第6章--巷道掘进基本知识

*1第六章第六章 巷道掘进基本知识巷道掘进基本知识第一节 巷道掘进概述第二节 综合机械化掘进工艺第三节 巷道支护第四节 掘进通风与综合防尘复习思考题*2第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述为了开采煤炭，从地面向地下开掘的各类通 道和硐室都叫做巷道。开掘这些通道的硐室所采 用的作业方法叫做巷道掘进。巷道掘进方法是指 掘进方法和掘进工艺的总称，包括钻爆掘进和机 械化掘进。*3第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述一、 巷道分类（一） 按巷道的空间特征和用途分类按巷道的空间特征和用途可分为垂直、水平 和倾斜巷道3类。*4第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述1.垂直巷道（1） 立井，是指有出口直接通到地面的巷道 叫做立井，又叫做竖井，如图6-1所示中的1。*5第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述立井是进入煤体的一种方式。立井按用途分， 有位于井田中央担负提煤任务的主立井；有担负全 矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；还 有用来担负矿井通风的风井。*6第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 暗立井，是指没有出口直接通到地面的 垂直巷道，通常装有提升设备，如图6-1所示中的 4。暗立井一般用来连接上、下两个水平，担负由 下水平向上水平的任务。暗立井也分为主暗立井 和副暗立井。（3） 溜井，是指用来从上部向下部溜放煤炭 的垂直巷道，如图6-1所示中的5。*7第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述2.水平巷道（1） 平硐，指有出口直接通到地面的水平巷 道，是进入煤体的方式之一，如图6-1所示中的3 。平硐按所担负的任务不同有主平硐、副平硐之 分。*8第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 平巷，是指没有出口直接通到地面,沿岩 层走向开掘的水平巷道。开在岩石中的平巷叫做 岩石平巷，开在煤层中的平巷叫做煤层平巷。按 用途分，平巷有运输平巷、行人平巷、进风或回 风平巷等。按服务范围分，平巷有阶段（水平） 平巷、分段平巷和区段平巷等。*9第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（3） 石门，是指没有出口直接通到地面，与 岩层走向垂直或斜交的水平岩石巷道，如图6-1所 示中的6。按用途分，石门有运输石门、进风石门 、回风石门等。按服务范围分，石门有阶段石门 、采区石门等。（4） 煤门，是指与煤层走向垂直或斜交的煤 层平巷。煤门长度取决于煤层厚度和倾角，一般 地，只有在厚煤层中才掘煤门。*10第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述3.倾斜巷道（1） 斜井，是指有出口直接能到地面的倾斜 巷道，也是进入煤体的方式之一，如图6-1所示中 的2。按用途分，斜井有主斜井、副斜井和回风井 。按所在岩层层位分，斜井有岩石斜井和煤层斜 井。按空间特征分，斜井有顺层斜井、穿层斜井 、反斜井和伪斜井。*11第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 暗斜井，是指没有出口直接通到地面， 用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷 。暗斜井也有主暗斜井和副暗斜井之分。（3） 上山，是指没有出口直接通到地面，位 于开采水平之上，连接阶段运输平巷和回风平巷 的倾斜巷道。按用途分，上山可分为运煤的运输 上山和运送材料、设备的轨道上山。按服务范围 分，上山又可分为阶段上山和采区上山。*12第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（4） 下山，是指位于开采水平以下，作用 与上山相同。此外，斜巷还有行人斜巷、联络斜巷、溜煤 斜巷、溜煤眼、管子道等。（二） 按巷道服务范围及其用途分类根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道又可 分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道3类。*13第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述1.开拓巷道为全矿井或一个开采水平服务的巷道属于开 拓巷道。例如，主、副井和风井、井底车场、主要石 门、阶段运输和回风大巷、采区回风和采区运输 石门等井巷，以及掘进这些巷道的辅助巷道都属 于开拓巷道。