03水平及倾斜巷道掘进.ppt

河南理工大学 《采煤概论》精品课程第三篇 井巷掘进与支护第8章 水平及倾斜巷道掘进 * *1 1本章主要内容►第8章 水平及倾斜巷道掘进§ 第一节 巷道断面形状 § 第二节 巷道掘进 § 第三节 煤及半岩巷掘进 § 第四节 倾斜巷道施工特点 § 第五节 硐室及交岔点的施工方法特点 § 思考题Date2第一节 巷道断面形状及尺寸►一、巷道断面形状选择►我国煤矿巷道常用的断面形状是梯形、矩 形和直墙拱形（如半圆拱形、圆弧拱形、 三心拱形，简称拱形），只是在特定的岩 层和围岩压力条件下才选用不规则的形状 （半梯形）、圆形、椭圆形、封闭拱性等 巷道断面形状如图8-1所示 Date3图8-1 巷道断面形状Date4第一节 巷道断面形状及尺寸►二、巷道断面尺寸的确定 § 《煤矿安全规程》规定，巷道净断面， 必须满足行人、运输、通风、安全设施 、设备安装、检修和施工的需要因此 ，巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途 ；存放和通过它的机械、器材或运输设 备的数量和规格；人行道宽度与各种安 全间隙以及通过巷道的风量等Date5第一节 巷道断面形状及尺寸• 设计巷道断面尺寸时，应根据上述诸因素和 有关规程、规范的规定，首先定出巷道的净 断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支 架参数，道床参数，计算出巷道的设计掘进 断面尺寸，并按允许加大值（超挖值），计 算出巷道的计算掘进断面尺寸；最后，按比 例绘制包括水沟、墙角在内的巷道断面图， 编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消 耗量表。

Date6第一节 巷道断面形状及尺寸►巷道断面尺寸的确定方法和步骤如下： § 1.巷道净宽度； § 2.巷道净高度； § 3.巷道净断面； § 4.风速校核净断面； § 5.巷道设计掘进断面积Date7图8-2 梯形双轨巷道断面尺寸计算图Date8第一节 巷道断面形状及尺寸•1.巷道的净宽度 •梯形巷道的净宽度是指：当其内通行矿车、电机车时，车辆顶面水 平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽度系指底板起1.6m 高水平的巷道宽度 •单轨巷道： •双轨巷道： •式中： – a——巷道不行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离 一般不小于200mm或250mm – A——所用电机车或矿车中最大的宽度，从运输设备规格表中可以查到 ，mm； – c——巷道行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离 一般不小于700mm以上 – n——运输设备之间的最小间隙，不得小于200mmDate9第一节 巷道断面形状及尺寸• 巷道的净宽度必须满足从道渣面起1.6m的高度内 ，留有宽度不小于0.8m的人行道在设计梯形巷 道净宽时，常常采用根据标准顶梁的尺寸、棚腿 斜角来推算巷道净宽度的办法定出巷道的净宽度 。

• 2.巷道的净高度 – 梯形巷道的净高系指渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、 锚杆露出长度终端的高度 – 巷道设计计算掘进高度： – 巷道计算掘进高度： – 渣面起巷道沉实前的净高： – 渣面起巷道沉实后的净高： – 轨面起巷道沉实前的净高： Date10第一节 巷道断面形状及尺寸•式中： – h1——轨面起巷道沉实后的净高： – t——背板厚度，计算掘进断面时取25mm； – d——坑木直径，若为金属棚子则为柱截面高度； – hb——道渣高度； – δ——预留下沉量 – ha——规平面到道渣棉高度； •巷道的净断面积 – 梯形巷道的支架棚腿常有80°左右倾角，所以有了巷道的净宽与净高， 还要求出巷道顶板净宽B1与底部净宽B2，然后才计算出巷道的净断面 – 梯形巷道净断面： •式中： •3.风速校核净断面积 – 生产矿井的巷道通常兼作通风用，因此还应按照《煤矿安全规程》等 规定的允许最大风速进行验算，即Date11第一节 巷道断面形状及尺寸►式中： ►v——通过巷道风流的速度，m/s； ►Q——通过巷道的风量，m3/s； ►S——巷道的净断面机，m2； ►Vm——巷道允许通过的最高风速，m/s。

