1、 第一章第一章 施工准备施工准备 第一节第一节 读图与绘图读图与绘图褶皱基本形态褶皱基本形态背形指褶皱面上凸式弯曲背形指褶皱面上凸式弯曲向形指褶皱面下凹式弯曲向形指褶皱面下凹式弯曲背斜背斜向斜向斜褶皱的翼间角褶皱的翼间角圆弧褶皱圆弧褶皱尖棱褶皱尖棱褶皱箱状褶皱箱状褶皱挠曲挠曲圆弧褶皱圆弧褶皱尖棱褶皱尖棱褶皱箱状褶皱箱状褶皱挠曲挠曲直立水平褶皱直立水平褶皱直立倾伏褶皱直立倾伏褶皱斜歪水平褶皱斜歪水平褶皱斜卧褶皱斜卧褶皱平卧褶皱平卧褶皱倾竖褶皱倾竖褶皱断层面断层面断层线断层线断盘（上盘）断盘（上盘）断盘（下盘）断盘（下盘）断层线断层线断层崖断层崖断层三角面断层三角面地形错开地形错开断层破碎带断层破
2、碎带断层破碎带断层破碎带构造透镜体构造透镜体面理化带面理化带断层构造岩断层构造岩断层构造岩、构造突变带等断层构造岩、构造突变带等（一）、（一）、矿图的概念和种类矿图的概念和种类 为了满足矿井设计、施工和生产管理等工作的需要而绘制的一系列图纸，统称为矿图。矿图是进行矿井设计、科学管理和指挥生产、合理安排生产计划、预防和治理灾害等必备的基础资料。生产矿井必备的基本矿图可分为两大类：矿井测量图，矿井地质图。矿井测量图中，根据测量成果直接展点绘制的，称为原图；根据原图复制的称为复制图。按照规程的规定，常用的矿井测量图有以下八种：(1)井田区域地形图，比例尺为12000或15000；(2)工业广场平面图
3、，比例尺为1500或11000；(3)井底车场平面图，比例尺为1200或1500；(4)采掘工程(分层)平面图，比例尺为11000或12000；(5)主要巷道平面图，比例尺为11000或12000；(6)井上、井下对照图，比例尺为12000或15000；(7)井筒断面图，比例尺为1200或1500；(8)主要保护煤柱图，包括平面图和断面图，比例尺一般与采掘工程平面图一致。（二）、（二）、矿图的分幅与编号矿图的分幅与编号 矿图的比例尺一般都不小于1/5000，其分幅方法有正方形分幅和自由分幅两种。1、正方形分幅与编号 正方形分幅是以纵横坐标的整公里数或整百米数作为图幅的分界线，图廓呈正方形。一幅
4、15000的图分为四幅12000的图；一幅12000的图分为四幅11000的图；一幅11000的图分为四幅1500的图。采用正方形分幅时，图幅按下述方法编号：比例尺为15000的图幅的编号由该图幅所在投影带中央子午线的经度与图廓西南角点的坐标(以km为单位)组成，如某幅15000的图，所在投影带中央子午线的经度为117，图廓西南角点的坐标为x=4426 km，y=548 km，则该幅图的编号为：117-4426-548。比例尺为12000至1500的图的编号是在15000的图的基础上进行的：12000的图的编号是在其所在的15000的图的编号后加甲、乙、丙、丁；11000的图是在其所在1500
5、0的图的编号后加1、216；1500的图是在其所在15000的图幅编号后加(1)、(2)、（3)(64)。2、自由分幅与编号 在实际应用中，大部分矿图都是采用自由分幅的方法，即图幅的大小可自由选定，坐标格网线可与图边斜交。但一般应符合以下要求：(1)便于长期保存；(2)便于绘制和使用；(3)在同一矿井中，图幅的大小应尽量一致。自由分幅的矿图，一般不进行统一的编号，而是在规定的图签中加注图名，以便于查找和使用。（三）、（三）、矿图绘制的基本原理矿图绘制的基本原理 矿图实际上是反映矿区范围内地物、地貌以及井下的巷道、地质构造和煤层空间赋存状态的图件。矿图一般都是根据标高投影的原理绘制的。矿井的井筒
6、、钻孔、测量的控制点等就是根据点的标高投影原理而绘制的；巷道的中心、煤岩层面的交线等在局部可视为直线，煤层面、断层面等在局部可视为平面，因此，绘制和识读的基础就是要掌握点、直线、平面的标高投影的基本方法以及它们间的相互位置关系。采用水平面作为投影面，将空间物体上各特征点垂直投影于该投影面上，并将各特征点的高程标注在旁边，这种投影方法称为标高投影。（一）、（一）、点的标高投影点的标高投影 自空间的被投影点向投影面(水平面)作垂线并在垂足处注明点的标高，即得该点的标高投影。如图所示。由此可见，点在投影面上的位置仅由其平面直角坐标x、y决定，高程位置只能通过注记在旁边的标高数值来区分。（二）、（二）
