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掘进机司机培训 第一部分 第一章 掘进通风与巷道掘进本章学习要点：.了解掘进通风的相关知识.了解地质构造对巷道掘进的影响.了解矿井开拓方式与煤矿巷道的分类.了解巷道矿压与巷道支护的相关知识.了解巷道顶板管理与安全的内容.了解巷道掘进工程安全质量标准的检验、评定方法时间内容8：30-10：00掘进通风10:10-11:40岩石性质围岩情况及地质构造对巷道掘进的影响午餐、午休2:10-3：40矿井开拓与矿井巷道3:50-5:20巷道矿压与巷道支护及巷道顶板管理与安全第一节 掘进通风一、掘进通风方法与掘进用通风设备（一）掘进通风方法 掘进通风方法分为两大类：利用矿井总风压通风和使局部通风设备通风。（1）利用矿井总风压通风 这种通风方法就是利用矿井总风压的一部分能量，借助于各种导风设施，将新鲜风流引入掘进工作面。根据导风设施的不同，它又分为以下3种方式： 用纵向风墙或风障导风，即用纵向风墙或风障将巷道一分为二，构成进、回风风路，其通风阻力由矿井主要通风机克服，挡风墙上设置调风风窗控制掘进工作面的风量。 利用风筒导风，即利用总风风压克服导风风筒和独头巷道的通风阻力，向掘进工作面供给所需风量。由于风筒的通风阻力较大，所能利用的总风压有限，因而它一般实用于风量不大、通风距离不长的掘进工作面。 利用平行巷道通风，即当两条平行巷道同时掘进时，可每隔一定距离开一联络巷，前一联络巷掘通后，后一联络巷即封闭。由两条巷道与联络巷构成一个进、回风系统，由总风压供风。独头巷道部分可利用风障或导风筒导风。 利用总风压通风的优点是安全可靠，管理方便，但须有足够的风压以克服通风阻力；其缺点是漏风大、有效风量利用率低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。 ( 2 )使用局部通风设备通风 掘进用的局部通风设备有两类：引射器和局部通风机。 引射器通风就是将高压水或压缩空气的部分能量传递给风流。克服风流在风筒和独头巷道中流动的阻力，达到给掘进工作面供风的目的。根据高压流体的不同，有压力引射器。这种通风方法具有设备简单、安全、有利于除尘降温的优点，其缺点是风压低、风量小、效率低。 局部通风机通风是目前我国掘进工作面的主要通风方法。其工作方式有压入式、抽出式和抽压混合式3种。 压入式通风的局部通风机和启动装置必须安装在离掘进巷道回风口10m以外的进风巷道中，局部通风机把新鲜空气经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。 压入式通风的优点是：污风不通过局部通风机，安全性能好；有效射程远，工作面通风效果好；由于采用正压通风，可以使用柔性风筒。其缺点是：污风经巷道排出，作业环境空气不良，巷道长时污风排出巷道时间较长，影响工作，并且需风量大。压入式通风一般适用与各类型的巷道。 抽出式通风的局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风流中，新鲜风流沿巷道流入，污风通过刚性风筒由局部通风机排出。 抽出式通风的优点是：污风经风筒排出，巷道作业环境好，当风筒吸风口离工作面小于有效吸程时，通风效果良好，所需风量小。其缺点是：有效吸程短，风筒吸入口离工作面过远时，工作面通风效果差；污风由局部通风机排出，当局部通风机防爆性能不良时，有瓦斯爆炸的危险；由于抽出式采用负压通风，不能采用普通柔性风筒。抽出式通风一般适用于无瓦斯巷道。 混合式通风是抽出式局部通风机和压入式局部通风机联合工作。其优点是：有压入式、抽出式通风的优点，通风效果良好；其缺点是：通风设备多，管理较复杂，抽出部分不能用普通柔性风筒。一般适用于大断面，长距离的无瓦斯巷道。在有瓦斯巷道使用必须制定安全措施。（二）掘进通风设备 掘进通风设备主要是指局部通风机、风筒及其附属装置。 掘进工作面通风要求局部通风机体积小、风压和效率高、噪声低、性能可靠、坚固防爆。近年来掘进工作面多使用BKJ6611型局部通风机，它的最高效率达90%。另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机，其特点是：噪声低，效率高，且高效区宽，可采用单级运转或双级运转。 风筒是最常见的导风装置。对风筒的要求是漏风和风阻小、质量轻、拆装简便。风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性风筒，还有采用金属骨架的可伸缩风筒，可应用于抽出式通风的要求。 二、矿井通风设备 在矿井正常生产中，为保证风流按设计的路线流动，在灾变时期仍能维持正常通风或便于风流调度，而在通风系统中设置的一系列建筑物，这些构筑物称为通风设施。通风设施按其作用可分为3类：隔断风流的设施，如防爆门、风门、挡风墙等；引导风流的设施，如风硐、风桥等；调节控制风量的设施，如风窗等。煤矿井下常见的通风设施有风门、风桥、挡风墙、风窗等。 1、风门 可以使人员和车辆通过又能阻断风流的通风设施。在建有风门的巷道中，至少要有两道风门，间距要大于运输设备的长度，以便一道风门开启时，另一道风门是关闭的。风门分为普通风门和自动风门两类。普通风门是利用人力开启，利用自重和风压差来实现自行关闭。