§ 《煤矿工业设计规范》规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s，输 送机巷或采区风巷一般不大于4m/s设计时，应在不违反《煤矿安全规程 》的原则下，按规范要求确定巷道断面，以留有余地 § 设计出的巷道净断面积，不符合上述风速要求的，须加大断面尺寸 ►4.巷道设计掘进断面积 § 巷道净尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的设计掘进尺寸，进而求算 出巷道的设计掘进断面积在实际工作中，爆破后的巷道表面不可能很光 滑，会有一些凹凸不平的现象，因此，实际掘进断面要比计算断面加大 3%左右掘进断面面积，是计算巷道掘进工作量是不可缺少的一个数据 Date12第二节 岩巷掘进►岩巷掘进在我国煤矿目前主要仍采用钻眼爆破破 岩法，其主要工序包括：打眼、装药放炮、工作 面通风、装运岩石及巷道支护等作业这些工序 组成工作循环环，不断重复这种循环，使巷道掘 进不断向前推进►打眼、清理岩石和巷道支护是最繁重的三个工序 ，所占时间比较长工作面通风主要是为了排除 爆破后的有毒气体和供给新鲜空气，是一种辅助 作业另外，架设保安用的临时支护，敷设各种 管道、修筑排水沟、铺设轨道等，也都是掘进中 的辅助作业Date13第二节 岩巷掘进一、钻眼爆破►1．工作面炮眼布置 § 掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏 槽眼、辅助眼和周边眼三类。

其起爆顺序依次 为掏槽眼、辅助眼和周边眼 § 掏槽眼的作用时首先在工作面上将某一部分岩 石破碎并抛出，在一个自由面的基础上蹦出第 二个自由面来，为其它炮眼的爆破创造条件 按掏槽眼的方向可将掏槽眼的布置方式分为三 类：即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽 Date14图8-3 斜眼掏槽炮眼布置图Date15第二节 岩巷掘进►2．爆破参数的确定►爆破参数包括: § 炸药消耗量; § 炮眼直径：炮眼直径是根据药包直径来确定的一般的 标准药卷直径为32及35mm，炮眼直径要比药卷直径大 4～7mm,这样炮眼直径就是36～42mm § 炮眼深度 :合理的炮眼深度确定的依据是：炮眼利用率 比较高（一般不低于85～90%）；钻眼和掘进速度快； 巷道掘进成本低 § 炮眼数目 :炮眼数目可以按照一个循环的总装药量平均 装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参 考 Date16第二节 岩巷掘进►3.装药结构与起爆§ 掏槽眼与辅助眼的装药结构，有正向连续装药 与反向连续装药两种 § 在煤矿巷道掘进中，最好使用多段毫秒雷管， 按照规定的起爆顺序全断面一次起爆Date17第二节 岩巷掘进►4.钻眼工作►1)定向工作§ 为了在工作面正确布置炮眼和掌握巷道掘进方 向和坡度，钻眼前应检查巷道的中线和腰线。

§ 利用矿用激光指向仪指示中线位置既准确又省 时激光指向仪固定在距工作面100m远的巷道 中线位置上，激光光束在工作面岩壁上显现的 红光点，即为中线位置掘进时，根据它既可 确定炮眼位置，又可确定腰线位置 Date18第二节 岩巷掘进►2）多台凿岩机工作►为缩短钻眼总时间，组织快速施工，在采 用气腿式凿岩机钻眼时，一般多采用多台凿 岩机平行作业，在中硬岩石中可按1.5～ 2.0m2配备一台，在坚硬岩石中可按1.0～ 1.5m2配备一台的标准确定Date19第二节 岩巷掘进►3)钻眼工作的机械化 § 随着高速高频凿岩机的出现和中深孔爆破方法的使用，以及光面爆 破的推广，为进一步提高钻眼效率、降低劳动强度和实现快速掘进 的迫切需要，在岩巷掘进中正在积极推广应用凿岩台车及凿装联合 机组 § 采用凿岩台车并配以重型凿岩机钻眼，具有凿岩速度快，作业人员 少，钻眼效率高，劳动强度低，钻眼质量高等优点但钻眼与装岩 不能平行作业，凿岩台车与装岩机更换进出工作面的时间较长，在 双轨大断面巷道中才便于使用 § 采用钻装机并配以重型凿岩机钻眼，除具备凿岩台车的全部优点外 ，它本身带有装岩设备，实现了钻眼、装岩综合机械化，同时一机 多用，提高了设备利用率，但由于钻装机构比较复杂，作业环节多 ，目前只在一些大型矿山使用。

