1、河南理工大學精品課程第三篇井巷掘進與支護第8章 程度及傾斜巷道掘進 .本章主要內容第8章 程度及傾斜巷道掘進第一節 巷道斷面外形第二節 巷道掘進第三節 煤及半巖巷掘進第四節 傾斜巷道施工特點第五節 硐室及交岔點的施工方法特點思索題.第一節 巷道斷面外形及尺寸一、巷道斷面外形選擇我國煤礦巷道常用的斷面外形是梯形、矩形和直墻拱形如半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形，簡稱拱形，只是在特定的巖層和圍巖壓力條件下才選用不規那么的外形半梯形、圓形、橢圓形、封鎖拱性等。巷道斷面外形如圖8-1所示。 . 圖8-1 巷道斷面外形.第一節 巷道斷面外形及尺寸二、巷道斷面尺寸確實定規定，巷道凈斷面，必需滿足行人、運輸、通

2、風、平安設備、設備安裝、檢修和施工的需求。因此，巷道斷面尺寸主要取決于巷道的用途；存放和經過它的機械、器材或運輸設備的數量和規格；人行道寬度與各種平安間隙以及經過巷道的風量等。.第一節 巷道斷面外形及尺寸設計巷道斷面尺寸時，應根據上述諸要素和有關規程、規范的規定，首先定出巷道的凈斷面尺寸，并進展風速驗算；其次，根據支架參數，道床參數，計算出巷道的設計掘進斷面尺寸，并按允許加大值超挖值，計算出巷道的計算掘進斷面尺寸；最后，按比例繪制包括水溝、墻角在內的巷道斷面圖，編制巷道特征表和每米巷道工程量及資料耗費量表。.第一節 巷道斷面外形及尺寸巷道斷面尺寸確實定方法和步驟如下：1.巷道凈寬度；2.巷道凈

3、高度；3.巷道凈斷面；4.風速校核凈斷面；5.巷道設計掘進斷面積。.圖8-2 梯形雙軌巷道斷面尺寸計算圖.第一節 巷道斷面外形及尺寸1.巷道的凈寬度梯形巷道的凈寬度是指：當其內通行礦車、電機車時，車輛頂面程度的巷道寬度；當其內不通行運輸設備時，凈寬度系指底板起1.6m高程度的巷道寬度。單軌巷道：雙軌巷道：式中：a巷道不行人的一側運輸設備最突出部份與支護最突出部分的間隔。普通不小于200mm或250mm。A所用電機車或礦車中最大的寬度，從運輸設備規格表中可以查到，mm；c巷道行人的一側運輸設備最突出部份與支護最突出部分的間隔。普通不小于700mm以上。n運輸設備之間的最小間隙，不得小于200mm

4、。.第一節 巷道斷面外形及尺寸巷道的凈寬度必需滿足從道渣面起1.6m的高度內，留有寬度不小于0.8m的人行道。在設計梯形巷道凈寬時，經常采用根據規范頂梁的尺寸、棚腿斜角來推算巷道凈寬度的方法定出巷道的凈寬度。2.巷道的凈高度梯形巷道的凈高系指渣面或底板至頂梁或頂部噴層面、錨桿顯露長度終端的高度。巷道設計計算掘進高度：巷道計算掘進高度：渣面起巷道沉實前的凈高：渣面起巷道沉實后的凈高：軌面起巷道沉實前的凈高：.第一節 巷道斷面外形及尺寸式中：h1軌面起巷道沉實后的凈高： t背板厚度，計算掘進斷面時取25mm；d坑木直徑，假設為金屬棚子那么為柱截面高度；hb道渣高度；預留下沉量。ha規平面到道渣棉高

5、度；巷道的凈斷面積梯形巷道的支架棚腿常有80左右傾角，所以有了巷道的凈寬與凈高，還要求出巷道頂板凈寬B1與底部凈寬B2，然后才計算出巷道的凈斷面。梯形巷道凈斷面：式中： 3.風速校核凈斷面積消費礦井的巷道通常兼作通風用，因此還應按照等規定的允許最大風速進展驗算，即.第一節 巷道斷面外形及尺寸式中：v經過巷道風流的速度，m/s；Q經過巷道的風量，m3/s；S巷道的凈斷面機，m2；Vm巷道允許經過的最高風速，m/s。規定：礦井主要進風巷的風速普通不大于6m/s，保送機巷或采區風巷普通不大于4m/s。設計時，應在不違反的原那么下，按規范要求確定巷道斷面，以留有余地。設計出的巷道凈斷面積，不符合上述風

