课程名称《井巷工程1》.ppt

井巷工程,Shaft and Roadway Engineering,2,绪论,1 我国能源行业现状及发展趋势 2 中国煤矿建设的成就 3 井巷工程基本概念 4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,3,1 我国能源行业现状及发展趋势,目前，煤炭约占一次能源构成的70；预计到2050年前后，煤炭占一次能源构成仍将超过50。 煤炭、石油、天然气 当今世界一次能源的三大支柱，其中煤炭是最丰富、最稳定和最可靠的能源。 据世界能源权威机构1999年底的分析，就世界范围而言，石油剩余可采储量大约可维持开采41年左右；煤炭剩余可采储量大约可维持开采230年左右；天然气剩余可采储量大约可维持开采61.9年左右。,4,1 我国能源行业现状及发展趋势,中国煤炭储量排名：世界第三。产量世界第一。 同等的发热量，煤炭的价格相当于石油的30，相当于天然气的40。 中国已成为石油净输入国。 中国数亿千瓦的的水力蕴藏量基本上是一个理论数字，它的绝大部分是在西藏等地的高山深谷里。,5,1 我国能源行业现状及发展趋势,目前的核技术还无法把核电的比重大大增加而避开核裂变、核聚变所带来的问题。 综上所述 煤炭自然地、历史地、命定地成为我国21世纪能源的主要角色； 占世界煤炭资源第三位的中国，将不可推卸地负有向世界输送煤炭及其制成品的责任（既作为动力能源，又作为工业原料和工业产品）。,6,2 中国煤矿建设的成就,中国是世界上开采煤炭最早的国家之一，早在西汉时期就有了开采煤炭的记载。 清朝前期，煤已经成为重要的燃料，但清政府多次禁止开采煤矿。19世纪中叶，洋务派官僚李鸿章、张之洞等人认识到煤对于国计民生的重要性，指出：“今日万事根本，惟在于煤煤源一断，机器立停，百举俱废”；煤作为“日用必需之物，采炼得法，销路必畅，利源自开，榷（征收）其余利，且可养船练兵”。 1875年清政府允许试办机器采煤业，至1911年，民族资本创办了72家资本额较大的煤矿。著名的开平（开滦）煤矿1882年产量为3.6万多吨，1899年增至77.8万多吨，产品畅销天津、上海、福州等地。,7,2 中国煤矿建设的成就,19世纪末，中国开始建设近代煤矿： 1876年清政府兴建了基隆煤矿。基隆煤矿是中国近代第一座新式煤矿。矿区在台湾基隆（又称鸡笼）。 原由土法开采。 1876年，由两江总督兼南洋大臣沈葆桢改为官办，开始用机器开采，1878年正式投产。创办经费由闽浙总督从饷中筹拨，常年经费由台湾道批拨，1881年前每年领银五、六万两，1882年后增至九万六千余两。雇佣工人最多时约一千人。1895年马关条约订立后，被日本攫夺。抗日战争胜利后，为国民党政府接收。,8,2 中国煤矿建设的成就,1949年，中国的原煤产量位3243万t。 1994年，中国的原煤产量达到12.4亿t，跃居世界第一位。 1996年，中国的原煤产量突破13亿t，之后开始治理整顿，关井压产，使产量保持在11亿t左右。 2004年我国原煤产量为19.56亿吨。 07年，25.23亿t；09年，29.2亿t。 10年，预计突破30亿t。,3井巷工程的有关概念,3.1 定义和分类 3.2 特点 3.3 煤矿井巷工程 3.4 井巷设计 3.5 井巷施工,10,3井巷工程的有关概念,3.1 定义： 为了采矿或其它目的在地下掘进井筒、巷道和硐室等工程。 范畴：“地下结构” 煤矿井巷、冶金井巷、铁路隧道、公路隧道、地铁、地下厂房、涵洞、水利隧洞等等。,11,3井巷工程的有关概念,3.2 井巷工程的特点： 1）地下工程，隐蔽工程； 2）管理、设计、施工、监理、监测等多部门共同完成； 3）井巷施工工序多、复杂； 4）破岩和支护是其核心问题。“掘”+“支” 5）投资大、风险高，安全第一。 6）结构多为线状或管状。 7）地下工程环境复杂多变。,12,3 井巷工程有关概念,1）井巷：为进行采掘工作，在煤层或岩层内所开凿的一切空硐，统称为井巷；,2） 巷道顶（底）板：构成巷道顶（底）部的岩石 面，叫巷道顶（底）板，两侧的岩石面叫两帮；,3）工作面：正在施工的井巷，其末端随掘进工作不断向前移动的岩石面称为工作面；“掘进头”。,4） 横断面：垂直于巷道长轴线的断面。