掘进采煤基本知识

目录第一节巷道掘进概述第二节综合机械化掘进工艺第三节巷道支护第一节巷道掘进概述为了开采煤炭，从地面向地下开掘的各类通道和硐室都叫做巷道。开掘这些通道的硐室所采用的作业方法叫做巷道掘进。巷道掘进方法是指掘进方法和掘进工艺的总称，包括钻爆掘进和机械化掘进。第一节巷道掘进概述

一、巷道分类（一）按巷道的空间特征和用途分类

按巷道的空间特征和用途可分为垂直、水平和倾斜巷道3类。第一节巷道掘进概述1.垂直巷道（1）立井，是指有出口直接通到地面的巷道叫做立井，又叫做竖井，如图6-1所示中的1。第一节巷道掘进概述立井是进入煤体的一种方式。立井按用途分，有位于井田中央担负提煤任务的主立井；有担负全矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；还有用来担负矿井通风的风井。第一节巷道掘进概述（2）暗立井，是指没有出口直接通到地面的垂直巷道，通常装有提升设备，如图6-1所示中的4。暗立井一般用来连接上、下两个水平，担负由下水平向上水平的任务。暗立井也分为主暗立井和副暗立井。（3）溜井，是指用来从上部向下部溜放煤炭的垂直巷道，如图6-1所示中的第一节巷道掘进概述2.水平巷道（1）平硐，指有出口直接通到地面的水平巷道，是进入煤体的方式之一，如图6-1所示中的3。平硐按所担负的任务不同有主平硐、副平硐之分。第一节巷道掘进概述（2）平巷，是指没有出口直接通到地面,沿岩层走向开掘的水平巷道。开在岩石中的平巷叫做岩石平巷，开在煤层中的平巷叫做煤层平巷。按用途分，平巷有运输平巷、行人平巷、进风或回风平巷等。按服务范围分，平巷有阶段（水平）平巷、分段平巷和区段平巷等。第一节巷道掘进概述（3）石门，是指没有出口直接通到地面，与岩层走向垂直或斜交的水平岩石巷道。按用途分，石门有运输石门、进风石门、回风石门等。按服务范围分，石门有阶段石门、采区石门等。（4）煤门，是指与煤层走向垂直或斜交的煤层平巷。煤门长度取决于煤层厚度和倾角，只有在厚煤层中才掘煤门。第一节巷道掘进概述

3.倾斜巷道（1）斜井，是指有出口直接能到地面的倾斜巷道，也是进入煤体的方式之一，如图6-1所示中的2。按用途分，斜井有主斜井、副斜井和回风井。按所在岩层层位分，斜井有岩石斜井和煤层斜井。按空间特征分，斜井有顺层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井。第一节巷道掘进概述（2）暗斜井，是指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。暗斜井也有主暗斜井和副暗斜井之分。（3）上山，是指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斜巷道。按用途分，上山可分为运煤的运输上山和运送材料、设备的轨道上山。按服务范围分上山又可分为阶段上山和采区上山。第一节巷道掘进概述（4）下山，是指位于开采水平以下，作用与上山相同。 此外，斜巷还有行人斜巷、联络斜巷、溜煤斜巷、溜煤眼、管子道等。（二）按巷道服务范围及其用途分类

根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道又可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道3类。第一节巷道掘进概述

1.开拓巷道

为全矿井或一个开采水平服务的巷道属于开拓巷道。

例如，主、副井和风井、井底车场、主要石门、阶段运输和回风大巷、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。第一节巷道掘进概述2.准备巷道

为采区、一个以上区段或分段服务的运输、通风巷道称为准备巷道。属于这类巷道的有：采区上（下）山、区段集中巷、区段石门、采区车场等。

第一节巷道掘进概述

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：采煤工作面的开切眼、区段运输平巷和区段回风平巷。第一节巷道掘进概述 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系统奠定基础。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。回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面并进行生产。第一节巷道掘进概述