7、、直线的标高投影直线的标高投影1、直线的标高投影表示方法 直线的标高投影可以用直线上两点的标高投影的连线表示，也可用直线上一点与标明该直线倾角(或斜率)的射线表示。两种表示方法如图。2 2、直线的要素及其相互关系直线的要素及其相互关系 直线的实际长度称为直线的实长，以L表示；直线在水平面上投影的长度称为直线的水平长度，也称平距，以D表示；直线与其在水平面上投影线的夹角称为直线的倾角，以表示；直线两端点的高程之差称为直线的高差，以h表示；直线的高差h与其平距D之比称为直线的斜率，也称坡度，以i表示。3 3、空间两直线的相互位置空间两直线的相互位置 空间两直线的相互位置关系有平行、相交和交错三种。
8、若空间两直线的标高投影彼此平行，且倾斜方向一致、倾角相等，则空间两条直线彼此平行；若空间两直线的标高投影相交，且交点的标高相同，则空间两直线相交；若空间两直线既不平行，又不相交，则必交错。交错有三种情况:投影相交，交点的标高有两个；投影平行且倾向相同，但倾角不等；投影平行，倾向相反。（三）、平面的标高投影（三）、平面的标高投影1 1 平面标高投影的表示方法平面标高投影的表示方法 平面的标高投影是以平面上的两条等高线在水平面上的投影来表示的。2 2 平面的三要素平面的三要素 平面的走向、倾向和倾角统称为平面的三要素。平面的三要素表示了平面的空间状态。等高线的延伸方向称为平面的走向；倾斜平面内垂直
9、于等高线由高指向低的直线，称为平面的倾斜线，倾斜线在水平面上的投影，称为平面的倾向线，倾向线的方向称为平面的倾向；倾向线与倾斜线间的夹角(即图中的)，称为平面的倾角。运用标高投影表示平面，也能反映出平面的三要素。等高线的箭头所指方向即为平面的走向；垂直于等高线，由高指向低的方向即为平面的倾向；两条等高线间的高差与对应平距之比的反正切即为平面的倾角。3 3 空间两平面的相互位置空间两平面的相互位置 空间两平面的相互位置关系有平行和相交两种。若空间两平面的等高线相互平行、倾向相同、倾角相等则它们彼此平行，。空间两平面相交有如下三种情况：(1)两平面的等高线平行，倾向相反；(2)两平面的等高线平行，
10、倾向相同，但倾角不等；(3)两平面的等高线相交。空间两平面相交时，在标高投影图上求其交线的方法是：第(3)种情况，两平面等高线的交点的连线即为其交线；第(1)、第(2)种情况，由于两平面的等高线平行，因此，它们的交线也必与等高线平行，这时，只要在标高投影图上沿垂直等高线的方向作垂直剖面，求出交线处的标高即可。概述概述 采掘工程平面图是将开采煤层或其分层内的采掘工程和地质情况，采用标高投影的原理，按一定比例尺绘制而成的图纸。按照规定，采掘工程平面图上应绘制以下内容：(1)井田技术边界，保安煤柱及其他边界线，注明名称和批准文号；(2)本煤层以及与开采本煤层有关的巷道(主要巷道应注明名称和月末工作面
11、位置，斜巷应注记倾向和倾角，巷道交叉口、变坡以及平巷等特征点)，在图上每隔50100 mm应注记轨面或底板的高程；(3)回采工作面和采空区，注记工作面月末位置、平均采厚、煤层倾角、开采方法、开采年度和煤层小柱状，丢煤应注明丢煤原因和煤量；(4)永久导线点和水准点，注明点号和高程；临时点要根据需要注记；(5)钻孔、勘探线、煤层露头线、风化带、煤层变薄区、尖灭区、陷落柱和火成岩侵入区、煤厚点、煤样点以及实测的主要地质构造；(6)发火区、积水区、煤和瓦斯突出区、冒流沙区等；(7)井田边界外100 m以内的邻矿采掘工程和地质情况，井田范围内的小煤窑及其开采范围；(8)根据图面允许和实际要求，还可加绘煤
12、层底板等高线、地面重要工业建筑、居民区、铁路、重要公路、大的河流和湖泊等。可分为设计图和测量图两种。设计图主要用于对采掘工程的规划和设计；测量图主要用于实际指挥生产，必须随测随绘，反映采掘工程的现状。采掘工程平面图一般都要求分煤层绘制。（二）、采掘工程平面图的识读（二）、采掘工程平面图的识读 搞清煤层的产状要素和地质构造以及井下各种巷道间的相互位置关系。1 1 煤层的产状要素和地质构造的识读煤层的产状要素和地质构造的识读 主要是通过煤层底板等高线和有关矿图符号来识别。煤层的走向即煤层底板等高线的延伸方向，煤层的倾向是垂直于煤层底板等高线由高指向低的方向；煤层的倾角则需要通过计算煤层底板等高线的
