1、第一节 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。第1页/共182页第一节 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。第2页/共182页第一节 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。第3页/共182页第一节 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
2、、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。第4页/共182页第一节 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。第5页/共182页第一节 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
3、区段平巷等。第6页/共182页第一节 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。第7页/共182页第一节 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
4、层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井。第8页/共182页第一节 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。第9页/共182页第一节 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
5、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。第10页/共182页第一节 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。第11页/共182页第一节 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。第12页/共182页第一节 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
6、作面的开切眼、区段运输平巷和区段回风平巷。第13页/共182页第一节 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。第14页/共182页第一节 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。第15页/共182页第一节 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
7、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的砂岩第16页/共182页第一节 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。第17页/共182页第一节 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
8、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。第18页/共182页第一节 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第19页/共182页第一节 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
9、重变形，给安全生产造成很大麻烦。第20页/共182页第一节 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：第21页/共182页第一节 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。第22页/共182页第一节 巷道掘进概述第23页/共182页第一节 巷道掘进概述
10、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。第24页/共182页第一节 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。第25页/共182页第一节 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
11、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。第26页/共182页第一节 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。第27页/共182页第一节 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
12、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。第28页/共182页第一节 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。第29页/共182页第一节 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。第30页/共182页第一节 巷道掘进概述第31页/共182页第一节 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
13、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。第32页/共182页第一节 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，第33页/共182页第一节 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。第34页/共182页第一节 巷道
14、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。第35页/共182页第一节 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：第36页/共182页第一节 巷道掘进概述 （1）
15、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第37页/共182页第一节 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。第38页/共182页第一节 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
16、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；躲避硐宽度不得小于1.2 m，深度不得小于0.7 m，高度不得小于1.8 m；躲避硐内严禁堆积物料。第39页/共182页第一节 巷道掘进概述（3）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6 m的高度内，必须留有宽1 m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8 m。（4）在巷道曲线段，车辆四角要外伸或内移，应将安全间隙适当加大，一般外侧加宽200 mm，内侧加宽100 mm。第40页/共182页第一节 巷道掘进概述2.巷道的净高度矩形、梯形巷道的净高度是指自道碴面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。拱形
17、断面的净高度是指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度，由壁高和拱高组成。半圆拱的拱高为巷道净宽的1/2，圆弧拱及三心拱的拱高常取巷道净宽的13。第41页/共182页第一节 巷道掘进概述煤矿安全规程规定：主要运输巷和主要风巷的净高自轨面起不得低于2 m。采区（包括盘区）内的上山、下山和平巷的净高不得低于2 m，薄煤层内不得低于1.8 m。采煤工作面运输巷、回风巷及采区内溜煤眼等的净断面或净高由煤矿企业按设计需求统一规定。第42页/共182页第一节 巷道掘进概述（三）水沟及其管线的布置巷道掘进时在巷道一侧设置有水沟，用来排水。要求水沟的建设和巷道掘进同步。在水沟上铺盖板，一般作为人行道。平巷
18、水沟坡度可取35，或与巷道的坡度相同，但不应小于3。水沟宽度按煤矿安全规程的规定不小于0.8 m。第43页/共182页第一节 巷道掘进概述 在巷道两侧悬挂电缆电线，以保证工作面机械运转所需的电力供应。电缆的悬挂要求每3 m一个电缆钩，悬挂整齐，其悬挂高度在人行道侧时应保证不影响行人安全。第44页/共182页第一节 巷道掘进概述掘进工作面降尘供水管道一般设置在巷道侧的下方，以不影响行人和运输设备安全运行为准。巷道掘进时一般用局部通风机通风，在巷道一侧设置有胶布风筒。风筒吊挂在非人行道一侧，要求吊挂整齐，不影响运输设备的安全运行。第45页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 一、综合机械化掘进发
19、展概况及配套工艺 我国机械化掘进按机械化程度可分为普通机械化掘进和综合机械化掘进。第46页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺普通机械化掘进是利用钻爆法破碎煤岩，用装载机把破碎下来的煤岩装入运输设备，通过矿车或转载机、刮板输送机、带式输送机等设备运走，由人工架设支架，用人工或调度绞车运送支护材料和器材，通过局部通风机进行压入式通风，采用喷雾洒水的方式进行降尘。第47页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺综合机械化掘进是近二三十年间迅速发展起来的一种先进的巷道掘进技术。综合机械化掘进逐渐形成了以掘进机为主的3种类型的机械化掘进工艺：第48页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 综合机械化掘
