掘进常规知识

1、 第一节第一节 巷巷 道道 分分 类类一、按空间特征分类一、按空间特征分类 巷道按空间特征的不同可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。 垂直巷道可分为：垂直巷道可分为： 1、立井：有出口直接通到地面的垂直巷道，又称竖井。立井按用途分，有位于井田中央担负提升煤炭任务的主立井；担负全矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；用来担负矿井通风任务的风井。 2、暗立井：没有出口直接通到地面的垂直巷道。一般用来连接上、下两个水平，担负由下水平向上水平的提升运输任务。 水平巷道可分为： 1、平硐：有出口直接通到地面的水平巷道。 2、平巷：没有出口直接通到地面，沿岩层走向开掘的水平巷道。按用途分，有运输平巷、

2、行人平巷、进风或回风平巷；按服务范围分，有阶段平巷、分段平巷和区段平巷。 3、石门：没有出口直接通到地面，与岩层走向垂直或斜交的水平岩层巷道。按用途分，有运输石门、进风石门、回风石门。按服务范围分，有阶段石门、采区石门等。 倾斜巷道可分为： 1、斜井：有出口直接通到地面的倾斜巷道。按用途分，有主斜井、副斜井和回风井；按所在岩层层位分，有岩石斜井和煤层斜井；按空间特征分，有顺层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井 2、暗斜井：没有出口直接通到地面，用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷。暗斜井也分主暗斜井和副暗斜井。 3、上山：没有出口直接通到地面，位于开采水平之上，连接阶段运输平巷和回风平巷的倾

3、斜巷道。按用途分有运煤的运输上山和运材料、设备的轨道上山。按服务范围分，有阶段上山和采区上山。 4、下山：下山与上山相对应，只是下山位于开采水平以下，其作用与上山相同。 二、按用途分类二、按用途分类 为了采出煤炭，必须从地面向地下开掘一系列井巷。出现巷道后也就逐渐形成了运输、通风等生产系统。按照作用和服务范围的不同，矿井巷道可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三种。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，开拓巷道主要包括以下几部分： 1、井硐：从地面直接通向地下的巷道。主要有立井、斜井和平硐。井硐一般同时开掘一对，其中提煤的称为主井；作为运料、出矸、升降人员、排水、供电

4、、进风时等用途的称为副井。 2、井底车场：连接井筒和主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。它起着地下巷道与井筒之间总转运站的作用。井底车场一般布置在煤层底板岩石中。 3、石门：穿岩层的水平巷道。一般在岩层中开掘，垂直或斜交于岩层的走向。由井底车场通向运输大巷的石门称为运输石门或主石门；由回风井井底通向回风大巷的石门称为回风石门；由大巷通向采区的石门称为采区石门。 4、运输大巷：沿煤岩层走向开掘的，用来作为井下运输、通风、排水、供电等的主要通路的水平巷道，为每一采区服务。 5、回风大巷：沿煤岩层走向开掘的，用来作为井下各采区回风的主要通路的水平巷道。 准备巷道 为一个采区内的一个或几个采煤工作面和

5、掘进工作面服务的巷道和硐室称为准备巷道。由准备巷道所圈定的煤量称为准备煤量。 1、采区上（下）山：在煤层或底板岩层中自运输大巷向上（下）开掘，联系区段平巷的倾斜巷道。采区上山中用来运输的称为运输上山；用来运送材料的称为轨道上山。 2、采区车场：采区中用来调车的巷道。它又分为下部车场、中部车场和上部车场等。 3、采区煤仓：为一个采区暂时贮存煤炭用的垂直或倾斜巷道。 4、区段石门：连接区段平巷和采区上山的石门。 回采巷道 直接为一个采煤工作面服务的巷道称为回采巷道。 1、区段运输平巷：布置在区段下部，沿走向在煤层中开掘的水平巷道，直接为采煤工作面的煤炭运输服务，又称为运输顺槽。 2、区段回风平巷：