,13,图1 煤巷施工照片,14, 水平巷道： 平硐： 石门； 平巷。,垂直巷道： 立井； 暗立井； 溜井。,倾斜巷道： 斜井； 暗斜井： 上（下）山。,5）巷道种类：,硐室： 变电所； 绞车房； 煤仓； 水泵房； 水仓；其他：调度室，炸药库等等,15,图2 矿山井巷 1-平硐：2-斜井：3-立井；4-井底车场；5-主石门；6-岩石运输大巷； 7-煤层运输大巷；8-采区上山；9-采区下山；10-回风大巷(区段回风平巷) 11-风井；12-区段运输平巷；13-采煤工作面（开切眼）,16, 开拓巷道： 主、副井 风井； 井底车场； 主石门； 大巷。,回采巷道： 区段运输平巷； 区段回风平巷； 开切眼。,准备巷道： 采区上(下)山； 采区车场; 采区硐室。,5）巷道分类：,17,3 井巷工程的有关概念,3.3 煤矿井巷工程 1）矿山建设工程（井田开拓） 2）矿井生产准备工程（准备和回采） 3）矿井延深工程（开拓延深） 4）矿井辅助工程,18,3 井巷工程的有关概念,3.3 煤矿井巷工程 井巷施工十六字方针： “以采促掘，以掘保采，采掘并举，掘进先行”,19,3 井巷工程的有关概念,3.4 井巷设计 1）概念 按照矿井生产需要、服务年限和地层条件，根据规范要求，合理确定井巷断面形状、尺寸和支护结构，合理确定井巷的线路。 2）分类 （1）主副井，车场，大巷，上山，区段平巷等。 （2）钻眼爆破、支护、通风、通信照明、施工组织等。,20,3 井巷工程的有关概念,3.5 井巷施工 1）过程： 破岩形成断面采用支护材料和结构。保持巷道稳定，形成支护空间。 工序：破岩、装岩、运岩、支护、通风除尘。 2）分类 （1）普通施工法：炸药破岩； （2）特殊施工法：炸药和机械破岩兼有； （3）机械施工法：刀具破岩。,21,3 井巷工程的有关概念,3.5 井巷施工 （1）普通施工法钻爆法 钻眼、装药、爆破、通风、排水、装岩、排矸、支护。 稳定或含水较少的地层。 （2）特殊施工法 如冻结法、帷幕法、管幕法、注浆等等。 不稳定或含水量大的地层。 （3）机械施工法 机械化破、装、运、支。,22,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,新中国成立60年来，中国的井巷施工技术已跨入世界先进行列。中国煤矿建井技术的发展主要表现在以下四个方面八个方向： 1）井巷施工机械化水平显著提高 50年代，岩巷主要采用手扶枪式风动工具凿岩、装岩机装岩、人力推车运输方式； 60年代，大力推广了风动钻架、铲斗装岩机、电机车运输方式； 70年代，在引进、消化、吸收的基础上，研制成功凿岩台车、耙斗装岩机、转载机、胶带输送机、梭式矿车等机械，使打眼、装岩、转载、运输等工序基本上实现了机械化。,23,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,2）爆破技术不断取得进步 60年代以前，由于受到凿岩机具和爆破器材的条件的限制，多采用了“浅眼多循环”的作业方式； 60年代，在大力推广气腿式凿岩机的基础上，在岩巷试验推行“浅孔表面爆破”； 1973年开始试验“2.03.0m中深孔光面爆破”，获得成功； 从70年代开始，对立井井筒掘进的“深孔爆破、光面爆破”进行了大量的研究工作。 峰峰万年矿中部立风井施工中，成功进行了“孔径55m，孔深4.24.4m的光面爆破”。,24,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,3）锚喷支护得到了广泛的应用 目前，锚喷支护已推广应用到矿山各类井巷工程：井筒、暗立（斜）井、溜煤眼、大巷、采准巷道和硐室、回采巷道等。 4）井巷特殊施工技术迅速发展 （1）冻结施工法 （2）钻井法 （3）沉井法 （4）混凝土帷幕法及预注浆法等。,25,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,8个方向取得新的进展： 以“高产高效“为目标，发展”综采综掘机电一体化”的高新技术，建成了一批集中化、大型化的矿井，如： a、年产5001000万t/a的济三煤矿（立井） b、年产3601200万t/a的大柳塔煤矿（平硐） 发展洁净煤技术，提高了洗煤质量和回收率，建设一批大型洗煤厂和煤炭深加工企业，使全国原煤入选量从1994年的18上升为30以上。