13、等高距和等高线平距之比的反正切来求取。煤层的地质构造则需要通过煤层底板等高线结合有关矿图符号一起来识读。2 2、各种巷道间相互关系的识别各种巷道间相互关系的识别 竖直巷道、水平巷道和倾斜巷道的辨别 在采掘工程平面图上竖直巷道是用专门符号来表示的，这时关键是区分它们与钻孔符号间的差异，钻孔符号一般是孤立的，而竖直巷道都是与其他巷道连通的。另外，还可利用注记的巷道名称进行区分。水平巷道和倾斜巷道主要是通过巷道内导线点的标高来辨别，也可利用巷道名称来辨别。煤巷和岩巷的辨别 煤巷和岩巷的辨别主要是通过巷道处煤层底板等高线的标高与巷道内导线点的标高间的关系来区分。若二者标高很相近，则为煤巷，否则为岩巷；
14、也可通过巷道名称来区分一部分煤巷和岩巷。巷道相交、相错或重叠的辨别 区分巷道相交和相错主要是通过两条巷道内导线点标高间的关系。重叠巷道是指两条标高不同的巷道位于同一竖直面内。此时，在采掘工程平面图上，它们是重叠在一起的，但通过巷道内导线点的标高可区分出上部巷道和下部巷道；另外，上部巷道是用实线绘出的，下部巷道则是用虚线绘制的。（三）、（三）、采掘工程平面图的应用采掘工程平面图的应用 采掘工程平面图是了解矿井采掘工程情况和地质构造情况，进行矿井采掘工程设计和采掘工作地质预报以及指挥矿井生产的重要资料，同时还可利用它来绘制生产计划图、通风系统图、井上下对照图和“三量”计算图等图纸。除此之外，采掘工
15、程平面图还有以下用途。1 1、用于求巷道的长度和倾角用于求巷道的长度和倾角 要求巷道AB的实际长度L和倾角。首先用比例尺量取AB两点的水平长度d并利用注记的标高计算出A、B两点间的高差h，再计算L和。2 2、计算煤炭产量计算煤炭产量 要求月煤炭产量,可按下述步骤进行计算：(1)计算四月份回采区域的水平面积S (2)计算实际回采面积S (3)计算回采体积V (4)计算四月份的煤炭产量Q1 1、井田区域地形图井田区域地形图 井田区域地形图与一般地形图基本类似，只不过加绘了一些井田范围内的特别地物和境界线，如井筒、钻孔和井田开采边界线等。2 2、工业广场平面图工业广场平面图 工业广场平面图的绘制内容
16、和绘制方法与井田区域地形图很相似，但绘制范围要小，一般只绘制工业广场(包括洗煤厂)范围内的主要地物和地貌。3 3、井底车场平面图井底车场平面图 井底车场平面图是将井底车场内所有巷道和硐室，按照标高投影的原理，投影到水平面上而绘制的。4 4、主要巷道平面图主要巷道平面图 主要巷道平面图与采掘工程平面图基本相同，不绘制一些次要的巷道，但要加绘水闸门、水闸墙、永久风门、防火门、突水点和抽放水钻孔等信息。5 5、井上下对照图井上下对照图 井上下对照图是以井田区域地形图为基础加绘主要巷道综合平面图上一部分信息以及井田开采边界和主要保护煤柱边界绘制而成的。6 6、井筒断面图井筒断面图 包括井筒垂直剖面图和
17、横断面图两部分，同时还要以附表形式列出井中坐标、井筒直径和深度、井口和井底高程、提升方位、开工与竣工日期以及施工单位等。7 7、主要保护煤柱图主要保护煤柱图 保护煤柱图是为了保护矿区地表的铁路、建筑物和水体免受地下开采影响所划定的煤层开采边界的综合图纸。主要保护煤柱图由平面图、若干剖面图和附表组成。11/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/202211/5/2022 在目前我国巷道施工机械化水平和设备生产率不高的情况下，实现多工序平行作业对提高掘进速度和工效是十分必要的，而且是切实有
18、效的。但是，随着大型高效率的掘进设备，特别是一机多用设备的出现，顺序作业必将被扩大使用。中国煤炭工业纲领性文件国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见今日(2005年06月29日)在国家发改委官方网站上全文公布。该文件敦促有关方面改革煤矿工作制度，尽快实行四班六小时工作制。这份被视为矿工“福音书”的新政明确提出，提高矿工劳动保障水平，将矿工入井时间缩短至八小时之内，并尽快实行四班六小时工作制。目前，中国诸多煤矿实施的是三班八小时工作制，加之下井及升井时间，不少矿工每班在井下时间均超过十小时。确定作业方式 确定循环方式和循环进度 循环方式循环方式 一般条件下可采用每班一个循环或多循环，主要取决于
