采区巷道与煤仓施工山科.ppt

1,井巷工程,第八章 采区巷道及煤仓施工,2,8 采区巷道与煤仓施工,重点与难点： 概述；采区巷道掘进顺序及定向方法；煤巷施工；半煤岩巷道施工；上下山施工；采区巷道施工安全技术措施；采区煤仓 施工。 技能要求： 识记：采区巷道和煤仓的特点、施工特点及安全技术措施； 领会：采区巷道施工方法及定向方法； 综合应用：根据采区巷道的具体条件选择合理的施工与定向 方法。 掌握：全煤巷道的设计施工的步骤和作业规程的编制。,3,8.1 概述 8.2 全煤巷道施工 8.3 半煤岩巷道施工 8.4 倾斜巷道施工 8.5 煤仓施工,第八章 采区巷道与煤仓施工,4,8.1 概述,8.1.1 采区巷道的概念 8.1.2 采区巷道的特点 8.1.3 采区巷道施工的原则,5,8.1 概 述,8.1.1 采区巷道的概念 采区巷道直接为生产服务的巷道，多布置于煤层或煤层附近，一般又可称为煤层巷道。 采区车场、上（下）山、煤仓、绞车房、运输平巷、回风平巷、开切眼 煤层巷道有煤巷和半煤岩巷之分。 煤巷的主要施工方法 煤巷机械化掘进和锚杆支护技术已经成为煤层巷道施工的主要方法。,6,7,8.1.2 采区巷道的特点 （1）采区巷道处于煤层中或煤层附近，有瓦斯爆炸和旧矿井水害的威胁。因此，必须加强瓦斯检查和处理，注意探水，防止采空区积水造成的危害。 （2）采区巷道所穿过的煤层或岩层一般强度较小，掘进较容易，但稳定性较差，而且多受采动影响。因此，应该注意选择合理的掘进方式和支护参数。 （3）采区巷道远离井口，工作面又多又分散。因此，通风和运输工作比较复杂。 （4）煤层褶皱起伏多，有各种断层存在，正确地进行巷道定向有困难。因此，必须根据使用要求及安全的原则，设计中应合理布置巷道，施工中加强测量放线工作，避免无效进尺。 （5）采区巷道随掘随采，服务期限短，一般短的只有1-2个月，长的有0.5-1年;允许变形量大，可有0.3-1.0m的收敛量。因此，要选择适应大变形、可以复用、施工容易的支护方式和参数。,8.1.3 采区巷道施工的原则 （1）采区巷道掘进的先后顺序，应根据巷道的用途、支架的形式以及 通风、运输等各种因素来确定。 （2）在保证重点工程的前提下，只要运输、提升、通风、排水等条件许可，应先掘进上山巷道，开展多工作面施工。 （3）在采区巷道施工时，应先掘进区段轨道巷，后掘输送机巷道。因为区段轨道巷是沿煤层走向掘进，这样可以先探清煤层变化情况，为 区段输送机巷道确定最终合理方向。 （4）当采区地质情况较为清楚，上山掘进到中部车场位置时，即可掘 进区段运输巷道;但当采区地质情况不清楚时，最好等上山全部掘完或掘过一部分后再掘区段运输巷道。 （5）在采用两翼风井的矿井开拓方式中，可用风井负担全部或部分采 区巷道开拓任务，提前主副井与风井贯通，以改善采区巷道施工时的 通风及运输工作。此时，上山可由上向下掘进，必要时也可上下对头掘进。,8,9,8.2 全煤巷施工,8.2.1 钻眼爆破法掘进煤巷 8.2.2 掘进机掘进煤巷,10,8.2.1 钻眼爆破法掘进煤巷,8.2.1.1 爆破方法,钻眼机械 钻眼一般采用23台煤电钻同时作业。 炮眼深度 应考虑施工组织、技术和围岩性质,一般为1.5-2.5m， 炮眼间距 视煤层硬度，一般为0.6-1.2m。,炮眼布置 炮眼布置的原则与岩巷基本相同。 由于煤质软，掏槽容易，多采用单向掏槽(如扇形掏槽、半楔形掏槽)，当炮眼较深、断面较小时，可用复式掏槽，若断面中有软煤夹层时，掏槽眼应布置在软煤带中（图8-1）。掏槽眼一般为34个，倾斜角度为7080。断面较小时，可不设辅助眼。,11,12,煤巷掘进炮眼深度一般为1.5-2.5m。炮眼深度与围岩性质、钻眼机具以及施工工艺所能达到的速度、支护及装运能力有关。表8.1所列为某矿的炮眼深度分别为2.0m、2.5m、3. 