井巷工程各章后复习思考题答案

第一章 导学思考题 1.什么是井巷工程？井巷工程的施工方法与基本过程是什么？ 答：为采矿或其他目的在地下开掘的井筒、巷道和硐室等工程，总称为井巷工程。井巷施工是按照设计要求和施工条件，考虑安全规范要求，采用不同方法、手段和材料开凿井筒、巷道或硐室等空间。井巷施工最基本的过程，就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的井筒、巷道及硐室等空间。接着要采用一定的支护材料和结构，对这些地下空间进行必要的维护，防止围岩继续破碎和垮落。 2.在井巷开挖与支护中如何利用岩 石的强度特性，以达到较好的破岩 与支护效果？ 答：在大量岩石强度试验基础上，根据不同的破坏机理、归纳和分析描述，人们建立了多种强度准则。强度准则对于分析岩石的破裂与稳定具有重要意义。主要有：（ 1）静荷载下岩石的强度性质；按外力性质不同，可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。（ 2）动荷载下的岩石强度性质：（ 3）非连续岩石的强度特性；（ 4）莫尔强度理论；（ 5）格里菲斯岩石强度理论。 3.为什么要对岩石进行分类？ 答：岩石分类的总的目的是，能对岩石这种复杂的材料，给出具有代表性的、单一的性质参数，以满足 科学研究和工程设计与施工的需要。在井巷工程中，岩石分类表对于解决地下工程支护设计问题，合理地选用施工方法、施工设备、机具和器材，以及准确地制定生产定额和材料消耗定额等工作必不可少。 复习思考题 1. 什么是岩石、岩块、岩体和围岩？它们的区别与联系是什么？ 答：岩石由一种或多种矿物组成，其内部还存在有一定孔隙或其他缺陷，孔隙含水或气或者同时含水和气。岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要用于岩石性质的室内试验研究 ;岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体，岩体内一般包括有非 连续面 ;岩石则是不分岩块和岩体的泛称 ;开挖巷道会对周围岩石有应力和位移等扰动，这个扰动范围一般为 5 倍的巷道直径，巷道附近受扰动的岩石称为围岩。 2. 表示岩石物理性质的主要指标有哪些？ 答：与井巷工程相关的岩石物理性质主要有相对密度、密度、孔隙性、水理性及碎胀性等。 3. 简述岩石在单轴压缩条件下的变形特点。 答：在外力作用下岩石产生变形的规律，可以用刚性实验机上得到的岩石的应力 应变关系来说明。如图所示： OA 段，应力 应变曲线呈凹型，岩石中原有裂隙和孔隙受压后逐渐闭合，岩石体积被压缩，称为压密闭合阶段。 AC 段，岩石体积继续压缩，应力 应变曲线呈直线型，即曲线的斜率近似为常数，称为线弹性阶段。 CD 段，应力 应变曲线呈凸型，曲线斜率逐渐减小，岩石内局部破损逐渐增大而导致岩石达到强度极限 D 点，称为变形屈服阶段。此阶段岩石内开始发展破裂，因此也称破裂发展阶段，可以看到岩石体积开始转为膨胀趋势。如果在CD 段卸载，会出现塑性滞环，变形不能完全恢复。 D 后段，此阶段为应力 应变曲线的软化阶段。达到 D 点时岩石发生破坏，体积快速增长，岩石抵抗荷载能力很快下降，最后达到并保持一定的强度。此阶段最后保持的强度称为 残余强度，这说明岩石在达到极限强度以后，仍然存在着承载能力。 4在单轴、二轴和三轴压缩条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？ 答：按外力性质不同，可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。实验表明，岩石在不同应力状态下的强度值一般符合以下规律 :三向等压抗压强度 三向不等压抗压强度 双向抗压强度 单向抗压强度 单向抗剪强度 单向抗弯强度 单向抗拉强度。 5在动荷载下，岩石的力学性质有哪些变化？ 答：岩石在动荷载作用下的强度与加载速度有关。冲击荷载强度大于静 荷载强度。巷道开挖破岩时，岩石承受的外力都不是静载荷，而是一种动载荷，它是时间的函数。岩石在动荷载作用下，无论是抗压强度还是抗拉强度都比静荷载作用下要大。值得注意的是，在分析岩石稳定性时，一般用岩石的静荷载强度 ;在分析开挖问题时，一般用岩石的动荷载强度。 6非连续面对于岩石的强度有什么影响？ 答：当岩石内存在非连续面时，岩石的强度将受到加载方向与非连续面相互关系的影响，当岩石的非连续面与加载方向成 30时，岩 石强度最低 ;而非连续面与加载方向正交或平行时得到的强度最高。所以，层理或节理发育的岩石，支护和破 岩难度会有很大不同。 7如何得到岩石的坚固性系数 f，什么是 RQD 分级法？ 答：岩石在各种外载作用下，其破坏的难易程度相似或趋于一致，因此建议用“坚固性系数”作为分类指标，来表示岩石破坏的难易程度。岩石坚固性系数用 f 表示，其值可用岩石的单向抗压强度 (MPa)除以 10 (MPa)求得，即：10cRf 。 RQD 即“岩心质量指标”。 RQD 是一修正的岩心取出率，仅考虑长度大于 100mm的完整岩心。 8. 根据围岩松动圈的大小，围岩可划分为几类？这种分级法有何优点？ 答：稳定 围岩、较稳定围岩、一般围岩、一般不稳定围岩、不稳定围岩、极不稳定围岩。 松动圈岩石分类方法本身与岩性不直接相关，但是对于具体井巷工程，当分类水平一定，即地应力一定时，就可以与岩性联系起来，建立该水平不同岩性的分类表。分类中，如果将采动与非采动、矩 (梯 )形与拱形巷道区分开来，在相似的同类巷道中类推，可以消除诸如断面形状、采动等因素的影响，使分类更为明确可靠。 