拱形等，對(duì)于底鼓嚴(yán)重的巷道還設(shè)底板反拱。它主要用于巷道服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)、頂?shù)装鍓毫Υ蟮拈_(kāi)拓、準(zhǔn)備巷道或回采巷道。梯形巷道主要用于頂?shù)装鍓毫Σ皇翘?、?cè)壓相對(duì)較大、服務(wù)時(shí)間不是太長(zhǎng)的回采巷道或準(zhǔn)備巷道，有時(shí)也用于壓力不大的開(kāi)拓巷道（特別是小型礦井）。矩形巷道主要用于巷道壓力不是太大、沿煤層掘進(jìn)的準(zhǔn)備巷道和回采巷道。圓形巷道主要用于立井、煤倉(cāng)等井巷、峒室，以及壓力和變形都很大的開(kāi)拓巷道（極軟巖巷道）等。三、巷道支護(hù)1、支護(hù)形式單一支護(hù)：主要有錨桿支護(hù)、噴漿（噴射混凝土）支護(hù)、砌碹支護(hù)、棚式支架支護(hù)；聯(lián)合支護(hù)：主要有錨噴支護(hù)、架棚噴支護(hù)、錨架支護(hù)；主動(dòng)支護(hù)：錨桿支護(hù)、噴漿（噴射混凝土）支護(hù)、錨噴支護(hù)被動(dòng)支護(hù)：砌碹支護(hù)、棚式支架支護(hù)、架棚噴支護(hù)；2、支護(hù)形式的主要優(yōu)缺點(diǎn)錨桿支護(hù)、噴漿（噴射混凝土）支護(hù)、錨噴支護(hù)等：能充分發(fā)揮圍巖自身的作用和承載能力，使圍巖和支護(hù)體形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，共同承擔(dān)圍巖的壓力和變形，是一種主動(dòng)的支護(hù)方式，它成本較低，便于實(shí)現(xiàn)平行交叉作業(yè)，有利于組織快速施工。應(yīng)用范圍較廣，是值得推廣的主要支護(hù)形式。砌碹支護(hù)、棚式支架支護(hù)、架棚噴支護(hù)等：是一種被動(dòng)的支護(hù)方式，它主要靠支護(hù)體被動(dòng)的承受圍巖的壓力和變形，不能有效的發(fā)揮圍巖自身的作用和承載能力。也不利于組織快速施工，應(yīng)用條件受到一定的限制，不能作為推廣的主支護(hù)形式，只能用于一些特定的巷道中。3、各種支護(hù)的組成和施工②.按斷面形狀分：梯形、拱形③.按受力、變形性能分：可縮性支架、不可縮支架綜合起來(lái)，以U型鋼拱形可縮性支架、工字鋼梯形剛性支架應(yīng)用最廣。⑵、U型鋼拱形可縮性支架優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、承載能力較大、可縮性能較好支架由頂梁、柱腿、連接件、架間拉桿、背板材料等組成。以對(duì)稱式、直腿、半圓拱、三節(jié)式支架使用最多。我礦即采用此種形式。⑶、工字鋼梯形剛性支架主要用于圍巖比較穩(wěn)定、變形較小、壓力不太大的巷道中。支架由頂梁、柱腿、架間拉桿、背板材料等組成。在頂梁下加設(shè)中柱能大為提高頂梁的承載能力。⑷、支架支護(hù)施工要點(diǎn)①.嚴(yán)格控制空幫、漏頂；②.支架受力均勻，梯形支架肩窩接口剎緊；③.可縮支架保證可縮量，連接件（卡纜）螺母要緊；我礦現(xiàn)規(guī)定卡纜螺母扭矩為120N.m。④.平巷支架垂直頂?shù)装?，斜巷迎山角合理。四、巷道掘進(jìn)施工（一）、水平巖巷施工有炮掘和機(jī)掘二種，以炮掘?yàn)槎?，機(jī)掘處于發(fā)展階段。下面介紹炮掘，其一般施工工序有：打眼、裝藥爆破、通風(fēng)、裝巖、運(yùn)巖、支護(hù)等1、打眼⑴.鉆眼機(jī)械：鑿巖機(jī)（風(fēng)鉆、風(fēng)錘），常用氣腿式鑿巖機(jī)，有高頻、低頻之分，常用型號(hào)有YT－23（即7655）、YT－24、YT－26、YTP－26等，我礦現(xiàn)主要使用YT－23。⑵.鉆眼工具：用釬子，由釬頭（鉆頭）、釬桿（鉆桿）組成。⑶.炮眼①.按作用和位置：分掏槽眼、輔助眼、周邊眼三類。②.掏槽眼作用：增加爆破的自由面，提高爆破效果。有斜眼掏槽、直眼掏槽、混合掏槽三類。