0m时爆破与掘进速度的关系结果。现场试验表明，采用2. 5m中深孔爆破时，既实现了小班正规循环，且掘进速度快，但目前炮眼深度采用中深孔的并不普遍。,13,8.2.1.2 装煤方法 煤巷施工，装煤是一项费时的主要工序，目前主要采用耙斗装载机和蟹爪式装煤机械。 1ZMZ17型装煤机 履带行走，机动灵活，适应性强，能连续装载，效率高。 适用于掘进断面8m2以上，净高1.6m以上及坡度10以下的煤巷。如图8.2所示,2转载机 转载机是安装在平板车上的胶带输送机（图8-3）。装载效率为人工直接装车的5倍以上。如果与装煤机配合（图8-4），可使装运连续作业，效率更高。 在煤巷和半煤岩巷断面能满足装载要求时，同样也可以采用耙斗装载机进行装载。,14,耙斗装载机,蟹爪式装载机,15,16,图 8-3,图 8-4,17,zmj-a-17装煤机,zmz2b-17装煤机,煤岩分装机,液压蟹爪式装煤机,几种装煤机,18,ZMZ-22型蟹爪式全液压装煤机,19,ZMZ-37型立爪装煤机,20,8.2.2 掘进机掘进煤巷,随着回采机械化的发展，普采、高档普采、综采工作面和高产高效放顶煤工作面的不断出现，钻眼爆破法掘进煤巷已不能满足采矿要求，掘进机掘进煤巷是我国煤巷施工的发展方向。掘进机拥有破煤、装煤的能力并能将煤转载到运输设备上。 优点：工序少、进度快，效率高，质量好、施工安全、劳动强度小等。 矿井掘进使用的是部分断面掘进机，按使用国家不同可分为两类:一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式掘进机，它适应范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机率低；另一类是美国和澳大利亚广泛使用的连续采煤机和掘锚机组，两者均可实现煤巷的快速掘进，开机率较高，掘进效率高，但是，设备费用高。我国目前仍以悬臂式掘进机单巷掘进为主，内蒙古等地煤矿有连续采煤机的应用。,21,EBZ-200型悬臂式掘进机,EML340型连续采煤机,掘锚一体机,22,20世纪80年代，我国采用技贸合作方式引进了当时具有先进技术水平的AM-50型、S-100型悬臂式掘进机；同时，通过吸收消化，积极研制开发了适合国内煤层地质条件和矿井生产工艺的综合机械化掘进设备，已研制生产了20多种型号的掘进机，初步形成系列产品，对促进我国煤巷机械化掘进技术发展和应用发挥了重要作用。 目前，矿井的发展方向主要是大型化、现代化。国内的煤巷系列掘进机生产技术日趋成熟，自主生产的EBZ系列掘进机能够满足国内的需求。代表机型主要有三一重装生产的EBZ160型掘进机、EBZ20型掘进机等；石家庄煤机生产的EBZ100型掘进机 、EBZ135掘进机等，佳木斯煤机生产的EBZ100型掘进机、EBZ120型掘进机、EBZ150型掘进机等。20032007年悬臂式掘进机生产量增加154.8台/a。,23,ELMB型系列煤巷掘进机与可伸缩带式输送机(或刮板输送机)、调度绞车和U型钢(或工字钢) 金属支架等设备组成综掘机械化作业线，在我国煤矿巷道掘进中得到了广泛应用，先后在峰峰、邯郸、开滦、平顶山、皖北、淮北等矿务局多次创造了单孔月进的全国纪录，是国内的主力机型之一。 掘进机的工作原理基本相同，下图为ELMB形掘进机结构图。,24,四、风镐掘进,25,五、水力掘进,在水力采煤中使用。由高压水射流破下的煤，被水冲到铺在巷道底板上的溜槽内，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。,26,8.3 半煤岩巷施工,8.3.1 采石位置的选择 8.3.2 钻眼爆破法掘进半煤岩巷 8.3.3 掘进机掘进,27,8.3.1 采石位置的选择,巷道在薄煤层中掘进时，为了保证巷道的使用高度，必须 挑顶或卧底。