20、进,主要掘进机械为悬臂式掘进机，简称掘进机。连续采煤机与锚杆钻车配套作业,主要掘进机械为连续采煤机。掘锚一体化掘进,主要掘进机械为掘锚机组。第49页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 1.掘进机 掘进机是一种集截割、装载、转运煤（岩）、降尘等功能为一体的大型高效联合作业机械设备，能实现连续掘进。第50页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺运依靠悬臂式掘进机进行落、装煤岩，通过矿车、梭车或其他运输设备（桥式转载机、刮板输送机、可伸缩带式输送机）输煤岩，用人工、托梁器、架棚机安装支架，利用绞车、单轨吊、卡轨车、铲运车、电机车、无轨胶轮车运送支护材料和器材，局部通风机进行压入式通风，除尘风机降
21、尘。第51页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 2.连续采煤机 连续采煤机是一种适用于短壁开采，集截割、装载、转运、移动行走、喷雾降尘于一身的综合机械化开采设备,具有体积小、调动灵活、使用方便等优点,不仅可开采煤炭,还能用于巷道掘进,在国外已广泛地使用。第52页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺根据与连续采煤机后配套设备和巷道布置方式的不同，连续采煤机掘进工艺可分为单巷掘进工艺、双巷掘进工艺及多巷掘进工艺。连续采煤机、梭车配套单巷掘进适用于施工任务紧、巷道地质条件差、煤层起伏大、顶板破碎的掘进工作面，所使用的主要设备有：第53页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 连续采煤机、梭车、
22、锚杆机、铲车、破碎机、带式输送机。连续采煤机、梭车或运煤车配套双巷及双巷以上掘进是应用最广泛的掘进工艺，对工作面地质条件要求不严格，所使用的主要设备是：连续采煤机、运煤车、锚杆机、铲车、破碎机、带式输送机。第54页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺连续采煤机、连运系统配套双巷掘进，是近年来才兴起的掘进方式，其特点是推进速度快，单进水平高，所使用的主要设备是：连续采煤机、连运系统、锚杆机、铲车、带式输送机。第55页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 3.掘锚机组 掘锚机组是适用于高产、高效矿井煤巷单巷快速掘进的掘锚一体化设备,是在连续采煤机和悬臂式掘进机的基础上发展的一种新型掘进机型。掘
23、锚机组将掘进与支护有机地组合起来,减少掘进与支护设备的换位作业时间,在同一台设备上完成掘进和支护工艺。第56页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺目前,掘锚机组主要有2种：以连续采煤机为基础的掘锚机组。悬臂式掘进机加装机载锚杆机的掘锚机。掘锚机组与连续采煤机作业相比具有掘锚平行作业、单巷快速掘进及顶板及时支护等优点。掘锚机组按作业方式可划分为同时实现掘锚作业的掘锚机组和先截割后支护的掘锚机组2类。第57页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 二、综合机械化掘进工作面的设备布置 综合机械化掘进工作面的设备布置如图6-3所示。第58页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺以悬臂式掘进机1、桥式
24、转载机2、带式输送机6、湿式除尘器5和压入式软风筒8配套，在煤巷或半煤巷掘进工作面完成截割、装载、转运煤岩及降尘等掘进工序。第59页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺掘进机1工作时，为了适应桥式转载机2与可伸缩带式输送机6搭接长度的要求，可伸缩带式输送机的外段机尾4的长度必须能延长1215 m，以保证转载及运输的连续性，减少可伸缩带式输送机拉伸输送带的次数，缩短辅助工时，加快掘进速度。通风方法以压入式通风为主，靠近工作面一段用辅助抽出式通风的长压短抽方式。第60页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 综合机械化掘进工作面掘进机的实际布置，如图6-4、图6-5所示。第61页/共182页第二
25、节 综合机械化掘进工艺第62页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 三、综掘工艺 综掘工艺包括破煤（岩），装载、转载、运输，巷道支护，辅助作业等工序。（一）破煤（岩）综掘工作面破煤（岩）是由掘进机的截割机构运动来完成的。截割头可以到达工作面任意部位，可以准确地切割出设计断面。第63页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 截割速度的快慢取决于许多因素，如煤岩运输的均衡性和材料供应的及时性、掘进机的磨损程度、设备的效能以及工作面全体工人的技术水平和密切的配合程度等，但是决定因素是煤在巷道掘进断面上所占的百分比和岩石的硬度。第64页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 根据工作面的岩性采用不同