斜眼掏槽又分單向掏槽、多向掏槽（分楔形掏槽、錐形掏槽），一般淺孔或中孔爆破的掏槽眼常用楔形掏槽（或錐形掏槽），這也是我礦常用的掏槽方式。③.輔助眼它位于掏槽眼與周邊眼之間，其作用主要是爆落巖體。④.周邊眼它是位于巷道輪廓周邊的炮眼，最主要作用是保證巷道成型。2、裝藥爆破⑴.炸藥煤礦使用炸藥一般是工業(yè)用的硝銨類炸藥。煤礦還必須使用煤礦許用炸藥，我礦是突出礦井，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用炸藥，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)工作面，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用含水炸藥。⑵.雷管煤礦只允許使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管和煤礦許用毫秒延期電雷管，毫秒電雷管的延期時(shí)間不得超過(guò)130ms，實(shí)際使用中即只能使用1～5段毫秒電雷管。⑶.裝藥裝藥結(jié)構(gòu)有正向裝藥、反向裝藥。對(duì)高瓦斯礦井，正向裝藥（即起爆藥包位于所有炸藥包的最外端，雷管底部朝向眼底）（正向起爆）安全性較好。⑷.聯(lián)線有串聯(lián)、并聯(lián)、混合聯(lián)（串并聯(lián)、并串聯(lián)）三種，一般采用串聯(lián)和串并聯(lián)較多。⑸.爆破毫秒爆破、光面爆破是常用的較先進(jìn)的爆破技術(shù)，尤其應(yīng)大力推廣光面爆破技術(shù)。3、通風(fēng)掘進(jìn)基本上是采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，方式有壓入式、抽出式、混合式三種，掘進(jìn)通風(fēng)一般應(yīng)采用局扇壓入式（我礦都是），突出煤層煤巷必須采用壓入式。4、裝巖有人工裝巖、機(jī)械裝巖二種。裝巖機(jī)械主要有耙斗裝巖機(jī)、鏟斗式裝巖機(jī)。耙斗裝巖機(jī)的耙斗有0.15、0.3、0.6、0.9m3等幾種。鏟斗裝巖機(jī)有后卸式、側(cè)卸式二種。5、運(yùn)巖有人工或機(jī)車礦車運(yùn)輸、機(jī)械連續(xù)運(yùn)輸（如刮板運(yùn)輸機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等）等方式，機(jī)械連續(xù)運(yùn)巖是發(fā)展方向。采用配套的巖石裝運(yùn)作業(yè)線是優(yōu)選方案。巖石裝運(yùn)作業(yè)線主要形式有：鏟斗后卸式裝巖機(jī)（或耙斗裝巖機(jī)）――普通礦車――小型電機(jī)車；蟹爪式裝載機(jī)――梭式礦車――大型電機(jī)車。6、支護(hù)見(jiàn)前述。（二）、煤巷掘進(jìn)1、煤巷掘進(jìn)的特點(diǎn)裝煤量大占用時(shí)間長(zhǎng)、圍巖較松軟或破碎易發(fā)生頂板事故、瓦斯量較大通風(fēng)管理較困難2、施工方法有人工、爆破、機(jī)械三種。3、機(jī)械施工（綜掘）煤巷機(jī)械掘進(jìn)施工有綜掘機(jī)掘進(jìn)和連采機(jī)掘進(jìn)。煤巷綜掘機(jī)能實(shí)現(xiàn)落煤（破巖）、裝煤、運(yùn)煤（轉(zhuǎn)載）的功能，配套皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)施工。綜掘機(jī)有單截割頭、雙截割頭。單截割頭綜掘機(jī)使用較靈活，有利于拱形斷面施工；雙截割頭綜掘機(jī)更適用于煤層坡度較小、矩形或梯形斷面的煤巷掘進(jìn)?，F(xiàn)有已有連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)速度很快。（三）、半煤巖巷道施工1、要注意選擇合理的破巖位置：有挑頂、臥底及挑頂又臥底三種形式。一般以臥底而不破壞頂板為較好。2、施工時(shí)，掏槽眼多布置在煤層中。3、煤矸可分裝分運(yùn)或混合裝運(yùn)。