四川煤炭行业职业技能鉴定培训(掘进工)演示文稿

,四川煤炭行业职业技能鉴定培训 (掘 进 工) 巷道施工与支护 四川省威远煤矿安全培训中心 龚 先 华,第五章 巷道施工巷道是井下生产的动脉，巷道断面形状选择与尺寸确定合理与否，直接煤矿生产的安全和经济效益。巷道断面设计的原则是：在符合煤矿安全规程的前提下，满足安全生产与技术要求，以提高断面利用率，缩小断面尺寸，降低造价并有利于加快施工速度。作为一名掘进工，本章我们应掌握具备以下知识：,1. 巷道的断面形状分为哪几类？如何选择？P8284常用的巷道断面形状有梯形；直墙拱形（如半园拱形、园弧拱形、三心拱形、简称拱形）；其次是矩形；只有在某些特定的岩层或地压情况下，才选用不规则形（如半梯形、封闭拱形、椭园形或圆形）等如P83图。,选择巷道断面形状，必须综合考虑巷道围岩的性质，地压的大小和方向；巷道的服务年限、用途及位置；巷道的支护方式和支架材料这三大基本因素。通常根据前两个因素决定支护方式和支架材料，再根据充分发挥其力学性能的原则，便可确定巷道的断面形状。,2. 炮眼的种类和作用按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类。如图52P86,其爆破顺序是延期起爆，即先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼。, 掏槽眼，按照掏槽眼方向可分为斜眼和直眼掏槽两大类，如图5358,P87P90。掏槽眼的作用：是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基本上崩出第二个自由面，为其他炮眼的爆破创造有利条件。它的效果好坏对循环进尺起决定性的作用。 辅助眼的作用：是大量崩落岩石和继续扩大掏槽眼，增大自由面，均匀布置在掏槽眼与周过眼之间，其间距一般为500700cm，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.450.60. 周边眼的作用，是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓使巷道成型。光面爆破，采用多眼，少装药，一次性爆破。,3. 爆破参数有哪些？P92 爆破参数的如何确定？巷道掘进的爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量等。 炮眼直径的确定，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。 炮眼深度主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。 炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。, 单位炸药消耗量q是指爆破1m3实体岩石所需要的炸药量。其他的确定主要根据炸药的性能、岩石的物理力性质、自由面的大小和数目、炮眼直径及深度来确定。4. 为什么掘进巷道时要坚持湿式打眼？P101掘进巷道时坚持湿式打眼，可以避免产生大量的岩石（煤）粉尘。矿尘中含有游离二氧化硅，其中大量的是粒径小于5mm的粉尘。这些粉尘极易在空气中浮游，被人吸入体内，时间久了就易患矽肺病。另外，井下煤尘在一定的条件下可以爆炸和燃烧而酿严重的灾害，1960年山西大同老百硐发生煤尖爆炸事故，死亡684人，煤尘爆炸的下限为45mg/ m3，上限为15002000 mg/ m3,威力最强为300400 mg/ m3 。,5. 巷道掘进的综合防尘措施有哪些？ 湿式钻眼是主要的技术措施。 喷雾、洒水对防尘和降尘都有良好的作用。 加强通风排尘工作。 加强个人防护（戴口罩）。,6. 放炮时装药量过大，会给安全生产带来哪些危害？ 崩倒支架，易发生顶板事故； 崩坏风筒，易造成瓦斯聚积，发生瓦斯事故或炮烟熏人。 崩破电器设备，产生火花，易引爆瓦斯等。,7. 延期性雷管为何禁止在有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面使用？按煤矿安全规程第331条规定，爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1%，严禁爆破。