自动风门是利用机械转动、电动、气动和水动的原理来开启和关闭风门。 2、风桥 设在进、回风交叉处使进、回风互不混合的设施，叫做风桥。常见的风桥有绕道式风桥、混凝土风桥和铁筒风桥3种类型。 3、挡风墙（密封） 设置在需要隔断风流，同时又不需要通车行人的巷道中的构筑物称为挡风墙密闭。用它来封闭采空区、火区和废弃的旧巷区。密闭的构造按年限可分为临时密闭和永久密闭两类；按密闭的用途可分为临时密闭和永久密闭两类；按密闭的用途可分为：通风密闭和防火密闭、防水密闭和防爆密闭。 4、风窗 在并联风路中，若一个风路中需要增加风量，而另一风路的风量有余，则可在后一风路中安设风窗，达到调节风量的目的。风窗就是在风门或风墙的上方，开一个面积可调的窗口、利用调节小窗口的面积来调节风量。三、规程对掘进通风的有关规定 （1）掘进通道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。1台局部通风机不得同时向2个掘进机工作面供风，严禁使用3台或3台以上的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。 （2）局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转；压入式局部通风机及启动装置必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m，局部通风机吸入风量必须小于局部通风机安装地点的供风量，以避免产生循环风。进风流中的瓦斯浓度不得超过0.5%。 （3）必须采用抗静电、阻燃风筒。用抽出式局部通风机通风时不小心采用经国家检定单位对防爆和防磨擦火花检验合格的抽出式局部通风机。 （4）除尘风机、抽出式局部通风机和位于掘进工作面附近100m范围内的压入式局部通风机，其噪声不应超过85dB（A），并应安设配套的消声器。 （5）瓦斯喷出区域和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式，不得采用抽出式，应采用压入式；如果采用混合式，必须制定安全措施。掘进巷道的混合式通风，必须采用局部通风机通风，不得采用风障通风。 （6）掘进巷道采用混合式通风时，其布置应遵循下列规定： 混合式通风机应采用“常压短轴”的方式。压入式通风筒的出风口或抽出式通风筒吸风口与掘进工作面的距离，应分别在风流的有效射程或有效吸程范围内，且抽出式通风筒吸风口与掘进工作面的距离不得大于5m。 有瓦斯涌出的掘进工作面，抽出式通风筒的吸风口应安设瓦斯自动断电报警装置，保证吸入风流中的瓦斯浓度不超过1%。 除尘风机或抽出式局部通风机必须与压入式局部通风机联动锁闭，当压入式局部通风机停止运转时，抽出式局部通风机自动停止运转；压入式局部通风机停止运转时，抽出式局部通风机自动停止运转；压入式局部通风机未启动时，抽出式局部通风机锁闭，不能先启动。 （7）在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机都应采用三专（专用变压器、专用开关和专用线路）供电；也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天应有专人检查1次。低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电。 使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。 （8）掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。做好贯通时调整风流的准备工作，即绘制贯通巷道两端附近的通风系统图，图上标明风流方向、风量和瓦斯涌出量，并预计贯通后的风流方向、风量和瓦斯量的变化情况；明确贯通时调整风流设施的布置和要求。贯通时通风部门必须派干部临场统一指挥，确保施工安全。贯通后，必须停止采区内的一切工作，通风部门组织人员立即进行风流调整，实现全风压通风，并检查风速和瓦斯浓度，防止瓦斯积聚，待通风系统风流稳定后，方可恢复工作。 第二节 一、岩石性质及围岩分类 巷道掘进的主要工作是破岩与巷道支护，因此岩石的性质对破岩和支护工作有着直接影响。为合理地进行破岩和支护工作，下面对岩石力学性质及围岩分类进行介绍。 （一）岩石力学性质 岩石的力学性质是指岩石在静力或动力的作用下岩石产生的变形特征，其主要变现为应力、应变与时间的关系；岩石的强度特征，其主要表现为岩石的抗压强度和抗剪强度；岩石的抗破坏性能，其主要用岩石的抗工具压入性能和抗炸药破坏性能表示。这些性能，不仅取决于岩石的成分、结构等因素，还与岩石的受力条件有很大关系。 1、岩石的变形特征 岩石的变形特征，是指岩石在载荷作用下形状或体积发生了改变直至破坏的情况。岩石在载荷作用下，首先发生变形，当载荷增大或者超过某一数值（岩石极限强度）时，就会导致岩石的破坏。也就是说，变形阶段包含着岩石破坏因素，破坏则是不断变形的结果。 由于受力情况不同，岩石的变形可有以下几种状态： （1）弹性变形。岩石在载荷作用下，形状或体积发生了改变，在卸去载荷后，又能恢复其原来的形状或体积，这种变形称为弹性变形。如井下石灰岩顶板受压弯曲，在岩层折断后，会出现弹性恢复。 （2）塑性变形。