因此，在巷道断面上既有煤层，又有岩层，当 岩层占掘进工作面面积的1/54/5时，即称为半煤岩巷道。 半煤岩巷道掘进，采石位置有挑顶、卧底及挑顶兼卧底 有三种情况。如图8.3所示。,28,8.3.2 钻眼爆破法掘进半煤岩巷,（1）炮眼布置特点 掏槽眼：由于煤层较软，多布置在煤层部分，采用楔形掏槽（图8-5）。 钻机选择： 尽量做到动力单一，但也可选用两种不同动力的钻机。一般原则是当煤、岩的强度都不高时，应选用煤电钻钻眼，当煤、岩的强度都较高时可都采用凿岩机钻眼，当煤、岩的强度相差很大时，则可同时选用煤电钻和凿岩机，或选用岩石电钻钻眼。,29,（2）施工组织 半煤岩巷道的施工组织方式： （1）煤、岩不分掘分运,全断面一次掘进 ； （2）煤、岩分掘分运。 采用分掘分运的方式时，形成煤工作面超前岩石工作面的台阶工作面。,30,8.3.3 掘进机掘进,目前的悬臂式掘进机，可以适用于煤矿中煤巷、半煤岩巷的掘进，经济切割煤岩的单轴抗压强度可达40100MPa，能够切割任意形状的断面，切割断面面积1224。 我国研制的EBJ-160重型掘进机+ES-800转载机+SSJ-800/240可伸缩皮带机。在岩石强度132MPa，岩石断面比例46%的条件下，月进尺468m。 我国自行研发了半煤岩掘进机EBJ-132型和EBJ-120TP型。,31,EBJ-120TP型掘进机,32,8.4 倾斜巷道施工,倾斜巷道施工方式： 由上向下施工； 由下向上施工； 双巷同时掘进、每隔一定距离贯通； 先施工一条，完成后再施工另一条。 8.4.1 倾斜巷道施工特点 破岩以钻爆法为主，凿岩多采用气腿式凿岩机 提升多采用矿车。 激光定向。,33,8.4 倾斜巷道施工,倾斜巷道施工方式： 由上向下施工； 由下向上施工； 双巷同时掘进、每隔一定距离贯通； 先施工一条，完成后再施工另一条。 8.4.1 倾斜巷道施工特点 破岩以钻爆法为主，凿岩多采用气腿式凿岩机 提升多采用矿车。 激光定向。,34,8.4.2 下坡施工法,8.4.2.1 装岩与排矸, 下山破岩施工中应特别注意坡度，使其符合设计要求。 下山掘进时没有瓦斯积聚问题，通风工作比向上掘进时容易。 下山掘进时装岩工作比较困难，装岩时间通常占循环时间的60，因此尽量采用机械装岩，而不要采用人工装岩。 装岩使用的主要机械是耙斗装岩机。使用时应持别注意安设牢固，防止下滑。除了装岩机本身带有的四个卡轨器之外，还应另外加设两个大卡轨器。装岩机距工作面不要超过15m。 下山掘进使用耙斗装岩机能起到阻挡跑车的作用，掘进工作面比较安全。 下山提升运输 链板输送机适用倾角小于25；30以下使用矿车，30以上只能用箕斗。 我国在下山或斜井施工中，多使用一种无卸载轮的箕斗，利用安设在矸石仓中的活动轨翻卸。,35,图8.7 （218页）,36,8.4.2.2 排水,视其来源不同而采取不同的对策。 1）上部平巷漏水，采用混凝土或陶管将上部水沟密封起来。 2）下山上部通过的含水层涌水，可将水流截引至腰泵房水 仓，不使它流到工作面，必要时可以在含水层进行注浆封水。 3） 工作面的积水，可以用水泵排除。 涌水量在56m3/h左右时，可用潜水泵直接将水排入矿 车或箕斗内，随矸石一齐排出。 涌水量在30m3/h以内时，用喷射泵将水从工作面排至 腰泵房水仓澄清后，再用卧泵排除，如图8.8。,37,38,8.4.2.3 安全工作,1下山掘进的安全问题，最突出的就是防止跑车。,2防止跑车的安全设施,1）下山上部运输水平防止跑车的安全设施,要严格按规范的规定使用钢丝绳，经常上油防 锈，建立定期检查制度。,应该使用符合要求的插销，加强铺轨质量，采用绳套连接。,39,由于井口把钩工疏忽，忘记挂钩或挂钩不合格而发生跑车事故。为此，斜巷巷道口应设逆止阻车器或安全挡车板等挡车装置。