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井巷工程 去年大四考的 一个老师教的第一章 一岩石的性质：岩石性质与其矿物组成有关。岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。研究岩石性质时，常用到这三个术语：岩石、岩块、岩体。一般认为：岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体；岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体；岩石则是不分岩块和岩体的泛称。由于各种地质作用，岩体中往往有明显的地质遗迹，如层理、节理、断层和裂隙面等。在研究岩石的力学性质时，必须注意到岩块的分均质性、各向异性和不连续等问题。岩石由固体、水、空气三相组成，具有相对密度、密度、重度等指标。岩石的水理性质：吸水性、透水性、溶蚀性、软化性。岩石的碎胀性：岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质称为岩石的碎胀性。岩石的力学性质：P6 1裂隙压密闭合阶段，2线弹性阶段，3破裂发展阶段，4应力应变的软化阶段。岩石在塑性变形阶段的体积膨胀称为扩容现象，它主要是由于变形引起裂隙发展和张开而造成的。岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。二岩石工程分级：按岩石坚固性分级法（普氏分级法）、按照煤矿岩层的特点分级法、按照岩心质量指标分级法。第二章 一进行爆破破岩，须先钻出炮眼，安放炸药，而后爆破。井巷掘进中，在岩石上钻眼，主要采用冲击式钻眼法；在煤上钻眼，主要采用旋转式钻眼法。冲击式钻眼法使用的钻眼机械是凿岩机；旋转式钻眼法使用的钻眼机械多是电钻。凿岩机以使用的动力不同，分风动凿岩机（简称凿岩机活风钻）、液压凿岩机、电动凿岩机。风动凿岩机是以压缩空气为动力的钻眼机具。按其支架形式可分为手持式、气腿式、向上式（伸缩式）和导轨式。TY-23（7655）型气腿凿岩机的工作系统由 冲击机构、转杆机构、排粉机够和润滑系统组成。 液压凿岩机：是一种以液压为动力的新型凿岩机（冲击机构、转杆机构、排粉机构）。 凿岩机钎子：钻眼工具是安装在钻眼机械上用以破碎岩石的工具。二炸药爆炸三个基本特征（三要素）：反应的放热性，生成气体产物，化学反应和传播速度的快速性。 炸药的氧平衡：就是用来表示炸药内含氧量与充分氧化可燃元素所需氧量之间的关系。爆热：单位质量炸药在定容条件下爆炸时放出的热量，KJ/mol，KJ/kg，是评价炸药威力的直接标志。三。炸药有三种化学反应形式：缓慢分解，燃烧，爆轰。爆轰波定义：带有化学反应区的冲击波称为爆轰波。影响爆速的主要因素：本身的化学性质（爆热、化学反应速度）、装药直径、装药密度与粒度、装药外壳、起爆冲能等因素有关。2.装药密度：单质炸药随密度增加，爆速增大，D=a+b0，a、b随炸药品种变化的常数，0炸药密度。混合炸药在达到最佳密度前，随炸药密度增加，爆速增加，超过最佳密度，随密度增加有压死现象。3.装药外壳：在极限直径范围内，增加外壳，限制爆炸产物飞散。4.炸药粒度：一般，同一种炸药粒度越细，会增加爆速，临界直径、极限直径减小。但混合炸药，敏感成分粒度越细，临界直径小，爆速高，钝感成分粒度细临界直径增大，爆速减小，但粒度小到一定程度，临界直径随粒度减小爆速增加。四炸药爆炸的间隙效应：定义：连续多个混合炸药药卷在空气中都能正常传爆，但在炮眼内如果药卷与炮眼孔壁存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象，称为间隙效应或管道效应。原因：药卷在炮眼内起爆后，爆轰波在炮眼与药卷之间产生了超前于爆轰波传播的冲击波，波速为爆轰波的1.2倍，冲击波的压力使药卷压缩，药卷直径缩小，密度增大，若有效直径减小到临界直径以下或密度增大到一定程度时，爆速下降，爆轰中断。解决办法：1 采用偶合散装炸药可以从根本上克服间隙效应亦可在连续药卷上，隔一定距离套上硬纸板或其它材料做成的隔环，以阻止间隙内空气冲击波的传播或削弱其强度。2通过试验表明，采用水胶炸药或乳化炸，可以消除因间隙效应发生的爆轰中断现象。五炸药的猛度和爆力炸药爆炸对周围介质 (例如岩石)产生的破坏能力，分别以猛度与爆力来表示。猛度：炸药爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近的局部固体介质的破碎能力，表征炸药的动作用。