26、的截割落煤方式。煤巷中，如果整个断面上煤质坚硬，则采用水平分层由下向上截割落煤；如果煤质不硬，则由上向下落煤，因为煤质较软时，大块煤容易掉落，砸坏装载部的耙爪或者在转载机中卡住；在半煤岩巷道中，无论卧底还是挑顶，都应当先落煤，并根据煤的硬度，采用与煤巷中分层落煤相同的方法落煤。第65页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 根据不同的煤层条件，采用不同的截割方法。一般情况下，煤软时多吃刀，煤硬时少吃刀。在截割程序上，应采取先割底槽的办法，可使上部煤岩松动垮落一部分，并减轻截割头电机的负担，减少截齿磨损。第66页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺（二）装载、转载、运输掘进机的截割破煤是连续工
27、作的，要求装、运工作必须与其适应。一般半煤岩巷道掘进时，全部使用各种类型的刮板输送机和带式输送机进行转运和运输，煤岩混运，一直运进井下煤仓，然后提升到地面洗选。第67页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 掘进机本身带有装运设备。掘进机截割头切割下的煤岩，由掘进机前面配有的耙爪或星轮装载，再由机体下面第一输送机（机身自带）运到后面，落入第二输送机（刮板转载机或桥式胶带转载机），完成转载工作。随后，转载机的卸载端与带式输送机搭接，带式输送机的另一端与卸载仓相连，把煤岩运入煤仓，完成运输工作。第68页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 随着掘进工作面的推进，不断接长相对固定的带式输送机。由于
28、采用可伸缩的带式输送机，故随着掘进循环进尺的增加达到一定长度而需要延长胶带机时是比较方便的。当带式输送机的可伸长度用完时，再铺设一条新的胶带机。第69页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺在装载过程中，对于直径达到80 cm的大块煤或岩石，必须用截割头或人工破碎，防止在转载、运输的卸装过程中发生卡料事故。第70页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 （三）巷道支护 综掘巷道的掘进主要包括截割、运输和支护三大工序。截割和支护两大工序是交替进行的，装、转、运是与截割同时进行的；支护工作则需单独占用循环工时。第71页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 煤巷综掘工作面的支护是用棚式支架或锚杆、
29、锚喷支护。棚式支架（俗称棚子）包括矿用工字钢棚子、U型钢拱形棚子、可缩性的金属棚子以及木棚子等。煤巷综掘工作面的支护还可采用锚杆、锚喷、锚网、锚网喷联合支护结构等。第72页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺工作面掘进一定距离需支护时，停止截割落煤，用截割头把棚腿窝直接掘出，把棚腿立好，可利用掘进机的截割臂辅助进行架棚工作。第73页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 采用锚网支护时，一般在掘进机另一侧配备锚杆打眼安装机。工作面需要安装锚杆时，掘进机稍向后退一段距离，并将截割臂转向一侧伏在底板上，为锚杆机工作提供方便条件。锚杆机的工作臂犹如机械手，可在工作面前方旋转270第74页/共182
30、页第二节 综合机械化掘进工艺因此，巷道两侧及顶部均可打孔和安装锚杆。锚杆眼打好后，先填入树脂药包，将药包装在一根塑料管内，然后用炮棍将药包捅入孔内，随即由锚杆安装机将锚杆送入孔内，经半分钟，树脂凝固即可受力。第75页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 （四）辅助作业 1.单轨吊辅助运输 机掘巷道中，一般使用单轨吊形式架空运输。单轨吊是一根工字形的钢轨。单轨吊的上端用特制的卡子，悬吊在金属支架的顶梁上，或在锚杆支护的巷道里，由锚杆悬吊。单轨吊的下端，挂上特制的小滑车，沿工字钢轨的下缘行走。第76页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 使用单轨吊将掘进工作面所需支护材料等运到工作面，卸到巷道
31、两侧备用。有些煤矿，在采用掘进机掘进时，把为掘进机服务的除尘装置、空气冷却设备、动力站、变压器、风筒、电缆等设施，均由单轨吊悬吊着，可随工作面移动而移动，既灵活又方便。第77页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 2.通风与除尘 掘进工作面通风一般采用大直径风筒、大功率局部通风机进行压入式通风。胶质风筒的直径为8001 000 mm，局部通风机功率为4547 kW。风筒悬吊在巷顶或巷帮上，靠近掘进工作面一段采用伸缩式的风筒。第78页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺为了保持掘进巷道内空气的平衡，向工作面输送的新鲜空气量应大于掘进机吸尘器的抽出量，一般情况下每分钟向工作面输送的新鲜风量不小