因经试验测定，在瓦斯矿井炸药爆炸后160ms，瓦斯浓度为0.3%0.5%，260ms为0.3%0.95%，360ms时为0.351.6%，局部地点的瓦斯浓度将更高。秒延和半秒延期电雷管各段的间隔时间长达1s和 s，当前段炸药爆炸后，瓦斯浓度已经形成，下段。,雷管爆炸时，就很容易引燃瓦斯。而且秒或半秒延期电雷内的延期药在燃烧时，要从电雷管的排气孔喷出火焰或高温气体，也成为引燃瓦斯的危险因素。因此秒或半秒延期电雷管不能用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面。所以，煤矿安全规程第320条作了强制度的规定，并且要求每次起爆最后一段的延期时间不得超过130ms,8. 为保证井下安全生产，装药、联线、放炮时都应注意哪些问题？P7678 严禁非爆破工单独领药，如领药量较多时，可去一名熟悉规程和井下情况的老工人帮助背药，但不准背雷管，雷管和炸药必须分别用不导电的容器分装。 做引药。严禁在顶板不完好、支护不完整、通风不良、有淋水、电器设备和金属物体地点进行做引药。雷管不准从非聚能穴一端装入。 未验孔、清孔前严禁装药；药卷只准用木炮棍按起爆顺序依次轻轻推入孔内，每卷药连接紧密；封孔必须使用炮泥（含水炮泥），并将炮眼封严；最后必须将每个雷管脚线纽结短路。严禁超量装药和装垫、盖药。, 联线，严禁非爆破工操作。母线长度低于作业规程规定，接头未用胶布包好，雷管脚线间接头及与母线接未扭紧，不准放炮，并禁止与杂物接触。 母线要随用随挂，禁止用固定母线。 放炮必须使用放炮器，严禁用其它电源放炮。 掘进工作面必须用毫秒延期雷管，全断面一次起爆，严禁一次装药分次起次起爆。 无封泥，封泥不足，禁止放炮。 在岩石中、煤层中放炮时最小抵抗线分别小于0.3m、0.5m时不准放炮。 未检查顶板、巷帮、加固支架，未检查瓦斯、煤尖和未实行“一炮三检”时，不准放炮。,（11） 工作面风量不足，瓦斯浓度达到1%以上时禁止装药放炮。（12） 各通道未安设警戒，人员未撤到警戒线以外，组长未清点人数时和爆破员未接到组长通知时不准放炮。（13） 放炮时，爆破工未发出警号时，不准放炮。（14） 放完后，炮烟散尽后，待爆破工、班组长、瓦斯检查员进入工作面检查完通风、瓦斯、煤尘、顶板、支护、瞎炮、残爆后确认无危险，班组长才准通知撤除警戒或其他人员进入工作面进行施工作业。（15） 发现并处理瞎炮（残炮）时，必须在班组长直接领导下进行，并应当班处理完毕。若当班处理不完，爆破工必须同下一班爆破工在现场交待清楚。处理方法要正确，在距离瞎（残）炮0.3m处另外打一个平行瞎（残）炮的新炮眼重新装药炸掉，不可用手拉脚线、镐刨、风吹等错误做法处理瞎炮，处理完后要把未处理的炸药、雷管找出来，集中销毁。,9. 在岩巷掘进时，为什么要强调临时支护？临时支护一般采用哪些方法？在岩巷掘进时，因巷道要除穿过破碎岩层时，还要穿过其他不定稳定岩层，为保持巷道的稳定性，防止围岩发生垮落或过大变形，巷道掘进后就应根据巷道围岩的不同性质对巷道进行支护，以控制巷道围岩的变形，防止巷道片帮冒顶而发生事故。所以，在岩巷掘进施工时，为保护施工人员的安全，在及时进行永久支护有困难时，就必须进行临时支护。,巷道临时支护的特点是：服务期限短，并紧跟工作面；除锚喷支护处，临时支护均可回收复用；若用锚喷临时支护，则可以作为永久支护的一部分。临时支护一般采用锚喷技护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、梯形支护、无腿支护、前探支护、盘式支护等。,10. 爆破说明书的主要内容有哪些？P9698爆破说明是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。爆破说明书的主要内容包括有： 爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面和尺寸，穿过岩层的性质、地质以及瓦斯情况。 选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种、凿岩机具的型号、性能。 爆破参数的计算选择，包括掏槽方法、炮眼直径、深度、数目、单位耗炸药。 