井巷掘进与支护

1、LOGO井巷工程井巷工程采矿教研室采矿教研室电话：电话：Company Logo第四章第四章井巷掘进与支护井巷掘进与支护 井巷掘进是煤矿一项非常重要的工作，是矿井建井巷掘进是煤矿一项非常重要的工作，是矿井建设和正常生产的基本保证。矿井巷道类型较多，既设和正常生产的基本保证。矿井巷道类型较多，既有水平巷道，又有倾斜和垂直巷道有水平巷道，又有倾斜和垂直巷道, ,施工工艺多样施工工艺多样与复杂。井巷掘进工艺包括破岩、装岩、运岩和支与复杂。井巷掘进工艺包括破岩、装岩、运岩和支护等。本章重点介绍岩石性质、钻眼爆破与巷道断护等。本章重点介绍岩石性质、钻眼爆破与巷道断面确定，各类巷道施工的工艺。面确定，各类

2、巷道施工的工艺。破岩破岩装岩装岩运岩运岩支护支护Company Logo第一节第一节 岩石的性质与分级岩石的性质与分级一、岩石性质一、岩石性质岩石的物理特性岩石的物理特性: :容重、密度、硬度、碎容重、密度、硬度、碎胀性和耐风化侵蚀等。胀性和耐风化侵蚀等。岩石的力学性质岩石的力学性质: :指岩石对压、拉、弯、指岩石对压、拉、弯、剪等外力的抵抗能力。剪等外力的抵抗能力。 二、岩石分级二、岩石分级 一般用一般用“坚固性系数坚固性系数f”,f”,表示岩石破坏的表示岩石破坏的难易程度难易程度，包括岩石的上，包括岩石的上 述物理力学性质特征。述物理力学性质特征。10cRf 岩石强度分级法（普氏岩石分级法

3、）岩石强度分级法（普氏岩石分级法） Company Logo岩石强度分级表岩石强度分级表等级等级坚硬度坚硬度 岩岩 石石 性性 质质坚固性坚固性系数（系数（f f）最坚硬岩石最坚硬致密而富韧性的石英岩，玄武岩和其它特坚硬的岩石20极坚硬岩石极坚硬的花岗质岩石，石英班岩，极坚固的花岗岩，砂质板岩。最坚硬的砂岩和石灰岩，极硬的铁矿石15坚硬岩石致密的花岗岩类，极坚硬的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，坚硬的砾岩，坚硬的铁矿石10a坚硬的石灰岩，不太坚硬的花岗岩，硬质砂岩，硬质大理岩，白云岩，黄铁矿8相当坚硬岩石普通砂岩，中等坚硬的铁矿石6a砂质页岩，层状砂岩5中等坚硬岩石坚硬的粘土质页岩，不坚硬的砂岩和石

4、灰岩，软的砾岩4a各种不坚硬的页岩，致密的泥灰岩3相当软岩石软页岩，很软的石灰岩，岩盐，石膏。普通泥灰岩，冻土。无烟煤，碎裂的砂岩。碎石，石化的土壤2a混有碎石的土壤，碎裂的页岩，堆放的碎砾石，坚硬的煤，固结的粘土1.5软 岩密实粘土，软煤，坚硬冲积土1.0a微砂质粘土，黃土，细砾石0.8土质页岩腐植土，泥炭，微砂质粘土，湿砂0.6松软岩石砂岩屑 ，细砾 松土，采下的煤0.5流砂状岩石流砂，沼泽土，饱含水黃土饱含水土壤0.3Company Logo第二节钻眼爆破与巷道断面形状第二节钻眼爆破与巷道断面形状一、钻眼爆破工作一、钻眼爆破工作 钻眼爆破就是在要采掘的矿体中用钻眼工钻眼爆破就是在要采掘的

5、矿体中用钻眼工具具钻凿炮眼钻凿炮眼，其深度一般，其深度一般3 34m4m，直径，直径353575mm75mm。然后在炮眼中。然后在炮眼中放置炸药放置炸药，炮眼口与炸药，炮眼口与炸药之间的一段距离充填不燃的惰性物质，称为之间的一段距离充填不燃的惰性物质，称为炮炮泥泥。炸药在炮眼内被爆炸后，炸药在密闭的炮。炸药在炮眼内被爆炸后，炸药在密闭的炮眼内急剧分解而产生大量眼内急剧分解而产生大量高温膨胀气体与冲击高温膨胀气体与冲击波波，使眼壁产生了极大的压力，其结果使岩石，使眼壁产生了极大的压力，其结果使岩石从其整体中分裂下来，并从其整体中分裂下来，并破碎破碎成便于装运的块成便于装运的块度。度。Compan