（四）、上下山施工1、上山掘進(jìn)①.放炮易崩壞支護(hù)；②.大傾角上山山墻易片幫，頂板管理難度較大；③.上山迎頭易積聚瓦斯，需加強(qiáng)通風(fēng)管理。④.掏槽眼多布置在斷面中的底部。2、下山掘進(jìn)①.迎頭排水較困難；②.運(yùn)輸較困難且安全威脅較大；③.底部炮眼施工困難，易發(fā)生底板上抬問(wèn)題。④.斜巷運(yùn)輸安全管理和放炮安全管理（重點(diǎn)是瞎炮的預(yù)防、處理）是施工安全管理的重點(diǎn)。（五）、采區(qū)煤倉(cāng)施工1、煤倉(cāng)類型有垂直式（一般成圓形）、傾斜式（坡度一般在60°～70°以上，斷面一般為圓形或拱形。2、施工方法有普通反井法、鉆井法、深孔爆破法等?，F(xiàn)較普遍采用鉆井法施工。鉆井法：利用鉆機(jī)先從上往下打一小鉆孔，然后利用鉆機(jī)從下往上刷大成一小井，最后采用爆破法從上往下把小井刷大至設(shè)計(jì)尺寸。（六）、峒室及交岔點(diǎn)施工1、峒室施工方法有全斷面一次掘進(jìn)法、臺(tái)階工作面施工法、導(dǎo)峒施工法等。全斷面掘進(jìn)法一般適用于斷面不是太大、高度不超過(guò)4～5m的峒室，且使用大型施工設(shè)備。臺(tái)階工作面法有正臺(tái)階工作面法、倒臺(tái)階工作面法；正臺(tái)階工作面法安全性較好，適用范圍廣，一般采用較多。正臺(tái)階工作面法即將巷道全斷面按高度分成2～3個(gè)分層，上分層超前，下分層滯后2m左右（故又稱下行分層施工法），依次向前掘進(jìn)施工。導(dǎo)峒施工法即將全斷面分成3個(gè)以上的小斷面，按先后次序分別掘進(jìn)施工，最后一個(gè)導(dǎo)峒施工完畢即完成全斷面的掘進(jìn)施工。一般有頂部導(dǎo)峒施工法和兩側(cè)導(dǎo)峒施工法。2、交岔點(diǎn)施工類型：有柱墻式（牛鼻子式）交岔點(diǎn)、穿尖式交岔點(diǎn)二類；施工方法：可以是全斷面一次施工法，也可以是臺(tái)階（正臺(tái)階為主要）或分次（先施工主巷、再刷大至全斷面）施工法。施工關(guān)鍵點(diǎn)：①.掌握墻高的變化；②.把握好斜墻的斜率和寬度尺寸；③.特別要保證柱墩的施工質(zhì)量。復(fù)習(xí)題庫(kù)1、掘進(jìn)的地位和作用是什么？采掘并舉，掘進(jìn)先行，以掘保采，以采促掘。采煤以掘進(jìn)為前提，掘進(jìn)又服務(wù)于采采煤。2、掘進(jìn)工程主要有哪些？主要包括井筒、巷道、峒室三大部分3、井筒按功能作用分為幾類？按功能作用分：通常有主井（出煤）、副井（材料、人員運(yùn)輸?shù)龋?、風(fēng)井（通風(fēng)）、混合井（出煤、運(yùn)料等）等4、巷道按坡度、煤巖別、巷道類別是如何分類的？1）、按坡度分：水平巷道（平巷、石門等）、傾斜巷道（上山、下山等）；2）、按煤巖別分：巖巷（斷面中巖層占4/5及以上）、煤巷（斷面中煤層占4/5及以上）、半煤巖巷道3）、按巷道類別分：開(kāi)拓巷道、準(zhǔn)備巷道、回采巷道5、巷道斷面形狀應(yīng)用多的主要有哪些？我礦主要采用哪些？應(yīng)用多的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）、圓形，其它還有馬蹄形、橢圓形、斜梯形等。我礦采用的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）。6、巷道支護(hù)形式主要有哪幾種？單一支護(hù)：主要有錨桿支護(hù)、噴漿（噴射混凝土）支護(hù)、砌碹支護(hù)、棚式支架支護(hù)；聯(lián)合支護(hù)：主要有錨噴支護(hù)、架棚噴支護(hù)、錨架支護(hù)；7、錨噴支護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？能充分發(fā)揮圍巖自身的作用和承載能力，使圍巖和支護(hù)體形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，共同承擔(dān)圍巖的壓力和變形，是一種主動(dòng)的支護(hù)方式，它成本較低，便于實(shí)現(xiàn)平行交叉作業(yè)，有利于組織快速施工。