32、于420 m3。除尘工作是用吸尘设备完成的。掘进机除有喷水装置外，一般都配有吸尘装置。第79页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 3.定向 机掘巷道的定向是采用激光指向仪进行的。有的掘进机上带有定向装置，使用时要不断与巷道固定的激光指向仪校核。采用人工定向时，由于掘进机推进速度快，每天应给线12次。第80页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺掘进机要严格按照中心线、腰线掘进，防止“爬坡”、“啃底”、“偏帮”，坚持三挂线，即支护挂线、交接班挂线、验收检查挂线。4.排水、照明掘进机头有积水时，要开掘水窝，用水泵排水。机掘工作面要有良好的照明设施，根据需要安设一定数量的防爆灯进行照明。第81页
33、/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 四、巷道施工的基本要求 在巷道掘进工作中，要保证巷道断面的规格、尺寸和巷道的坡度、方向符合设计的要求，必须按巷道的中心线、腰线进行施工。1.中心线 中心线是巷道掘进走向方向的基准线。中心线一般按巷道中心标在巷道顶板或支架上。主要采区准备巷道应使用激光定向仪标线。第82页/共182页第二节 综合机械化掘进工艺 2.腰线 腰线是指示巷道坡度的基准线。腰线一般按距巷道底板或永久轨面以上1 m高为准，标在巷道侧帮或支架上。第83页/共182页第三节 巷道支护 一、巷道矿压概述 地下岩体在采动前，由于自身重力作用在岩体内部引起应力，通常称为原岩应力。开采前的岩体处
34、于相对静止状态，所以原岩体处于应力平衡状态。井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布；在重新分布过程中促使围岩产生运动，导致围岩发生变形、断裂、位移，直至垮落。第84页/共182页第三节 巷道支护由于采掘活动的影响，在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力称为矿山压力，简称矿压。1.巷道矿压引起采区巷道变形与破坏基本形式（1）顶板的变形与破坏。其主要形式是顶板规则冒落、顶板不规则冒落和顶板弯曲下沉。第85页/共182页第三节 巷道支护 （2）巷道底板的变形与破坏。其主要形式是巷道底板塑性鼓起和底板一般鼓起。（3）巷道两帮的变形与破坏。其主要形式是出现鼓帮、帮开裂或破坏、
35、帮小块危岩滑落或片帮等。（4）其他变形与破坏。可能出现大型冒顶与片帮、鼓帮或鼓底、断面全部快缩和闭合等。第86页/共182页第三节 巷道支护2.冲击地压冲击地压又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。冲击地压的特征是：第87页/共182页第三节 巷道支护 常伴随有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震。常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。第88页/共182页第三节 巷道支护冲击地压是世界范围内煤矿矿井中最严重的自然灾害之一，发生前一般没有宏观预兆，而是以突然、急剧、猛烈的形式将煤岩体抛出，造成支
36、架损坏、片帮冒顶、巷道堵塞，导致施工人员被砸伤、摔伤、挤伤，甚至由于巷道堵塞窒息死亡。第89页/共182页第三节 巷道支护目前，随着我国煤矿开采深度的不断增加，冲击地压灾害呈现越来越严重的发展态势，给煤矿安全生产和广大煤矿职工的生命安全造成了极大的威胁。第90页/共182页第三节 巷道支护 【案例6-1】2001年1月6日和12日抚顺老虎台矿的两次2.8级冲击地压造成4人死亡、36人负伤，采区被迫关闭，采煤机、液压支架和输送机等采运机械及附属设备均未能撤出，毁坏巷道300余米。这两起事故造成直接经济损失超过亿元。2011年11月3日，河南省义马千秋煤矿发生一起重大冲击地压事故，巷道发生严重的挤
37、压垮冒，造成10人死亡。第91页/共182页第三节 巷道支护 虽然近几年，冲击地压频频发生，但并非不可抗拒，可以采取一定的技术措施超前预防冲击地压的发生。对于掘进机操作作业人员应采取如下自我保护措施：（1）休息时不坐在较大型的物料上、轨道上、瓦斯抽放管道下等，避免发生冲击地压时被挤伤、摔伤和砸伤。第92页/共182页第三节 巷道支护 （2）行走、休息时尽量远离煤壁，避免被片帮煤打伤。（3）由于爆破时易诱发冲击地压，因此严格执行远距离、定点、定时躲炮等安全措施，在作业过程中要严格遵守安全规定，以确保安全。第93页/共182页第三节 巷道支护 二、巷道支护 巷道支护的目的在于改善围岩的受力状况，减