二、围岩 围岩是巷道四周围绕的岩石，对破岩和支护工作有着直接的影响。

第一节巷道掘进概述

三、巷道断面及其布置 （一）巷道断面的形状 在煤矿井下的巷道断面形状有梯形、直墙拱形（如半圆拱、三心拱、圆弧拱）和矩形，此外还有一些比较少见的其他形状，如图6-2所示。第一节巷道掘进概述第一节巷道掘进概述梯形和拱形断面是煤矿井下巷道常采用的断面形状，因为这两个形状在一般地压作用下都是稳定的，并且掘进、支护也比较简单，容易施工。随着机械化掘进大量推广与使用，大型设备要求巷道断面大，因此煤巷矩形断面形状得到广泛采用。第一节巷道掘进概述 （二）巷道断面的尺寸 巷道断面尺寸应当根据巷道的用途、运输设备类型（轨道运输、无轨运输、输送机运输）、支护规格和《煤矿安全规程》关于安全间隙的规定等因素确定，第一节巷道掘进概述然后再根据巷道内通过的风量加以校验，以不超过《煤矿安全规程》规定的允许风速为准。巷道断面尺寸在保证安全生产的条件下，尽可能减小断面，减少开掘工程量，从而降低生产成本。第一节巷道掘进概述1.巷道的净宽度矩形巷道（直墙巷道）的净宽度是指巷道两侧壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。对于梯形巷道，当巷道内通行矿车、电机车时，巷道的净宽度指车辆顶面处水平的巷道宽度。当巷道内设置输送机械时，巷道的净宽度指从巷道底板起1.6m高处的巷道宽度；当巷道不放置和不通行运输设备时，巷道的净宽度指净高的1／2处的水平距离。第一节巷道掘进概述巷道净宽度主要取决于运输设备本身的宽度、人行道宽度和相应的安全间隙。无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。巷道内人行道的宽度和相应的安全间隙在《煤矿安全规程》内都有明确的规定：第一节巷道掘进概述（1）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有0.8m（综合机械化采煤矿井为1m）以上的人行道，管线吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m）。第一节巷道掘进概述

巷道内安设输送机时，输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5m；巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.3m；输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m。第一节巷道掘进概述（2）在生产矿井已有巷道中，人行道的宽度不符合上述要求时，必须在巷道的一侧设置躲避硐。两个躲避硐之间的距离不得超过40m；躲避硐宽度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m；躲避硐内严禁堆积物料。第一节巷道掘进概述（3）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m。（4）在巷道曲线段，车辆四角要外伸或内移，应将安全间隙适当加大，一般外侧加宽200mm，内侧加宽100mm。第一节巷道掘进概述2.巷道的净高度矩形、梯形巷道的净高度是指自道碴面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。拱形断面的净高度是指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度，由壁高和拱高组成。半圆拱的拱高为巷道净宽的1/2，圆弧拱及三心拱的拱高常取巷道净宽的1／3。第一节巷道掘进概述《煤矿安全规程》规定：主要运输巷和主要风巷的净高自轨面起不得低于2m。采区（包括盘区）内的上山、下山和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内不得低于1.8m。采煤工作面运输巷、回风巷及采区内溜煤眼等的净断面或净高由煤矿企业按设计需求统一规定。第一节巷道掘进概述（三）水沟及其管线的布置巷道掘进时在巷道一侧设置有水沟，用来排水。要求水沟的建设和巷道掘进同步。在水沟上铺盖板，一般作为人行道。平巷水沟坡度可取3‰～5‰，或与巷道的坡度相同，但不应小于3‰。水沟宽度按《煤矿安全规程》的规定不小于0.8m。第一节巷道掘进概述在巷道两侧悬挂电缆电线，以保证工作面机械运转所需的电力供应。电缆的悬挂要求每3m一个电缆钩，悬挂整齐，其悬挂高度在人行道侧时应保证不影响行人安全。第一节巷道掘进概述掘进工作面降尘供水管道一般设置在巷道侧的下方，以不影响行人和运输设备安全运行为准。巷道掘进时一般用局部通风机通风，在巷道一侧设置有胶布风筒。风筒吊挂在非人行道一侧，要求吊挂整齐，不影响运输设备的安全运行。第二节综合机械化掘进工艺 1.掘进机

