掘进基本知识

1、掘进基本知识 主讲：娄殿文 山东龙矿集团技校安全培训中心 o第一节第一节 煤的基础知识煤的基础知识 第一节 煤的基础知识 一、煤的形成与分类 o 1.煤的形成 煤是由古代植物一体变化而成。 o 2.煤的分类 按照工业用途，煤可以分以下三类: 动力煤，化工用煤，炼焦煤 o 煤层分类 o 1煤层按厚度分类 o 薄煤层：地下开采厚度在1.3m以下，露 天开采在3.5m以下的煤层。 o 中厚煤层：地下开采厚度在1.3m3.5m， 露天在3.5m10m的煤层。 o 厚煤层：地下开采厚度在3.5m以上，露 天在10m以上的煤层。 o 在我国，6米以上的煤层称为特厚煤层 o 二、煤层的分类及顶、底板 o 煤

2、层分类 o 1煤层按厚度分类煤层按厚度分类 o 薄煤层：地下开采厚度在薄煤层：地下开采厚度在1.3m以下，以下， 露天开采在露天开采在3.5m以下的煤层。以下的煤层。 o 中厚煤层：地下开采厚度在中厚煤层：地下开采厚度在1.3m 3.5m，露天在，露天在3.5m10m的煤层。的煤层。 o 厚煤层：地下开采厚度在厚煤层：地下开采厚度在3.5m以上，以上， 露天在露天在10m以上的煤层。以上的煤层。 o 在我国，在我国，6米以上的煤层称为特厚煤层米以上的煤层称为特厚煤层 o 2煤层按倾角分类 o 近水平煤层：开采倾角在8以下煤层。 o 缓倾斜煤层：开采倾角在825煤层。 o 倾斜煤层：开采倾角在2

3、545的煤层。 o 急倾斜煤层：开采倾角在45 以上的煤 层。 o 3煤层按稳定性分类 o 稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显， 煤层结构简单或较简单，全区可采或基本可采的煤 层。 o 较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，变化规律较 明显，煤层结构简单至复杂，全区可采或大部分可 采，可采范围内厚度变化不大的煤层。 o 不稳定煤层：煤层厚度变化较大，变化规律不明 显，煤层结构较复杂至复杂煤层。 o 极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、 鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分 布零星的煤层。 顶板:根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤 的相对位置及垮落难易程度，可分为伪顶、 直接顶、和

4、老顶三种类型 底板:底板可分为直接底板和老底两种类型 1 2 3 4 5 1、基本顶；、基本顶；2、直接顶；、直接顶；3、伪顶；、伪顶；4、煤层；、煤层；5、底板岩层、底板岩层 煤煤 层层 顶顶 底底 板板 岩岩 层层 第二节 矿井开拓 o 一、井田开拓方式的概念一、井田开拓方式的概念 o 井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的 井巷布置和采掘工程称为井田开拓。井巷布置和采掘工程称为井田开拓。 o 矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段 内的布置方式的总称。内的布置方式的总称。 o 二、

5、井田开拓方式的分类二、井田开拓方式的分类 o 1.1.按井筒形式分按井筒形式分 o （1 1）立井开拓）立井开拓 o （2 2）斜井开拓）斜井开拓 o （3 3）平硐开拓）平硐开拓 o （4 4）综合开拓）综合开拓: :采用立井、斜井、平硐等任何采用立井、斜井、平硐等任何 两种以上井硐形式开拓的方式两种以上井硐形式开拓的方式 立井开拓的优缺点和适用条件立井开拓的优缺点和适用条件 o 优点：优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，不受其他地质条件影响，适应能力强， 提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两 套提升设备套提升设备 o 缺点：缺点：施工难度大，设备

6、投资大、要求高。施工难度大，设备投资大、要求高。 o 适用条件：适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、 水文情况复杂等条件。水文情况复杂等条件。 斜井开拓的优缺点和适用条件斜井开拓的优缺点和适用条件 o 优点：优点：（与立井相比）施工简单，工期短，（与立井相比）施工简单，工期短， 井筒装备简单，投资少，掘进速度快。井筒装备简单，投资少，掘进速度快。 o 缺点：缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用井筒斜度大，提升能力低，维护费用 高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。 o 适用条件：适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾埋藏不深

7、，表层不厚，缓斜和倾 斜煤层。斜煤层。 平峒开拓方式的优缺点及适用条件平峒开拓方式的优缺点及适用条件 o 优点：优点： o 1.1.开拓形式最简单、最有利；开拓形式最简单、最有利； o 2.2.出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少， 地面设施简单（无井架、绞车房）；地面设施简单（无井架、绞车房）； o 3.3.不需较大的井底车场及其硐室；不需较大的井底车场及其硐室； o 4.4.施工速度快，建井快；施工速度快，建井快； o 5.5.无需排水设备，利于预防水灾。无需排水设备，利于预防水灾。 o 适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山适用条件