9常用的井巷工程建筑材料有哪些？其适用条件是什么？ 答：巷道支护中使用的材料，主要有木材、竹材、金属材料、石材、水泥、混凝土、钢筋混凝土和砂浆等，其 中水泥是广泛使用的胶凝材料。 在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥强度等级较高，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。硅酸盐水泥凝结硬化速度较快，适用于要求早期强度高、凝结速度快的工程，地下工程中的喷浆及喷射混凝土支护等均可采用。 10. 什么是混凝土的配合比、水灰比及坍落度？ 答：混凝土配合比是指混凝土各组成材料间的数量 (质量 )比例关系。 水灰比是指水与水泥之间的比例关系。 坍落度法是把调配好的混凝土拌和物分层装入标准圆锥筒内，将表面刮平，垂直提取圆锥筒后，拌和物将产生一定程度的坍落，量 出坍落的高度，即为坍落度。 11. 混凝土的强度是用什么符号表示的？ 答：根据混凝土立方体抗压强度标准值将混凝土划分为不同强度等级。混凝土强度等级用符号 C 和立方体抗压强度标准值 (以 MPa 为单位 )表示，分为 C7.5， C10， C15， C20， C25， C30， C35， C40， C45， C50， C55， C60， C65， C70， C75 及C80 共 16 个强度等级。 12矿工钢 U29 代表什么含义？ 答：含义为： 矿用 U 型钢支架 ， 29 代表每米的重量是 29 千克。 第二章 导前思考题 1. 巷道的净断面应满足哪些要求？ 答：巷道 净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。因此，巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格，人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。 2. 巷道的净断面、设计掘进断面和计算掘进断面有何区别？ 答： 巷道净断面是指巷道支架内的面积。若巷道不进行支护并只有临时简易轨道，则巷道净断面与掘进断面相等 ， 它由净高度与净宽度决定 。 巷道的净尺寸加上支护和道床参数后，便可获得巷道的设计掘进尺寸，为巷道的设计掘进断面积。 巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误 差值（ 75mm），即为巷道计算掘进断面尺寸。 3.巷道断面设计的内容和步骤是怎样的？ 答： 1、选择巷道断面形状。 2、确定巷道净断面尺寸。 （ 1）确定巷道净宽度 B （ 2）确定巷道拱高0h（ 3）确定巷道壁高3h（ 4）确定巷道净断面积 S 和净周长 P （ 5）用风速校核巷道净断面积（ 6）选择支护参数（ 7）选择道床参数（ 8）确定巷道掘进断面尺寸。 3、布置巷道内水沟和管缆。 4、计算巷道掘进工程量及材料消耗量。 5、绘 制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。 复习思考题 1. 简述巷道断面设计的原则和步骤。 答：巷道断面设计的原则是在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，以取得最佳的经济效果。 巷道断面设计的步骤： 1、选择巷道断面形状。 2、确定巷道净断面尺寸。（ 1）确定巷道净宽度 B （ 2）确定巷道拱高0h（ 3）确定巷道壁高3h（ 4）确定巷道净断面积 S 和净周长 P （ 5）用风速校核巷道净断 面积（ 6）选择支护参数（ 7）选择道床参数（ 8）确定巷道掘进断面尺寸 3、布置巷道内水沟和管缆。 4、计算巷道掘进工程量及材料消耗量。 5、绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。 2. 巷道断面形状有哪几类？选择断面形状的依据是什么？ 答：我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则形，后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形。 巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上的地压大小和方 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等因素，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。 3. 巷道断面尺寸应满足哪些要求？ 答：巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。因此，巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格，人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。 4.煤矿安全规程对巷道的净宽和净高有哪些明确规定？ 答：巷道的净宽度，是指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离 。对于梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽度是指车辆顶面水平的巷道宽度、当巷道内不通行运输设备时，净宽度是指自底板起 1e 6m水平的巷道宽度。