掘进机是一种集截割、装载、转运煤（岩）、降尘等功能为一体的大型高效联合作业机械设备，能实现连续掘进。第二节综合机械化掘进工艺

运依靠悬臂式掘进机进行落、装煤岩，通过矿车、梭车或其他运输设备（桥式转载机、刮板输送机、可伸缩带式输送机）输煤岩，用人工、托梁器、架棚机安装支架，利用绞车、单轨吊、卡轨车、铲运车、电机车、无轨胶轮车运送支护材料和器材，局部通风机进行压入式通风，除尘风机降尘。第二节综合机械化掘进工艺

2.连续采煤机连续采煤机是一种适用于短壁开采，集截割、装载、转运、移动行走、喷雾降尘于一身的综合机械化开采设备,具有体积小、调动灵活、使用方便等优点,不仅可开采煤炭,还能用于巷道掘进,在国外已广泛地使用。第二节综合机械化掘进工艺

3.掘锚机组 掘锚机组是适用于高产、高效矿井煤巷单巷快速掘进的掘锚一体化设备,是在连续采煤机和悬臂式掘进机的基础上发展的一种新型掘进机型。掘锚机组将掘进与支护有机地组合起来,减少掘进与支护设备的换位作业时间,在同一台设备上完成掘进和支护工艺。第二节综合机械化掘进工艺

二、综合机械化掘进工作面的设备布置 综合机械化掘进工作面的设备布置如图6-3所示。第二节综合机械化掘进工艺 综合机械化掘进工作面掘进机的实际布置，如图6-4、图6-5所示。第二节综合机械化掘进工艺第二节综合机械化掘进工艺

三、综掘工艺 综掘工艺包括破煤（岩），装载、转载、运输，巷道支护，辅助作业等工序。 （一）破煤（岩） 综掘工作面破煤（岩）是由掘进机的截割机构运动来完成的。截割头可以到达工作面任意部位，可以准确地切割出设计断面。第二节综合机械化掘进工艺（二）装载、转载、运输掘进机的截割破煤是连续工作的，要求装、运工作必须与其适应。一般半煤岩巷道掘进时，全部使用各种类型的刮板输送机和带式输送机进行转运和运输，煤岩混运，一直运进井下煤仓，然后提升到地面洗选。第二节综合机械化掘进工艺

（三）巷道支护 综掘巷道的掘进主要包括截割、运输和支护三大工序。截割和支护两大工序是交替进行的，装、转、运是与截割同时进行的；支护工作则需单独占用循环工时。

第二节综合机械化掘进工艺 煤巷综掘工作面的支护是用棚式支架或锚杆、锚喷支护。棚式支架（俗称棚子）包括矿用工字钢棚子、U型钢拱形棚子、可缩性的金属棚子以及木棚子等。煤巷综掘工作面的支护还可采用锚杆、锚喷、锚网、锚网喷联合支护结构等。第二节综合机械化掘进工艺工作面掘进一定距离需支护时，停止截割落煤，用截割头把棚腿窝直接掘出，把棚腿立好，可利用掘进机的截割臂辅助进行架棚工作。第二节综合机械化掘进工艺

四、巷道施工的基本要求 在巷道掘进工作中，要保证巷道断面的规格、尺寸和巷道的坡度、方向符合设计的要求，必须按巷道的中心线、腰线进行施工。 1.中心线

中心线是巷道掘进走向方向的基准线。中心线一般按巷道中心标在巷道顶板或支架上。主要采区准备巷道应使用激光定向仪标线。第二节综合机械化掘进工艺

2.腰线

腰线是指示巷道坡度的基准线。腰线一般按距巷道底板或永久轨面以上1m高为准，标在巷道侧帮或支架上。第三节巷道支护

一、巷道矿压概述地下岩体在采动前，由于自身重力作用在岩体内部引起应力，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布；在重新分布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。第三节巷道支护由于采掘活动的影响，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。1.巷道矿压引起采区巷道变形与破坏基本形式（1）顶板的变形与破坏。其主要形式是顶板规则冒落、顶板不规则冒落和顶板弯曲下沉。第三节巷道支护 （2）巷道底板的变形与破坏。其主要形式是巷道底板塑性鼓起和底板一般鼓起。 （3）巷道两帮的变形与破坏。其主要形式是出现鼓帮、帮开裂或破坏、帮小块危岩滑落或片帮等。 （4）其他变形与破坏。可能出现大型冒顶与片帮、鼓帮或鼓底、断面全部快缩和闭合等。第三节巷道支护2.冲击地压冲击地压又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。第三节巷道支护