用铅柱压缩法实验测定：炸药爆炸后量出压缩前后的高度差（），即炸药的猛度。爆力：炸药爆力是指爆生气体在高温下膨胀作功破坏周围介质的能力。 常用铅铸扩孔法来衡量，表征炸药的静作用。六.炸药的敏感度：炸药在外界起爆能的作用下，发生爆炸的难易程度，称为炸药的敏感度 。 热敏感度：加热感度：通常用爆发点来表示，用爆发点测定器，炸药温度升高后，自行加速分解，转为爆炸时的温度，称为爆发点。火焰感度：是炸药在明火(火焰、火星)作用下发生爆炸的难易程度，常以导火索燃烧时喷出的火焰点燃0.5g炸药试样的最大距离来表示热安定度：炸药试样在75C时加热48小时，称其质量失重的百分数，并与质量可靠的炸药失重的百分数进行对比。机械感度：机械敏感度是炸药对冲击、摩擦、挤压、针刺等机械作用的敏感程度。其中最主要的是冲击感度，常以落锤仪测定。爆轰感度：爆轰感度是指炸药对别的炸药爆炸时所产生的爆轰冲击的敏感程度。单质炸药：通常用起爆它所需要的最小起爆药量来表示。 混合炸药：用殉爆距离来表示。殉爆：装有雷管的主动药包爆炸时，能使相隔一定距离的另一同种药包发生爆炸的现象。七工业炸药类型一.单质猛炸药：1.梯恩梯（TNT）三硝基甲苯（C6H2（NO2）3CH3），淡黄色晶体，吸湿性小，几乎不溶于水。热安定性好，180C才分解。爆热4229KJ/kg，爆速6850m/s，爆力285300ml，猛度19.9，机械感度低，主要为硝铵类炸药的敏化剂，单独使用是重要的军事炸药。2.黑索金（RDX）环三次甲基三硝胺（CH2NNO2）3）白色晶体、不吸湿，不溶水，50C以下长期不分解，机械感度比较高，=1.66g/cm3，爆力520 ml，猛度16，爆速830 m/s ，一般做导爆索的药芯和雷管中的加强药。3.太恩（PETN）季戊四醇四硝酸脂(C(CH2ONO2)4)，无色晶体，不溶于水，密度1.74g/cm3，爆力500 ml，猛度15，爆速840 m/s。作用同黑索今。4硝化甘油 三硝酸甘油酯二、硝铵类炸药：以NH4NO3为主要成分的混合炸药 ；铵梯炸药（硝铵炸药）； 铵油炸药 ；高威力硝铵炸药。八起爆材料 ：一、雷管；二、导爆索和继爆管；三、导爆管。雷管作用：产生起爆能来引爆各种炸药及爆索，传爆管。雷管种类：火雷管，电雷管，导爆管毫秒雷管，电子雷管等几种形式。电雷管的种类和结构1瞬发电雷管 ：管壳，起爆药，加强药，加强帽，电点火装置。 分类：直插式，药头式。2.秒延期雷管：定义：通电以后经过一段时间后，才爆炸的雷管，叫延期雷管，延期时间以秒为单位计量的，叫秒延期雷管。3. 毫秒延期雷管定义：通电后经过若干毫秒起爆的雷管。毫秒延期雷管各段的延期时间，通过调节药量和硅铁颗粒的大小来控制，硅藻土在延期药中起吸收剂的作用，它吸收延期药燃烧时产生的大量气体，减小气体压力，保证延期秒量稳定。电雷管主要性能参数： 1电雷管电阻，2最大安全电流和最小发火电流 ，3. 发火冲能，4传导时间和成组雷管的准爆条件，5电雷管的起爆能力。九电雷管起爆法：一、起爆电源： 发爆器，照明或动力线路电源。二、电爆网路的联接方式：串联， 并联，串并联电路。十破岩原理与爆破技术 ：一、微差爆破：利用毫秒雷管或其他设备控制放炮的顺序，使每段之间只有几十毫秒的间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。/ 爆炸机理的几种假说： 应力波干涉假说， 自由面假说，岩块碰撞假说，残余应力假说。二、光面爆破 ：光面爆破的实质，是在井巷掘进断面的轮廓线上，布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药同时起爆，使爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂隙，并沿各炮眼的连线井巷轮廓线，将岩石崩落下来。优点：应用光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于锚喷支护，岩帮裂隙少、稳定性高；超挖量少。所以光面爆破是一种降低成本、功效高、质量好的爆破方法。第三章一煤矿巷道类型：1按照巷道用途分：（1）为开采水平服务的巷道，（2）为采区服务的巷道，（3）为采煤工作面服务的巷道，（4）联络巷，（5）硐室。（6）交叉点。2按照巷道层位划分：（1）岩石巷道，（2）半煤岩巷道，（3）煤层巷道。二巷道断面形状：矩形类，梯形类，拱形类，圆形类四大类。巷道断面形状如何选择：主要考虑巷道所处断面的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方向、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备因素，也可以参考邻近矿井同类巷道的断面形状及其维护情况等。