,此种阻车器设于巷道口，矿车只能单方向上提，只有用脚踩下踏板后才可向下行驶。,在矿车底盘下安设一个活动闸；当矿车挂钩时，销子插入孔内，而把活动闸短端压下，使长端翘起；矿车摘钩后，活动闸由于重心作用自动垂直向下。在斜巷口平台两轨中心的地下，埋入钢板作为挡板，当矿车没有挂钩时，活动闸被挡板顶住，矿车不能通过。,40,2）阻挡已跑车的安全措施。,在工作面上方2040m处设各种可移动式挡车器，常用的有钢丝绳挡车器，型钢挡车器和钢丝绳挡车帘等。,铜丝绳挡车器如下图所示。,矿车通过时，拉起绳圈，矿车即可由圈中通过。矿车过去之后，放下绳圈，使其顶部高出轨面约0.60.7m，若万一发生跑车，绳圈即可将矿车挡住。,41,钢丝绳挡车帘是以两根150mm的钢管为立柱，用钢丝绳与直 径为25mm的圆钢编成帘形，手拉悬吊钢丝绳将帘上提，矿车 可以通过；放松悬吊绳，帘子下落而起挡车作用 。,42, 在斜巷中部设固定式挡车器悬吊式自动挡车器。,当提升容器正常运行时，碰撞摆动杆1后，摆动幅度不大，触不到框架上横杆2；一旦发生跑车事故，脱钩的提升容器碰撞摆动杆后，可将通过牵引绳和挡车钢轨6相连的横杆2打开，8号铁丝失去拉力，挡车钢轨一端迅速落下，起到防止跑车的作用。,43,8.4.3 上坡施工法,8.4.3.2 通风,两件事需要注意： 一是底板经常掘不够，巷道上漂，若不随时测量纠正，就不能保持设计的倾斜角度； 二是爆破时岩石抛掷出来，很容易打到棚式支架的顶梁上，以致崩倒棚子。为此多采用底部掏槽，如图9-1所示。,8.4.3.1 炮眼布置,为避免巷道底板掘不够，出现巷道上漂，多采用底部掏槽，掏槽眼数目视岩石软硬程度而定。通常对较硬岩石，掏槽眼下部眼孔应深入底板下200mm，避免巷道上漂现象。,44, 煤层轨道上山和和输送机上山之间，在地质条件不复杂的情况下，每隔2050m开一条贯通联络巷，以满足通风的要求，同时可以利用这些联络巷作为避炮硐。如果是单巷掘进，则必须每隔75100m另掘一避炮硐。,由于瓦斯比空气轻，向上掘进时易于积聚在工作面上方，所以通风问题特别重要。除前述应采用双巷掘进外，无论工作期间和交接班时都不能停风，并随时加强瓦斯检查。 如因检修停电等原因不得不停风时，全体人员必须撤出，待恢复通风及检查瓦斯之后，才能进入工作面。,45,8.4.3.3 装岩和运输, 人工装岩 配合人工装岩的运输方法有： 链板输送机：倾角25以下； 铁溜槽：2535； 搪瓷溜槽：1528； 沿巷道底板自溜：倾角大于35。, 机械装岩,ZMZ-17型装煤机 + 链板输送机运输 ：倾角小于10的上山。,耙斗装岩机，用在倾角小于30的巷道，但应特别注意安设牢固，以防下滑。移动装岩机可以用提升绞车。如上山倾角大，可用提升绞车和耙斗装岩机绞车联合作业。,46, 运料 使用输送机运输时，通常还需要铺设矿车轨道，或者在双巷掘进时，一条巷道铺轨，一条巷道铺设输送机，也可采用单轨吊车运料。, 提升或下放矿车，可采用在上山与平巷接口处一侧的专用小绞车（图8.11）。上山长度超过绞车缠绳量时，则需在上山中部增设临时绞车作分段提升如下图。,47,8.5 煤仓施工,煤仓分垂直式和倾斜式，垂直式是圆形断面，倾斜式拱形断面，其倾角在60-70以上。无论垂直式或倾斜式煤仓，其下口均要收缩成适合安装闸门的断面。 采区煤仓永久支护：料石砌碹或用混凝土浇筑，壁厚300-400mm，也可采用喷射混凝土，喷厚一般在150mm左右。 煤仓位于稳定坚固的岩层中时，也可以不支护，但下部漏煤口斜面应采用混凝土浇筑。,48,施工方式 自下向上掘进小反井，自上而下刷大断面。 （1）普通反井法； （2）吊笼反井法； （3）反井钻机法； （4）深孔爆破法。