另外，巷道的净宽度必须满足从道碴面起 1.6m的高度内，留有宽度不小于 0.8m的人行道，否则应重新设计。 煤矿安全规程第二十一条规定，主要运输巷道和主要风巷的净高，自轨面起不得低于 2m；架线电机车运输巷道的净高必须符合架空线的悬挂高度，自轨面 算起在行人的巷道内、车场内以及人行道与运输巷道交叉的地方不得小于 2m；在不行人的巷道内不得小于 1. 9m；在井底车场内，从 井底到乘车场不小于 2.2m。电机车架空线和巷道顶或顶梁之间的距离不得小于 0. 2m。对于采区 (盘区 )内的上山、下山和平巷的净高不得低于 2m，薄煤层内的不得低于 1. 8m。 5.拱形巷道的壁高受哪些因素的制约？ 答：拱形巷道的壁高3h是指自巷道底板至拱基线的垂直距离。为了满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管缆的需要，拱形巷道的壁高3h,设计要求按架线电机车导电弓顶端与巷道拱壁间最小安全间隙要求、按管道的装设 高度要求、按人行高度要求、按 1. 6m高度人行宽度要求以及按设备上缘至拱壁最小安全间隙要求等 5 种情况， 对于架线电机车运输的巷道，一般按其中架线电机车导电弓子和管道装设高度要求计算即能满足设计要求 ;其他如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道，一般只按行人高度要求计算即可满足设计要求，但在人行道范围内 (1. 8m 以下 )，不得架设管、线和电缆。 6.在确定巷道净断面规格时，为什么必须验算风速？ 答：巷道通过的风量是根据对整个矿井生产通风网络求解得到的。当通过该巷道的风量确定后，断面越小，风速越大。风速过大 ，不仅会扬起煤尘，影响工人身体健康和工作效率，而且易引起煤尘爆炸事故。为此，必须验算风速。 7.净断面、设计掘进断面和计算掘进断面有何区别？巷道超挖和欠挖的后果是什么？ 答： 巷道净断面是指巷道支架内的面积。若巷道不进行支护并只有临时简易轨道，则巷道净断面与掘进断面相等 ， 它由净高度与净宽度决定 。 巷道的净尺寸加上支护和道床参数后，便可获得巷道的设计掘进尺寸，为巷道的设计掘进断面积。 巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误差值（ 75mm），即为巷道计算掘进断面尺寸。 超挖后果：如果是回采巷道会造成后期回采的 过程中超前支护浪费材料，同时支护效果不好，存在安全隐患。 欠挖后果：可能在后期工作中在运输、行人还有支护上造成更大的麻烦，甚至有时候需要 2 次爆破进行修正，同样的浪费材料和人力 。 8.根据哪些因素可以选择水沟断面？对水沟的坡度、流速有何要求？ 答：采区巷道水沟的坡度应考虑巷道的用途、疏水、煤损和充填料含泥率等因素确定。采区输送机巷道、分层运输巷道和运输煤门、采区回风巷道和分层回风巷道的水沟可选用 5的坡度。 矿井水沟坡度应与巷道坡度一致，考虑到流水通畅，平巷坡度不宜小于 3 ;巷道中横向水沟的坡度，不宜小于 2 。 水沟采用混凝土砌筑时，水沟中水的最大流速为 5-10m/s，不衬砌的水沟中水的最大流速为 3-4.5m/s。水沟的最小流速，应以不使煤泥等杂物沉淀为原则，其值一般不应小于 0. 5m/s。 第三章 导学思考题 1. 什么叫炸药的氧平衡？井下爆破为什么要选用零氧平衡炸药？ 答：氧平衡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。 当炸药中的氧恰好能完全氧化可燃元素时称为零氧平衡。零氧平衡炸药的氧和可燃元素都得到充分利用，能放出大量的热量，而且不会生成有毒气体。因此，配置混合炸药时，应通过炸药成分的改变和其配 比的调整，使炸药达到零氧平衡或接近于零氧平衡。 2. 炸药的爆炸作用有哪两种？区别是什么？如何测定？ 答：炸药爆炸时形成的爆轰波和高温、高压的爆轰产物，对周围介质产生强烈的冲击和压缩作用，使之发生变形、破坏、运动或抛掷，称为炸药的爆炸作用，以猛度与做功能力来表示。 炸药的猛度是指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，它反映的是炸药爆炸作用的动作用。炸药的猛度是用一定规格的铅柱被压缩的程度来表示的。炸药爆炸后，铅柱被压缩成蘑菇形，量出铅柱压缩前后的高度差，即为该炸药的猛度。 炸药的做功能力是 指爆生气体在高温下膨胀做功破坏周围介质的能力，它反映的是炸药爆炸作用的静作用。炸药做功能力常用铅柱扩孔法来衡量。炸药爆炸后，孔眼被扩大成梨形，可用量筒向内注水测得其容积，从中减去原孔眼体积和电雷管扩孔体积，即为炸药的做功能力。 3工作面的炮眼有哪几类？各有什么作用？如何实现光面爆破？ 答：掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼 3 类。 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爆破出第二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件。掏槽效果的好坏对循环进尺起 着决定性的作用。 辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，炮眼方向一般垂直于工作 面。如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光爆层，即光爆层厚度要比较均匀，且大于周边眼的最小抵抗线。 周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道设计断面轮廓的炮眼。 