三巷道断面设计要做的内容： 1选择巷道断面形状、2确定巷道断面尺寸、3确定巷道设计掘进断面尺寸和计算断面尺寸、4布置巷道内水沟和管线、5计算巷道掘进工程量和材料消耗量、6绘制巷道断面施工图。第四章 一、炮眼布置：掏槽眼，辅助眼，周边眼。掏槽眼：1斜眼掏槽法：单向掏槽法 多向掏槽法。2直眼掏槽法：直线掏槽 螺旋掏槽 角柱式掏槽。 3混合式掏槽。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，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽效果的好坏对循环进尺起着决定性作用。斜眼掏槽的特点是：适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围；掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道，但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制， 循环进尺也同样受到限制；碎石抛掷距离大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。直眼掏槽的特点是：所有掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行；炮眼深度不受断面限制，利于采用中、深孔爆破，便于采用高效凿岩机和凿岩台车钻眼；直眼掏槽炮眼眼距较小，每一个装药炮眼的爆炸都可以破坏两个炮眼之间的岩石；直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起者附加自由面的作用。 空眼的作用，一方面对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用；另一方面使受压岩石有必需的碎胀补偿空间。二爆破说明书及爆破图表：爆破说明书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。爆破说明书主要内容有：爆破工程的原始资料，选用的钻眼爆破器材，爆破参数的计算选择，爆破网路的计算和设计；安全措施。l 爆破作业图表是在爆破说明书基础上，编制出来的指导和检查钻眼爆破工作的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、炸药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。三，装载机1类型：铲斗式装载机，侧卸式铲斗装岩机，耙斗装载机，蟹爪式装岩机，立爪式装载机。2选择：选择装岩机考虑的因素比较多，主要包括巷道断面大小；装岩机的装载宽度和生产率，适应性和可靠性，操作、制造和维修的难易程度；装岩机的造价和效率等。l 铲斗后卸式装岩机生产能力（2540m3/h），间歇作业，效率低，容易扬起粉尘，要求有熟练的操作技术，一般应用与单轨巷道。l 侧卸式装岩机，铲取能力大，生产效率高，对大块岩石、坚硬岩石适应性强；履带行走，移动灵活，装卸宽度大，清底干净；操作简单、省力，但是构造复杂，造价高，维修要求高，间歇装岩，适用于断面12m2以上的巷道。l 耙斗装载机，构造最简单，维修、操作都容易；可用于平巷、斜巷、以及煤巷、岩巷等，但是，它的体积较大，移动不方便，妨碍其它机械使用，间歇装岩，且底板清理不干净，人工辅助工作量大，耙齿和钢丝绳损耗量大，效率低，应用于单轨巷道较为合理。l 蟹爪式、立爪式、蟹立爪装岩机的装岩动作连续，可与大容积、大转载能力的运输设备和转载机使用，生产效率高，但是构造较复杂，造价高，蟹爪与铲板易磨损，装坚硬岩石时，对制造工艺和材料耐磨度要求高。三调车 1方式【1】固定错车场调车法 【2】活动错车场调车法：浮放道岔2翻框式调车器 .风动吊车器调车2专用转载设备; 1、胶带转载机2、梭式矿车3、仓式列车四1以耙斗装载机，气腿式凿岩机为主的机械化作业线：由于耙斗装岩机已形成系列，可根据航道断面大小选用并配置以多台气腿式凿岩机、适当的转载调车设施与支护设备、不同的施工工艺和劳动组织形式，可形成不同能力的掘进机械化作业线，满足施工要求。2侧卸装载机配合全液压钻车作业线【特点】凿岩和装岩速度快，掘进速度和效率高。劳动强度低，人员少，安全可靠。第五章一为了保证巷道的使用高度，在巷道断面上既有煤层，又有岩层。当岩层占掘进工作面积1/5-4/5时，即成为煤岩巷道。 