6、速要求的，須加大斷面尺寸。4.巷道設計掘進斷面積巷道凈尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的設計掘進尺寸，進而求算出巷道的設計掘進斷面積。在實踐任務中，爆破后的巷道外表不能夠很光滑，會有一些凹凸不平的景象，因此，實踐掘進斷面要比計算斷面加大3%左右。掘進斷面面積，是計算巷道掘進任務量是不可短少的一個數據。.第二節 巖巷掘進巖巷掘進在我國煤礦目前主要仍采用鉆眼爆破破巖法，其主要工序包括：打眼、裝藥放炮、任務面通風、裝運巖石及巷道支護等作業。這些工序組成任務循環環，不斷反復這種循環，使巷道掘進不斷向前推進。打眼、清理巖石和巷道支護是最繁重的三個工序，所占時間比較長。任務面通風主要是為了排除爆破后的有

7、毒氣體和供應新穎空氣，是一種輔助作業。另外，架設保安用的暫時支護，敷設各種管道、修筑排水溝、鋪設軌道等，也都是掘進中的輔助作業。.第二節 巖巷掘進一、鉆眼爆破1任務面炮眼布置掘進任務面的炮眼，按其用途和位置可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼三類。其起爆順序依次為掏槽眼、輔助眼和周邊眼。 掏槽眼的作用時首先在任務面上將某一部分巖石破碎并拋出，在一個自在面的根底上蹦出第二個自在面來，為其它炮眼的爆破發明條件。按掏槽眼的方向可將掏槽眼的布置方式分為三類：即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。 .圖8-3 斜眼掏槽炮眼布置圖.第二節 巖巷掘進2爆破參數確實定爆破參數包括:炸藥耗費量; 炮眼直徑：炮眼直徑是根據藥

8、包直徑來確定的。普通的規范藥卷直徑為32及35mm，炮眼直徑要比藥卷直徑大47mm,這樣炮眼直徑就是3642mm。炮眼深度 :合理的炮眼深度確定的根據是：炮眼利用率比較高普通不低于8590%；鉆眼和掘進速度快；巷道掘進本錢低。炮眼數目 :炮眼數目可以按照一個循環的總裝藥量平均裝入一切炮眼的原那么進展估算，作為實踐陳列炮眼的參考。 .第二節 巖巷掘進3.裝藥構造與起爆掏槽眼與輔助眼的裝藥構造，有正向延續裝藥與反向延續裝藥兩種。在煤礦巷道掘進中，最好運用多段毫秒雷管，按照規定的起爆順序全斷面一次起爆。.第二節 巖巷掘進4.鉆眼任務1)定向任務為了在任務面正確布置炮眼和掌握巷道掘進方向和坡度，鉆眼前

9、應檢查巷道的中線和腰線。利用礦用激光指向儀指示中線位置既準確又省時。激光指向儀固定在距任務面100m遠的巷道中線位置上，激光光束在任務面巖壁上顯現的紅光點，即為中線位置。掘進時，根據它既可確定炮眼位置，又可確定腰線位置。 .第二節 巖巷掘進2多臺鑿巖機任務為縮短鉆眼總時間，組織快速施工，在采用氣腿式鑿巖機鉆眼時，普通多采用多臺鑿巖機平行作業，在中硬巖石中可按1.52.0m2配備一臺，在鞏固巖石中可按1.01.5m2配備一臺的規范確定。.第二節 巖巷掘進3)鉆眼任務的機械化隨著高速高頻鑿巖機的出現和中深孔爆破方法的運用，以及光面爆破的推行，為進一步提高鉆眼效率、降低勞動強度和實現快速掘進的迫切需