光面爆破施工方法 :先用一般的爆破方法在巷道内部做出巷道的毛断面，给周边留下一个厚度比较均匀的光爆层。然后再由布置在光爆层上的周边眼爆出整齐的巷道轮廓，这些周边眼就是光面爆破的炮眼，它的爆破参数要慎重选取，才能达到既降低对围岩的破坏，又能在周边眼间形 成贯穿裂缝，把光爆层整齐地切割下来。全断面一次爆破时，按起爆顺序分别装入多段毫秒电雷管，起爆顺序为掏槽眼 辅助眼 周边眼。 4什么是爆破图表？由哪几部分组成？ 答：爆破作业图表是在爆破说明书的基础上编制出来的指导和检查钻眼工作的技术文件。 一般包括炮眼布置图、装药结构图，爆破原始条件、炮眼布置参数、装药参数的表格，以及预期的爆破效果和经济指标等。 5掘进机应具有哪些功能？ 答：掘进机的功能主要有：（ 1）掘进功能（ 2）出矸功能（ 3）导向功能（ 4）支护功能。 复习思考题 1. 炸药爆炸必须具备哪三个基本要素，为什 么？ 答：化学反应的放热性、生成大量气体产物、化学反应和传播的快速性，是炸药爆炸的三个基本特征。 炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并产生爆炸效应的化合物或混合物。在平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互间的碰撞力增加，使之发生迅速的化学反应，炸药就会丧失安定性，从而引起爆炸。 2. 什么是炸药的感度？有哪几种感度指标？ 答：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感度。 感度指标有（ 1）热感度（ 2）机械感度（ 3） 起爆感度。 3. 铵梯炸药有哪些基本成分？各成分的作用是什么？常用的抗水炸药有哪几种？ 答：铵梯炸药是我国目前广泛使用的工业炸药，它由硝酸铵、梯恩梯、木粉 3种成分组成。 硝酸铵是铵梯炸药的主要成分，在炸药中起氧化剂的作用，为炸药爆炸反应提供所需的氧元素；梯恩梯为敏化剂，用以改善炸药的爆炸性能，增加炸药的起爆感度，并兼有可燃剂的作用；木粉在炸药中起疏松作用，使硝酸铵不易结成硬块，并平衡硝酸铁中多余的氧，故称松散剂或可燃剂。 常用的抗水炸药有水胶炸药，乳化炸药等。 4. 绘图说明瞬发电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管的构 造。 答：瞬发电雷管： a 直插式 b 药头式 1 脚线 ;2 密封塞 ;3 桥丝， 4 起爆药 ;5 引火药头 ;6 加强帽 ;7 加强药 ;8 管壳 秒延期电雷管： 毫秒延期电雷管： a 秒延期电雷管 ; b 毫秒延期电雷管； 1 导火索 ;2 排气孔 ; 3 廷期药 ;4-延期内管 5. 解释术语 :电雷管全电阻、电雷管安全电流、最小发火电流。 答：电雷管全电阻是由脚线电阻和桥线电阻组成。 电雷管安全电流是给电雷管通以恒定电流 5min 不爆的电流最大值。最 小发火电流是从电雷管安全电流开始，将电流逐渐增大，则电雷管爆炸的百分数也逐渐增高，当电流达到某一数值时，将会达到 99. 99%发火时的电流值。 6. 电力起爆方法有哪几种？各自的器材及适用条件是什么？ 答：主要有（ 1）发爆器（ 2）照明或动力线路电源。 发爆器有发电机式和电容式两类，目前多是电容式发爆器。由于电容放电时电流很小，电压可达几千伏，所以电容式发爆器适用于串联起爆，可以满足中、小型爆破的起爆要求，被广泛采用。 照明或动力线路电源，在开凿或延深通达地面的井筒时，无瓦斯的井底工作面中可以使用照明或动力电源爆破 ，但电压不得超过 380V，并必须有电力爆破接线盒。煤矿立井施工过程中，接近或通过瓦斯煤层时，在接线盒上设置毫秒限时开关。 7. 电爆网路有哪几种连接方法？各自的优缺点及适用条件是什么？ 答：井巷掘进时，电爆网路联接方式有串联、并联、串并联等几种。 串联电路是将各电雷管脚线连续地一个接一个连在一起，最后联到爆破母线上。这种联接电路的总电流小，适于用发爆器爆破，电路便于用导通表检查，联线容易操作，在瓦斯矿井中使用安全。串联电路是煤矿井下最常用的联接网路，其缺点是一发电雷管断路就会导致全部拒爆，因此在装药之前必须对全部 电雷管作导通检查。 并联电路是将各个电雷管的两根脚线分别联到两根联接线上或母线上。这种联接法又可分为分段并联和并簇联两种，使用分段并联应该尽量设法减小联接线的影响，简单的办法是使用闭合反向电路。并联电路时，个别电雷管不导通不易查出，但不会影响其他电雷管。因需要电流大，必须使用线路电源爆破，并联电路在瓦斯矿井中使用不安全。 串并联电路是将若干个电雷管先行串联起来组成一个个串联组，然后再将各组并联起来的联线方法。这种联接法的优点是能起爆的电雷管数最多，缺点是联线复杂，容易出错。 8. 解释术语 :最小抵抗线、爆破作用指 数、装药长度系数、掏槽、炮 眼利用系数。 答：药包中心到自由面的垂直距离叫最小抵抗线。 把爆破漏斗半径 r 与最小抵抗线 W 的比值叫做爆破作用指数。 装药长度系数 即装药长度与炮眼长度之比 。 在爆破工程实践中，都必须使几个炮眼先爆发为后继炮眼的爆炸 创造附加自由面，这种办法称为“掏槽”。 把实际爆落深度与炮眼深度之比叫做炮眼利用系数。 9. 光面爆破的标准是什么？如何实现光面爆破？ 答：我国原煤炭工业部对光面爆破的质量标准如下 :围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的 50%；超挖尺寸不得大于 150mm，欠挖不得超过 质量标准规定；围岩面上不应有明显的炮震裂缝。 光面爆破施工方法 :先用一般的爆破方法在巷道内部做出巷道的毛断面，给周边留下一个厚度比较均匀的光爆层。