19、巷道断面大小和施工技术装备。每班的循环次数应为整数，即一个循环不要跨(班)日完成。循环进度循环进度 巷道施工中，每个循环使巷道向前推进的距离称为循环进度，又称循环进尺循环进尺。循环进尺取决于炮眼深度和爆破效率。根据当前的钻眼爆破技术水平，炮眼深度以1.52.0 m为宜。随着高效凿岩机、凿岩台车的使用和爆破器材的改进，宜采用2.03.5m的中深孔爆破。循环进尺确定后，每个循环各工序的工作量也就确定了，根据施工定额、工作制度使可求出每循环所需的时间和每班的循环次数。432121)(TTttTTT式中，T1 安全检查及交接班时间，一般为20min。T2为装岩时间，min。t1钻上部眼时间，min。t
20、2钻下部炮眼时间，min。钻眼工作单行作业系数，钻眼、装岩平行作业时，一般为0.30.6；钻眼、装岩顺序作业时，为1。T3装药联线时间，min。T4放炮通风时间，一般为1520min。装药联线时间T3，与炮眼数目和同时参加装药联线的工人组数有关：ANtT 3式中，N工作面炮眼总数，个；t一个炮眼装药所需时间，min/个；A在工作面同时装药的工人组数。钻眼时间 mvNLtt/21L炮眼平均深度，m；m同时工作的凿岩机(或钻机)台数；v凿岩机的实际平均钻速，m/min。装岩时间：nPSLT/602 S一巷道掘进断面积，；一炮眼利用率，一般为0.80.9；P一装岩机实际生产率(指实体岩石)，m3/h
21、；n一同时工作的装岩机台数。41/60TANtmvNLnPSLTT在实际工作中，有l%的备用时间，故循环时间：)/60(1.141TANtmvNLnPSLTT11/5/202211/5/202210511/5/2022106激光指向仪标定示意图 第二章第二章 巷道掘进巷道掘进 一、炮眼布置一、炮眼布置 这种方法炸药集中程度低，在均质坚硬的岩石中很少使用，只是在有明显松软夹层时才能取得良好的爆破效果。螺旋掏槽 中心空眼为大直径(d=l00120mm)的螺旋掏槽 中心空眼为小直径的螺旋掏槽 缺点是：凿岩工作量大，钻跟技术要求高，一般需要雷管的段数也较多。WEK 式中，K为炮眼密集系数炮眼密集系数，
22、一般为0.61.0，岩石坚硬时取大值，较软时取小值；E为周边眼间距，一般取400600，W为最小抵抗线。现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即 底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150200，以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100200，以免巷道底板漂高。底眼眼距一般为500700，装药系数一般为0.50.7。水沟的炮眼应与其它炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装岩同时作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400左右，眼深增加200左右，每个底眼增加12个药卷。光面爆破周边眼满足以下要求：周
23、边眼中心都应应布置在巷道设计掘进断面轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，一般不超过100150mm,可使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时要尽量减少超挖量。起爆材料一般采用8号电雷管，其中秒延期雷管、半秒延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求，但是在穿过有瓦斯地层时选用豪秒延期雷管，总延期时间不能超过130ms。在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径来确定。目前国内岩巷掘进均采用32、35两种药卷。因炮眼直径比药卷直径大10左右，所以目前的炮眼直径多采用4245。20世纪80年代后期，我国煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（25、27），炮眼直径为