8、：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山 岭、丘陵、沟谷。岭、丘陵、沟谷。 三、矿井巷道 o矿井井巷按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜 巷道。 o1垂直巷道 o立井有直接通达地面出口的垂直巷道，一般位于井田中部。 o暗立井没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备。 o溜井担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。 o2倾斜巷道 o斜井有直接出口通达地面的倾斜巷道。 o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斜巷。 o上山无直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服 务的斜巷。 o下山位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。 o3水平巷道 o平硐有出口

9、直接通到地表的水平巷道称为平硐。 o石门和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。 o煤门开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。 o平巷没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。 o根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道分为开拓巷道、准备巷 道和回采巷道三类。 o开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。 o准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风 巷道。 o回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。 o 根据巷道所在岩层分类： o 岩巷：当岩层占掘进工作面当岩层占掘进工作面4/54/5以上时（包括以上时（包括 4/54/5），即称为岩巷），即称为岩巷 o 煤巷：沿煤层方向掘

10、进时沿煤层方向掘进时，当煤层占掘进工当煤层占掘进工 作面作面4/54/5以上时（包括以上时（包括4/54/5），即称为煤巷），即称为煤巷 o 半煤岩巷半煤岩巷：沿煤层方向掘进时沿煤层方向掘进时，当煤层占掘当煤层占掘 进工作面进工作面1/51/54/54/5时，即称为半煤巷时，即称为半煤巷 o 其中：巷道顶（底）板其中：巷道顶（底）板：构成巷道顶：构成巷道顶( (底底) )部部 的岩石面，叫巷道顶的岩石面，叫巷道顶( (底底) )板，两侧的岩石面板，两侧的岩石面 叫两帮叫两帮 o 工作面工作面：正在施工的井巷，其末端随掘进工：正在施工的井巷，其末端随掘进工 作不断向前移动的岩石面称为工作面作不断

11、向前移动的岩石面称为工作面 四、 巷道断面 o 煤矿巷道类型 o 巷道断面形状 三类九种 巷道断面形状 影响巷道断面选择的因素 （1）作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷）作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷 道断面形状时起主要作用。道断面形状时起主要作用。 （2）巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形）巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形 状不可缺少的重要因素。状不可缺少的重要因素。 （3）矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，）矿区的支架材料和习惯使用的支护方式， 也直接影响巷道断面形状的选择；也直接影响巷道断面形状的选择； （4）掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的）掘进方法和掘进设备对于巷

12、道断面形状的 选择也有一定影响。选择也有一定影响。 （5）需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断）需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断 面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。 通常经验 当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务 年限不长时，一般宜选用矿用工字钢支架、年限不长时，一般宜选用矿用工字钢支架、 锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面 形状一般为梯形或矩形。形状一般为梯形或矩形。 如采区内的准备巷道和回采巷道。如采区内的准备巷道和回采巷道。 通常经验 当巷道围岩不太稳定，矿山压

13、力较大，且服当巷道围岩不太稳定，矿山压力较大，且服 务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土 砌碹、料石砌碹或砌碹、料石砌碹或U型钢可缩性支架进行型钢可缩性支架进行 支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆 形。形。 如井底车场巷道、主要运输大巷、回如井底车场巷道、主要运输大巷、回 风大巷或服务年限较长的准备巷道。风大巷或服务年限较长的准备巷道。 巷道断面尺寸 o 煤矿安全规程煤矿安全规程规定：巷道净断面必须满规定：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、足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、 检修和施工的需要

14、。检修和施工的需要。 o 巷道断面尺寸主要取决于：巷道断面尺寸主要取决于： o 1.巷道用途；巷道用途； o 2.存放或通过它的机械、器材或运输设备存放或通过它的机械、器材或运输设备 的数量及规格；的数量及规格； o 3.人行道宽度和各种安全间隙；人行道宽度和各种安全间隙； o 4.通过巷道的风量。通过巷道的风量。 第三节 巷道掘进 o 定义：在煤岩体中采用一定的破岩手段将部 分煤、岩石破碎下来，形成掘进空间，接着 对这个空间进行支护的工作叫做巷道掘进。 o 根据掘进中的机械化程度，将巷道掘进分为 钻爆法掘进和综合机械化掘进。 一、钻爆法掘进 o 一）、钻眼爆破 o 1、钻眼：工具：电钻、风钻