然后再由布置在光爆层上的周边眼爆出整齐的巷道轮廓，这些周边眼就是光面爆破的炮眼，它的爆破参数要慎重选取，才能达到既降低对围岩的破坏，又能在周边眼间形成贯穿裂缝，把光爆层整齐地切割下来。全断面一次爆破时，按起爆顺序分别装入多段毫秒电雷管，起爆顺序为掏槽 眼 辅助眼 周边眼。 10. 常用的掏槽方式有哪些？有何区别？ 答：掏槽方式按照掏槽眼的方向可分为 3 大类，即斜眼掏槽、直眼掏 槽和混合式掏槽。 斜眼掏槽的特点是掏槽眼与自由面 (掘进工作面 )斜交，可分为单向掏 槽和多向掏槽两种。斜眼掏槽可充分利用自由面，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 ;碎石抛掷距离较大，易损伤设备和支护。 直眼掏槽的特点是所有的掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间必须保持平行 ;炮眼深度不受巷道断面的限制，可用于深孔爆破，便于使用凿岩台车打眼。炮眼之间的岩石；另外，直眼掏槽都有不装药的空 眼，它起着附加自由面的作用。直眼掏槽的缺点是凿岩工作量大，钻眼技术要求高，一般需要的电雷管段数也较多。 11. 常用的钻眼设备有哪些？如何根据不同的需要选择不同的钻眼 设备？ 答：在岩石中钻眼，主要采用冲击式钻眼法；在煤层中钻眼，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则多是电钻。凿岩机按使用的动力不同，可分为风动凿岩机（一般简称凿岩机或风钻）、液压凿岩机及电动凿岩机等。液压凿岩机的效率远比风动凿岩机高，是最有发展前途的凿岩机械，目前正在我国推广使用。 12. 巷道掘进中的测量工作有哪些？中线和腰线的作用是什么？ 答：掘进巷道时，用中线指示巷道 的掘进方向，用腰线控制巷道的坡度。工作面上的炮眼布置应以巷道中线为基准，准确地定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，并做好标志。 用中线指示巷道的掘进方向，用腰线控制巷道的坡度。 13. 凿岩机和煤电钻的钻眼破岩原理有何不同？ 答：凿岩机是以压缩空气为动力的钻眼机具，用钢管和软管将压气输人凿岩机，使其产生冲击和旋转作用，带动钎杆和钻头凿出炮眼。冲击破岩原理如右图所示。钎刃在冲击力 F 的作用下侵入岩石，凿出深度为 h 的一条沟槽 - ，随后将钎子转动一个角度，在第二次冲击时不但可凿出第二条沟槽 - ，而 且位于两个沟槽之间 的三角块岩石，也将由于水平分力的作用被剪切下来。如此循环下去，炮眼就可逐渐加深。钻眼的同时，必须及时排除岩粉，并对凿岩机施以轴向推力，使钎刃可靠地接触眼底岩石，才能更有效地进行破岩。 煤电钻是采用旋转式钻眼法破岩，并以电能作动力的钻眼机械。按使用条件，电钻又分为煤电钻和岩石电钻两种。在软弱岩层或煤层中钻孔，一般采用旋转式钻孔法。旋转式钻孔法破岩过程如图所示。旋转式钻孔时，切割型钻头在轴压力 P的作用下，克服岩石的抗压强度并侵入岩石一定深度 h，同时钻头在回转力cP的 作用下，克服岩石的抗切削强度，将岩石一层层地切割下来，钻头运行的轨迹是沿螺旋线下降，破碎的岩屑被排出孔外。这样，压入 回转切削 排粉的过程 连续不断地进行，从而形成旋转式钻孔过程。 14. 机械方法与钻眼爆破方法的主要区别在哪里？ 答：掘进机是靠旋转刀盘上的盘形滚刀破碎岩石而使巷道一次成型的大型机械设备，由于它集开挖、出砰和衬砌于一体，能实现破岩、装岩、运输、支护、喷雾除尘等全部工序，因此是自动化程度较高的地下工程施工设备，广泛应用于矿山、铁路隧道、煤矿巷道、 水利水电隧道和城市地下工程等的建设。 钻研爆破是 用机械或人工的方法，对矿体或岩石钻凿炮眼后装填炸药进行的爆破作业。 第四章 导学思考题 1. 掘进通风的作用和方法有哪些？用什么设备？ 答：在巷道掘进中，为了供给足够的新鲜空气，稀释和排出各种有害气体和粉尘，调节气候条件，创造一个良好的工作环境，保护工人健康，保证生产安全，就必须进行掘进通风。 掘进通风方法有三种，即利用矿井全风压通风、水力或压气引射器通风和利用局部通风机通风。 全风压通风是指直接利用矿井主要通风机及自然因素形成的风压，并借助导风设备；引射器通风一般 都是采用压入式，煤矿中使用的引射器，有水力引射器和压气引射器两种。 利用局部通风机通风是我国煤矿广泛采用的一种掘进 (局部 )通风方法，其通风方式可分为压入式、抽出式和混合式 3 种，其中以混合式通风效果最佳。 2. 为什么要实施综合防尘？有哪些降尘和防尘措施？ 答：掘进巷道时，在钻眼、爆破、装岩及运输等工作中，不可避免地要产生大量的岩矿微粒，这些岩矿微粒统称为矿尘。这些粉尘极易在空气中浮游，被人吸入体内，时间久了就易患硅肺病，严重地影响工人的身体健康。掘进井巷和酮室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥爆破、爆破喷 雾、装岩 (煤 )洒水和净化风流等综合防尘措施。 主要有（ 1）湿式钻眼（ 2）喷雾洒水、水泡泥（ 3）加强通风排尘工作（ 4）加强个人防护工作（ 5）清扫落尘 3. 掘进工作主要会遇到哪些灾害？应如何防治？ 答： 1、瓦斯爆炸。主要有三个方面 :防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯爆炸事故范围扩大。应有（ 1）加强通风（ 2）加强检查（ 3）及时处理局部积聚的瓦斯（ 4）抽放瓦斯。 2、瓦斯矿井的爆破。