24、30，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，这种方法称为“三三 小小”技术。1)合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：气腿式轻型凿岩机，较适宜的钻眼深度一般为2.23.0m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3 m以上则更为有利。2)合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，为了达到较高的炮眼利用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破材、装药结构等有密切关系。3)合理的炮眼深度应尽可能使
25、每班能够完成整循环合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。一个掘进循环所需总的装药量：一个掘进循环所需总的装药量：LSqQkg 此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的所有炮眼中去，那么总的装药量又可写成总的装药量又可写成：mPaLNQkg以上两式相等，故得总炮眼数为:pamSqN个q单位炸药消耗量，kgm3；S一巷道掘进断面积，；L炮眼平均深度，m；炮眼利用率；N炮眼总数，个；a炮眼的平均装药
26、系数，一般取0.50.7；m每个药卷的长度，m；P每个药卷的质量，kg。VQq 影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点：1）炸药性能 2）岩石的物理力学性质3）自由面的大小和数目 除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等，总之，因影响因素太多，到目前为止，还没有解决精确计算炸药消耗量的问题。通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁。表4-1所列为1981年颁发的矿山井巷工程预算定额规定的岩巷掘进炸药消耗量定额。改用新炸药后的q值为：qPq320 kg/m3 q采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。P所用炸药的爆力,mL。反向连续装药反向连续装药(b)单段空气柱式装药空气间隔分段
27、装药不耦合装药爆破原始条件表 装药量及起爆顺序 表表 预期爆破效果表 工作面炮眼布置图 光面爆破的机理光面爆破的机理 当光爆炮眼同时起爆后，在各炮眼的眼壁上产生细微的径向裂隙，由于起爆器材的起爆时间误差，各炮眼不可能在同一时刻爆炸，先爆炮眼的径向裂隙，由于相邻后爆炮眼所起的导向作用，结果沿相邻两炮眼的连心线的那条裂隙得到优先发展，并在爆生气体的作用下扩展，形成贯穿裂缝。贯穿裂缝形成后，周围岩体内的应力因释放而下降，从而能够抑制其他方向上有裂隙发展，同时又隔断了从自由面反射的应力波向围岩传播，因而爆破形成的壁面平整。处理：瞎炮处理应按煤矿安全规程进行。处理：瞎炮处理应按煤矿安全规程进行。由于连线
28、不良造成的拒爆，可重新连线起爆。在距拒爆炮眼0.3m以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆。严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。不论有无残余炸药,严禁将炮眼残底继续加深；严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼。处理拒爆的炮眼爆炸后，爆破工必须详细检查炸落的煤、矸点进行与处理拒爆无关的工作。第三章第三章 巷道支护巷道支护 第一节 锚喷支护一、锚杆支护二、喷射混凝土支护锚喷三、支护及锚喷网联合支护四、组合锚杆支护 5快硬水泥锚杆 快硬水泥锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。目前常用的胶结材料有国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例混合而