38、缓围岩的变形移动速度，维护安全的工作空间。巷道支护的基本形式包括架棚支护、砌碹支护和锚喷支护。第94页/共182页第三节 巷道支护 （一）架棚支护 按支架的材料构成，棚式支架可分为金属支架和钢筋混凝土支架；按巷道断面形状，棚式支架可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结构，棚式支架可分为刚性支架和可缩性支架。第95页/共182页第三节 巷道支护 （二）砌碹支护 砌碹支护的主要形式是直墙拱顶式支护，直墙拱顶式支护由拱、墙和基础3个部分组成。该支护具有坚固、耐久、防火、通风阻力小等优点。该支护缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。第96页/共182页第三节 巷道支护 （三）锚喷支护 锚喷支护是锚
39、杆支护、喷射混凝土支护和锚杆与喷射混凝土联合支护的总称。1.锚杆支护 锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。第97页/共182页第三节 巷道支护 锚杆不同于一般的支架，它不只是消极地承受巷道围岩所产生的压力和阻止破碎岩石的冒落，而是通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。因此说，锚杆支护是一种积极防御的支护方法。第98页/共182页第三节 巷道支护 （1）锚杆支护作用的机理。锚杆支护的作用机理有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作
40、用、围岩补强作用和减小跨度作用等，如图6-6所示。第99页/共182页第三节 巷道支护 悬吊作用。在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量，如图6-6（a）所示。第100页/共182页第三节 巷道支护 组合梁作用。在没有稳固岩层的薄层状岩层中，锚杆将薄层岩石锚固成一个岩石板梁，提高顶板的承载能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的锚固力及杆体强度和岩层性质,如图6-6（b）所示。第101页/共182页第三节 巷道支护 挤压加固作用。在块状围岩中，锚杆可将巷道周围的危石彼此挤紧，对岩石起到挤压加固作用，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能
41、维持自身稳定，而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而能保持巷道的稳定性，如图6-6（c）所示。第102页/共182页第三节 巷道支护 减小跨度作用。巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上点柱，因而就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩小了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力，如图6-6（d）所示。第103页/共182页第三节 巷道支护 （2）锚杆支护的形式。锚杆支护按组合构件可分为7类支护：单体锚杆、锚杆网、锚杆钢带、锚杆梁、锚杆桁架、锚杆锚索、多种组合。其中，多种组合又包括锚带网、锚梁网、锚杆桁架网、锚带（梁）网索等。根据巷道围岩稳定性，采用合适的锚杆支护形式。第104页/共182页第三节 巷道支
42、护各类支护应选择合理的参数，以便达到最佳的支护效果。锚杆杆体的直径、长度及形状，托盘的材质、强度，树脂锚固剂的技术特征等，都决定着锚杆在巷道内的布置：第105页/共182页第三节 巷道支护 锚杆的布置方式。锚杆的布置一般有“矩形”（正方形、长方形）和“五花形”布置等，如图6-7所示。第106页/共182页第三节 巷道支护锚杆的间排距一般取0.6 m、0.8 m和1.0 m，顶板条件良好或采用联合支护方式时可取1.0 m和1.2 m。锚杆的锚固方式。锚杆的锚固方式可分为端头锚固、加长锚固和全长锚固。应根据锚杆杆体性能和围岩强度来选择锚固方式。第107页/共182页第三节 巷道支护 例如，圆钢锚杆
43、宜选用端头锚固，螺纹钢锚杆可采用加长或全长锚固；硬岩层中可采用端头锚固，破碎软岩及煤层中宜采用加长锚固或全长锚固。第108页/共182页第三节 巷道支护 树脂锚固剂。树脂锚固剂与不同材质的杆体配套已成为现代锚固工程的最佳材料。它黏结能力强，固化速度快，耐久性好，抵御外界和人的影响因素能力强，安全可靠性高，产品质量稳定，贮存期长。锚固剂由两种不同成分严格按科第109页/共182页第三节 巷道支护 学配方分隔包装组成。安装时，锚固剂放入锚杆孔内，用锚杆安装机械带动杆体高速旋转，搅破薄膜后，两种成分互相混合，立即发生化学反应。其凝胶时间可按设计要求在十几秒到几小时准确调控。第110页/共182页第三
44、节 巷道支护 树脂锚杆。树脂锚杆是以合成树脂为黏结剂，在固化剂和加速剂的作用下将锚杆和岩石牢固地黏结成为一个坚固的新型锚杆。树脂锚杆由树脂药卷、锚杆杆体、托盘和螺母等部件组成。高强度螺纹钢锚杆结构如图6-8所示。在安装锚杆时，应严格按照锚固剂的技术特征进行操作。第111页/共182页第三节 巷道支护第112页/共182页第三节 巷道支护（3）锚杆支护施工安全的注意事项。巷道锚杆支护施工必须有作业规程，并且严格按作业规程的规定组织施工。锚杆眼必须按作业规程要求的间距和排距布置，锚杆至迎头的间距必须小于锚杆的设计排距。第113页/共182页第三节 巷道支护 打眼前，必须“敲帮问顶”，撬掉活矸，按规