,26,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望, 攻克深井建设技术难关： a、研究用特殊施工法通过深度超过600m冲积层的技术和设备，特别是高膨胀粘土层的井壁设计及施工技术； b、研究深度超过1200m的深井筒凿井设备及施工工艺； c、研究深井软岩及高应力区的支护技术； d、研究深井井下降温技术； e、研究预注浆堵水技术。,27,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望, 进一步提高井巷施工机械化水平。 a 钻爆法施工： 立井机械化作业线配套将进一步完善和加大能力； 平巷将更广泛地应用各种性能的钻车和钻装机，并实现动力单一化，提高转载、运输、支护等配套工艺的机械化、自动化程度。 b 机械掘进法 大型钻井机和平、斜巷用的掘进机将不断改进设备性能及工艺指标，扩大使用范围。,28,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望, 加强安全和环保工作。 对高瓦斯矿井将按照“先抽放再建设”的原则，把煤层气作为煤矿的第二资源和煤矿开发结合起来。完善瓦斯检测报警系统，消除瓦斯危害。 尽量消除大规模煤炭开发给环境带来的不利影响，有效地提高排放废水、废气及矸石的处理技术；改善工人工作环境，降低高温、粉尘、噪音等危害，研究解决并采用煤炭开采后地表沉陷的回填复垦技术。 改善煤矿地面建筑技术。 简化地面生产系统，缩小占地面积。实现矿井辅助生产设施和生活设施社会化。,29,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望, 广泛应用电子计算机技术。 应用计算机辅助设计（CAD），建立各类地质模型、建筑模型及其他模型。 扩大电子计算机在施工方案的优化、统筹网络的计算与调整、施工图的绘制以及工程信息的反馈、采集、整理、分析及各项管理工作的应用范围。 随着电子计算机技术向智能化的发展，将带动管理水平的提高并逐步实现对井下作业的自动化、半自动化控制，大大提高劳动生产率。 完善煤矿建设的标准和规范，提高管理的科学化和现代化水平。,30,4 中国煤炭井巷技术的发展与展望,多样化； 机械化； 自动化； 远程控制； 可视化； 智能化。 “井下机器人变形金刚” “安全、快速、高效、环保”,31,井巷工程课程介绍,课程在采矿课程体系中的位置 课程性质和目的 课程的基本要求 课程内容 课程特点 教材和参考书,性质： 井巷工程是采矿工程专业的主要专业课之一。 是研究井巷施工方法和施工技术的综合性课程； 既包括岩石力学和钻眼爆破的基本理论， 又包括以巷道为主的各类井巷的施工方法与工艺。 目的： 理解和掌握井巷工程施工的基本原理、基础知识和基本技能，具备分析和解决井巷工程实际问题的能力。,课程性质和目的,33,1）能较好地理解和掌握岩石物理力学性质的基本知识及钻眼爆破的基本理论； 2）具备运用井巷工程基本知识和基本理论指导巷道施工作业的能力，了解常用的及国内外比较先进的施工机械、设备、器材的基本性能，并根据施工需要进行选型； 3）对巷道、交岔点、硐室等单位工程能够进行施工图设计或验算。 4）作为设计者，能够顺利井巷工程的设计任务。 5）作为管理者，组建井巷工程的施工队伍，完成井巷施工任务。 6）作为技术人员，能够解决井巷施工过程中出现的问题。 “井巷工程师”,课程的基本要求,第一章 岩石的性质与工程分级 第二章 巷道断面设计 第三章 钻眼爆破 第四章 水平岩巷的施工：“破”、“通”、“装”、“运” 第五章 巷道支护 第六章 煤巷施工 第七章 巷道施工组织与管理 第八章 采区上下山及煤仓施工 第九章 巷道快速掘进 第十章 硐室及交岔点的施工方法 第十一章 特殊条件下的巷道施工 第十二章 巷道维护与维修 第十三章 斜井施工 第十四章 立井设计与施工,课程内容,1）实践性较强，是一门工程技术应用课程。 2）学习必须注意理论联系实际，尤其要跟生产实习紧密结合。 3）内容以平巷设计、施工为主进行系统的阐述。,课程特点,36,学习方法,理解书本内容，融会贯通；