岩石在载荷作用下发生变形，当卸去载荷后变形不能恢复到原有状态。如在软岩石中掘进巷道出现的底鼓，就是塑性变形。 （3）脆性破坏。岩石在载荷作用下，没有明显的塑性变形就突然破坏，这种破坏称为脆性破坏，这种岩石称为脆性岩石。煤矿井下大部分岩石均为脆性岩石。 （4）弹、塑性变形。岩石同时出现弹性变形和塑性变形，称为岩石的弹、塑性变形。如井下巷道、硐室周围的煤或岩体处于三向（或双向）受力状态，发生破坏后，虽然其结构发生了变化，但仍能保留一定的承载能力；其侧向应力愈大，其残余强度也愈大。这个规律对于井下控制煤柱和岩体的稳定性具有现实意义。 （5）流变性。许多岩石的变形破坏并非在一瞬间完成，它与时间有着密切的关系。通常把岩石在长时间载荷作用下的应力、应变随时间变化的性质称为岩石的流变性。不同的岩石，其流变速率差异很大。如在软岩中的巷道，由于软岩流变速率大，开掘后，巷道断面很快就会缩小到难以通行；而在坚硬岩石（如石灰岩）中的巷道就可以不支护，也能保证安全生产。 2、岩石的强度特征 岩石的强度特征反映岩石抵抗破坏的能力，用单位面积上所受力的大小表示，单位为Pa(帕)。岩石强度的大小，一般按下列排序：三向等压三向非等压双向压力单向压力剪切弯曲单向拉伸。 岩石的强度越高，其抵抗外力使其变形、破坏的能力就越强，巷道就越稳定。在强度较高围岩中的巷道，不支护就可维持巷道的稳定。 3、岩石的破坏特征 岩石的破坏主要有拉断、剪断、塑性变形等。在井巷掘进施工中，常见的破坏有：较软岩体出现曲线形破裂面，坚硬岩体沿结构面滑动，脆性岩体出现突然岩块式张拉破裂；坚固岩层内夹有软岩层时，软弱夹层呈现塑性挤出的破坏。 （二）岩石的工程分级 为有效地破岩和合理地支护井巷，就必须在研究岩石和岩体的物理力学性质的基础上对岩石进行工程分级，并以此为依据合理地选择破岩和井巷支护的方法。 岩石工程分级方法较多。我国煤矿常用的是按岩石坚固性对岩石进行分级，即普氏分级法。普氏认为，岩石的坚固性对于各种破岩方法的表现是趋于一致的，因此普氏提出一个表示岩石坚固性的综合指标岩石的坚固性系数，即普氏系数 ，以此来表示岩石破坏的相对易难程度。 值在数值上等于岩石单向抗压强度 Rc (MPa) 的10%，即： =Rc/10 根据值的大小，可将岩石分为10级共15中。为了简化，我国煤炭系统按岩石坚固程度性将煤岩分为： 、相当软的岩石， =1.5，如：碎石土，破碎的页岩，结块的卵石和碎石，坚硬的煤，硬化的黏粘土。 、中硬岩石， =23,如：软页岩与软的石灰岩，冻土，无烟煤，普通的泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石砂砾、掺石土以及各种不坚硬的页岩，致密的泥灰岩。 、相当硬的岩石， =46,如：硬质黏土页岩，不坚硬的砂岩和石灰岩，软的砾石砂质页岩，片状砂岩，普通砂岩，铁矿石。 、硬岩石， =810,如：坚硬的石灰岩，不硬的花岗岩，硬的砂岩，硬大理石，黄铁砂，白云岩，紧密的花岗岩，花岗岩岩石，很硬的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，硬的砾岩，很硬的铁矿石。 、很硬岩石， =1214，介于之间的岩石。 、坚硬岩石，=1520，如：很硬的花岗岩，石英斑岩，硅质页岩，最硬的砂岩和石灰岩，很硬、很致密与韧性最大的石英岩与玄武岩，及其他特坚硬的岩石。 实际工作中，可根据岩石分级确定钻眼爆破各项参数和钻眼器具等。 （三）围岩的分类 为区分在各种岩石中支护的难易程度，并为巷道支护提供科学依据，将各类岩石按围岩稳定性分为五类： 第类：稳定岩层。为整体状及层间结合良好的厚层状结构。构造影响轻微，偶有小断层；层间结合良好，一般不出现不稳定块体。 第类：稳定性较好岩层。为块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构。构造影响较重，有少量断层；结构面较发育，层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象。 第类：中等稳定岩层。层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构及碎裂镶嵌结构，构造影响较重；结构面发育，层间结合良好，少数有软弱夹层或泥质充填、层间错动和层面错动和层面张开现象，但块体间牢固咬合。 第类：稳定性较差岩层。岩体结构为：碎裂状结构、层间结构不良的薄层、中厚层和软硬岩层结构、散块结构等。构造影响严重，结构面发育，层间结合不良，多数夹泥，层间错动明显，多数为断层破碎带或风化带等。 第类：不稳定岩层。散体状结构，构造影响很严重，多数为破碎带、严重风化带；块体间多数为泥质充填，甚至呈石英土状或土夹石状等。 根据围岩的稳定性程度分类，可选择不同用途、服务年限和断面巷道的支护类型和参数，以及作为制定加强顶板管理措施的依据。 二、地质构造及其对巷道掘进的影响 在地壳运动的作用下，煤和岩层改变原始的埋藏状态（原始状态一般呈水平或近水平且在一定范围内连续完整）所产生的变形或变位的形迹称为地质构造。地质构造的形态多种多样，较为常见的有褶曲、断层和节理。 （一）褶皱构造 1、褶皱的形成 岩层或煤层由于地壳升降或水平方向的挤压运动，被挤成弯弯曲曲但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态称为褶皱。