爆破网络的计算和设计。 安全措施。,11. 煤巷掘进有何特点？P106沿煤层掘进的巷道，如果在掘进断面中，煤层占了45（包括45在内）就称它为煤巷。煤巷掘进虽然破煤容易，但它的特点受动压影响，地压大，维护困难，服务年限短，另外，煤层内多含有瓦斯、煤尘。为防止各类事故的发生，根据其特点合理地选择支架形式和爆破器材及爆破方法直关重要。12. 上、下山掘进时各有什么特点？应采取哪些安全措施？P109上山和下山都是采区（或水平延深）巷道中的倾斜巷道。自运输水平向上倾斜的巷道为上山，向下倾斜的巷道为下山。为安全生产起见，铺设轨道的上、下山巷道不准行人，必须另开一条行人上、下山。因此上、下山都是至少两条平行的倾斜巷道。 上山一都由运输水平自下向上掘进。但在有沼气突出的煤层，如无专门措施，只能由上一水平向下掘进，那时的掘进特点与下山一样。, 破岩和通风倾斜向上用爆破法破岩时，有两件事需注意：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角；二是爆破时岩石抛出来，易崩倒支架的顶梁上，打倒棚子。为此多采用底部掏槽，槽眼多少视岩石软硬而定，如沿煤层或软岩掘进，采用三星掏槽方式即可。每掘进40m，设置躲避硐室和红灯，红灯亮时，人员进入躲避硐。距工作面100m的躲避硐可躲炮。上山掘进工作面易于瓦斯积聚，通风问题特别重要，交接班不准停风，随时加强瓦斯检查，因检修停电不得不停风时，全体人员必须撤出，待恢复通风、检查瓦斯之后，方能进入工作面。, 装岩和提升运输上山掘进扒矸比较容易，可采用人工装岩。配合人工装岩的运输方法，可采用链板输送机或溜槽，为防煤矸飞起伤人，应在巷中溜槽侧设置档板，巷道下口应设置临时贮矸仓以便装车。图520 P111巷道倾角小于30时，可以采用耙斗装岩机，使用此机械注意安设牢固，防止下滑。除卡轨器外，在装岩机后立柱上还要装两个可转动的斜撑。耙斗装岩机距工作面距离6m30m，移动装岩机可用提升绞车和耙斗装岩机绞车联合作业。运输可用倒绞车。, 下山掘进由上往下掘进下山，装岩与运输都比掘进上山困难，工作面还常常有水需要排除，在安全上则要特别注意预防跑车事故。 破岩、装岩及提升破岩工作多采用爆破方法。施工中，应特别注意下山的坡度要符合设计要求；下山掘进没有沼气积聚问题，通风比上山容易；下山装岩困难，因此尽量排除人工装岩，实现机化作业。目前下山岩装主要采用耙斗装岩机，使用该机械注意安装牢固，防止下滑，装岩机距工作面距离不超过15m，下山掘进耗斗装岩机能起到挡跑车的作用。,下山掘进提升非常重要，因为所有矸石必须通过提升运出。提升最突出的问题就是防止跑车，为防止矿车脱钩或断绳直冲工作面，造成人身伤害事故，为此，除严格按规程操作外，还要经常对钢丝绳及联接装置进行检查，为防止跑车、脱钩、断绳事故的发生，除上述措施外，还应加强井巷安全质量标准化管理，须在提升钩头前联接钢丝绳圈，提升时将此圈套住矿车，在上部车场应设置阻车器和挡车拦。 排水下山掘进时，所有的水都顺坡而下积聚在工作面，恶化工作条件，影响施工速度和质量。对水的处理，应视其来源不同采取不同的对策。如上部平巷水沟漏水，采用管道疏排或混凝土密封水沟底部及两侧；如下山上部通过含水层漏水，可将水截引至腰泵房，必要在含水层主浆封水。,对下山工作面积水，可以用水泵排除。为防止电动泵漏电，最好使用压气潜水泵，如使用电动排水时，应加强电器管理，因杂散电流造成起爆作业不安全，每次爆破装药前，必须切断电流，并检查杂散电流，确认无问题时才可装药。,13. 巷道施工组织的方法有哪两种？什么是一次成巷施工法？P122巷道施工组织方法有两种。即：一次成巷施工法，另一种是分次成巷施工法。一次成巷，就是把巷道中的掘进、永久支护、水沟掘砌三项分部工程（有条件的应加上永久轨道的铺设和管线路的安装）看成是一个整体，有机地联系起来，在一定的距离内，按设计及质量标准要求，相互配合、前后连贯地、最大限度地同时施工，做到一次成巷，不留收尾工程。,第六章 巷道支护为了保持巷道的稳定性，防止围岩发生垮落和过大变形，巷道掘进后根据巷道围岩的不同性质对巷道进行支护，以控制巷道围岩的变形，防止巷道片帮冒顶。据统计，掘进碛头（工作面）冒顶事故的死亡人数占煤矿冒顶事故总死亡人数的20%。因此，掌握、学好巷道技护技术，是搞好掘进安全工作，防止掘进碛头冒顶事故发生的前提。