主要有（ 1）减少或避免煤尘的集聚；（ 2）必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施；（ 3）针对炸药爆炸可能引爆瓦斯煤尘的不同因素，采取具体措施。 3、矿井火灾。主要有 (1)所有掘进班组成员都必须掌握防灭火知识，熟悉灭火器材的使用方法，并熟悉本职工作区域内灭火器材的存放地。 （ 2）在有自燃倾向煤层布置的集中大巷和总回风巷，必须采用砌暄或锚喷支护。 冒顶处，必须用不燃性材料充填密实。（ 3）及时清扫巷道内的浮煤。（ 4）井下严禁使用明火和吸烟，禁止私自拆开矿灯。（ 5）使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸，也必须放在盖严的铁桶内由专人定期送地面处理，不准乱扔乱放，严禁将剩油和废油洒在巷道内。（ 6）瓦斯矿并要使用与其瓦斯等级相 符的煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，严禁裸露 爆破。（ 7）采用防爆或防火花型电气设备时，电气设备性能应完好，电缆悬挂要整齐，禁止带电检修电气设备。避免产生电火花。（ 8）井下进行电焊、气焊等作业时，要制定专门可靠的安全措施。（ 9）井下清洗风动工具，必须在专用硐室内进行，必须使用不燃性和无毒性洗涤剂。（ 10）在容易自燃和自燃的煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必须及时进行防火处理，并定期检查。 4、矿井水害。主要有（ 1）必须有工作、备用和检修的水泵；（ 2）必须有工作和备用的水管；（ 3）配电设备。 复习思考题 1. 矿井通风的任务是什么？ 答：在巷道掘进中，为了供给足够的新鲜空气，稀释和排出各种有害气体和粉尘，调节气候条件，创造一个良好的工作环境，保护工人健康，保证生产安全，就必须进行掘进通风。 2采用局部通风机通风时，对局部通风机的布置位置有何具体要求？对风筒有何具体要求？ 答 : 利用局部通风机通风的通风方式可分为压入式、抽出式和混合式 3 种，其中以混合式通风效果最佳。 压入式通风 抽出式通风 压入式通风可采用胶质或塑料等柔性风筒，这种风筒比金属风 筒吊挂方便，漏风也少，可用于长距离的独头巷道中。压入式通风的优点是有效射程 L压大，冲淡和排出炮烟的作用比较强；工作面回风不通过通风机，在有瓦斯涌出的工作面采用这种通风方式比较安全。其缺点是长距离巷道掘进排出炮烟需要的风量大，所排出的炮烟在巷道中随风流而扩散，蔓延范围大，工人进入工作面往往要穿过这些蔓延的污浊气流。 抽出式通风是把局部通风机把工作面的污浊空气经风筒抽出，新鲜风流沿巷道流入。风筒的排风口必须设在主要巷道风流方向的下方，距掘进巷道口也不得小于1.0m。抽出式通风风流不经过巷道，故排烟的时间或排烟所需风量与巷道长度无关，只与排烟抛掷区的体积有关。但由于回风流经过通风机，如果叶轮与外壳碰撞或其他原因产生火花，有引起煤尘、瓦斯爆炸的危险，因此在有瓦斯涌出的工作面不宜采用此种通风方式。抽出式通风只能采用刚性风筒或刚性骨架的柔性风 筒。 混合式通风 混合式通风方式是压入式通风和抽出式通风的联合运用。掘进巷道时，单独使用压入式或抽出式通风都有一定的缺点，为了达到快速排除炮烟的目的，可利用一个辅助局部通风机做压入式通 风，使新鲜风流压入工作面冲洗工作面的有害气体和粉尘。为使冲洗后的污风不在巷道中蔓延而经风筒排出，可用另一台主要局部通风机进行抽出式通风，这样便构成了混合式通风。 3怎样改善通风效果才能达到长距离通风？ 答：（ 1）防止和减少漏风。方法主要有减少接头、改进接头形式、消除针眼漏风、发现破口及时修补等。（ 2）降低通风阻力。方法主要有采用相同直径的风筒、保证风筒吊挂质量、排除风筒内的积水、采用大直径风筒或双风筒并联供风等，必须拐弯时，应尽可能使拐弯平缓或采用铁制弯头。（ 3）保障局部通风机的安全正常运转。应注意电动机 的保护、实现局部通风机的风电闭锁、增加局部通风机的消声装置等 .安设消声器可以大大减少局部通风机运转时的噪声。（ 4）局部通风机的安装和使用。 4矿尘危害有哪些？ 答：矿尘的危害主要表现为对人体的危害及煤尘爆炸。（ 1）对人体的危害。如果人体长期吸入大量的矿尘，就可患尘肺病。尘肺病是目前对煤矿职工身体健康危害最大的一种职业病，一旦患病，凭现阶段的医学水平还很难根治。此外，因其发病缓慢，往往容易被人们所忽视，因此造成的后果更为严重。此外，皮肤上沾染矿尘，能阻塞毛孔，引起皮肤病或皮肤发炎 ;矿尘刺激眼膜，能引起角膜炎 ，造成视力减退 ;矿尘吸入人体后，会刺激呼吸系统，引起上呼吸道发炎，等等。（ 2）煤尘爆炸。具有爆炸性的煤尘，在一定条件下能发生爆炸，从而给矿井造成严重灾害。煤尘爆炸会产生高温、高压和生成大量有毒气体，破坏井巷，毁坏设备，伤亡人员，甚至导致整个矿井的毁坏，严重威胁矿井的安全生产和人员的生命安全。 5. 为什么要实施综合防尘？有哪些降尘、防尘措施？ 答：掘进巷道时，在钻眼、爆破、装岩及运输等工作中，不可避免地要产生大量的岩矿微粒，这些岩矿微粒统称为矿尘。这些粉尘极易在空气中浮游，被人吸入体内，时间久了就易患硅肺病 ，严重地影响工人的身体健康。掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥爆破、爆破喷雾、装岩 (煤 )洒水和净化风流等综合防尘措施。 主要有（ 1）湿式钻眼（ 2）喷雾洒水、水泡泥（ 3）加强通风排尘工作（ 4）加强个人防护工作（ 5）清扫落尘 6瓦斯爆炸的本质是什么？预防瓦斯爆炸的措施有哪些？ 答：主要有（ 1）掘进巷道多数位于煤层的新开拓区，瓦斯涌出量较大。