29、成。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，lh后锚固力可达60kN左右。适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。锚杆杆体用14或16钢筋做成，头部的前端焊一3840的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。杆体可伸缩锚杆杆体可伸缩锚杆 用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。玻璃钢锚杆中空自钻式锚杆 图 5-16 锚杆的组合作用 4挤压加固拱作用 对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且
30、能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。1）锚杆长度锚杆长度的计算公式为321LLLL式中：L1为锚杆外露长度，一般L1=0.10.15m。对于端头锚固型锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.030.05）m；对于全长锚固锚杆，还要加上穹形球体的厚度。L2为锚杆有效长度。L3为锚杆锚固段长度，一般端锚L3=0.30.4m，由拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。对于全长锚固锚杆，锚杆的有效长度则为L2+L3。有效长度L2，有以下几种确定方法：100)100(BRMRhi 式中，RMR 为CSIR地质力学分级岩体总评分；B 为巷道跨度。fBH2 一般还可按L2=KH进行计算，H为软
31、弱岩层厚度（或冒落拱厚度），m；K为考虑软弱岩层变化的安全系数，一般取1.52。软弱岩层H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落拱高度是按下式估算，即2 2）锚杆杆体直径）锚杆杆体直径tQd69.35 式中，d为锚杆杆体直径，；Q为锚固力，由拉拔实验确定，KN；t为杆体材料抗拉强度，MPa。3 3）锚杆间、排距）锚杆间、排距 锚杆的间距，排距计算，通常间、排距相等，取为a，并根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：2LQa式中，为岩石体积力，KN/m3。锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即tgaLtgb b加固拱厚度，m；L锚杆的有效长度，m；锚杆在松散
32、体中的控制角，度；a锚杆的间距。根据上式，如果按常用锚杆16001800和间、排距500700，则加固拱厚度将为10001200，相当于23层料石碹拱的厚度。（a）方形布置；（b）梅花形布置 2锚杆的检验 为保证锚杆支护质量，必须对锚杆施工加强技术管理和质量检查，主要检查锚杆孔直径、深度、间距及螺帽的拧紧程度，并对锚杆锚固力进行抽查检验，常用设备是ML-20型锚杆拉力计(图5-23)喷射混凝土的补强作用 2改善围岩应力状态 一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的
33、强度。喷前围岩强度曲线喷前围岩应力圆 4组台拱作用 开巷后及时喷射一层混凝土，抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活石的滑移或坠落，那么岩块间的联锁咬合作用就能得以保持，这样，不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷层构成共同承载的整体结构组合拱。当岩体变形较大时，混凝土喷层将不能有效的进行支护。实验证明当喷层厚度超过150mm时，不但支护能力不能提高，而且支护成本明显提高，因此应选用锚喷联合支护。这时以锚杆为主的喷混凝土只对锚杆间表面岩石进行局部支护和防止围岩分化。转子型喷射机为干式混凝土喷射机，由主机，传动机构、风路系统、电气系统，机架等组成。转子型潮喷机保留了转子型与转予型的优点，并进行了改造。装
34、入喷射机的是潮湿的混合料，在喷头处再加入适量水后喷向岩面。转子型潮喷机 表5-19 喷射混凝土用石子的合理级配 水泥、砂的重量配合比为：水泥：砂1：23，水灰比：0.450.55。表5-20 混凝土重量配合比 1）喷射机的工作风压 工作风压指正常喷射作业时，喷射机工作室里的风压。据实验，干式喷射时喷嘴出口处的风压应控制在0.1MPa，湿喷时应控制在0.150.18MPa。对于罐式和转子式干式喷射机水平输料在200m内时，其工作风压可按下式估算：工作风压（MPa）=0.1+0.001输料管长度（m）当喷射距离发生变化时，可参考下述数值：水平输料每增加100m，工作风压应提高0.080.1 MPa