岩层褶皱构造中的每一个弯曲为一基本单位，称做褶曲。其中向上凸起的部分称作背斜，向下凹陷的部分称作向斜。 2、单斜构造 当一个向斜构造或背斜构造的范围较大时，它的一翼又称为单斜构造（因为岩层大致向同一方向倾斜）。 3、褶皱构造对巷道掘进的影响 （1）大型向斜的轴部顶板压力常有增大的现象，必须加强支护，否则容易发生冒顶事故，给顶板管理带来很大困难。 （2）有瓦斯突出的矿井，向斜轴部是瓦斯突出的危险区。由于向斜轴部顶板压力大，再加上强大的瓦斯压力，向斜轴部极易发生瓦斯突出。（二）断裂构造 1、断裂构造 岩层受地质作用力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造。 断裂面两侧的岩层没有发生明显位移的称为裂隙或节理。 当断裂面两侧的岩层发生了明显的位移时，称之为断层。 断层在各矿区分布很广，其形态、类型繁多，规模大小不一。一般将落差大于50m的称为大型断层；落差在2050m之间的称为中型断层；落差小于20m的称为小型断层。 2、断层要素及其分类 断层的性质及其在空间的位置和形态，可用断层要素来表示，它包括：断层面、断层线、断盘及断距等。 （1）断层面：岩层被断层切断时，两部分岩体总是沿着破裂面发生相对位移，断裂后产生相对位移的破裂面称为断层面。有的断层面是较规则的平面，大多数则是由破碎岩石构成的所谓的断层破碎带。 （2）断层线：断层面与水平面的交线。 （3）断盘：断层面两侧的岩体称为断盘。位于断层面上方的岩体称为上盘，断层面下方的岩体称为下盘。上盘相对下降、下盘相对上升的断层称为正断层;上盘相对上升、下盘相对下降的断层称为逆断层；如果两盘岩块沿断层面作水平移动的断层称为平移断层。 （4）断距：断层上盘沿断层面发生相对位移的距离叫断距。常用的断距有垂直断距（又叫落差）和水平断距。3、断层出现的征兆 （1）煤层的走向与倾斜发生较大的变化。 （2）煤层顶、底板出现严重凹凸不平，顶底板岩石裂隙增多，而且越接近断层裂隙越多。 （3）煤层厚度发生显著变化，煤层松软，光泽变暗，滑动面和摩擦痕增加。 （4）破碎带有滴水或涌水出现，瓦斯涌出量增多。4、断失煤层的寻找方法 （1）断层擦痕处痕迹细而深，移动方向宽而浅；用手摸时，感觉顺向光滑，逆向粗糙刺手。 （2）牵引现象。牵引是指断层滑动面附近岩层变弯变薄，可以据其观察断盘移动方向。 （3）导脉。在断层夹缝里出现厚度为几厘米的碎煤称为导脉，也称为煤线。根据煤线分布可以分析断层错动方向。 （4）小断层类推法。主要断层附近有一系列小断层，观察小断层的动向，与主要断层是一致的，由此可判断出主要断层。 （5）对比分析法。分析邻近巷道或采区中已查明的断层，比较其状况是否一致，在图纸上是否连接，从而判断断层的方法。 （6）煤岩层的层位对比法。根据断层两侧的煤岩层，确定断层的性质，寻找断失的煤岩层。 我们研究断层的目的在于保证安全生产与采掘工作的正常进行。5、裂隙 根据裂隙形成的原因，裂隙可分为以下三类： （1）原生裂隙。在沉积作用阶段，主要由于沉积物脱水收缩而形成，一般肉眼不容易发现，但煤层中都有原生裂隙。 （2）构造裂隙。受构造变动作用力形成。在煤层和围岩中常见，且与原生裂隙斜交。在断层附近常有与断层面平行或斜交的裂隙且比较发育。 （3）压力裂隙。由矿山压力作用而产生，又称地压裂隙。压力裂隙平行于工作面而略向采空区倾斜，与其他裂隙斜交。压力裂隙与埋藏深度关系密切，深度越大，裂隙分布范围越广泛。 6、断裂构造对巷道掘进的影响 （1）煤（岩）层受断层、裂隙的影响，岩石破碎，压力增大，容易造成冒顶、片帮。 （2）在煤巷掘进中如遇断层，煤层就会失去连续性甚至断失。为寻找断失的煤层就需要掘进一些探巷或停产打探眼，这会产生一些废巷及盲巷，形成瓦斯库，增加掘进量和安全管理的复杂性。 （3）断层破碎带和向、背斜结构能积聚大量瓦斯，裂隙则是释放瓦斯的通道。巷道通过这些地区时，瓦斯涌出量会突然增加，不仅会出现瓦斯超限、停产，而且可能引发瓦斯爆炸事故。在瓦斯突出矿井，揭露突出煤层或在突出煤层中掘进时，由于构造破碎带的煤岩强度低，在瓦斯压力和地压的共同作用下，可能发生煤与瓦斯突出事故，应采取防突措施。 （4）在背斜轴部、张性破碎带机裂隙发育的岩层中，往往是地下水的富水区。断层沟通地表和各含水层，使巷道涌水量增加，甚至会造成突水事故；导水断层的存在，可能使防水闸、墙完全失效；掘进工作面淋水加大，积水增多，恶化作业条件；有的岩石，如凝灰岩、黏土岩，遇水膨胀而底鼓，更将增加支护和维修的难度。 因此，在巷道掘进施工前，要查明地质构造的情况，采取相应的对策；在施工中慎重对待，防止顶板、瓦斯及水灾事故的发生。 三、矿井开拓方式与矿井巷道 （一）矿井开拓方式 矿井开拓巷道在井田内的布置方式称为矿井开拓方式。开拓方式包括井硐的形成、数目和位置的确定；开采水平数目和标高的确定；划分开采单元（采区和盘区）；布置井底车场和大巷；确定开采程序和矿井延伸等问题。 由于井田及阶段内的划分是矿井开拓的共性问题，所以，通常主要以井硐形式来表示矿井开拓方式。矿井开拓方式成斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓4种。 