15、、凿岩机等 o 注意事项：检查设备完好 o 检查瓦斯浓度 o 检查巷道支护 炮眼布置 掏槽眼 辅助眼 周边眼 炮眼布置 掏槽眼 1.斜眼掏槽法斜眼掏槽法 单向掏槽法 多向掏槽法 2直眼掏槽法直眼掏槽法 直线掏槽 螺旋掏槽 角柱式掏槽 3混合式掏槽混合式掏槽 （一）掏槽眼 （一）掏槽眼 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。 掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处这 样便于打眼时掌握方向，并有利于其它多数炮眼的岩 石能借助于自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著 的软

16、弱岩层，一般应将掏槽眼布置在这些软弱层中。 斜眼掏槽法 单向掏槽法 这种方法炸药集中程度低，在均质坚硬的岩石中很少使用，只是 在有明显松软夹层时才能取得良好的爆破效果。 斜眼掏槽法(续) 多向掏槽法 斜眼掏槽法(续) 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。 直眼掏槽法 直线掏槽 螺旋掏槽 中心空眼为大 直径 (d=l00120mm) 的螺旋掏槽 中心空眼为小 直径的螺旋掏槽 直眼掏槽法

17、(续) 角柱式掏槽 o 三角柱掏槽 o 菱形掏槽 o 五星掏槽 直眼掏槽法(续) 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。 o直眼掏槽法(续) o 缺点是： o 凿岩工作量大，钻跟技术要求高，一般 需要雷管的段数也较多。 混合式掏槽 为了加强直眼掏槽的抛渣力和提高

18、炮眼利用率， 形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式 掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为： 7585，装药系数不要太大，以0.40.5为宜。其 起爆顺序应安排在所有垂直槽眼起爆之后，以发挥抛 渣扩槽的作用。 （二）辅助眼 辅助眼辅助眼又称崩落眼崩落眼，既是大量崩落岩石和继续扩大掏 槽的炮眼。 辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距 一般为500700，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系 数（装药长度与炮眼长度之比）一般为0.450.60，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 理想的光面层，即光面层厚度要比较均匀，且等于周边眼 的最小抵抗线。 （三）周边眼

19、 周边眼周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓 的炮眼。 W E K 式中，K为炮眼密集系数炮眼密集系数，一 般为0.61.0，岩石坚硬时取大 值，较软时取小值；E为周边 眼间距，一般取400600， W为最小抵抗线。 现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布 置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关 系，即 底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150200，以 利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100200，以免巷道底板漂 高。 底眼眼距一般为500700，装药系数一般为0.50.7。 水沟的炮眼应与其它炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装

20、岩同 时作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400左右，眼深 增加200左右，每个底眼增加12个药卷。 光面爆破周边眼满足以下要求： 周边眼中心都应应布置在巷道设计 掘进断面轮廓线上，而眼底应稍向轮 廓线外偏斜，一般不超过100150mm ,可使下一循环打眼时凿岩机有足够的 工作空间，同时要尽量减少超挖量。 （三）周边眼(续) (四)炮眼布置 除合理选择掏槽方式和爆破参数外，还需合理布置炮 眼，以取得理想的爆破效果。 炮眼的布置方法和原则如下： 工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。即是先选择 掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据 断面大小布置崩落眼。 掏槽眼通常

21、布置在断面的中央偏下，并考虑使崩落眼的布置 较为均匀和减少崩坏支护及其它设施的可能， 周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆 破的要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。 崩落眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的 槽腔为自由面层层布置。 2、装药、爆破 o注意事项： o装药装药 o （1）装药前，首先必须清除炮眼内的煤粉或岩粉，再用 木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实。炮 眼内的各药卷必须彼此密接。有水的炮眼，应使用抗水 型炸药。 o （2）从成束的电雷管中抽取单个电雷管时，不得手拉脚 线硬拽管体，也不得手拉管体硬拽脚线，应将成束的电 雷管顺好，拉住前端脚

22、线将电雷管抽出。抽出单个电雷 管后，必须将其脚线扭结成短路。 o （3）必须在顶板完好、支架完整、避开电气设备和导电 体的爆破工作地点附近进行。严禁坐在爆炸材料箱上装 配起爆药卷。装配起爆药卷数量，以当时当地需要的数 量为限。 o（4）装配起爆药卷必须防止电雷管受震动、冲击，折断脚线和 损坏脚线绝缘层。 o（5）电雷管必须由药卷的顶部装入，严禁用电雷管代替竹、木 棍扎眼。电雷管必须全部插入药卷内。严禁将电雷管斜插在药卷 的中部或捆在药卷上。 o（6）电雷管插入药卷后，必须用脚线将药卷缠住，并将电雷管 脚线扭结成短路。 o（7）装药后，必须把电雷管脚线悬空，严禁电雷管脚线、爆破 母线与运输设备、