（ 2）局部通风管理难度较大，容易出现失误或管理不善，如局部通风机因故停转或风筒漏风太大，致使风量不足或风速过低等原因，不能有效地将掘进工作面附近及巷道 内的瓦斯冲淡排出，导致瓦斯积聚面达到爆炸浓度。（ 3）煤巷掘进多用电钻打眼，经常爆破，出现机电设备失爆和爆破不合规定产生引爆火源的可能性较多。 措施主要有三个方面 :防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯爆炸事故范围扩大。（ 1）将强通风；（ 2）加强检查；（ 3）及时处理局部的瓦斯；（ 4）抽放瓦斯。 7炸药爆炸可能引爆瓦斯煤尘的因素有哪些？应如何预防？ 答：引爆瓦斯煤尘的因素有 3 个：空气冲击波、炽热的固体微粒和爆炸生成的高温气体。 预防措施：（ 1）要减少或避免煤尘的集聚；（ 2）开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预 防和隔绝煤尘爆炸的措施。（ 3）要针对炸药爆炸可能引爆瓦斯煤尘的不同因素，采取具体措施。 8矿井火灾有哪些危害？ 答：矿井火灾对煤矿生产和人身安全的危害主要表现在以下几个方面 :（ 1）使井下人员中毒。火灾发生后，往往生成大量的有毒、有害气体和烟雾，严重地威胁人身的生命安全。（ 2）矿井火灾会引起瓦斯、煤尘爆炸。火灾不仅供给瓦斯、煤尘爆炸的热源，而且火灾的干馏作用使可燃物 (煤、木材等 )放出氧气、瓦斯和其他各种碳氢化合物等爆炸性气体。因此，矿井火灾还往往造成瓦斯、煤尘爆炸事故，扩大了灾情及伤亡。（ 3）损坏设备和损失 煤炭资源。矿井火灾一旦发生，生产设备和煤炭资源就会遭到严重的破坏和损失，甚至烧毁整个矿井。 9为了防治矿井水害，对矿井排水系统有何要求？ 答：（ 1）水泵。必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在 20h内排出矿井 24h 的正常涌水量 (包括充填水及其他用水 )。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 70%。工作和备用水泵的总能力，应能在 20h 内排出矿井 24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。（ 2）水管。必须有工作和备 用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在 20h 内排出矿井 24 h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。（ 3）配电设备。应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。 第五章 导学思考题 1 有哪几种岩巷装载机？简述各自的优缺点及适用条件。 答：按工作机构划分，井下常用的装载机有铲斗式装载机、耙斗式装载机、蟹爪式装载机和立爪式装载机等。 铲斗后卸式装载机构造较简单，适应性好，以往使用得较多。但是它的生产能力小，装岩工作方式不合理， 效率低，易扬起粉尘，装岩宽度较小，故一般应用于单轨巷道。 铲斗侧卸式装载机铲取能力大，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。但是其构造较复杂、造价高、维修要求高，适用于 12 以上的双轨巷道。 耙斗式装载机构造最简单，维修、操作都容易，适应性强，可用于平巷、斜巷以及煤巷、岩巷等。但是它的体积较大，移动不便，有碍于其他机械使用 ;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，使用于单轨巷道较为合理。 蟹爪式、立爪式以及蟹立爪装载机可与大 容积、大转载能力的运输设备和转载机配合使用，生产效率高 ;履带行走，移动灵活，装载宽度大，清底干净 ;工作需要空间小，适用于单、双轨巷道 ;装岩方式合理，效率高，粉尘小 .但是构造较复杂，造价也高，蟹爪与铲板易磨损，装坚硬岩石时，对制造工艺和材料耐磨要求较高。 2 有哪些调车设施可供选用？怎样才能达到合理配套？ 答：主要有：固定错车场调车法；活动错车场调车法；专用转载设备三种。 采用不同的调车和转载方式，装载机的工时利用率差别很大，据统计我国煤矿采用固定错车场时工时利用率为 20%-30%，采用浮放道岔时工时利用率为30%-40%，采用长转载输送机时工时利用率为 60%-70%，采用梭式矿车或仓式列车时工时利用率为 80%以上。因此，应尽可能选用转载输送机或梭式矿车，以减少装载的间歇时间。 3有哪几种可供采用的辅助运输设备？各有何优缺点？ 答：（ 1） CDXT 系列矿用防爆电机车；适用于瓦斯矿井调度集结车辆，牵引矿车，运输原煤、矸石、材料、设备和人员。电机车配套电器件均有防爆性能，电源装置内不积聚氢气、不产生火花、不会引燃瓦斯和煤尘。（ 2）无轨胶轮电机车；适用于煤 (岩 )和瓦斯突出矿井的瓦斯喷出巷道区域，用作调度集结车辆或作短途运输，以及坡度在 6以内的巷道运输。减少转载环节，使用灵活，通过能力大，机动性强，初期投资少。特别是铲运车，不仅可以用于煤炭运输和巷道掘进，而且还可以用来运送人员和材料，以及进行其他维修服务工作。（ 3）卡轨车；适用于断面为 5. 5 以上、水平弯曲和垂直弯曲巷道及坡度在 25以下的巷道。它用于煤矿井下运输材料、设备和人员，具有牵引力大、运输距离长等优点。突出特点是载重量大，爬坡能力强，允许在小半径的弯道上行驶，可有效防止车辆掉道和翻车，轨道的特殊结构允许在列车中使用闸轨式安全制动车，可防止列车超速和跑车事故。