煤岩巷掘进时，采石位置有挑顶、卧底、挑顶兼卧底三种情况。煤岩巷道的施工组织有两种方式：一种是煤，岩不分运，全断面一次掘进；另一种是煤，岩分掘分运，全断面一次掘进时，工作组织简单，能加快掘进速度，但煤的灰分很大，煤的损失也很大。这种组织方式是在煤厚小于0.5米、煤质不好的煤岩巷道较为合适。分掘分运的方式能够克服上述缺点，但工作组织较复杂，掘进速度较慢。选择何种方式，与掘进和回采比例有关。对于那些掘进跟不上回采的矿井，采用全断面掘进方式的仍属多数；采掘可以达到平衡的矿井，还是应当采用分掘分运的方式。三小：小直径钻孔、小直径药卷、小直径钻杆。特点：提高掘进效率和维护好顶板，节约炸药消耗量，而且有效控制顶板的破碎，巷道成型规则，节约支护材料，提高掘进速度。第六章一巷道支护主要分为三种类型：第一类为被动支护形式；第二类时以各类普通锚杆支护为主，皆在改善巷道围岩力学性能的积极支护方式，包括锚喷支护、锚网支护等；第三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式。 巷道支护中使用的材料：主要有木材、竹材、金属材料、石材、混凝土、钢筋混凝土、砂浆等，其中水泥是广泛使用的胶凝材料。水泥分类：按用途分：通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。通用水泥为土木工程一般用途水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等五大类水泥。专用水泥指有专门用途的水泥，如油井水泥、砖注水泥等。而特性水泥则是某种性能比较突出的一类水泥，如抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫酸铝酸盐水泥等。二锚杆支护类型：1。集中端头锚固类型：机械锚固型【涨壳式锚杆，倒锲式锚杆，微膨胀水泥锚杆，水锚杆，竹锚杆】黏结锚固型【树脂锚杆，水泥锚杆】 2全长锚固类：机械锚固型【快硬水泥锚杆，压缩木锚杆，管缝式锚杆】粘结锚固型【全长树脂锚杆，全长水泥锚杆，钢筋砂浆锚杆，钢丝绳砂浆锚杆】仨锚杆支护作用原理： 正确地设计和应用锚杆支护，必须对锚杆支护机理有正确的认识，并以完善的锚杆支护理论作为指导。传统的锚杆支护理论有：1.悬吊理论，2组合梁理论，3组合拱理论，4最大水平应力理论。 锚杆支护的优点：锚杆支护是煤矿经济、有效的支护技术，与棚式支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度。更重要的是锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快读推进创造了良好条件。四喷射混凝土支护的作用原理：1加固与防治风化作用，2改善围岩应力状态作用，3柔性支护结构作用，4与围岩共同作用。第七章一巷道施工两种方法：一次成巷和分次成巷。一次成巷是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘切三个分部工程视为一个整体，在一定距离内，按设计及质量指标要求，互相配合，前后连贯地、最大限度的同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。 二掘进与永久支护作业方式：（1）平行作业，（2）顺序作业，（3）交替作业。 上述三种作业方式中，以掘、支平行作业的施工速度最快，但由于工序间的干扰多，因而效率低，费用高。它适用于围岩稳定，断面大于8.0方米，要求快速施工的工程。掘、支顺序作业和掘、支交替作业，其施工速度比平行作业低，但其人工效率高，掘、支工序互不干扰。对于围岩稳定性较差、管理水平不高的施工队伍，宜采用掘、支顺序作业及条件允许时亦可采用掘、支交替作业。三编制循环图标：（1）确定工作日制度，（2）确定作业方式，（3）确定循环方式和循环进度，（4）计算循环时间，（5）循环图标的编制P207。四我国常用的掘进组织方式有两种：综合掘进队，专业掘进队。综合掘进队是将巷道施工中的主要工种（掘进、支护）以及辅助工种（机电维修、运输、通风、管路等）组织在一个掘进队内。其特点是指挥统一，各工种密切配合协作，有利于培养工人一专多能。在施工中能根据不同工序的需要，灵活调配劳力，使工时得到充分利用，提高工作效率。这种组织形势有利于保证循环和多工序平行交叉作业的实现，是提高岩巷施工速度的有效组织形式。专业掘进队只有主要工序的工种（掘进、支护），辅助工另设工作队，并服务于若干个专业掘进队。专业掘进队任务单一，管理比较简单，但辅助工种的配合不如综合队及时。