二、巷道支护 巷道支护的目的在于改善围岩的受力状况，减缓围岩的变形移动速度，维护安全的工作空间。巷道支护的基本形式包括架棚支护、砌碹支护和锚喷支护。第三节巷道支护

（一）架棚支护 按支架的材料构成，棚式支架可分为金属支架和钢筋混凝土支架；按巷道断面形状，棚式支架可分为梯形支架和拱形支架等；按支架结构，棚式支架可分为刚性支架和可缩性支架。第三节巷道支护

（二）砌碹支护 砌碹支护的主要形式是直墙拱顶式支护，直墙拱顶式支护由拱、墙和基础3个部分组成。该支护具有坚固、耐久、防火、通风阻力小等优点。该支护缺点是施工复杂，劳动强度大，成本高，进度慢。第三节巷道支护

（三）锚喷支护 锚喷支护是锚杆支护、喷射混凝土支护和锚杆与喷射混凝土联合支护的总称。 1.锚杆支护 锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。第三节巷道支护 （1）锚杆支护作用的机理。锚杆支护的作用机理有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用和减小跨度作用等，如图6-6所示。第三节巷道支护①悬吊作用。在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量，如图6-6（a）所示。第三节巷道支护

②组合梁作用。在没有稳固岩层的薄层状岩层中，锚杆将薄层岩石锚固成一个岩石板梁，提高顶板的承载能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的锚固力及杆体强度和岩层性质,如图6-6（b）所示。第三节巷道支护③挤压加固作用。在块状围岩中，锚杆可将巷道周围的危石彼此挤紧，对岩石起到挤压加固作用，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，而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而能保持巷道的稳定性，如图6-6（c）所示。第三节巷道支护④减小跨度作用。巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上点柱，因而就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩小了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力，如图6-6（d）所示。第三节巷道支护

（2）锚杆支护的形式。锚杆支护按组合构件可分为7类支护：单体锚杆、锚杆网、锚杆钢带、锚杆梁、锚杆桁架、锚杆锚索、多种组合。其中，多种组合又包括锚带网、锚梁网、锚杆桁架网、锚带（梁）网索等。根据巷道围岩稳定性，采用合适的锚杆支护形式。第三节巷道支护各类支护应选择合理的参数，以便达到最佳的支护效果。锚杆杆体的直径、长度及形状，托盘的材质、强度，树脂锚固剂的技术特征等，都决定着锚杆在巷道内的布置：第三节巷道支护 ①锚杆的布置方式。锚杆的布置一般有“矩形”（正方形、长方形）和“五花形”布置等，如图6-7所示。第三节巷道支护锚杆的间排距一般取0.6m、0.8m和1.0m，顶板条件良好或采用联合支护方式时可取1.0m和1.2m。②锚杆的锚固方式。锚杆的锚固方式可分为端头锚固、加长锚固和全长锚固。应根据锚杆杆体性能和围岩强度来选择锚固方式。第三节巷道支护

③树脂锚固剂。树脂锚固剂与不同材质的杆体配套已成为现代锚固工程的最佳材料。它黏结能力强，固化速度快，耐久性好，抵御外界和人的影响因素能力强，安全可靠性高，产品质量稳定，贮存期长。第三节巷道支护④树脂锚杆。树脂锚杆是以合成树脂为黏结剂，在固化剂和加速剂的作用下将锚杆和岩石牢固地黏结成为一个坚固的新型锚杆。树脂锚杆由树脂药卷、锚杆杆体、托盘和螺母等部件组成。高强度螺纹钢锚杆结构如图6-8所示。在安装锚杆时，应严格按照锚固剂的技术特征进行操作。第三节巷道支护（3）锚杆支护施工安全的注意事项。①巷道锚杆支护施工必须有作业规程，并且严格按作业规程的规定组织施工。②锚杆眼必须按作业规程要求的间距和排距布置，锚杆至迎头的间距必须小于锚杆的设计排距。第三节巷道支护③打眼前，必须“敲帮问顶”，撬掉活矸，按规定架设临时支护，严禁空顶作业。钻眼时应按事先确定的眼位标志处钻进。钻完后应将眼内的岩粉和积水吹（掏）干净。第三节巷道支护④锚杆眼应做到当班打的眼当班锚。锚杆的外露长度要符合作业规程的规定，一根锚杆上不允许上两个托板或螺帽。⑤锚杆眼必须按照规定角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面、裂缝打眼。第三节巷道支护⑥使用树脂锚杆时应用防护手套，未固化的树脂药包和固化剂具有毒性和腐蚀性，应避免与皮肤接触。破损的药包应及时处理，严禁树脂药包接触明火。⑦锚杆安装时的预应力必须符合作业规程的规定，否则将可能导致重大事故的发生。小结第三节巷道支护