35、；垂直向上每增加10m，工作风压应提高0.020.03 MPa。2）水压 水压应比风压高0.1MPa左右，以保证喷头处的水环能充分湿润高速流过的拌合料。3）水灰比 喷射泥凝土的最佳水灰比为0.40.45。4）喷头与受喷面的距离及倾角 合适的距离应使回弹率低而混凝土强度高，一般控制在0.81.2m。喷头方向除了喷墙下部可下俯l015外，应尽量与受喷面正交。5）一次喷射厚度 若一次喷射厚度过大，由于重力作用，会使混凝土颗粒之间的凝着力减弱，混凝土将发生坠落；若喷层厚度过小，石子无法嵌入灰浆层，使回弹增大。经验表明一次喷厚，墙50100，拱3060为宜。6）分层喷射的间歇时间 一般喷射顺序为分段从下
36、向上喷射，一次喷射厚度逐渐减小。需要进行复喷时，其间隔时间与水泥品种、工作温度、速凝剂掺量等因素有关。5喷射作业 1）严格按操作规程正确使用混凝土喷射机，尤其要注意调整好风压、水压，以减少回弹量和粉尘浓度。另外，混合料应随拌随用，其存放时间，掺速凝剂时不应超过20min，不掺速凝剂时不应超过2h。2）喷头操作，要先给水后送料，及时调整水灰比，喷射顺序应先墙后拱，自下而上呈螺旋状轨迹移动，旋转直径以200mm左右为宜。3）为了保证喷射质量、提高工效，应合理划分喷射区段。一般以6m长为一基本段，基本段再分为2m长的三小段。喷墙时，每喷完1.5m高使依次向相邻小段前进。图5-33为拱形巷道合理划分喷
37、射区段的一个实例。对于凹凸严重的岩面，应先凹后凸、自下而上地正确选择喷射次序。围岩渗漏水的处理 岩帮仅有少量渗水、淌水，可用压风清扫，边吹边喷；遇有小裂隙水，可用快凝水泥注浆封堵，然后再喷；若有涌水或大面积漏水，必须将水导出，如图5-35所示。首先找到水源点，在该处凿一个深约l0左右的喇叭口，冲洗干净后，用速凝水泥浆将导水管理入，再向管子周围喷混凝土，待混凝土达到一定强度后，再向导管内注入水泥浆，将孔封闭。喷射混凝土能有效的控制锚杆间的石块掉落，但其本身是脆弱的，当岩石变形大时，容易开裂剥落。解决办法之一就是在喷射混凝土中加入钢纤维，增加混凝土的抗弯能力和韧性。另外就是喷射混凝土之前敷设金属网
38、，喷后成钢筋混凝土层，提高了混凝土的整体性，改善了喷层的抗拉性能，这就形成了锚喷网联合支护，能有效的支护松散破碎的软弱岩层。金属网用钢筋直径一般为612，钢筋间距一般为200400。常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径34的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消耗钢材较大，目前正在使具有一定抗拉强度和延伸率的玻璃钢纤维或塑料网代替。菱形网经纬网 锚网带支护锚网带支护 锚网带支护由锚杆、钢带及金属网组成。钢带是用扁钢或薄钢板制成，为了便于锚杆安装，在钢带上预先钻好孔，钻孔形状为椭圆形，钻孔直径应由相应锚杆直径确定。也可采用钢筋梯代替钢筋带。锚杆桁架支护锚杆桁架支护 锚杆桁架主要有
39、锚杆、拉杆、拉紧器及垫块结合而成的。水平拉杆的预紧作用，增大了沿巷道轴向的一组裂隙的摩擦系数，提高了围岩的整体性，有利于顶板围岩的成拱。锚杆桁架特别适宜围岩变形大的软岩巷道，对于锚杆或其它常规支护方法难于维护的复杂地质条件，软弱破碎顶板控制有重要作用。桁架锚杆 巷道中常用的木支架是梯形棚子梯形棚子，由顶梁顶梁、棚腿棚腿和背板背板、木楔木楔等组成，其结构如图5-37所示。顶梁顶梁承受顶板岩石给它的垂直压力垂直压力构件。棚腿棚腿承受顶梁传给它的轴向压力轴向压力和侧帮岩石给它的挤压力挤压力。背板背板将岩石压力均匀地传给主要构件梁与腿上，并能阻挡化石垮落。木楔木楔的作用是使棚子与围岩紧固在一起，为防止