*14第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述2.准备巷道为采区、一个以上区段或分段服务的运输、 通风巷道称为准备巷道。属于这类巷道的有：采 区上（下）山、区段集中巷、区段石门、采区车 场等。*15第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述3.回采巷道形成采煤工作面及为其服务的巷道称为回采巷 道。属于这类巷道的有：采煤工作面的开切眼、区 段运输平巷和区段回风平巷。*16第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的 阶段或开采水平，为构成矿井完整的生产系统奠 定基础。准备巷道的作用在于准备新的采区，以 便构成采区的生产系统。回采巷道的作用在于切 割出新的采煤工作面并进行生产。*17第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述二、 围岩围岩是巷道四周围绕的岩石，对破岩和支护 工作有着直接的影响。1.煤矿常见的岩石在煤矿生产中与煤层有关的常见岩石有3大类 。*18第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（1） 碎屑类岩石。碎屑类岩石由砂子和碎石 胶结而成。这类岩石主要有：砾岩，由圆卵石胶 结而成；角砾岩，由带棱角的碎石胶结而成，其 组成碎石粒径在2 mm以上；砂岩，由砂子胶结 而成。砂岩由于其组成的砂子粒径大小不同可分 为不同的砂岩。砂子粒径在0.52 mm的砂岩*19第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述称为粗砂岩；砂子粒径在0.250.5 mm的称为 中砂岩；砂子粒径在0.10.25 mm的称为细砂岩； 砂子粒径在0.010.1 mm的称为粉砂岩。组成砂岩 的砂子粒径越小，岩石越坚硬。砂岩一般为煤层的 老顶或老底。当砂岩中含有一定量的泥土或煤时就 称为泥质砂岩或碳质砂岩。*20第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 黏土类岩石。黏土类岩石由黏土压成， 这类岩石主要有2类：页岩和泥岩。页岩有层理， 泥岩无层理；页岩和泥岩中含有砂子时就称为砂 质页岩或砂质泥岩，含有煤时就称为碳质页岩或 碳质泥岩。这类岩石一般是煤层的伪顶或直接顶 ；煤中的夹矸一般是碳质页岩或碳质泥岩。*21第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（3） 化学生物类岩石。化学生物类岩石是通 过生物化学作用或生物生活过程中的某种物质沉 积而成。这类岩石含有动、植物化石，主要代表 性岩石有石灰岩、铝土岩。当石灰岩中含泥量为 50%以上时称为泥灰岩。石灰岩易被水溶解，能 形成较大的溶洞。当溶洞达到一定的范围塌陷*22第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述会形成岩溶陷落柱，这就是煤系地层中的一种 地质构造。铝土岩具有吸水膨胀的性质，当掘进巷 道工作面遇到这类岩层时易发生底鼓或巷道严重变 形，给安全生产造成很大麻烦。*23第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述2.岩石的坚固性由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系 数（又称普氏系数）,至今仍在矿山开采业和勘探 掘进中得到广泛采用。岩石的坚固性反映的是岩 石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力 。岩石的坚固性用下式表示：*24第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述f=R/100式中 f岩石的坚固性系数 ；R岩石的单向抗压 强度。3.岩石的工程分级按所得f值大小，将岩石划分为 15类。为了使用方便，我国煤炭系统把岩石的工程 分级进行了简化，如表6-1所示。*25第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述*26第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述4.围岩的分类根据围岩的稳定程度，将围岩分为以下5类：（1） 稳定岩层。完整坚硬、不易风化，岩层 层间胶结好、无软弱夹层，长期不支护无碎块掉落 ，如完整的玄武岩等。*27第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 稳定较好的岩层。完整比较坚硬，层间 胶结好，裂隙面闭合，无泥质充填物，长时间不支 护会有小块掉落，如胶结好的砂岩、砾岩等。（3） 中等稳定岩层。完整中硬，层状岩层以 坚硬为主，夹有少数软岩层，能维持一个月的稳定 ，如砂质页岩等。*28第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（4） 稳定性较差的岩层。