1、斜井开拓 斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达矿体的一种开拓方式。斜井开拓是我国矿井广泛采用的一种开拓方式，按斜井与井田内的划分方式的配合不同，可分为集中斜井开拓（有的地方也称阶段斜井）和片盘斜井开拓。 （1）片盘斜井开拓 将井田沿倾斜按一定标高划分为若干个分段（每个分段又称为片盘），自地面沿煤（岩）层倾斜开拓斜井，然后依次开采各个片盘的开拓方式，称作片盘斜井开拓。 片盘斜井是斜井开拓中最简单的一种形式，多用在媒田的浅部采区。 片盘斜井的开掘程序是：在井田走向中部沿煤层开掘主、副斜井，两斜井平行相距3040m，掘至第一片盘下部边界时，掘片盘甩车场，再向两翼掘片盘运输巷及铺巷，在片盘上部边界掘片盘回风巷，一直掘至井田边界，沿煤层倾斜方向开掘开切眼贯通运输巷和回风巷。采煤工作就从开切眼开始，向井筒方向连续推进，到达距井筒3040时停止，留作井筒保护煤柱。 在第一片盘采完之前，为保证采煤工作面正常接续，应提前延伸井筒，布置出第二片盘工作面。上一片盘运输巷可作为下一片盘的回风巷。 片盘斜井的主要优点是建设建设周期，井巷工程量少，设备简单，施工技术要求不高，投资少。主要缺点是生产能力小，服务年限短，只能在地质条件简单、煤层倾角小于25、埋藏较浅的煤层中采用。 （2）集中斜井开拓 当井田划分为阶段或片盘时，利用斜井来集中开拓，称为集中斜井开拓，亦称斜井分区式开拓或阶段斜井开拓。当井田划分一个水平开采，就称斜井单水平分区式开拓；划分为多水平时，则称斜井多水平分区式开拓。 集中斜井的开拓程序是：在斜井走向中央沿煤层底板岩石开掘一对斜井（相距3050m）掘至开采水平，然后掘井底车场、主要运输大巷。达到第一采区上山开口位置后，掘采区轨道上山、运输上山。在第一区段上下分别布置区段运输平巷、区段回风平巷，用开切眼贯通后即可采煤。 开采顺序一般采用“采区前进，区内后退”，即先采靠近井筒的采区，在每个采区内部，采煤工作面从采区边界向采区上山方向后退采煤。 按照井田再划分方式及阶段内的布置不同，斜井开拓还有单水平带式1、多水平连续式等开拓方式。 集中斜井开拓与片盘斜井相比，主要优点是：同时生产的工作面多，生产能力大；可使用较大型的技术装备，有利于集中生产；阶段的服务年限长，生产较稳定。主要缺点是：开拓工程量大，建井工期长，投资多。对于井田内煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊法施工的缓倾斜煤层，且要求生产能力较大的矿井，一般可采用集中斜井开拓。 2、立井开拓 立井开拓是利用垂直巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达矿体的一种开拓方式，是广泛应用的一种开拓方式。立井开拓除井筒形式与斜井开拓不同外，其他基本都与斜井开拓相同，既可以在井田内划分为阶段或盘区，也可以多水平或单水平，还可以在阶段内采用分区、分段或分带布置等。 （1）立井单水平开拓 立井单水平开拓是将井田沿倾斜划分为两个阶段，利用一个开采水平服务与上、下山两个阶段。 在阶段内视频层倾角及地质构造等条件，立井单水平开拓分为立井单水平分区式开拓和立井单水平带式开拓。 立井单水平分区式开拓。这种开拓方式将井田沿走向划分为几个采区，一般先采上山阶段，然后开采下山阶段。常用的开拓顺序是由井田的边界向井筒方向逐次开采各采区。 井巷掘进顺序：首先在井田走向的中部开凿主井和副井，掘至开采水平后掘井底车场、石门、主要运输大巷和回风大巷。达到第一采区开口位置后，掘采区轨道上下山、运输上下山。分别布置区段运输平巷、区段回风平巷，用开切眼贯通后，即可安装采煤设备采煤。 立井单水平分带式开拓。采用这种开拓方式时，井田划分为上、下两个阶段，阶段内分为带式布置方式。 井巷开掘顺序为：在井田中央从地面开凿主井和副井；当掘至开采水平标高后，开凿井底车场、主要运输大巷、回风石门和总回风巷；当阶段运输大巷向两翼开掘一定距离后（约一个采煤工作面长），即可由大巷掘进人进风斜巷、运料斜巷；进入煤层后掘分带运输巷、溜煤眼和分带回风巷；最后沿煤层走向掘进开切眼贯通分带运输巷及回风巷，在切眼安装采煤设备后即可进行采煤。 立井单水平开拓适用于煤层倾角在2025以下，井田倾斜长度一般不超过20003000m，瓦斯及涌水量较小的矿井。 （2）立井多水平开拓 立井多水平开拓利用两个以上开采水平来开采整个井田，按开采水平服务的阶段布置方式不同，可分为多水平上山开拓，多水平上、下山开拓和多水平混合式开拓。 立井多水平上山开拓只为一个阶段服务，每个阶段开采的媒炭均向下运至相应的开采水平，由各水平提至地面。 立井多水平上山开拓适应于煤炭倾角在1520以上，尤其是急倾斜煤层更适应。 立井多水平上、下山开拓每一个水平都为上、下山阶段服务，该方式比立井多水平上山开拓减少了水平数目及井巷工程量。 这种开拓方式的适用条件与立井单水平开拓方法相同，但井田倾斜长度可达5000m左右。 立井多水平混合式开拓，第一水平开采上山阶段，第二水平采上、下山阶段。这种方式一般浅部水平只开采上山阶段，当深部储量不多时，采用一个水平开采上、下山阶段，可以相应地减少开拓工程量及运输工作量。 立井开拓的优点是井筒短、提升速度快、提升能力大、管线敷设短，通风阻力小，维护较容易，同时对地质条件适应性强，不受煤层倾角、厚度、瓦斯和水文等条件的限制。