6、y Logo11221.1.钻眼机具钻眼机具v按按破岩机理破岩机理来分，有来分，有冲击式、旋转式冲击式、旋转式两种。两种。 (1).(1).冲击式凿岩机冲击式凿岩机 目前我国煤矿中使用的冲击式凿岩机主要是气动式目前我国煤矿中使用的冲击式凿岩机主要是气动式 钎子在撞击力的作用下，钎刃（钻头）冲击岩石，钎子在撞击力的作用下，钎刃（钻头）冲击岩石，在岩石上凿出一深度不大的沟，即在岩石上凿出一深度不大的沟，即破碎沟破碎沟1 11 1所示所示随后钎子转一定的角度，再冲击第二次，随后钎子转一定的角度，再冲击第二次， 在岩石上又形成第二个在岩石上又形成第二个破碎沟破碎沟2 22 2所示，所示， 与此同时两沟

7、之间留下的与此同时两沟之间留下的扇形面积扇形面积 岩石也被挤碎了。这样连续式冲击岩石也被挤碎了。这样连续式冲击 转动，逐渐在岩石上打出圆形的炮眼。转动，逐渐在岩石上打出圆形的炮眼。气腿凿岩机气腿凿岩机Company Logo1151098764321（2 2）旋转式钻机）旋转式钻机 旋转式钻机是利用钎子的旋转式钻机是利用钎子的旋转作用力旋转作用力带动钻带动钻头来切削破碎眼底岩石的钻眼机械。这种钻机所头来切削破碎眼底岩石的钻眼机械。这种钻机所用的动力是用的动力是电力电力，所以通常称它为，所以通常称它为电钻电钻。根据钻。根据钻眼的对象不同，可分为煤电钻和岩石电钻两种。眼的对象不同，可分为煤电钻和岩

8、石电钻两种。 煤电钻煤电钻: : 岩石电钻岩石电钻Company Logo二、机械化掘进二、机械化掘进v 岩石平巷联合掘进机由岩石平巷联合掘进机由工作机构工作机构（刀盘）、（刀盘）、排岩排岩机构机构、行走机构行走机构和和操作机构操作机构四个主要部分组成。四个主要部分组成。 v 联合掘进机提高了掘进机械化水平，配合运输机联合掘进机提高了掘进机械化水平，配合运输机械，实现破岩、装岩与运岩的机械化。械，实现破岩、装岩与运岩的机械化。 Company Logo三、巷道断面形状与支护方法三、巷道断面形状与支护方法 1.1.巷道断面形状选择巷道断面形状选择 Company Logo2.2.巷道断面尺寸确定

9、巷道断面尺寸确定 巷道断面尺寸既要满足安全生产要求，又要巷道断面尺寸既要满足安全生产要求，又要尽量减少掘进工作量，最后利用通过该巷道的尽量减少掘进工作量，最后利用通过该巷道的风量进行校核。风量进行校核。Company Logo 3. 3.轨道布置与风速验算轨道布置与风速验算 轨道布置轨道布置 ：巷道轨道由钢轨、轨枕和道碴三部分巷道轨道由钢轨、轨枕和道碴三部分组成组成 风速验算风速验算 ：因巷道中风速过大会扬起粉尘，影响因巷道中风速过大会扬起粉尘，影响工人健康和安全等，故煤矿安全规程规定了不同用途工人健康和安全等，故煤矿安全规程规定了不同用途巷道允许的最高、最小风速。巷道允许的最高、最小风速。

10、允SQCompany Logo第三节第三节 水平及倾斜巷道的掘进与支护水平及倾斜巷道的掘进与支护一、一、破岩破岩二、二、岩石的装载岩石的装载三、巷道支护三、巷道支护Company Logo一、破岩一、破岩v1 1工作面炮眼布置工作面炮眼布置 掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽孔、辅助孔和周边孔三类。其起爆顺序掏槽孔、辅助孔和周边孔三类。其起爆顺序依次为掏槽孔、辅助孔和周边孔。依次为掏槽孔、辅助孔和周边孔。 （1 1）掏槽掏槽孔：孔：炮孔布置的核心是选择掏槽孔炮孔布置的核心是选择掏槽孔的形式，它是决定爆破效果的关键。的形式，它是决定爆破效果的关键。（

11、2 2）辅助孔：）辅助孔：大量崩落岩石，继续扩大掏槽大量崩落岩石，继续扩大掏槽（3 3）周边孔：）周边孔：爆落巷道周边岩石，形成巷道爆落巷道周边岩石，形成巷道设计轮廓设计轮廓Company Logo 2 2爆破参数的确定爆破参数的确定 炮孔的直径：炮孔的直径：炮孔的直径是由钻头确定的。采用气炮孔的直径是由钻头确定的。采用气腿式凿岩机时，炮孔直径一般腿式凿岩机时，炮孔直径一般383843mm43mm。采用钻车。采用钻车配置液压凿岩机或导轨式外回转凿岩时，炮孔直径配置液压凿岩机或导轨式外回转凿岩时，炮孔直径为为454550mm50mm。 炮孔深度炮孔深度：工作面至炮孔底的垂直距离称为炮孔深工作面至