23、电气设备以及采掘机械等导电体相接触。 o（8）炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土 炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤 粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。无封泥、封泥不足 或不实的炮眼严禁爆破。严禁裸露爆破。 o连线连线 o爆破母线和连接线应符合下列要求： o（1）煤矿井下爆破母线必须符合标准。 o（2）爆破母线和连接线、电雷管脚线和连接线、脚线和脚线之 间的接头必须相互扭紧并悬挂，不得与轨道、金属管、金属网、 钢丝绳、刮板输送机等导电体相接触。 o（3）巷道掘进时，爆破母线应随用随挂。不得使用固定爆破母 线，特殊情况下，在采取安全措施后，可不受此限。

24、 o（4）爆破母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧。 如果必须挂在同一侧，爆破母线必须挂在电缆的下方，并应保持 0.3m以上的距离。 o（5）只准采用绝缘母线单回路爆破，严禁用轨道、金属管、金 属网、水或大地等当作回路。 o（6）爆破前，爆破母线必须扭结成短路。 o 爆破爆破 o （1）爆破作业必须执行“一炮三检制”。 o （2）每次爆破作业前，爆破工必须做电爆网路全电 阻检查。严禁用发爆器打火放电检测电爆网路是否 导通。 o （3）爆破工必须最后离开爆破地点，并必须在安全 地点起爆。起爆地点到爆破地点的距离必须在作业 规程中具体规定。 o （4）爆破前，班组长必须清点人数，确认无误后

25、， 方准下达起爆命令。 o （5）爆破工接到起爆命令后，必须先发出爆破警号， 至少再等5s，方可起爆。 o（6）装药的炮眼应当班爆破完毕。特殊情况下，当班留有尚未 爆破的装药的炮眼时，当班爆破工必须在现场向下一班爆破工交 接清楚。 o（7）爆破后，待工作面的炮烟被吹散，爆破工、瓦斯检查工和 班组长必须首先巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、 支架、拒爆、残爆等情况。如有危险情况，必须立即处理。 o（8）通电以后拒爆时，爆破工必须先取下把手或钥匙，并将爆 破母线从电源上摘下，扭结成短路，再等一定时间（使用瞬发电 雷管时，至少等5min;使用延期电雷管时，至少等15min），才 可沿线路检查

26、，找出拒爆的原因。 o（9）处理拒爆、残爆时，必须在班组长指导下进行，并应在当 班处理完毕。如果当班未能处理完毕，当班爆破工必须在现场向 下一班爆破工交接清楚。 二）通风排烟 o 爆破后必须通风，排除炮烟后，才能开始装 岩；否则会造成炮烟中毒事故。通风排烟是 依靠掘进巷道中的局部通风机完成的。 三）装岩 o 1、装岩机械及工艺 o 常用的装岩机械：耙斗式装岩机、铲斗式装 烟机、蟹爪装烟机、立爪装岩机等 耙斗式装岩机 铲斗式装岩机 蟹爪式装岩机 o 装岩注意事项：课本P89页 二、综合机械化掘进 o 1、综掘工艺： o 破岩装岩、运输掘进机行走 o 2、掘进中的注意事项：P94页 第四节 巷道支

27、护 一、金属支架支护一、金属支架支护 、梯形金属支架、梯形金属支架 主要结构同木支护主要结构同木支护 注意梁和棚腿的链接注意梁和棚腿的链接 特点：支护能力比木支护强、特点：支护能力比木支护强、 可复用、不可收缩、易弯曲、易锈蚀、可复用、不可收缩、易弯曲、易锈蚀、 初期投资大初期投资大 一、金属支架支护一、金属支架支护 、拱形可伸缩金属支架、拱形可伸缩金属支架 主要使用钢材：型钢主要使用钢材：型钢 链接部件为标准件链接部件为标准件 特点：支护能力比梯形钢强、可复用、特点：支护能力比梯形钢强、可复用、 可收缩、不易弯曲、初期投资大。可收缩、不易弯曲、初期投资大。 v金属支架金属支架 二、锚杆支护二