應(yīng)用范圍較廣，是值得推廣的主要支護(hù)形式。8、我礦現(xiàn)采用的樹(shù)脂錨固鋼筋錨桿的組成及作用樹(shù)脂錨固鋼筋錨桿由樹(shù)脂膠囊、桿體、托板和螺母等組成。錨桿桿體用于承受張拉作用。托板的作用是將圍巖壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)錨桿的拉力；螺母的作用是產(chǎn)生預(yù)緊力，預(yù)防圍巖松動(dòng)離層。樹(shù)脂膠囊的作用是將桿體與圍巖很好的粘結(jié)。9、錨桿的快速安裝工藝是什么？錨桿快速安裝工藝：錨索機(jī)將錨桿、快速錨固劑攪拌到位后（錨固劑攪拌時(shí)間20～30s），錨索機(jī)停止攪拌但不撤下，等待1分鐘后，即直接將錨桿螺母擰緊，完成錨桿的安裝工作。10、什么是錨桿的“三徑”匹配？錨桿的“三徑”匹配：指錨桿孔直徑、錨固劑直徑、錨桿直徑之間的尺寸配合關(guān)系。一般要求：鉆孔直徑大于錨桿直徑4～6mm（以6mm最好），錨固劑直徑大于錨桿直徑2～4mm。11、錨桿施工對(duì)螺母有什么要求？螺母必須擰緊，扭矩滿足要求，以確保錨桿的預(yù)緊力；現(xiàn)我礦要求錨桿螺母的扭矩為100N.m。12、噴射混凝土的配比要求？水泥：集料（即砂子和石子）＝1：4～1：4.5，砂子在集料中占45%～55%；即通常水泥：砂子：石子＝1：2：2左右；水灰比為0.4～0.45。13、噴射混凝土施工的養(yǎng)護(hù)要求？加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝2h后即應(yīng)養(yǎng)護(hù)，并不少于7天，每小班至少一次。14、金屬支架按材質(zhì)分類及材質(zhì)代號(hào)的意義？按材質(zhì)分：主要有礦用工字鋼金屬支架、礦用U型鋼金屬支架工字鋼型號(hào)：用工字鋼高度的厘米數(shù)表示：如12號(hào)工字鋼即高度為12cm。U型鋼型號(hào)：用每米重量（公斤）表示，如U29即表示該U型鋼為29kg/m。15、U型鋼拱形可縮性支架的優(yōu)點(diǎn)及組成和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、承載能力較大、可縮性能較好支架由頂梁、柱腿、連接件、架間拉桿、背板材料等組成。以對(duì)稱式、直腿、半圓拱、三節(jié)式支架使用最多。我礦即采用此種形式。16、提高工字鋼梯形剛性支架承載能力的主要措施在頂梁下加設(shè)中柱能大為提高頂梁的承載能力。17、可縮支架施工對(duì)卡纜螺母的要求？保證可縮量，連接件（卡纜）螺母要緊；我礦現(xiàn)規(guī)定卡纜螺母扭矩為120N.m。18、水平巖巷的主要炮掘工藝？其一般施工工序有：打眼、裝藥爆破、通風(fēng)、裝巖、運(yùn)巖、支護(hù)等19、炮眼的分類按作用和位置：分掏槽眼、輔助眼、周邊眼三類。20、掏槽眼的作用及我礦常用方式掏槽眼作用：增加爆破的自由面，提高爆破效果。一般淺孔或中孔爆破的掏槽眼常用楔形掏槽（或錐形掏槽），這也是我礦常用的掏槽方式。21、我礦使用炸藥、雷管的要求我礦是突出礦井，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用炸藥，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)工作面，必須使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用含水炸藥。煤礦只允許使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管和煤礦許用毫秒延期電雷管，毫秒電雷管的延期時(shí)間不得超過(guò)130ms，實(shí)際使用中即只能使用1～5段毫秒電雷管。22、爆破時(shí)裝藥、聯(lián)線的使用要求對(duì)高瓦斯礦井，正向裝藥（即起爆藥包位于