较软的完整岩层、 中硬的层状岩层、中硬的块状岩层等，稳定仅能 维持几天，如页岩、泥岩等。（5） 不稳定岩层。易风化潮解剥落的松软岩 层，各类破碎岩层，很易冒顶、随掘随冒，如碳 质页岩、煤等。*29第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述5.围岩地质构造对巷道掘进的影响地质构造都有空隙或软弱夹层，对掘进的影响 很大，甚至会造成一些事故的发生，在掘进施工时 要特别注意以下安全问题：（1） 防止冒顶事故。地质构造条件下围岩破 碎，极容易发生冒顶，要及时采取有效的预防措施 。*30第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 防止瓦斯异常涌出。构造的空隙中容易 贮藏或通过有害气体，在掘进中遇到构造时要注意 防止瓦斯和有害气体异常涌出。（3） 防止矿井水异常涌出。构造空隙也能贮 藏或通过矿井水，所以在掘进中遇到构造时一定要 采取措施防止矿井水涌出，当遇到构造和含水层或 岩溶陷落柱连通且水补给充分时，特别要注意其危 险性。*31第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（4） 防止煤炭自燃火灾事故发生。由于构造 空隙易造成漏风，会加快煤的氧化与自燃，在封闭 采空区时，若发现有构造时一定要防止构造漏风， 避免由此引发的火灾事故。*32第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述三、 巷道断面及其布置（一） 巷道断面的形状在煤矿井下的巷道断面形状有梯形、直墙拱形 （如半圆拱、三心拱、圆弧拱）和矩形，此外还有 一些比较少见的其他形状，如图6-2所示。*33第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述*34第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述梯形和拱形断面是煤矿井下巷道常采用的断面 形状，因为这两个形状在一般地压作用下都是稳定 的，并且掘进、支护也比较简单，容易施工。随着 机械化掘进大量推广与使用，大型设备要求巷道断 面大，因此煤巷矩形断面形状得到广泛采用。*35第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（二） 巷道断面的尺寸巷道断面尺寸应当根据巷道的用途、运输设备 类型（轨道运输、无轨运输、输送机运输）、支 护规格和煤矿安全规程关于安全间隙的规定 等因素确定，*36第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述然后再根据巷道内通过的风量加以校验，以不 超过煤矿安全规程规定的允许风速为准。巷道 断面尺寸在保证安全生产的条件下，尽可能减小断 面，减少开掘工程量，从而降低生产成本。*37第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述1.巷道的净宽度矩形巷道（直墙巷道）的净宽度是指巷道两 侧壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。对于 梯形巷道，当巷道内通行矿车、电机车时，巷道 的净宽度指车辆顶面处水平的巷道宽度。当巷道 内设置输送机械时，巷道的净宽度指从巷道底板 起1.6 m高处的巷道宽度；当巷道不放置和不通行 运输设备时，巷道的净宽度指净高的12处的水 平距离。*38第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述巷道净宽度主要取决于运输设备本身的宽度、 人行道宽度和相应的安全间隙。无运输设备的巷道 可根据通风及行人的需要来选取。巷道内人行道的宽度和相应的安全间隙在煤 矿安全规程内都有明确的规定：*39第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（1） 新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一 侧，从巷道道碴面起1.6 m的高度内，必须留有 0.8 m（综合机械化采煤矿井为1 m）以上的人行 道，管线吊挂高度不得低于1.8 m；巷道另一侧的 宽度不得小于0.3 m（综合机械化采煤矿井为0.5 m）。巷道内安设输送机时，输送机与巷帮支护 的距离不得小于0.5 m；巷道内移动变电站或平板*40第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距 离不得小于0.3 m；输送机机头和机尾处与巷帮支 护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小 于0.7 m。*41第一节第一节 巷道掘进概述巷道掘进概述（2） 在生产矿井已有巷道中，人行道的宽 度不符合上述要求时，必须在巷道的一侧设置躲 避硐。两个躲避硐之间的距离不得超过40 m；躲 避硐宽度不