28、、锚杆支护 锚杆：是一种安设在巷道围岩体内部的杆状锚杆：是一种安设在巷道围岩体内部的杆状 锚栓体系。锚栓体系。 采用锚杆支护巷道，就是巷道掘进后采用锚杆支护巷道，就是巷道掘进后 向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚 杆眼内，对巷道围岩予以人工加固，以维杆眼内，对巷道围岩予以人工加固，以维 护巷道的稳定护巷道的稳定 锚网、锚索支护、联合之后。锚网、锚索支护、联合之后。 锚杆支护的优缺点 o 锚杆支护的优点锚杆支护的优点 o 、支护强度高、适、支护强度高、适 应性好应性好 o 、工人劳动强度低、工人劳动强度低 o 、支护成本低、支护成本低 o 、巷道维护费用低、

29、巷道维护费用低 o 、支护速度快、支护速度快 o 、对回采的影响少、对回采的影响少 锚杆支护的缺点锚杆支护的缺点 、设计技术、工程、设计技术、工程 质量要求较高质量要求较高 、炮掘后巷道断面、炮掘后巷道断面 质量对其影响大质量对其影响大 、部分特殊类型岩、部分特殊类型岩 体不能使用体不能使用 锚杆支护的主要形式锚杆支护的主要形式 锚杆喷射混凝土支护（简称锚喷支护）；锚杆喷射混凝土支护（简称锚喷支护）； 锚杆、金属网、喷射混凝土支护（简称锚网喷支护）锚杆、金属网、喷射混凝土支护（简称锚网喷支护） 锚杆、金属网、钢架、喷射混凝土支护（简称锚网喷锚杆、金属网、钢架、喷射混凝土支护（简称锚网喷 架支护

30、）；架支护）； 锚杆、喷射混凝和锚索联合支护（简称锚喷索支护）锚杆、喷射混凝和锚索联合支护（简称锚喷索支护） 锚杆、金属网和锚索联合支护（简称锚网索支护）；锚杆、金属网和锚索联合支护（简称锚网索支护）； 锚杆、梁、金属网联合支护（简称锚梁网支护）；锚杆、梁、金属网联合支护（简称锚梁网支护）； 锚杆、金属网、可缩性金属支架联合支护（简称锚网锚杆、金属网、可缩性金属支架联合支护（简称锚网 架支护）；架支护）； 锚杆、金属网、桁架支护（简称锚网桁支护）；锚杆、金属网、桁架支护（简称锚网桁支护）； 锚、梁、网、喷、注浆联合支护；锚、梁、网、喷、注浆联合支护； 锚杆的类型、结构及适用条件锚杆的类型、结构

31、及适用条件 、木锚杆、竹锚杆、玻璃钢锚杆、金属、木锚杆、竹锚杆、玻璃钢锚杆、金属 锚杆锚杆 、砂浆锚杆、砂浆锚杆、契缝锚杆、硬水泥锚杆、契缝锚杆、硬水泥锚杆、 树脂锚杆。树脂锚杆。 、一次性锚杆、复用锚杆、钻装一体锚、一次性锚杆、复用锚杆、钻装一体锚 杆。杆。 锚杆的类型锚杆的类型 、木锚杆、木锚杆 o 普通木锚杆设计锚固力普通木锚杆设计锚固力10KN左右，锚杆孔左右，锚杆孔 底充填砂浆，锚固力可达底充填砂浆，锚固力可达20KN左右。锚杆左右。锚杆 杆体和楔子应用杂木，垫板可用普通木材。杆体和楔子应用杂木，垫板可用普通木材。 使用前锚杆应作防腐处理。如果不作防腐处使用前锚杆应作防腐处理。如果不

32、作防腐处 理，使用寿命仅理，使用寿命仅1年左右；如果进行防腐处年左右；如果进行防腐处 理，配合喷浆可使用于服务年限理，配合喷浆可使用于服务年限35年的年的 采区巷道。采区巷道。 o 木锚杆可以广泛应用于采准巷道，也可用于木锚杆可以广泛应用于采准巷道，也可用于 煤层极易破碎的采煤工作面，可防止煤壁过煤层极易破碎的采煤工作面，可防止煤壁过 早地塌落，而不影响采煤机截割，对安全生早地塌落，而不影响采煤机截割，对安全生 产很有帮助。产很有帮助。 锚杆的类型锚杆的类型 、竹锚杆、竹锚杆 o 竹锚杆包括竹片锚杆和百夹竹锚杆。竹片锚竹锚杆包括竹片锚杆和百夹竹锚杆。竹片锚 杆是杆是4根厚根厚810mm、宽、宽