其缺点是井筒掘进施工技术要求高，开凿井筒所需设备和井筒装备复杂，井筒掘进速度慢，基建投资大等。 3、平硐开拓 平硐开拓是用水平巷道由地面进入矿体进行开采的一种开拓方式。处在山岭和丘陵地区的矿井，广泛采用平硐开拓。 由于地形条件与煤层赋存状态不同，平硐有不同的布置方式。按平硐与煤层的相对位置不同有走向平硐、垂直平硐和斜交平硐3种方式。 平行于煤层走向分布的平硐，称作走向平硐；垂直于煤层走向布置的平硐，称作垂直平硐；当平硐与煤层走向斜交布置时，称作斜交平硐。 如果地形条件允许，也可以在不同的高度开掘平硐，设置多个水平，这就称为阶梯平硐开拓。 采用平硐开拓时，一般以一条主平硐开拓井田，负担运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务；而在井田上部回风水平开拓回风平硐。当地形条件允许和生产建设需要，且又不增加过多的工程量时，可以在主平硐和回风平硐之外，另掘排水、排矸等专用平硐。 平硐开拓的优点：井下出煤不需提升转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和运输设备少、系统简单、费用低；地面工业建筑较简单，不需结构复杂的井架和绞车房；一般不需要设硐口车场，更无需再平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程量；施工条件较好，掘进速度较快，可加快矿井建设；无需排水设备，对预防井下水灾也较有利。 采用平硐开拓时，应注意平硐的硐口要选择在地势平缓地带，以便有足够的面积布置工业场地，且硐口位置不受洪水、滑坡、雪崩等自然灾害的威胁。硐口到主要交通干线要便于铺设铁路或尽可能利用其他机械化运输设备。另外，平硐开拓的上山部分应由足够的开采储量。 4、综合开拓 一般情况下，矿井开拓的主、副井都是同一种井筒形式。但是，有时会在技术上出现困难或经济上出现效益不佳的问题，在实际矿井开拓中往往会有主、副井采用不同的井硐形式，这就是综合开拓。 根据不同的地质条件和生产技术条件，综合开拓可以有立井斜井、立井平硐、斜井平硐等多种形式。（二）矿井巷道 为进行采掘工作在煤层或岩层内所开凿的一切空硐称为井巷。井巷有巷道、井筒和硐室之分。根据全国自然科学名词审定委员会公布的煤炭科学名词的解释，开凿在岩体和矿层中的不直通地面的水平或倾角通道为巷道，巷道外的其他井巷则可归为井筒或硐室。但习惯上广义的巷道也泛指各种井巷。 矿井开采需要在地下煤岩层中开掘大量的井巷和硐室。这些井巷种类较多，按其所处空间位置和形状可分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道和硐室；按其作用和服务范围看分为开拓巷道、准备巷道、回采巷道；按巷道掘进时煤岩多少可分为煤巷、岩巷和半煤岩巷。1、按井巷空间位置分类 （1）垂直巷道 立井有直接通达地面出口的垂直巷道又称竖井。立井一般位于井田中部，负担全矿煤炭提升任务的称主井，负担人员升降和材料、设备、矸石等辅助提升任务的称副立井。 暗立井没有直接通达地面出口的立井，装有提升装备，也有主、副暗立井之分。暗立井通常用作上下两个水平之间的联系，即将下水平的煤炭通过主暗井提升到上一个水平，将上一个水平中的材料、设备和人员等运转到下水平。 （2）倾斜巷道 斜井有直接出口通达地面的倾斜巷道称斜井。负担全矿井下煤炭提升任务的斜井称主斜井；只负担矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井称副斜井。 暗斜井没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的倾斜巷道，其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平，将上部水平的材料、设备等运到下部水平。 上山服务于一个采区（或盘区）的倾斜巷道，也称采（盘）区上山。上山用于开采其开采水平以上的煤层。按上山的用途和装备可分为输送机上山（或叫运输上山）、轨道上山、通风上山和人行上山等。输送机上山内的煤炭运输方向为上向下运到水平大巷。 下山由运输大巷向下，沿着岩层开掘的为一个采区（或盘区）服务的倾斜巷道，也称采（盘）区下山。按其用途和装备分为输送机下山、轨道下山、通风下山和人行下山。 除此之外，倾斜巷道还有人行斜巷、联络巷、溜煤斜巷、管子道等。 (3)水平巷道 平硐有出口直接到地面的水平垂直称为平硐。一般以一条主平硐担负全矿运煤、出矸、运材料设备、进风、排水、供电和行人等任务。专作通风用的平硐称为通风平硐。 石门与煤层走向垂直或斜交的水平岩石巷道称为石门。服务于全阶段、一个采区、一个区段的石门，分别称为阶段石门、采区石门和区段石门。用作运输的石门称运输石门；用作通风的石门称为通风石门。 煤门开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道 想成为煤门。煤门的长度取决于煤层的厚度，只有在厚煤层中才有必要掘进煤门。 平巷没有出口直接通达地面，沿煤层走向开掘的水平巷道。开掘在岩层中的叫岩石平巷；开掘在煤层中的叫煤层平巷。根据平巷的用途，可将平巷分为运输平巷、通风平巷等。按平巷服务范围，将为全阶段、分段、区段服务的平巷分别称为阶段平巷、分段平巷和区段平巷。 （4）硐室 井下各种硐室，实际上就是根据不同用途在井下开凿和建造的断面较大或长度较短的空间建筑物，有变电所、水泵房、水仓、火药库、候车室、医务室等。这些硐室大部分位于井底车场附近。2、按井巷的服务范围分类 （1）开拓巷道 为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道称为开拓巷道。如井筒、井底车场、运输大巷、总回风巷、总石门、采区回风和采区运输石门等井巷，以及掘进这些巷道的辅助巷道都属于开拓巷道。 开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的阶段或开采水平，为构成矿井完整的生产体系奠定基础。 （2）准备巷道 为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道称为准备巷道。属于这类巷道的有：采区上山、采区下山、采区车场、区段集中巷、区段石门等。 准备巷道的作用在于准备新的采区，以便构成采区的生产系统。 （3）回采巷道 形成采煤工作面及为其服务的巷道称为回采巷道。属于这类巷道的有：开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。 回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面并进行生产。四、巷道矿压与巷道支护 （一）巷道矿压 1、巷道矿压的概念 地下岩体在采动前，由于自身重力作用在岩体内部引起的应力，通常称为原岩应力。开采前的岩体处于相对静止状态。所以原岩体处于应力平衡状态。井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分配；在重新分配过程中促使围岩产生运动，导致围岩发生变形、断裂、位移，直至垮落。这种由于进行采掘活动在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力称为矿山压力，简称矿压。 在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底鼓、煤与瓦斯突出、冲击地压，支架压缩、变形、折断，地表发生移动、塌陷等。这种在矿山压力作用下围岩和支护物上产生的一系列力学现象称为矿山压力显现，简称矿压显现。 2、巷道变化的原因 一般情况，巷道顶板主要受水平拉力的作用，巷道两帮主要受垂直应力的作用，而四角主要受剪切应力的作用。巷道变形破坏的主要原因是受到顶压、测压和底压的作用，其中主要是顶压的作用；只有在底板松软并且顶压、测压大的情况下，才会出现底压，即底鼓。 （1）顶压 掘进巷道后，暴露出来的顶板形成一个岩梁。由于岩梁上部岩层和岩梁自重的作用，必然会使其产生弯曲变形、裂隙及离层等现象。此时，如果巷道无支架支撑，裂隙和离层会不断发展，最后顶板就会垮落。架设支架后，顶板岩层的变形、破坏就会转为对支架形成压力。支架所受顶压的大小，决定于冒落拱的形状的大小。冒落拱的形状和大小主要与顶板岩石性质及巷道宽度有关。在松软岩层中冒落拱一般为抛物线形；在坚硬有层理岩石中，冒落拱一般近似三角形；在中硬岩石中，冒落拱介于上述两者之间。 （2）测压 测压是指巷道两帮对支架的压力。它是由于两帮岩石或煤向巷道内挤压形成的。 如果巷道两帮不支护或支护壁后的背帮不严实，其变形得不到控制，并继续发展下去，就会造成片帮。如果巷道使用刚性支架，当变形严重时，柱腿可能折断、弯曲或砌墙被破坏。 巷道测压的大小与两帮岩石性质及所承受的支撑压力的大小有关。巷道所处深度大小，在巷道两帮所产生的支承压力就越大，两帮岩石破坏就越严重，作用在支架上的压力也就越大。当两帮岩石较软或稳定性较差时，遭受破坏就较严重，作用在支架上的压力也就越大。在采区巷道中，当两帮煤壁松软时，如果不进行支护或支护强度不够大，则俩帮煤壁的变形很大。在这种情况下，即使对顶板进行了支护，顶板的下沉量也会较大。因此，在采区巷道支护中，特别是锚杆支护的巷道，尤其要重视对两帮的支护。 为了抵抗测压，要求棚式支护的棚腿要有岔脚。岔脚就是梁腿亲口向下的垂直线到腿窝边的水平距离。岔脚（）一般取棚腿长度（L）的1/41/5。 （3）底压 当巷道两帮受到支撑压力作用时，底板内部将会产生侧压力，并产生向上的底压，使底压鼓起，并产生离层、弯曲和破坏。由于巷道支架一般不设底梁来阻止底鼓，因此有时底板向上鼓起比顶板下沉、两帮移近容易得多，也严重的多。有的岩石，如凝灰岩、黏土质岩石，当巷道有积水或巷道空气潮湿时，会使岩石吸水鼓胀，产生底压。巷道底鼓的破坏作用大，主要表现在减少巷道的实际断面，造成通风、行人和运输困难，以致影响安全，底鼓破坏了底板的完整性，挤碎了底板，使支架两帮的柱腿容易插入底板，减少了支架的支撑力，使顶板下沉、破碎，给巷道维护带来困难。底鼓会破坏轨道，输送机、水沟等巷道设施，影响生产。 （4）倾斜巷道的矿压 水平巷道顶压的方向是垂直巷道的顶、底板的。在倾斜巷道却不同，顶压虽然是重力线方向，但顶压（P）可分解为两个方向的压力，一个垂直于顶板的垂直压力（N），另一个是平行于顶板的倾斜压力，即下推力（H）。 倾斜巷道的支架既要承受垂直压力，又要承受重力在巷道倾斜方向的分力，即下推力。因此，倾斜巷道的支架就不能垂直于巷道顶、底板架设，应向上迎一个角度。