10、求，在巖巷掘進中正在積極推行運用鑿巖臺車及鑿裝結合機組。采用鑿巖臺車并配以重型鑿巖機鉆眼，具有鑿巖速度快，作業人員少，鉆眼效率高，勞動強度低，鉆眼質量高等優點。但鉆眼與裝巖不能平行作業，鑿巖臺車與裝巖機改換進出任務面的時間較長，在雙軌大斷面巷道中才便于運用。采用鉆裝機并配以重型鑿巖機鉆眼，除具備鑿巖臺車的全部優點外，它本身帶有裝巖設備，實現了鉆眼、裝巖綜合機械化，同時一機多用，提高了設備利用率，但由于鉆裝機構比較復雜，作業環節多，目前只在一些大型礦山運用。.第二節 巖巷掘進二、裝巖與調車裝巖與調車是巷道掘進中比較繁重的任務，普通情況下，裝巖時間約占掘進循環時間的3550%，個別情況甚至到達75

11、%。因此，提高裝巖機械化程度及其消費率是實現快速掘進的主要措施。.第二節 巖巷掘進一巖石裝載設備鏟斗裝巖機、耙斗裝巖機、蟹爪式裝巖機等。二調車任務常用調車方法有以下幾種： 固定錯車道調車法 浮放道岔調車法轉載保送機梭式礦車 ZS-60型蟹爪式裝巖機 .耙斗裝巖機的外形圖 耙斗裝巖機的傳動系統 .圖8-13 固定錯車場1裝載機；2礦車；3空車；4重車方向；5空車方向；6電機車 .圖8-14 單軌浮放雙軌道岔1道岔；2浮放軌道；3支撐安裝.圖8-17 梭式礦車1板式保送機轉載輪；2車幫；3傳動鏈；4底盤；5車輪底架；6車輪；7減速安裝。 .第二節 巖巷掘進三、巖石平巷掘進機械化作業線1多臺氣腿式鑿

12、巖機鉆眼鏟斗后卸式或耙斗式裝載機裝巖固定錯車場或浮放道岔或調車器調車礦車及電機車運輸；這種作業線簡單易行，但機械化程度較低，在我國煤礦運用最多。2多臺氣腿式鑿巖機鉆眼鏟斗側卸式或耙斗式裝載機裝巖膠帶轉載機轉載礦車及電機車運輸；這種作業線與上述第一條作業線相比，是以添加膠帶轉載機來實現快速掘進的。3多臺氣腿式鑿巖機鉆眼蟹爪式裝載機或耙斗式裝載機裝巖梭式礦車轉運電機車牽引；這種作業線以采用梭式礦車來實現快速掘進，但必需有直接卸載條件，設備較復雜。.第二節 巖巷掘進4由鑿巖臺車鉆眼-鏟斗側卸式裝載機裝巖-膠帶轉載機轉載-礦車及電機車運輸；這種作業線提高了鉆眼機械化程度，加快了鑿巖速度，它適用于大斷面

13、巖石巷道12m2以上掘進。5鉆裝機鉆眼與裝巖-膠帶轉載機轉載-礦車及電機車運輸；這條作業線實現了鉆眼、裝巖綜合機械化，不需破費鑿巖臺車與裝載機改換進出的調動時間。鉆裝機一機多能，既能鉆眼又能裝巖，如還能打錨桿眼，我國習慣稱它為鉆裝錨機。圖8-18為ZZM8-12型鉆裝錨機組。.圖8-18 ZZM8-12型鉆裝錨機組1中間掛斗鉆臂；2鉆臂；3轉柱油缸；4溜槽；5臺車；6支承油缸；7前支千斤頂；8推進器；9耙斗；10尾輪.第二節 巖巷掘進6巖巷掘進機巖巷掘進機是采用機械破巖，并能實現破巖、裝巖、轉載、暫時支護、噴霧防塵諸工序的一種結合機組，所以也稱結合掘進機。巖巷掘進機與鉆眼爆破法相比較，具有機械