33、3038mm的的 竹片，用竹片，用22号铅丝箍成圆形杆体，箍间距号铅丝箍成圆形杆体，箍间距 300400mm，两端至铁箍距离稍大于，两端至铁箍距离稍大于 楔子长度。楔子与垫板均用木材制作，要求楔子长度。楔子与垫板均用木材制作，要求 同普通木锚杆。竹片锚杆锚固力不够稳定，同普通木锚杆。竹片锚杆锚固力不够稳定， 锚固力略低于普通木锚杆。使用前应作防腐锚固力略低于普通木锚杆。使用前应作防腐 处理。处理。 o 配方配方1：竹材在：竹材在1明矾水加明矾水加2醋酸混合溶醋酸混合溶 液内浸泡液内浸泡20h后取出阴干；后取出阴干； o 配方配方2：竹材在：竹材在0.5氟化钠加氟化钠加1$磷酸铵混磷酸铵混 合溶

34、液内浸泡合溶液内浸泡48h后取出阴干后取出阴干 锚杆的类型锚杆的类型 o 百夹竹锚杆是用百夹竹锚杆是用2025百夹竹，截取百夹竹，截取 所需长度（所需长度（1500mm左右），对称破开，左右），对称破开， 经防腐处理后在竹芯中灌以经防腐处理后在竹芯中灌以1：2的水泥砂的水泥砂 浆；杆体两端留下木楔长度，用铅丝捆扎一浆；杆体两端留下木楔长度，用铅丝捆扎一 道，加上铸铁垫板，两端插入用硬木加工的道，加上铸铁垫板，两端插入用硬木加工的 圆锥形木楔。锚固力可达圆锥形木楔。锚固力可达20KN。 o 竹锚杆的使用范围与普通木锚杆相同。在盛竹锚杆的使用范围与普通木锚杆相同。在盛 产竹材的地区充分利用当地资源

35、，以竹代木，产竹材的地区充分利用当地资源，以竹代木， 可大大降低成本。可大大降低成本。 锚杆的类型锚杆的类型 、砂浆锚杆、砂浆锚杆 、契缝锚杆、契缝锚杆 锚杆的类型锚杆的类型 树脂锚杆树脂锚杆 o 树脂锚杆是以合成树脂为粘结剂。在固化剂和加速剂树脂锚杆是以合成树脂为粘结剂。在固化剂和加速剂 的作用下，将锚杆体与孔壁岩石粘结成一个坚固整体的作用下，将锚杆体与孔壁岩石粘结成一个坚固整体 的一种新型锚杆。的一种新型锚杆。 o 树脂锚杆由杆体、垫板、螺帽和树脂药包组成。当前树脂锚杆由杆体、垫板、螺帽和树脂药包组成。当前 我国使用的树脂锚杆以金属杆体和木杆体为主，常用我国使用的树脂锚杆以金属杆体和木杆体

36、为主，常用 的金属杆体是用直径的金属杆体是用直径1618mm的普通圆钢加工而的普通圆钢加工而 成，杆体长成，杆体长1.51.8m，插入孔底的一端做成反麻，插入孔底的一端做成反麻 花状，为防止安装搅拌时树脂外流和保证锚固长度，花状，为防止安装搅拌时树脂外流和保证锚固长度， 在距杆体顶端在距杆体顶端220mm处的麻花尾部处，焊上一个直处的麻花尾部处，焊上一个直 径径38mm的挡圈。杆体的外露端与其它金属锚杆一的挡圈。杆体的外露端与其它金属锚杆一 样也车成螺纹，并用垫板和螺帽紧固。样也车成螺纹，并用垫板和螺帽紧固。 锚杆的类型锚杆的类型 o 树脂锚杆的抗拉、抗弯、抗压强度都此树脂锚杆的抗拉、抗弯、抗

37、压强度都此 较大，抗震性能好；它的胶凝固化速率较大，抗震性能好；它的胶凝固化速率 很快能在几分钟到几小时内获得很高的很快能在几分钟到几小时内获得很高的 初锚力，可以迅速有效地控制围岩，因初锚力，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此，它可用于各种不同的岩层和各种不 同地质条件的巷道。近年来树脂锚杆发同地质条件的巷道。近年来树脂锚杆发 展迅速，已在许多矿山和她下工程中应展迅速，已在许多矿山和她下工程中应 用。用。 锚杆的类型锚杆的类型 自钻锚杆自钻锚杆 自钻锚杆自钻锚杆 玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆 锚杆的类型锚杆的类型 第九节第九节 锚固剂锚固剂 、树脂锚固剂、树脂锚固剂 、