40、放炮崩倒棚子，木楔向工作面方向打紧。撑柱撑柱的作用是加强棚子在巷道轴线方向上的稳定性。顶梁；顶梁；2棚腿；棚腿；3木楔；木楔；4背板；背板；5撑柱；撑柱；6楔子楔子 80 鸭嘴式结合表5-21 木材支架坑木直径与每米巷道架棚数 优点：优点：木棚重量轻，加工架设容易，有一定的强度；木棚重量轻，加工架设容易，有一定的强度；在构造上可作成具有一定刚性或较大可缩性的支架，能在构造上可作成具有一定刚性或较大可缩性的支架，能适适应多变的地质条件，当地压突增时还能发出声响讯号，故在应多变的地质条件，当地压突增时还能发出声响讯号，故在地下采矿工程中用得最早，过去也用得最多地下采矿工程中用得最早，过去也用得最多
41、 缺点：缺点：由于木棚强度不高，不防火，易腐朽，不能阻水和防止由于木棚强度不高，不防火，易腐朽，不能阻水和防止围岩风化，使用日渐减少，每年消耗的坑水量十分巨大，因围岩风化，使用日渐减少，每年消耗的坑水量十分巨大，因此，节约坑木并寻求坑木代用品，势在必行。此，节约坑木并寻求坑木代用品，势在必行。木支架破坏情况 这种支架通常用在回采巷道中，在断面较大、地压较严重的其它巷道里也可使用。1拱梁；2柱腿；3卡箍；4底座 图5-40 拱形可缩性金属支架 每架棚子由三个基本构件所组成，一根曲率为R1的弧形顶梁和两根上端部带曲率为R2的柱腿。弧形顶梁的两端插入相搭接在柱腿的弯曲部上，组成一个三心拱。拱形可缩性
42、金属支架适用于地压大，地压不稳定和围岩变形量大的巷道，支护断面一般不大于12m2。支架棚距一般为0.71.1m，棚子之间应用金属拉杆通过螺栓、夹板等互相紧紧拉住，或打入撑柱撑紧，以加强支架沿巷道轴线方向的稳定性。U 型钢方环形可缩性支架 它适应于地压稳定、服务年它适应于地压稳定、服务年限长及断面不小于限长及断面不小于12m2。不适宜。不适宜用于有动压的巷道。由于它构件用于有动压的巷道。由于它构件重，架设困难，随着锚喷文护的重，架设困难，随着锚喷文护的发展，钢筋混凝土棚子使用已日发展，钢筋混凝土棚子使用已日渐减少。渐减少。拱的作用是承受顶压，并向墙和两帮传递。拱的作用是承受顶压，并向墙和两帮传递
43、。墙的作用是支承拱和抗侧压，在拱基处，墙的作用是支承拱和抗侧压，在拱基处，拱传给墙的力可分为坚压力拱传给墙的力可分为坚压力V和横推力和横推力H，要求壁后充填密实，以防在压力作用下拱与要求壁后充填密实，以防在压力作用下拱与墙计裂。墙计裂。基础的作用是将墙传来的荷载和自基础的作用是将墙传来的荷载和自重均匀传给底板。底板岩石坚硬时，墙重均匀传给底板。底板岩石坚硬时，墙与基础可以同宽，岩石松软时，基础必与基础可以同宽，岩石松软时，基础必须加宽，在有底鼓时，还要砌筑底拱。须加宽，在有底鼓时，还要砌筑底拱。使用料石砌筑拱、墙时，一般采用拱、墙等厚，即拱厚d。=墙厚T，可按表表5-22选取拱墙厚度。使用混凝
44、土砌拱、料石砌墙时，一般拱、墙不等厚，可按表5-23选取拱墙厚。拱、墙均使用混疑土砌筑时，可参照表5-23混凝土拱厚数据选用。石材支架具有坚固耐久、防火阻水、通风阻力小、材料来源广等优点。缺点是施工复杂，工期长，成本较高。故多用于服务期长的主要巷道。表5-22 料石或砖砌巷道拱壁厚度 表5-23 混凝土拱、料石墙砌巷道拱壁厚度 临时支架有两种：一种是采用带腿的金属拱形支架，由架顶、架肩、架腿或架顶、架腿组成，前者(图5-43)适用于宽度较大的断面后者用于宽度小于4m的巷道。在围岩稳定、侧压小的情况下，可采用无腿拱形金属临时支架，如图5-44所示。2）掘砌基础 基础挖出后，将沟内积水排净，挂好中
45、、腰线，在硬底上铺50mm厚砂浆，然后在上面砌筑料石。3）砌墙 在砌墙的同时，应用矸石或混凝土将壁后充填密实。砌筑混凝土墙时，必须根据中、腰线组立模板(图5-46)，然后分层浇灌与捣固。4）砌拱 其工作内容包括拆除临时支架的架肩和架顶、搭工作台、立碹胎、砌拱。目前多采用金属碹胎和金属模板。后者(图5-47)适用于用料石、混凝上块砌碹，或在跨度不大的巷道中砌碹。其他情况可用带腿碹胎(图85-48)砌碹。5）拆模清理 第四章第四章 事故分析处理事故分析处理 打钻过程中，如发现煤、岩变松或沿钻杆向外流水超过正常打钻供水量时，必须立即停钻(但不得移动或排出钻杆)，派人监视水情，并报告矿调度室。如情况危急，必须立即通知受水威胁地点的人员撤退，并采取应急措施。钻孔接近老空区，估计有可能涌出瓦斯或其它有害气体时，必须有瓦检员或救护队在现场值班，检查空气成分。发现有害气体超过规定时，立即停电停钻，撤人，并报告调度室进行处理。工作人员要熟悉透水预兆，当发现透水预兆或发生大量涌水，并立即报告调度室，采取措施，或安全撤退。