14、化程度高，速度快，成巷質量好，節省人力，效率高，對圍巖破壞影響小，支護容易，任務平安等優點。它的缺陷是：設備分量大，動力耗量大，刀具壽命短，造價昂貴，工程本錢高，機器安裝、檢修、撤除任務量大，只適用于較長的直巷道及曲率半徑很大的拐彎巷道。.第三節 煤及半煤巖巷掘進沿煤層掘進的巷道，假設在掘進斷面中，煤層占4/5以上者包括4/5在內，稱為煤巷。在巷道掘進斷面上既有煤層，又有巖層。當巖層包括夾石層占掘進任務面面積的1/54/5時，即稱半煤巖巷道。.第三節 煤及半煤巖巷掘進一、煤巷掘進(一)破煤方法1.鉆眼爆破破煤法圖8-19 煤巷掘進的掏槽方法a扇形掏槽；b半楔形掏槽；c復式掏槽.第三節 煤及半煤

15、巖巷掘進2.風鎬破煤風鎬破煤是一種簡單易行的方法，所需設備少，并能減少瓦斯爆炸的危險，也有利于通風。因此，在巷道頂板破碎或煤質松軟易于塌落的巷道，以及雖經通風而瓦斯濃度仍降不到允許放炮的濃度時，用風鎬落煤就比較適宜。二裝煤方法人力裝煤裝煤機裝煤.圖8-20 ZMY型裝煤機.第三節 煤及半煤巖巷掘進(三)支護任務針對受采動影響的巷道壓力大、巖石挪動和變形速度大的特點，目前，在國內外積極推行運用了各種類型的錨桿支護，獲得了較好的效果。在圍巖極其破碎，不宜采用錨桿支護時，運用U型鋼可縮性支架較為理想。如巷道效力時間較長，或煤壁易風化時，那么可在安設錨桿后，在對煤壁進展噴漿處置。在一些消費才干較小的礦

16、山，梯形工字鋼支架也在運用，但已逐漸被淘汰。.第三節 煤及半煤巖巷掘進二、半煤巖巷道掘進結合巷道用途及沿薄煤層掘進的特點，掘進半煤巖巷道必需思索煤層與巷道的位置關系、正確的炮眼布置方法、合理的施工組織。1.巷道位置的選擇半煤巖巷道掘進時，有挑頂、臥底、挑頂兼臥底三種情況，如圖8-21所示。.半煤巖巷道采石位置的三種情況a挑頂；b臥底；c挑頂兼臥底.第三節 煤及半煤巖巷掘進采用那種位置為宜，應綜合思索消費要求，便于維護和施工難易等要素，在多數情況下，應盡能夠不要挑頂而是臥底，以保證頂板的完好性和穩定性。只需煤層具有薄層偽頂式，才采用挑頂。實踐上，一條巷道挑頂或臥地并非一成不變。為了保證巷道順直及

17、一定坡度，挑頂臥底的三種情況往往都會發生，甚至暫離煤層進展全巖掘進的情況也是有的。.第三節 煤及半煤巖巷掘進2炮眼布置特點由于煤層較軟，所以掏槽眼普通布置在煤層部分，圖8-22為某礦半煤巖巷道任務面炮眼布置一例。圖8-22 半煤巖巷道任務面炮眼布置一例.第三節 煤及半煤巖巷掘進3施工組織特點半煤巖巷道的施工組織有兩種方式。一是煤、巖不分，全斷面掘進；這種方式組織簡單，能加快掘進速度，但這種組織方式所出的煤灰份很高，煤的損失也很大。顯然這種施工組織用在厚度小于0.5m、煤質不佳的半煤巖巷道較為適宜。另一種為分掘分運的組織方式，即先掘運煤，然后在掘運巖石。這種方式保證了煤的質量，但任務組織復雜，影

18、響了掘進速度。.第三節 煤及半煤巖巷掘進三、煤及半煤巖巷道結合掘進機掘進煤及半煤巖巷道結合掘進機可以破煤、裝煤并將煤轉運到運輸設備上。它具有工序少、速度快、效率高、質量好、施工平安、勞動強度小等優點。隨著錨桿支護的運用，這種掘進方式已在我國大中型煤礦中得到了推行運用。圖8-23為ELMB型煤及半煤巖結合掘進機。.圖8-23 ELMB型煤及半煤巖結合掘進機.第三節 煤及半煤巖巷掘進四、煤巷施工機械化作業線1掘進機鏈板保送機機械化作業線2掘進機膠帶轉載機鏈板保送機機械化作業線 3掘進機膠帶轉載機可伸縮雙向膠帶保送機機械化作業線.第四節 傾斜巷道施工的特點上山和下山是采區巷道中的傾斜巷道。自開采程度