2.喷射混凝土支护 喷射混凝土是将水泥、砂、石子按一定比例混合搅拌后，送入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌和料送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，起到支护作用的一种支护形式和施工方法；是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺。第三节巷道支护（1）喷射混凝土支护作用原理。①支撑作用。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，可达20MPa以上，因而能起到支撑作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面，起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。第三节巷道支护②充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。③隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落第三节巷道支护

④柔性支护作用。喷射混凝土的黏结力大，同时喷层较薄，具有一定的柔性。它既能和围岩黏结在一起产生一定量的共同变形，使喷层中的弯矩大为减小，甚至不出现张应力，又能对围岩变形加以控制。第三节巷道支护第三节巷道支护（2）喷射混凝土支护安全施工注意事项。①在使用喷射机前，应对其进行全面检查，发现问题及时处理。②喷射机要专人操作。处理机械故障时必须切断电源、风源。送风、送电时必须通知有关人员，以防发生事故。第三节巷道支护③初喷前，要先敲帮问顶，清除危岩活石，以保证作业安全。初喷应紧跟迎头，喷体支护的端头距工作面的距离必须符合作业规程的规定。④喷射中发生堵管时，应停止作业。处理堵塞的喷射管路时，在喷枪口的前方及其附近，严禁有其他人员，以防突然喷射和管路跳动伤人。疏通堵管采用敲击法。第三节巷道支护⑤在斜井和巷道中使用的长距离钢管或塑料管要定期转动，使其磨损均匀。作业中要经常检查输料管和出料弯头处有无磨薄、击穿现象，发现问题及时处理。⑥较高巷道喷顶时，要搭设可靠的工作台或用机械手喷射。喷射手应配两人，一人持喷头喷射，一人辅助照明并负责联络、观察顶板及喷射情况，以确保安全。第三节巷道支护⑦向喷射机送料人员要站在安全地点。斜巷悬车上料时，车下方必须设挡车柱。⑧喷射机必须保持密封性能良好，防止漏风和粉尘飞扬，加强工作面通风。⑨喷射作业中粉尘的来源主要是水泥和砂粒中的矽尘飞扬。长期吸入粉尘，会危害工人的身体健康。凡从事喷射作业的人员，必须佩戴劳动保护用品。喷射前应开启降尘设备和设施。第三节巷道支护

3.锚喷联合支护（1）锚杆喷射混凝土支护。对比较破碎的、节理裂隙发育比较明显的岩层，巷道掘进后围岩稳定性较差，容易出现局部或大面积冒落，一般应采用锚杆喷射混凝土支护。第三节巷道支护这种支护方式既能充分发挥锚杆的作用，又能充分发挥喷射混凝土作用，两种作用相结合，有效地改进了支护的效能，因而得到广泛应用。一般情况下，爆破后应首先及时初喷混凝土封闭围岩，紧接着打入锚杆，随后在一定距离内复喷到设计厚度。第三节巷道支护 （2）锚杆喷射混凝土金属网联合支护。对于特别松软破碎和断层带，或围岩稳定性差、受爆破震动较大的巷道，宜选用锚、喷、网联合支护。设置金属网的主要作用是防止围岩收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，提高喷射混凝土支护能力。第三节巷道支护 金属网用托板固定或绑扎在锚杆端头，为便于施工和避免喷射混凝土时金属网背后出现空洞，金属网格不应小于200mm×200mm。喷射厚度一般不应小于100mm，以便将金属网全部覆盖住，并使金属网至少有20mm厚的保护层。第三节巷道支护（3）钢架喷射混凝土联合支护。在软岩巷道中，掘进后先架设钢架，允许围岩收敛变形，基本稳定后再进行喷射混凝土支护，把钢架喷在里面，有时也打一些锚杆，控制围岩变形。这样，钢架自身仍保持相当的支护能力，同时，被喷射混凝土裹住后又起到了“钢筋加固”的作用，而喷射混凝土层有一定的柔性，对围岩基本稳定后的变形量也可以适应。第三节巷道支护