6、布置在区段的上部，沿走向在煤层中开掘的水平巷道，直接为采煤工作面回风服务，又称回风顺槽。一般辅设轨道，为采煤工作面运送设备和材料，采煤工作面污浊风流从这里排出。 3、开切眼：在采区边界或上山附近，由区段运输平巷沿煤层倾斜向上掘进，连通区段回风平巷的一条倾斜巷道，是采煤工作面的起始位置。 4、采煤工作面：直接进行采煤的工作空间称为采煤工作面，又称采场。它随着工作面的不断进行而向前移动。原有的工作空间随即变为废弃的采空区。 第二节 巷道具体形式 巷道的分类及巷道断面 按巷道特征来分：可分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道； 按巷道用途来分：可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。 按巷道掘凿在煤或岩石中来

7、分：可分为煤巷、半煤岩巷和岩巷。 我国煤矿标准巷道断面的形状有梯形、拱形、矩形、圆形和椭圆形等。常用的巷道断面形状为梯形和拱形，其适用条件是： 1、梯形巷道断面如图所示。梯形巷道顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。 2、半圆拱形巷道断面如图所示。半圆拱形巷道多在顶压大、侧压小、无底鼓的条件下使用，如开拓准备巷道、硐室等。 3、三心圆拱形巷道断面如图所示。与半圆拱形相比，该巷道拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚固的开拓巷道。 巷道矿压 地下岩体在采动之前，由于自重作用在其内部引起的应力称为原岩应力。巷道开掘后，原岩应力平衡遭到破坏，引起原岩岩体内部应力

8、的重新分布，促使岩体产生变形、位移和破裂。这种由于采掘活动造成的在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫矿山压力。矿山压力对巷道稳定性的影响很大，在实际生产中，我们一般把由于原岩变形或破坏而作用在支架上的力称为巷道矿山压力，巷道矿山压力必须与进行支护的力相等。巷道矿压的大小主要受巷道所处的深度、巷道断面、地质构造和围岩性质四个方面的影响。巷道支护的分类 为了维护有效空间，防止围岩变形、坍塌，在巷道被开凿后，必须对巷道进行有效支护。巷道支护分为巷道永久支护和巷道临时支护两种。 巷道永久支护的服务年限较长，一般不能回收复用。根据支护的特点，可将永久支护分为锚喷支护、架棚支护和砌碹支护三种。 巷道

9、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、以及前探梁支护等。 锚杆支护作用原理 锚杆支护是快速、安全、经济的巷道支护方式，是当今世界巷道支护技术的主要发展方向。锚杆支护的作用理论主要有 1、悬吊理论。 悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较松软的岩层悬吊在上部坚硬稳定的岩层，这样就能有效控制和减弱岩层的下沉和离层，保持顶板的稳定。 2、组合梁理论。 组合梁理论认为：当顶板岩层中存在没有稳固岩层的若干薄层时，通过锚杆的支护作用将这些岩层锁紧成一个较厚的岩层，由叠合梁变成组合梁，显著提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。 3、紧固理论。 紧固理论认为：在块状围岩中，锚

10、杆可将巷道周围的危岩彼此挤紧，从而将危岩加固成能承受载荷的整体结构。 4、压缩（组合）拱理论。 压缩拱理论认为：在松软围岩中，各个锚杆形成的压应力圆锥体交错重叠，形成一个连续的均匀压缩（组合）拱。这个压缩（组合）拱可承受其外部破碎岩石施加的径向载荷。 锚杆类型锚杆类型 按照锚杆的材质，锚杆可分为金属锚杆和非金属锚杆。 按照锚杆的锚固方式，锚杆可分为机械锚固式锚杆、粘结锚固式锚杆、摩擦锚固式锚杆和混合锚固式锚杆等。 按照锚杆的锚固位置，锚杆可分为顶板锚杆、帮锚杆和底板锚杆。 喷射混凝土支护喷射混凝土支护 喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。喷射混凝土支护的作用主要表现为： 1、支撑作

11、用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高，能起到支撑矿压的作用。 2、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，从而提高围岩的强度。 3、隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，隔绝了空气、水与围岩的接触，这样能有效地防止因风化而引起的围岩破坏与剥落。 4、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，能够起到把岩石荷载转化为岩石承载的作用。 联合支护 联合支护主要有锚喷联合支护、锚喷网联合支护以及锚梁网支护这三种类型： 1、锚喷联合支护。锚喷联合支护是同时使用喷射混凝土支护与锚杆支护的支护形式。在锚喷联合支护中提供主要支护抗力的