19、向上傾斜的巷道稱為上山，向下傾斜的巷道成為下山。 一、上山掘進 (一)炮眼布置 由于巷道具有向上傾斜的特點，易于出現巷道上飄景象，因此，要求炮眼布置能使爆出的巷道傾斜角度符合規定。此外，放炮時要特別留意防止崩倒支架，所以多用底部掏槽。 傾斜巷道施工時，每向上掘進75100m，應設避炮硐。.第四節 傾斜巷道施工的特點(二)通風任務 由于瓦斯輕于空氣，易于積聚在上山任務面附近，尤其在沿高瓦斯煤層或其底板掘進時，更應留意加強任務面通風及沼氣檢查。在瓦斯涌出量較大的的礦井中，由下向上掘進上山時，隔一定間隔就要用聯絡眼貫穿，以利通風，如圖824所示 .運用部分扇風機通風時，無論任務期間或交接班時，都不準

20、停風。如因檢修停電等緣由停風時，都要撤出人員，切斷電源，待恢復通風并檢查瓦斯后，人員才可進入任務面。 圖8-24 由下向上掘進的通風設備.第四節 傾斜巷道施工的特點 (三)裝巖及提升運輸任務 沿傾斜施工，破碎后的煤、矸要運出，施工設備、工具及支護資料要運入，而上、下山的長度往往較長，傾斜角度又各不一樣，為此，要選擇合理的提升、運輸方案，以保證決速平安地施工。35時，煤、矸可沿巷道底板靠自重下滑； 2535時，可用鐵溜槽；1425時，可以采用搪瓷溜槽。.第四節 傾斜巷道施工的特點(四)支護任務特點 在傾斜巷道中，由于頂板巖石受重力的作用，有沿傾斜向下滑落的趨勢，因此在架棚時，棚腿要相對于頂、底板

21、垂線向上傾斜一定角度，這個夾角稱為迎山角(圖828中角) 。圖828 上山支架的迎山角.第四節 傾斜巷道施工的特點二、下山掘進 (一)下山掘進的特點 1) 裝載任務比較困難。 2) 做好防排水任務，以免影響掘進任務進展。 3) 在掘進任務面附近一定要有可靠的擋車器，以防止礦車自然滑下時不致沖擊到任務面，保證任務面工人的平安。.第四節 傾斜巷道施工的特點 (二)排水任務 在掘進下山時，往往任務面都有積水。 在處置方法上，必需先了解水的來源。 1)上部平巷排水溝漏水； 2)巷道頂、底板涌水； 3)任務面的涌水。針對1、2兩種情況，可以把上部水溝用混凝土加固或用管子替代。同時沿下山每隔1015m挖一

22、橫水溝，如圖829所示。使水聚集到集水溝而流到中間水倉內，然后用水泵排出。.第四節 傾斜巷道施工的特點對于流到任務面或任務面的涌水，可根據水量的大小采用不同的排水方法。 任務面涌水小于5m3h，可用礦車或箕斗隨矸石把水排出。 當任務面涌水超越5m3h，需求用水泵進展排水。 (三)防止跑車的平安措施1)平安繩法(圖830)。在提升鋼絲繩的尾部鉤頭以上，結合一根環形的鋼絲繩(平安繩)。提升時把平安繩套在礦車上，以免脫鉤跑車。 .第五節 硐室及交岔點的施工方法特點一、硐室的施工方法硐室施工具有以下特點：硐室的長度普通較小，斷面較大且多變化，故運用大型結合掘進機械難于發揚，多數硐室內有設備根底、預留管纜溝槽以及安起重梁等項施工；一個硐室與其他硐室或巷道相連，要留意施工的平安；硐室的出入口普通較小，資料供應、出矸與通風，排水均較困難。.第五節 硐室及交岔點的施工方法特點(一)全斷面一次掘進法這種施工方法類似于巷道的一次成巷施工。由于斷面大，可以采用大型機械設備。(二)臺階任務面施工法正臺階任務