12、炮孔底的垂直距离称为炮孔深度。合理的炮孔深度应根据掘进工艺、设备及巷道度。合理的炮孔深度应根据掘进工艺、设备及巷道断面大小来确定。煤矿小断面巷道采用气腿式凿岩断面大小来确定。煤矿小断面巷道采用气腿式凿岩机时孔深一般为机时孔深一般为150015002500mm2500mm。 炸药消耗量：炸药消耗量：炸药消耗量的确定与巷道断面、岩石炸药消耗量的确定与巷道断面、岩石性质、炮孔直径和深度等因素直接有关。炸药消耗性质、炮孔直径和深度等因素直接有关。炸药消耗量可根据经验公式计算或按国家颁发的量可根据经验公式计算或按国家颁发的矿山井巷矿山井巷工程预算定额工程预算定额选取。选取。Company Logo 3

13、3、起爆器材、起爆器材 在正常情况下，炸药不会自行爆炸，只有在一定的外能在正常情况下，炸药不会自行爆炸，只有在一定的外能作用下，才能引起爆炸。引爆炸药的器材有雷管、发爆器等。作用下，才能引起爆炸。引爆炸药的器材有雷管、发爆器等。（1 1）雷管）雷管瞬发电雷管瞬发电雷管秒延期电雷管秒延期电雷管：可延期可延期l l10s10s内才能爆炸的雷管，内才能爆炸的雷管，毫秒延期电雷管毫秒延期电雷管：可延期：可延期252000ms252000ms爆炸的电雷管，爆炸的电雷管，（2 2）炸药）炸药 炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。 煤矿使用煤矿使用的硝铵炸药主要成分是

14、硝酸铵、梯恩梯等。的硝铵炸药主要成分是硝酸铵、梯恩梯等。（3 3）发爆器）发爆器( (放炮器放炮器) )煤矿安全规程煤矿安全规程规定井下爆破必须使用发炮器放炮。目前规定井下爆破必须使用发炮器放炮。目前煤矿广泛使用晶体管电容式发爆器，它利用电容在瞬间放出所煤矿广泛使用晶体管电容式发爆器，它利用电容在瞬间放出所贮存的电能，使爆破网路在贮存的电能，使爆破网路在3 36ms6ms内获得大的脉冲电流而引爆内获得大的脉冲电流而引爆电雷管。电雷管。Company Logo二、岩石的装载二、岩石的装载 1.1.装岩工作装岩工作 装岩是巷道掘进中比较繁重的工作，一般情况下，装岩是巷道掘进中比较繁重的工作，一般情

15、况下，装岩时间约占掘进循环时间的装岩时间约占掘进循环时间的353550%50%，个别情况甚，个别情况甚至达到至达到75%75%。因此，提高装岩机械化水平及其生产率。因此，提高装岩机械化水平及其生产率是实现快速掘进的主要措施。是实现快速掘进的主要措施。Company Logo2.2.岩石装载设备岩石装载设备铲斗装岩机铲斗装岩机Company Logo2.2.岩石装载设备岩石装载设备耙斗装岩机耙斗装岩机Company Logo80215634v三、巷道支护三、巷道支护 为了保持巷道的稳定性，防止围岩跨落或为了保持巷道的稳定性，防止围岩跨落或过大变形，巷道掘进后，一般都要进行支护。过大变形，巷道掘进

16、后，一般都要进行支护。1 1、木支架与金属支架支护、木支架与金属支架支护（1 1）木支架）木支架 巷道中常用的木支架是梯形与矩形棚子，它是由一根顶巷道中常用的木支架是梯形与矩形棚子，它是由一根顶梁、两根棚腿以及背板、木楔等组成。梁、两根棚腿以及背板、木楔等组成。Company Logo（2 2）金属支架）金属支架 梯形金属支架梯形金属支架 拱形金属支架支护拱形金属支架支护木 垫 板80aba,b7341000325114175181602500120100 200 100123456r1200R1600Company Logo2 2、石材支护、石材支护v石材支护由拱、墙和基础构成，石材支护由拱

17、、墙和基础构成， 534126500285016202503730Company Logo3 3、锚杆支护、锚杆支护v 锚杆支护就是在巷道掘进后向围岩中钻眼，锚杆支护就是在巷道掘进后向围岩中钻眼，然后将锚杆安设在锚杆眼内，对巷道围岩进行人然后将锚杆安设在锚杆眼内，对巷道围岩进行人工加固，提高围岩的强度工加固，提高围岩的强度 。3154150402514002000222150150123180415040525151400230017016165123Company Logo4 4、锚索支护、锚索支护 锚索长度一般是锚杆长度的锚索长度一般是锚杆长度的3 35 5倍甚至更大。倍甚至更大。它除具有普通锚杆的原理外，与普通锚杆不同之处它除具有普通锚杆的原理外，与普通锚杆不同之处是把部分围岩压力传递至深部稳定岩层，对巷道围是把部分围岩压力传递至深部稳定岩层，对巷道围岩产生强力悬吊作用。岩产生强力悬吊作用。 Company Logo5 5、 喷射混凝土支护喷射混凝土支护v 喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、碎喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、碎石和速凝剂搅拌料通过混凝土喷射机，以压缩空气为石和速凝剂搅拌料通过混凝土