Date20第二节 岩巷掘进►二、装岩与调车 § 装岩与调车是巷道掘进中比较繁重的工作，一 般情况下，装岩时间约占掘进循环时间的35～ 50%，个别情况甚至达到75%因此，提高装 岩机械化水平及其生产率是实现快速掘进的主 要措施Date21第二节 岩巷掘进（一）岩石装载设备 § 铲斗装岩机、耙斗装岩机、蟹爪式装岩机等 （二）调车工作 § 常用调车方法有以下几种： ►固定错车道调车法 ►浮放道岔调车法►转载输送机►梭式矿车ZS-60型蟹爪式装岩机 Date22耙斗装岩机的外形图 耙斗装岩机的传动系统 Date23图8-13 固定错车场1—装载机；2—矿车；3—空车；4—重车方向；5—空车方向；6—电机车 Date24图8-14 单轨浮放双轨道岔 1—道岔；2—浮放轨道；3—支撑装置Date25图8-17 梭式矿车1－板式输送机转载轮；2—车帮；3—传动链；4—底盘；5—车轮底架；6—车轮；7—减速装置 Date26第二节 岩巷掘进三、岩石平巷掘进机械化作业线 § 1．多台气腿式凿岩机钻眼—铲斗后卸式或耙斗式装载 机装岩——固定错车场或浮放道岔或调车器调车——矿 车及电机车运输；这种作业线简单易行，但机械化程度 较低，在我国煤矿应用最多。

§ 2．多台气腿式凿岩机钻眼—铲斗侧卸式或耙斗式装载 机装岩——胶带转载机转载——矿车及电机车运输；这 种作业线与上述第一条作业线相比，是以增加胶带转载 机来实现快速掘进的 § 3．多台气腿式凿岩机钻眼—蟹爪式装载机或耙斗式装 载机装岩——梭式矿车转运——电机车牵引；这种作业 线以采用梭式矿车来实现快速掘进，但必须有直接卸载 条件，设备较复杂 Date27第二节 岩巷掘进§ 4．由凿岩台车钻眼--铲斗侧卸式装载机装岩--胶带转载 机转载--矿车及电机车运输；这种作业线提高了钻眼机 械化水平，加快了凿岩速度，它适用于大断面岩石巷道 （12m2以上）掘进 § 5．钻装机钻眼与装岩--胶带转载机转载--矿车及电机车 运输；这条作业线实现了钻眼、装岩综合机械化，不需 花费凿岩台车与装载机更换进出的调动时间►钻装机一机多能，既能钻眼又能装岩，如还能打 锚杆眼，我国习惯称它为钻装锚机图8-18为 ZZM8-12型钻装锚机组Date28图8-18 ZZM8-12型钻装锚机组 1－中间挂斗钻臂；2—钻臂；3—转柱油缸；4—溜槽；5—台车； 6—支承油缸；7—前支千斤顶；8—推进器；9—耙斗；10—尾轮Date29第二节 岩巷掘进►6．岩巷掘进机§ 岩巷掘进机是采用机械破岩，并能实现破岩、装岩、转 载、临时支护、喷雾防尘诸工序的一种联合机组，所以 也称联合掘进机。

§ 岩巷掘进机与钻眼爆破法相比较，具有机械化程度高， 速度快，成巷质量好，节省人力，效率高，对围岩破坏 影响小，支护容易，工作安全等优点它的缺点是：设 备重量大，动力耗量大，刀具寿命短，造价昂贵，工程 成本高，机器安装、检修、拆除工作量大，只适用于较 长的直巷道及曲率半径很大的拐弯巷道Date30第三节 煤及半煤岩巷掘进►沿煤层掘进的巷道，如果在掘进断面中， 煤层占4/5以上者（包括4/5在内），称为煤 巷►在巷道掘进断面上既有煤层，又有岩层 当岩层（包括夹石层）占掘进工作面面积的 1/5～4/5时，即称半煤岩巷道Date31第三节 煤及半煤岩巷掘进一、煤巷掘进►(一)破煤方法 § 1.钻眼爆破破煤法图8-19 煤巷掘进的掏槽方法 a—扇形掏槽；b—半楔形掏槽；c—复式掏槽Date32第三节 煤及半煤岩巷掘进►2.风镐破煤§ 风镐破煤是一种简单易行的方法，所需设备少 ，并能减少瓦斯爆炸的危险，也有利于通风 因此，在巷道顶板破碎或煤质松软易于塌落的 巷道，以及虽经通风而瓦斯浓度仍降不到允许 放炮的浓度时，用风镐落煤就比较合适►（二）装煤方法 § 人力装煤。