本章我们将掌握7个问题。,1. 巷道支护主要材料有哪些？各有何要求？巷道支护主要材料有水泥、石料、混凝土、混凝土的外加剂、砂浆、木材、金属材料等。对它们的要求如下： 水泥主要是强度试验，其试验方法分为硬练法和软练法两种。采用硬练法的结果比较准确。其中28天的抗压强度代表水泥的标号。, 石料，主要是以容重的大小来作为石料质量的粗略评价，因容重大的石料都比较密实，吸水率较小，抗冻性较好，强度亦较高。 混凝土是由水泥、砂、石和水按适当比例配合制成。砂、石在混凝土中起骨架作用，称为骨科。水泥是胶凝材料和水掺在一起成水泥浆，将砂、石胶凝并逐渐硬化而形成一个坚硬的整体。,根据工程性质，施工工艺和条件等选择水泥品种。在混凝土中，凡粒径在0.155mm之间的骨料称为细骨科。一般多以天然砂为细骨科。其中以石英砂为最佳。P129在混凝土中，凡粒径大于5mm的骨科称粗骨科。常用的卵石与碎石两种。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。,混凝土标号，采用150150150mm立方体试块，在标准条件（温度255,相对温度90%以上）下，在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。 混凝土的外加剂，是依靠物理、化学或物理化学作用，如吸附、絮凝、分散、催化或与水泥中某些成分发生反应而改善水泥净浆、砂浆和混凝土的某些性能的物质，称为混凝土的外加剂。外加剂可以是单一的，也可以是复合的。常用的外加剂有减水剂（分散剂、塑化剂）、速凝剂、早强剂、抗剂缓凝剂等。, 砂浆由胶凝材料（石灰、水泥、水玻璃、树脂等），细集料和水等按适当比例调制而成，在建筑工程中以薄层状态起粘结传递应力、衬垫、表面装饰和防护等作用。对新拌砂浆的性质，它与混凝土在组成上的差别在于集料粒度的大小。但由于沙浆的建筑性质、功能性质和使用部位与混凝土不同，在技术性质、材料配比等方面的要求与混凝土又有差异，不同用途的,砂浆，其耐久性要求亦不同。与水接触的抹面砂浆，钩缝砂浆，抗渗砂浆等，均要求具有效高的耐久性；对于砌筑砂浆，一般不提耐久性要求，当砌体有抗渗要求时，往往采用其它防护措施，如采用混凝土防渗 面板、沥青防渗层、水泥砂浆钩缝等。, 木材，虽然质轻而强度高，有较高的弹性和韧性；导热低；易加工；在干燥的空气中或长期置于水中有很高的耐久性等。但木材构造不均匀，各向异性；含水率经常改变，容易引起湿胀（强度降低）和干缩（强度增大），导致尺寸、形状不稳定，甚至引起裂缝和翘曲；容易腐朽、虫蛀、疪病较多影响材质，耐火性很差。为增强木材的性能，使用前要进行防腐处理，能延长服务年限，从而节省坑木用量。, 井下支护所用的钢材，主要是用普通碳素钢（低或中碳钢制成的各种型钢，如钢轨、工字钢、槽钢等）。钢筋主要用于钢筋混凝土结构支架中，多采用3号（低碳钢）钢筋。20号和25号锰硅普通低合金钢钢筋主要用于受力钢筋，一般不作构造钢筋用。在钢筋混凝土结构中，其混凝土不宜低于C20。,2. 掘进巷道支护方式有哪几类？何为主动支护方式？何为被动支护方式？P135掘进巷道支护一般分为锚（喷）支护、砌碹支护和棚式支护三种类型。而锚（喷）支护又分为锚杆支护、喷浆（砼）支护、锚喷支护、锚喷网联合支护和锚索网梁联合支护等。锚（喷）支护是主动支护方式，砌碹支护和棚式支护都是被动支护方式。,3. 简述锚杆支护的各类、结构、优缺点和适用条件。锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体。锚杆的类型，按其对岩体的锚固方式分：“机械锚固型”（点负荷式）和“全面胶结型”两类。, “机械锚固型”锚杆 钢筋或钢丝绳砂浆锚杆钢筋砂浆锚杆，是先在锚杆孔内注满砂浆，然后灌入钢筋而成。利用砂浆与钢筋、砂浆与孔壁的粘结力锚固岩石。一般常用1016mm的螺纹钢筋，每根锚杆长为1.20m2.30m，砂浆用32.5或32.5R普硅酸盐水泥，粒径小于3mm的中细砂加水拌合而成，砂浆标号不低于M15,以手捏成团出浆，松手后砂浆不散为宜。,钢丝绳砂浆锚杆，是利用1014mm的废旧钢丝绳代替钢筋插入锚杆孔内注入砂浆而成。废旧钢丝绳在使用前要经过截断、火烧、破股、除锈和平直等工序进行处理。