我们把棚腿中心线与顶底板垂直线之间的夹角称为迎山角。支架迎山角的作用力是克服下推力，防止支架向下倾倒。 支架的迎山角（）是按照巷道倾角（）来计算的，一般迎山角等于巷道倾角的1/61/8，即 (1/61/8),例如巷道倾角为30，则迎山角为3.755。3、影响巷道矿压大小的因素 巷道矿压的大小，主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因素的影响。 （1）深度的影响。巷道所处深度大时，上覆岩石质量大，直接影响到巷道围岩中原岩应力的大小。浅部巷道的压力主要表现在顶板，深部巷道的压力来自四周，而且容易出现底鼓现象，有的巷道还有岩石冲击现象。 （2）巷道断面与支护形式。不同的巷道断面形状与大小，以及采取不同的支护方式，直接影响巷道围岩应力状态及稳定状况。采用锚杆支护的巷道围岩应力状况优于架棚、砌喧等支护的巷道；大断面巷道受力在同等条件下比小断面巷道要大。 （3）地质构造的影响。在向斜轴、背斜轴、断层附近等构造处应力集中、地压较大。平行于这些构造走向的巷道很难维护。 （4）围岩性质的影响。围岩强度的大小及稳定程度是影响巷道矿压的主要因素。岩石坚硬、稳定，产生的矿压就小；岩石松软破碎、不稳定，产生的矿压就大。 （5）巷道相对于开采煤层和采煤工作面的位置。巷道与采煤工作面所处位置直接影响着巷道受采动影响的大小。 此外，在掘进过程中，如果受到水的影响，则岩石强度会降低，围岩维护强度大，就应特别加强工作面顶板管理工作。 （3）地质构造的影响。在向斜轴、背斜轴、断层附近等构造处应力集中、地压较大。平行于这些构造走向的巷道很难维护。 （4）围岩性质的影响。围岩强度的大小及稳定程度是影响巷道矿压的主要因素。岩石坚硬、稳定，产生的矿压就小；岩石松软破碎、不稳定，产生的矿压就大。 （5）巷道相对于开采煤层和采煤工作面的位置。巷道与采煤工作面所处位置直接影响着巷道受采动影响的大小。 此外，在掘进过程中，如果受到水的影响，则岩石强度会降低，围岩维护强度大，就应特别加强工作面顶板管理工作。 （二）巷道支护 巷道被开凿后，为维护有效空间，防止围岩变形、塌陷，必须对巷道进行有效支护。巷道支护分为巷道临时支护和巷道永久支护2种。 巷道临时支护常见的种类有锚喷支护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、前探梁支护等。 巷道永久支护的服务年限长，一般不可能回收重复利用。根据支护的特点，一般将永久支护分为喷锚支护、架棚支护和砌喧支护向下种。 1、喷锚支护 喷锚支护是锚杆支护、喷射混凝土支护和锚杆与喷射混凝土联合支护的总称。 （1）喷锚支护作用原理 喷锚支护的作用原理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小压力拱高度作用等。 悬吊作用。锚杆上端锚固在围岩内部较坚硬的岩层中，把一层或几层稳定（不稳定）且比较平薄的直接顶通过锚杆下端的托板及螺栓锚固在比较坚硬的岩层上，起到悬吊作用。 组合梁作用。在没有稳定岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。 加固拱作用。对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪程度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。 减少压力拱高度作用。巷道顶板打上锚杆，可减小压力拱高度。 （2）锚杆类型 按照锚杆的材质可分为金属锚杆和非金属锚杆（木锚杆、竹锚杆及聚酯锚杆） 按照锚固方式分为机械锚固式、黏结锚固式、摩擦锚固式和混合锚固式等。 按照锚杆的锚固位置可分为顶板锚杆、帮锚杆和地板锚杆。 （3）喷射混凝土支护 喷射混泥土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。 喷射混凝土支护作用原理为： 支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理学性能。特别是抗压强度较高，能起支撑矿压作用。 充填作用。由于喷射速度快，混凝土能及时充填巷道围岩的裂隙、节理以及凹穴的岩石，提高了围岩的强度。 隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，隔绝空气、水与围岩的接触，能有效地防止风化而引起的围岩破坏与剥落。 转化作用。混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体，具有把岩石荷载转化为岩石结构的作用。 （4）联合支护 联合支护有锚喷联合支护、锚喷网联合支护和锚梁网支护3种。 锚喷联合支护。锚喷联合支护是喷射混凝土支护与锚杆支护两者联合使用的结构。起主要作用、提供主要支护抗力的是锚杆，喷层起辅助、封闭围岩、防止风化的作用。 锚喷网联合支护。锚喷网联合支护增加了金属网，改善了喷射混凝土的性能，减少了混凝土层的厚度，使喷层不易开裂，防止风化、防水和防止锚杆间岩体的松动掉落，从而更好地起到封闭围岩的作用。 锚杆梁支护。锚杆梁支护主要用在围岩强度低、节理裂隙发育、易片帮塌落、自稳能力较差的巷道。 （5）锚