卡 轨车是目前矿井运输中较理想的辅助运输设备，它能安全、可靠、高效地完成材料、设备和人员的运输任务，是现代化矿井运输的发展方向。 复习思考题 1. 有哪几种岩巷装载机？简述各自的优缺点及适用条件。 答：按工作机构划分，井下常用的装载机有铲斗式装载机、耙斗式装载机、蟹爪式装载机和立爪式装载机等。 铲斗后卸式装载机构造较简单，适应性好，以往使用得较多。但是它的生产能力小，装岩工作方式不合理，效率低，易扬起粉尘，装岩宽度较小，故一般应用于单轨巷道。 铲斗侧卸式装载机铲取能力大，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。但是其构造较复杂、造价高、维修要求高，适用于 12 以上的双轨巷道。 耙斗式装载机构造最简单，维修、操作都容易，适应性强，可用于平巷、斜巷以及煤巷、岩巷等。但是它的体积较大，移动不便，有碍于其他机械使用 ;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，使用于单轨巷道较为合理。 蟹爪式、立爪式以及蟹立爪装载机可与大容积、大转载能力的运输设备和转载机 配合使用，生产效率高 ;履带行走，移动灵活，装载宽度大，清底干净 ;工作需要空间小，适用于单、双轨巷道 ;装岩方式合理，效率高，粉尘小 .但是构造较复杂，造价也高，蟹爪与铲板易磨损，装坚硬岩石时，对制造工艺和材料耐磨要求较高。 2. 选择装载机时考虑哪些主要因素？ 答：选择装载机主要应考虑巷道断面的大小，装载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，装载机与其他设备的配套，装载机的造价和效率等因素。 3. 有哪些调车设施可供选用？怎样才能达到合理配套？ 答：主要有：固定错车场调车法；活动错车场调车法；专用转载设备三种。 采用不同的调车和转载方式，装载机的工时利用率差别很大，据统计我国煤矿采用固定错车 场时工时利用率为 20%-30%，采用浮放道岔时工时利用率为30%-40%，采用长转载输送机时工时利用率为 60%-70%，采用梭式矿车或仓式列车时工时利用率为 80%以上。因此，应尽可能选用转载输送机或梭式矿车，以减少装载的间歇时间。 4. 应如何提高装载机的生产率？ 答：（ 1）积极推广和研究装岩、运输机械化作业线，不断提高装载机工时利用率，缩短循环中的装岩时间。（ 2）积极选用和研制高效能的装载机。在现有设备中，要根据巷道断面大小选用装载机，对于双轨巷道尽量选用大型耙斗式装载机、ZC-2 型铲斗侧卸式装载机或蟹爪式装载 机等大型装载机。一般情况下应避免同时使用两台装载机或大断面选用生产力小的装载机。（ 3）做好爆破工作。当岩石的块度均匀、适宜、堆放集中，底板平整时，装载机的效率较高。如 Z-20B 型铲斗式装载机当岩石块度小于 200-250mm时工作效率最高，部分装载机当岩石块度大于 500mm时则无法正常工作。（ 4）发展一机多用设备。工作面空间有限，工序繁多，设备拥挤而且利用率低，辅助时间增加，特别在单轨巷道，尤为困难。因此，应研制一机多用的设备，如钻装载机、钻装锚机，转载与运输和卸载合一的仓式列车等。（ 5）加强装岩调车的组织管 理工作，保证重车及时推出，空车的及时到位。 5. 什么是辅助运输？我国辅助运输存在哪些问题？ 答：巷道施工中除了要求及时将岩石运出掘进工作面外，还需要将大量的材料、设备和人员运往工作面，这类工作称为辅助运输工作。 我国煤矿巷道掘进运输多用电机车牵引矿车，将重车拉到井底车场，空车通过人力或蓄电池电机车牵引至工作面。采区煤巷的运输多用刮板输送机和可伸缩带式输送机将煤运至采区煤仓，近几年又开发使用了卡轨车和单轨吊车等可往返的运输设备。对新型辅助运输设备，要求有可靠的制动系统，保险制动既可手动又能自动，当运行速度超过额定 速度 15%时能自动施闸；要求牵引机车上装设车灯和喇叭，列车尾部有红灯；在钢丝绳牵引的单轨吊车和卡轨车运输系统内，必须装有列车司机与牵引机车司机联络用的信号和通信装置 ;所有机车应具备防爆性能。 6. 有哪几种可供采用的辅助运输设备，各有何优缺点？ 答：（ 1） CDXT 系列矿用防爆电机车；适用于瓦斯矿井调度集结车辆，牵引矿车，运输原煤、矸石、材料、设备和人员。电机车配套电器件均有防爆性能，电源装置内不积聚氢气、不产生火花、不会引燃瓦斯和煤尘。（ 2）无轨胶轮电机车；适用于煤 (岩 )和瓦斯突出矿井的瓦斯喷出巷道区域，用作调度 集结车辆或作短途运输，以及坡度在 6以内的巷道运输。减少转载环节，使用灵活，通过能力大， 机动性强，初期投资少。特别是铲运车，不仅可以用于煤炭运输和巷道掘进，而且还可以用来运送人员和材料，以及进行其他维修服务工作。（ 3）卡轨车；适用于断面为 5. 5 以上、水平弯曲和垂直弯曲巷道及坡度在 25以下的巷道。它用于煤矿井下运输材料、设备和人员，具有牵引力大、运输距离长等优点。突出特点是载重量大，爬坡能力强，允许在小半径的弯道上行驶，可有效防止车辆掉道和翻车，轨道的特殊结构允许在列车中使用闸轨式安全制动车，可防止列车 超速和跑车事故。卡轨车是目前矿井运输中较理想的辅助运输设备，它能安全、可靠、高效地完成材料、设备和人员的运输任务，是现代化矿井运输的发展方向。 第六章 导学思考题 1. 地下开挖后，在不支护的情况下，巷道可以稳定一段时间吗？它 对支护工作有什么意义？ 答：工程实践表明，在岩石中开挖巷道后，围岩具有自行稳定一定时间的特性，其自行稳定的时间，一般短的可为几小时，长的为几天甚至几年。围岩的这一自稳时间特性，对于理解支护的本质和支护施工的条件很重要。 2. 为什么要对巷道进行支护？支护的基本原理是什么？ 答：为了使巷道能