专业掘进队受辅助工影响较大，工作利用率低，现较少采用。第八章一井底车场是指连接矿井主要提升井筒和井下主要运输和通风航道的若干巷道和硐室的总称。硐室按位置和用途不同，可分为主井系统硐室、副井系统硐室以及其他硐室。主井系统硐室：1推车机、翻车机硐室或卸载硐室，2煤仓，3箕斗装载硐室（该硐室位于井底运输水平以下，上接煤仓下连主井井筒），主井清理井底撒煤硐室，5井底水窝泵房。副井系统硐室：1马头门，2中央水泵房及中央变电所，3管子道，4水仓（是指位于井底车场水平以下的两条相互独立、断面相同的一组巷道），5副井井底水窝泵房，6等候室。其他硐室：1调度室，2电机车库房及电机车修理间硐室，3防火门硐室。二交岔点的类型：按支护方式不同交岔点可分为简易交岔点和碹岔式交岔点。碹岔式交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类。三交岔点施工方法： 1在稳定和稳定性较好的岩层中，交岔点可采用用全断面一次掘进法，随掘随锚喷或先锚后喷，一次完成。 2在中等稳定岩层中，或巷道断面较大时，可先将一条巷道掘出，并将边墙先行锚喷，余下周边喷上一层厚3050mm的混凝土或砂浆（岩石条件差时，可加打锚杆)作临时支护，然后回过头来再刷帮挑顶，随即进行锚喷。3在稳定性较差的岩层中，可采用先掘砌好柱墩再刷砌扩 大断面部分的方法。4在稳定性差的松软岩层中掘进交岔点时，不允许一次暴露的面积过大，可采用导硐施工法四马头门通常指副井井筒与井底车场连接部分的一段断面扩大部分的巷道称马头门，是副井系统的主要硐室之一。马头门形式 ：双面斜顶式，双面平顶式。硐室施工特点 ： 1硐室的断面大而且变化多， 长度则比较短，使得大型施工机械在此难以施展。 2硐室往往与其他硐室、巷道相毗连，加之硐室本身结构复杂，故其受力状态比较复杂且不易准确分析，施工难度较大，若围岩稳定性差，则更须注意施工安全。 3硐室的服务年限长，工程质量要求高，不少硐室还要浇筑机电设备的基础、预留管线沟槽、安设起重梁等，故施工时要精心安排，确保工程规格和质量。硐室施工方法： 全断面一次掘进法；台阶工作面施工法|：1正台阶工作面(下行分层)施工法，2倒台阶工作面(上行分层)施工法 ；导硐施工法：1中央下导硐，2两侧导硐施工法，3顶部导硐施工法。第九章 一斜井基岩施工特点：（了解） 斜井基岩施工与平巷施工的方式、方法基本相同。斜井有一定的坡度，要充分考虑斜井在装岩、排水、提升、运输等方面的困难。保障施工安全的前提下，尽可能做到平行作业，提高成井速度。我国斜井快速施工作业线的主要内容包括：配备风动凿岩机、岩石电钻等打眼工具，实现中深孔全断面光面抛渣爆破；大耙斗、大箕斗、大提升机、大矸石仓配套，实现快速装岩、提升和自动卸矸；长距离管道输料，锚喷支护；风动潜水泵排水；28kW局部通风机长距离独头通风；激光指向仪控制掘进方向和坡度；采用工业电视监视和计算机管理等先进和现代化管理技术。二挡车器形式：一坡三挡：（1）井口挡车器，（2）摆杆挡车器，（3）钢丝绳挡车器，（4）固定式井内挡车器。三斜井施工包括两部分：表土段施工和基岩段施工。表土段施工一般使用明挖法，基岩段施工用钻研爆破法。明槽施工法有：天然冻结法，直挖法，支承加固法，台阶木桩法，降低水位法。第十一章 一根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。 立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。 主井是专门用作提升煤炭的井筒， 在大、中型矿井中，提升煤炭的容器多采用箕斗，所以主井又常称作箕斗井。副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，并常兼作入风井，由于副井采用的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井。在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该井筒称为混合井，它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。风井尽管有时也安设有提升没备，该井筒仍然按其主要用途命名为风井。立井井筒的组成自上而下可分为：井颈、井身和井底三个部分。二提升容器选择：（专门用作提升煤的容器，通常选用箕斗；用作升降人员、材料、设备、提升矸石的容器选用罐笼。当一个井筒装有两套提升设备时，提煤容器选用箕斗，而升降人员的提升容器仍选用罐笼。）提升容器箕斗忽然罐笼根据提升方式不同，有单绳提升和多绳提升两种方式。根据采用的的罐道类