38、水泥锚固剂、水泥锚固剂 锚固剂锚固剂 树脂锚固剂树脂锚固剂 o 树脂锚固剂抗压强度一般不小于树脂锚固剂抗压强度一般不小于60MPa， 药卷长度在药卷长度在300900mm之间具各种不之间具各种不 同规格，为低粘度，以便杆体能很容易地同规格，为低粘度，以便杆体能很容易地 穿过树脂。快速凝固树脂锚固剂搅拌时间穿过树脂。快速凝固树脂锚固剂搅拌时间 1015s，等待时间，等待时间1015s。中速凝。中速凝 固树脂锚固剂搅拌时间固树脂锚固剂搅拌时间1530s，等待时，等待时 间间1015s。慢速凝固树脂锚固剂搅拌时。慢速凝固树脂锚固剂搅拌时 间间1530s，等待时间，等待时间60120s。 锚固剂锚固剂

39、 树脂药包树脂药包 o 树脂药包由内包装（玻璃小管树脂药包由内包装（玻璃小管8 12mm和外药卷组成。内包装有固化剂和外药卷组成。内包装有固化剂 和少量填料，外药包为聚乙烯薄膜塑料袋，和少量填料，外药包为聚乙烯薄膜塑料袋， 内装不饱和聚脂树脂、速凝剂和填料（瓷粉内装不饱和聚脂树脂、速凝剂和填料（瓷粉 或石英粉）。或石英粉）。 o Z3537、Z3539型树脂药包适用于型树脂药包适用于 422的钻孔，规格分别为的钻孔，规格分别为 35mm370mm、 35mm300mm。Z2835、Z2850 型树脂药包适用于型树脂药包适用于322的钻孔，规格分的钻孔，规格分 别为别为28mm350mm、 28

40、mm500mm。Z2335型树脂药包型树脂药包 适用于适用于282的钻孔，规格分别为的钻孔，规格分别为 23mm350mm。 锚固剂锚固剂 树脂锚固剂树脂锚固剂 锚固剂锚固剂 水泥锚固剂水泥锚固剂 o 水泥锚固剂有两种类型，一是选用专用水泥，装入长水泥锚固剂有两种类型，一是选用专用水泥，装入长 纤维滤水纸袋中的锚固剂，另一种是采用一般水泥，纤维滤水纸袋中的锚固剂，另一种是采用一般水泥， 添加外加剂制成。添加外加剂制成。 o 在环境温度在环境温度203、拌和水温、拌和水温202、相对湿度、相对湿度 6070、水灰比、水灰比0.3条件下，水泥锚固剂凝结条件下，水泥锚固剂凝结 时间：端锚时初凝时间：

41、端锚时初凝3min，终凝，终凝7min；全锚时；全锚时 初凝初凝47min，终凝，终凝811min。 o 如在相同环境温度、拌和水温、水灰比条件下，相对如在相同环境温度、拌和水温、水灰比条件下，相对 湿度湿度50时，时，0.5h时水泥锚固剂抗压强度为：端时水泥锚固剂抗压强度为：端 锚时锚时11MPa，全锚时，全锚时8MPa；1h时水泥锚固剂抗压时水泥锚固剂抗压 强度为：端锚时强度为：端锚时16MPa，全锚时，全锚时14MPa。 锚固剂对比锚固剂对比 树脂锚固剂和水泥锚固剂的对比树脂锚固剂和水泥锚固剂的对比 o 树脂锚固剂比水泥锚固剂凝结速度快，提供树脂锚固剂比水泥锚固剂凝结速度快，提供 承载能

42、力时间短，因而对安全生产有利。树承载能力时间短，因而对安全生产有利。树 脂锚固剂比水泥锚固剂的锚固力大，因而锚脂锚固剂比水泥锚固剂的锚固力大，因而锚 杆支护更加可靠。树脂锚固剂施工质量不受杆支护更加可靠。树脂锚固剂施工质量不受 人力影响，安装时，只要是采用机械搅拌，人力影响，安装时，只要是采用机械搅拌， 搅拌时间符合规定，锚杆的安装质量是可靠搅拌时间符合规定，锚杆的安装质量是可靠 的。而水泥锚固剂的浸水时间难以准确控制，的。而水泥锚固剂的浸水时间难以准确控制， 因此水泥锚杆的安装质量不易保证。树脂锚因此水泥锚杆的安装质量不易保证。树脂锚 固剂的价格比水泥锚固价格高许多。固剂的价格比水泥锚固价格

43、高许多。 o 从上比较可以看出，树脂锚固剂优于水泥锚从上比较可以看出，树脂锚固剂优于水泥锚 固剂，在软岩巷道锚杆支护施工中，应优先固剂，在软岩巷道锚杆支护施工中，应优先 选用树脂锚固剂。选用树脂锚固剂。 第十节第十节 锚索、托梁、托板、网锚索、托梁、托板、网 由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一 端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内 锚头），然后在另一个自由端（称外锚锚头），然后在另一个自由端（称外锚 头）进行张拉，从而对岩层施加压力对头）进行张拉，从而对岩层施加压力对 不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应不稳定岩体进行锚固，这种方法称