12、是锚杆，喷层可以起到封闭围岩、防止风化的辅助作用。 2、锚喷网联合支护。锚喷网联合支护就是在锚喷联合支护中增加了金属网，这样既可以改善喷射混凝土的性能，使喷层不易开裂，进一步防止围岩风化以及锚杆间岩体的松动掉落，又减少了混凝土层的厚度，能更好地起到封闭围岩的作用。 3、锚梁网支护。锚梁网支护主要用在围岩强度低、节理裂隙变化、易片帮塌落、自稳能力较差的巷道。 除了上述三种支护方式外，我们再向大家介绍两种新型的支护方式： 1、注浆锚索。注浆锚索是利用水泥浆液把围岩和各种弱面充实，并把弱面和四周岩体重新胶结起来，实现全长锚固，然后将锚固范围内的岩层用双股高强度笼形锚索加固并施加一定预应力。在锚索的压

13、应力作用下，锚固范围内的岩层受到压缩，使其形成一个整体，从而提高围岩的整体稳定性。实践证明，围岩注浆锚索加固是一种能改善围岩结构、提高围岩自撑能力、降低支护成本、改善巷道支护效果的有效方法。 2、三维锚索。三维锚索与钻孔卸压相结合的新支护技术，是平煤集团与中国矿业大学合作研究的成果。三维锚索能在巷道顶板的水平和垂直方向提供挤压力，使周围岩体达到平衡状态。钻孔卸压技术是将巷道上方及周围岩体的高应力向煤体深部转移，达到减小巷道围岩变形、降低支护压力的目的。三维锚索与钻孔卸压相结合的支护新技术不仅能应用于煤矿巷道的支护，还能应用于隧道、大坝等工程，在实践中，起到了简化工序，节约成本的积极作用。 架棚

14、支护 架棚支护按棚式支架材料构成的不同，可分为木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架；按巷道断面形状的不同，可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结构的不同，可分为刚性支架和可缩性支架。 同时，煤矿安全规程规定：支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。 砌碹支护 砌碹支护的主要形式是直墙拱顶式。砌碹支护具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点；缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。 直墙拱顶式支护由拱、墙和基础三部分组成，这三部分的作用分别是： 1、拱的作用是承受顶压，并将压力传给墙

15、和基础。 2、墙的作用是支承和抵抗侧压。由于在拱基处传递给墙的不是垂直压力，因而要求壁后必须密实，防止拱与墙开裂。 3、基础的作用是把墙传来的载荷和自重均匀传给底板。 在进行砌碹作业前应首先拆除临时支架。煤矿安全规程规定：更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护。拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在砌碹上部必须充填不燃物垫层，厚度不得小于0.5米。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。 巷道支护安全注意事项 煤矿安全规程对巷道支护与

16、安全都有专项规定：掘进工作面严禁空顶作业，靠近掘进工作面10米内的支护，在爆破前必须加固；爆破崩倒、崩坏的支架必须先进行修复，修复之后方可进入工作面作业；修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行检查；在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施。 工作面写实第三节 巷道掘进方法 一、岩巷掘进一、岩巷掘进 岩巷掘进主要采用钻眼爆破破岩法，其工序为：打眼装药放炮工作面通风装岩， 这些工序组成一个循环，每完成一个工作循环，巷道就向前推井了一定距离。 1、钻眼爆破。它是打眼、装药、放炮工作的统称，约占一个掘进工作循环时间的40%60%。施工前应制定爆破说明书，

17、其内容包括：炮眼的数目；炮眼的深度、距离；炮眼的角度，装药量及联线的顺序和个数。 岩石平巷一般推广使用光面爆破，光面爆破就是在钻眼爆破过程中，通过采取一定措施，使爆破后的巷道断面形状、尺寸基本符合设计要求；表面光滑，形状规整，并尽量使巷道轮廓以外的围岩不受破坏。 2、装岩与运输。装岩与运输工作是巷道掘进中比较繁重的工作，约占掘进工作循环时间的35%50%。因此，提高装岩机械化水平，是缩短装岩时间、减轻工人劳动强度和加快成巷速度的关键。目前我国常用的装岩机有耙斗式和铲斗式两种。 在运输这一环节中，除掘进运输顺槽时可以直接用溜子或皮带机运煤外，其他巷道掘进应采用矿车运输，用人力或蓄电池机车调车。掘