45、定架设临时支护，严禁空顶作业。钻眼时应按事先确定的眼位标志处钻进。钻完后应将眼内的岩粉和积水吹（掏）干净。第114页/共182页第三节 巷道支护 锚杆眼应做到当班打的眼当班锚。锚杆的外露长度要符合作业规程的规定，一根锚杆上不允许上两个托板或螺帽。锚杆眼必须按照规定角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面、裂缝打眼。第115页/共182页第三节 巷道支护 使用树脂锚杆时应用防护手套，未固化的树脂药包和固化剂具有毒性和腐蚀性，应避免与皮肤接触。破损的药包应及时处理，严禁树脂药包接触明火。锚杆安装时的预应力必须符合作业规程的规定，否则将可能导致重大事故的发生。第116页/共182页第三节 巷道支护 【案例6
46、-2】某年10月1日，某矿西三采区12304副巷掘进工作面发生了一起大面积冒顶重大事故。冒顶区24根水泥锚杆中脱落17根，当场造成6人死亡。事故原因是该矿处在推广锚杆支护的初期，对锚杆支护的原理认识不清，作业人员没能按要求操作，安装锚杆时，几乎所有螺帽都没有拧紧，造成大面积冒顶。第117页/共182页第三节 巷道支护 2.喷射混凝土支护 喷射混凝土是将水泥、砂、石子按一定比例混合搅拌后，送入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌和料送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，起到支护作用的一种支护形式和施工方法；是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺。第118页
47、/共182页第三节 巷道支护 喷射混凝土工艺流程如图6-9所示。喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土支护大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。第119页/共182页第三节 巷道支护（1）喷射混凝土支护作用原理。支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能，特别是抗压强度较高，可达20 MPa以上，因而能起到支撑作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面，起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。第120页/共182页第三节 巷道支护 充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节
48、理和凹穴，大大提高了围岩的强度。隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落第121页/共182页第三节 巷道支护同时，由于围岩裂隙中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作用而使原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定性和强度。第122页/共182页第三节 巷道支护 柔性支护作用。喷射混凝土的黏结力大，同时喷层较薄，具有一定的柔性。它既能和围岩黏结在一起产生一定量的共同变形，使喷层中的弯矩大为减小，甚至不出现张应力，又能对围岩变形加以控制。第123页/共182页第三节 巷道支护第124页/共
49、182页第三节 巷道支护（2）喷射混凝土支护安全施工注意事项。在使用喷射机前，应对其进行全面检查，发现问题及时处理。喷射机要专人操作。处理机械故障时必须切断电源、风源。送风、送电时必须通知有关人员，以防发生事故。第125页/共182页第三节 巷道支护 初喷前，要先敲帮问顶，清除危岩活石，以保证作业安全。初喷应紧跟迎头，喷体支护的端头距工作面的距离必须符合作业规程的规定。喷射中发生堵管时，应停止作业。处理堵塞的喷射管路时，在喷枪口的前方及其附近，严禁有其他人员，以防突然喷射和管路跳动伤人。疏通堵管采用敲击法。第126页/共182页第三节 巷道支护 在斜井和巷道中使用的长距离钢管或塑料管要定期转动
50、，使其磨损均匀。作业中要经常检查输料管和出料弯头处有无磨薄、击穿现象，发现问题及时处理。较高巷道喷顶时，要搭设可靠的工作台或用机械手喷射。喷射手应配两人，一人持喷头喷射，一人辅助照明并负责联络、观察顶板及喷射情况，以确保安全。第127页/共182页第三节 巷道支护 向喷射机送料人员要站在安全地点。斜巷悬车上料时，车下方必须设挡车柱。喷射机必须保持密封性能良好，防止漏风和粉尘飞扬，加强工作面通风。喷射作业中粉尘的来源主要是水泥和砂粒中的矽尘飞扬。长期吸入粉尘，会危害工人的身体健康。凡从事喷射作业的人员，必须佩戴劳动保护用品。喷射前应开启降尘设备和设施。第128页/共182页第三节 巷道支护 3.