44、预应 力锚索。力锚索。 在长度和杆体结构上与锚杆区别在长度和杆体结构上与锚杆区别 锚索锚索 托梁托梁 o 托梁是锚杆支护的关键构件，它将单根托梁是锚杆支护的关键构件，它将单根 锚杆连接起来组成一整体承载结构，可锚杆连接起来组成一整体承载结构，可 显著提高锚杆支护的整体效果。显著提高锚杆支护的整体效果。 o 目前煤矿上常用的托梁有钢板梁、钢筋目前煤矿上常用的托梁有钢板梁、钢筋 梁和梁和W型钢带型钢带3种。种。 托板托板 o 托板也称垫板或托盘。是锚杆支护系统中的托板也称垫板或托盘。是锚杆支护系统中的 一个重要部件，它的力学性能直接影响整个一个重要部件，它的力学性能直接影响整个 锚杆的支护效果。选

45、择托板的原则是使托板锚杆的支护效果。选择托板的原则是使托板 的承载能力与锚杆杆体的承载能力相匹配。的承载能力与锚杆杆体的承载能力相匹配。 o 木托板木托板 n 用于木锚杆和竹锚杆，规格一般为用于木锚杆和竹锚杆，规格一般为 400mm200mm50mm，可用普通木材制，可用普通木材制 作。作。 o 铸铁托板铸铁托板 n 150mm，厚，厚1015mm。 o 钢板托板钢板托板 n 由钢板切割而成，规格为由钢板切割而成，规格为150 200mm150mm200mm，厚，厚10 10mm。 托板托板 网网 网的作用网的作用 o （1 1）维护锚杆间比较破碎的岩石，防止岩）维护锚杆间比较破碎的岩石，防止

46、岩 块的掉落。块的掉落。 o （2 2）提高锚杆支护的整体效果，抵抗锚杆）提高锚杆支护的整体效果，抵抗锚杆 间破碎岩块的碎胀压力，提高支护对围岩的间破碎岩块的碎胀压力，提高支护对围岩的 支撑能力。支撑能力。 o （3 3）在喷射混凝土内可提高混凝土的柔性，）在喷射混凝土内可提高混凝土的柔性， 防止喷射混凝土开裂掉块。防止喷射混凝土开裂掉块。 网网 网的种类网的种类 o （1）按网格形状可分为经纬网和菱形网）按网格形状可分为经纬网和菱形网 o (a经纬网；经纬网；b菱形网菱形网) o （2）按制作工艺分为焊接网和编织网。）按制作工艺分为焊接网和编织网。 o （3）按材料分为铁丝网、钢筋网与塑料网

47、。）按材料分为铁丝网、钢筋网与塑料网。 锚杆孔的施工及锚杆安装 o 顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺序施工，顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺序施工， 每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施工。每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施工。 o 顶锚杆按照逐排由外向迎头的顺序施工，可以为顶锚杆按照逐排由外向迎头的顺序施工，可以为 了保障职工的施工安全，有效的维护顶板。了保障职工的施工安全，有效的维护顶板。 o 每排内锚杆由中间向两帮顺序施工，可以对巷道中每排内锚杆由中间向两帮顺序施工，可以对巷道中 部变化较快的部位及时得到支护，同时避免由于钢带锚部变化较快的部位及时得到支护，同时避免由于钢带锚 杆孔位置的积累误

48、差导致锚杆安装的失败。同时实施快杆孔位置的积累误差导致锚杆安装的失败。同时实施快 速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶板空锚速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶板空锚 时间。时间。 o 现场应杜绝采用一次性将所有钻孔打好，再一次性现场应杜绝采用一次性将所有钻孔打好，再一次性 安装锚杆的方法施工。安装锚杆的方法施工。 锚杆安装 o 锚杆安装应优先采用快速安装工艺锚杆安装应优先采用快速安装工艺。 1、使用销钉式力矩螺母或尼龙衬垫力矩螺母，利、使用销钉式力矩螺母或尼龙衬垫力矩螺母，利 用锚杆机扭矩将销钉切断并上紧螺母，实现锚、用锚杆机扭矩将销钉切断并上紧螺母，实现锚、 安一体化。安一体化。 2、实施过程：先打一个锚杆眼、实施过程：先打一个锚杆眼铺网铺网上钢带上钢带 上托盘上托