18、进中的运输问题主要是如何实现快速调车。 二、煤巷掘进二、煤巷掘进 沿煤层掘进的巷道，如果在掘进断面中，煤层占80%以上，称为煤巷。 煤巷掘进的破煤方法为钻眼爆破破煤法。掘进时的炮眼深度，一般为1.52.5米。炮眼布置多为楔形掏槽和锥形掏槽。为防止崩倒支架，掏槽眼多位于工作面的中下部。当掘进断面内有较软煤带时，掏槽眼应布置在此软煤带内，可用扇形或半楔形掏槽。若炮眼较深，则可采用复式掏槽。由于煤层较松软，周边眼要与顶帮轮廓线保持适当距离，并适当减少其装药量，以免发生超挖现象。 装煤方法。煤巷掘进时，装煤工作是一项主要的工序。除少数矿井还用人力装煤外，大部分已采用机械装煤，如耙斗机、蟹爪式装煤机。机

19、、蟹爪式装煤机。 三、半煤岩巷道掘进三、半煤岩巷道掘进 当岩层占掘进工作面面积的20%80%时，即称为半煤岩巷道。由于在巷道掘进断面上既有煤层，又有岩层，为保证巷道的使用高度，就必须挑顶或卧底，在施工中应正确选择。一般情况下为保持顶板的稳定性，尽可能不要挑顶而采用卧底。 在半煤岩巷道掘进的爆破工作中，掏槽眼应尽可能布置在煤层中。半煤岩掘进断面上由于煤岩共存，所以在施工组织方面应既保证煤的质量，又能最大限度地加快掘进速度 第四节 巷道支护 一、木支架一、木支架 木支架所用的材料一般称为坑木，坑木的直径一般为1622厘米。木支架的重量较轻，具有一定的强度，加工容易，特别适应于多变的地下条件。 木支

20、架一般可使用在地压不大、断面较小和服务年限较短的回采巷道，也可用于局部巷道维修和巷道掘进的临时支护。随着我国煤炭工业采掘机械化的发展，木支架很难满足井巷维护和巷道断面不断加大的要求，同时木材的大量采伐也不利于环境保护，因此，目前在煤矿巷道支护中木材的应用逐渐减少。 二、钢筋混凝土支架二、钢筋混凝土支架 利用钢筋混凝土制作的巷道支架称为“钢筋混凝土装配式支架”，简称为钢筋混凝土支架，可分为普通混凝土支架和预应力混凝土支架两大类。 预应力钢筋混凝土支架与普通钢筋混凝土支架相比，其优点是构件强度大、断面尺寸小、节约材料、减轻重量、降低成本。 普通钢筋混凝土支架和预应力钢筋混凝土支架均适用于地压稳定、

21、服务年限长及断面小于12平方米的巷道，但均应避免用于受采动影响的巷道，也不应两者混合使用。 三、金属支架三、金属支架 金属支架的特点主要表现为：强度大、体积小、坚固耐用、防火，在结构上可以制成各种形式的构件，并且可以回收复用。 金属支架可分为： 1、可缩性金属支架。煤矿常用的可缩性金属支架形式有：拱形、封闭形、梯形等。 封闭型可缩金属支架虽然结构复杂，但是承载能力大，能够有效地控制巷道底鼓和两帮移近，适宜在两帮压力大、底鼓严重的巷道中使用。 梯形可缩性金属支架，适用于侧压和底鼓不太严重，且压力和围岩变形量不大的巷道。特别是当围岩在中等稳定以上、不破顶、支架与围岩能接触较为严密时，使用梯形支架比使用拱形支架更为有利。 2、刚性金属支架。煤矿常用的刚性金属支架有梯形和拱形两种。材料一般都使用矿用工字钢，刚性支架只能适用在围岩比较稳定、变形小、顶底板移近量小于100200毫米的巷道。 四、砌碹支护四、砌碹支护 砌碹支护，是指用砖、各种料石、混凝土及钢筋混凝土等砌筑或现场浇制而成的巷道支架。 砌碹支护的优点主要表现在： 1、与木支架、金属支架相比