,49,8.5.1 反井钻机施工法,8.5.1.1 施工方式和设备,利用反井钻机钻凿反井的方式有两种，即 上行扩孔法：把钻机安装在反井上部水平，由上向下先钻进一个导向孔（直径216311mm）至反井下部水平，再由下而上扩大至反井的全断面。 下行扩孔法：把钻机安装在待掘反井的下部水平，先由下向上钻一导向孔，然后自上而下扩大到断面。 下行扩孔法的岩屑沿钻杆周周下落，因此要求钻凿直径较大的导向孔，否则岩屑下落时在扩孔器边刀处重复研磨，不仅加剧了刀具的磨损，也影响了扩孔的速度；向上钻导向孔的开孔比较困难，人员又在钻孔下方，工作条件较差。正是由于这些原因，国内外多采用上行扩孔法。,50,我国煤矿应用的反井钻机主要有国产的TYZ-I000，AF-2000, LM-120， ATY-1500及ATY- 2500等型号。其中常用的有TYZ、LM型和ATY型系列的反井钻机，它主要由主机、钻具（钻杆与钻头）、动力车、油箱车、起吊装置等部分组成。钻头分超前孔钻头和扩孔钻头，主机带有轨道平板车，工作时作装卸钻杆用，钻完后，主机倒放在平板车上运送出去。,8.5.1.1 施工方式和设备（续）,51,ZFYD1200 反井钻机,52,现以LM-I20型反井钻机为例来说明某矿采用反井钻机施工煤仓的方法。 1）准备工作 （1）施工之前应在反并的上口位置，按照设计尺寸要求用混凝土浇筑反井钻机基础。 （2）钻进时冷却器的冷却水要求流量为7.2m/h，压力为0.8MPa；导孔钻进时，用于冷却钻头和排除岩屑的冲洗水要求流量为30m/h，压力为0.71.5MPa。 （3）在施工现场将电源分别接人电动机。 （4）钻机安装。钻机按照图8.12所示位置排列，然后找正钻机车的位置，拧紧卡轨器后，按照步骤进行按照工作。,8.5.1.2 反井钻进,53,54,2）反井施工 （1）导孔钻进。 导孔钻进是将液压马达调成串联状态，把事先与稳定钻杆接好的导孔钻头放入井中心就位，启动马达，慢慢下放动力水龙头，连接导孔钻头，启动水泵向水龙头供水。开始以低钻压向下钻进，开孔钻速控制在11.5m/h之间。导孔深度达3m以后，增加推力油缸推力，进行正常钻进。 （2）扩孔钻进。导孔钻透后，在下部巷道将导孔钻头和与之相接的稳定钻杆一同卸下，再接上直径1.2m的扩孔钻头。扩孔钻进情况如图8.13所示。,8.5.1.2 反井钻进（续）,55,反井钻机施工工艺,1-反井钻机， 2-钻杆， 3-导孔钻头， 4-下水平巷道， 5-等候装接的扩孔钻头， 6-扩孔工作中的扩孔钻头， 7-扩孔后的导井井筒， 8-自由落下的岩碴。,56,57,现以LM-I20型反井钻机为例来说明某矿采用反井钻机施工煤仓的方法。 1）准备工作 （1）施工之前应在反并的上口位置，按照设计尺寸要求用混凝土浇筑反井钻机基础。 （2）钻进时冷却器的冷却水要求流量为7.2m/h，压力为0.8MPa；导孔钻进时，用于冷却钻头和排除岩屑的冲洗水要求流量为30m/h，压力为0.71.5MPa。 （3）在施工现场将电源分别接人电动机。 （4）钻机安装。钻机按照图8.12所示位置排列，然后找正钻机车的位置，拧紧卡轨器后，按照步骤进行按照工作。,8.5.1.3 反井刷大,58,用钻机钻扩完直径1.2m反井全深后，即可以按设计煤仓规格进行刷大。煤仓刷大施工设备布置如图8.14所示。 1）打眼：YT-24 2）爆破器材：1号煤矿硝铵炸药，毫秒延期雷管。 3）起爆：MFB-150型发爆器。 4）炮眼：无需再打掏槽眼；距下口2m时，一次爆透。 5）通风：压入式，5.5KW局扇+500mm胶质风筒； 6）装岩运输：矸石自溜+耙斗装岩机+矿车 7）辅助运输提升：JD-25绞车+1m3吊桶，绳梯。 8）支护：锚喷网临时支护。,8.5.1.3 反井刷大,煤仓砌筑时的支模方法，通常采用绳捆模板或固定模板，支模工作在木脚于架上进行，组装拆卸困难，影响砌筑速度。因此，该矿在砌筑煤仓时，改变了上述的