以上两种锚杆，加工方便，成本比较低廉，锚固力大而持久性强，应用广。但由于砂浆凝之前锚杆没有承载能力，其应用范围受到了一定限制。, 金属锚杆金属楔缝式锚杆，由杆体、楔子、垫板和螺帽组成。这种锚杆结构简单，加工容易，在硬岩中锚固较大，但对钻孔深度的精确性要求严格；杆体直径大（1822mm）,钢材用量较多；在软岩中锚固力不足，不宜采用。金属倒楔式锚杆，由杆体、固定楔、活动楔、垫板、螺帽组成。这种锚杆除结构简单容易制造外，杆体直径小（1216mm）,可省钢材，对钻孔深度要求不太严格，可回收应用较广泛。, 木锚杆普通，压缩木锚杆由外楔、铁垫圈、木托板、木杆体、内楔组成。普通木锚杆结构简单，制作方便，价格便宜，但锚固力小，易腐朽，用于服务年限短的采区巷道为宜；压缩木锚杆是用普通木材经过热压塑化锯成条状加工而成，锚固力比普通锚杆要得多，一般为49吨。, 树脂锚杆由杆体，锚头为麻花状，垫板、螺帽和树脂药包组成。其优点为抗拉、抗弯、抗压强度都比较大、抗震性能好；它的胶凝固化速率很快在几分钟至几个小时内获得很高挑初锚力，可以迅速有效地控制围岩，因此，它可用于各种不同的岩层和各种不同地质的巷道。 张拉式锚杆支架张拉式锚杆支架又叫拉杆支架，是在锚杆支护的基础上发展起的一种控制巷道顶板的方法。, “全面胶结型”锚杆“全面胶结型”锚杆则是通过杆体与孔壁间的胶结材料，使用锚杆在钻孔的全长范围内与岩石粘结在一起，对岩产生锚固作用。在各种地质条件下，“全面胶结型”锚杆的锚固性能比较优越，因此，各种永久性的井巷工程采用这种支护形式是适宜的。,4. 简述喷射混凝土的种类、结构、优缺点和适用条件。喷射混凝土是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂等混合搅拌均匀，装入喷射机，以压缩空气为动力，使拌合料沿管路吹送至喷头处与水混合，并以较高的速度喷射在岩面上凝结硬化而为的一种新型支护形式。喷射混凝土的施工工艺和普通混凝土有大差别，因而它的物理学性能和对围岩的支护特性有以下特点：,一是混凝土在高速过程中，水泥颗粒受到重复碰撞冲击，混凝土喷受到连续冲实压密，而且喷射工艺又允许采用较小的水灰比，因此喷射混凝土层具有致密的组织结构和良好的物理性能。二是喷射混凝土能随着巷道掘进及时施工，且加入速凝剂后其早期强度成倍增长，因而能够控制围岩的过度变形与松驰。,喷射混凝土虽然有加固和防止风化任用；改善围岩应力作用（消除了围岩的凹凸不平，不使围岩应力集中；使围岩周边由双向受力状态变成三向受状态，提高了围岩的强度）；柔性支护任用；组合拱作用等。但喷射混凝土存在。一是回弹，造成材料消耗大，经济效果差，只回收复用或浇灌水沟。二是粉尘大，有害工人健康，因此必须重视降尘。三是对围岩渗漏水处不处理，影响效果。混凝土支护适用于岩层较稳定。无膨胀岩层的井巷中 。,5. 何为锚喷支护？简述其优缺点、适用条件。锚杆支护与喷射混凝土（喷浆）的联合支护称锚喷支护。锚喷支护优点：一是施工工艺简单，机械化程度较高，有利于减轻劳动强度和提高工效；二是施工速度快，为组织巷道快速施工一次成巷创了有利条件；,三是喷射混凝土能充分发挥围岩的自承能力，并和围岩构成共同承载的整体，使支护厚度比砌碹减少 ,从而可减少掘进和支护的工程量，节省建设资金；四是质量可靠，施工安全；五是适应性强，用途广泛。锚喷支护的缺点：粉尘大、回弹率高、支护理论不够完善等。在有严重膨胀性岩层，毫无粘结力的松散岩层以及含饱和水，腐蚀性水的岩层中不宜采用锚喷支护。,6. 棚式支架的材料有哪些？适用在何种条件下？棚式支架的材料有木支架、金属支架、装配式钢筋混凝土支架。梯形支架均由两腿一梁组成。木支架一般使用在地压不大、巷道服务年限不长、断面小的采区巷道里，有时可作为巷道掘进中的临时支架。,金属支架：一是梯形金属支架，通常用在回采巷道中，在断面较大、地压较严重的其它巷里也可使用。二是拱形可缩性金属支架（由一根曲率为R的弧形顶梁和两根上端部带曲率为R的柱腿组成），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12。,7. 简述石材整体（砌碹）结构特点，施工方法及适用条件。 石材整体式（砌碹）是指用料石、混凝土或钢筋混凝土砌筑成的连续整体式支架。它由拱、墙、基础构