三、巷道顶板管理与安全（一）掘进工作面顶板管理的主要内容（1）掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。这就需要了解与巷道围岩应力分布有关的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围地质构造、水文变化、巷道的横断面形状和尺寸等。第三节巷道支护了解了围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。（2）从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，合理确定钻眼眼位、钻眼角度、钻眼深度、炮眼装药量等各工序的有关参数，减少对顶板管理的影响。第三节巷道支护（3）按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护巷道长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道长度。（4）施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按井巷工程质量标准进行检查和验收。第三节巷道支护 （二）巷道掘进顶板日常管理的内容 （1）“敲帮问顶”。上班进入工作面、打眼爆破前均应“敲帮问顶”，处理隐患，排除不安全因素后再作业。 （2）控制工作面空顶距离。超过规定的空顶距应先支护后掘进；发现顶板破碎或变松软时应采用前探支架维护顶板。第三节巷道支护 （3）单孔长距离掘进时，要经常检查工作面后方支架的情况，发现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复。修复巷道时，修复地点到巷道掘进头里面的人员应全部撤出，预防冒顶堵人。工作面因爆破倒塌的棚子应由外向里逐架扶棚复位。第三节巷道支护 （4）熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。第三节巷道支护

（三）顶板管理的针对性措施 1.新掘巷道开口的安全措施 （1）开掘地点要求顶板稳定、支护完好并且避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。 （2）新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角（最好大于45°）。第三节巷道支护 （3）必须加固好开掘处及其附近的巷道支护。若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好顶帮；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。 （4）新巷开掘施工，要浅打眼，少装药，放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因爆破引起冒顶。第三节巷道支护 （5）新巷开掘处应及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。

2.沿空掘巷顶板破碎时的管理措施 （1）避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束后，待岩层活动完全稳定后再进行。第三节巷道支护 （2）尽量减小掘进时的空顶面积。爆破前支架紧跟到工作面，爆破后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的振动。如果爆破难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。 （3）巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角由80°缩小为75°，将顶帮用木板等背严接实。

第三节巷道支护 （4）擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。第三节巷道支护

3.淋水工作面的顶板管理措施 掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化。再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。顶板淋水不大时，用风管边吹边喷砂浆止水。有淋水的地段，要加大支架密度、背严顶帮，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。第三节巷道支护

4.掘进工作面过断层等构造变化带时安全措施 （1）加强掘进地段的地质调查工作，根据所掌握的地质资料（包括地质构造分布情况与产状以及岩性变化的可能地段），及时制定具体的施工方法与安全措施。对于特殊地段，要制定针对性安全措施，否则不能开工。第三节巷道支护 （2）在破碎带中掘进，应做到一次成巷，尽可能缩短围岩暴露时间，减小顶板暴露后的挠曲离层，提高顶板的稳定性。 （3）施工中要严格执行操作规程、交接班制度和安全检查制度。要经常观察围岩稳定状况的变化，及时掌握断层、裂隙带、岩性突变带暴露的时间，一旦发现异常要及时处理，防患于未然。第三节巷道支护 （4）掘进工作面临近断层或穿断层带时，巷道支护应尽量采用砌碹或U型钢可缩性支架支护，棚距要缩小。在距断层前5m左右时，要采用密集支柱。 （5）采用爆破法落煤岩时，要尽量多打眼、少装药，放小炮，尽量保持围岩的稳定性。如果爆破中顶板难以控制与管理、有冒顶的危险，应改用手镐方法掘进。第三节巷道支护（6）减小空顶距离，及时架设临时支架，永久支护要紧跟工作面迎头。若采用砌碹式支护时，每次掘砌进度不得超过1m。（7）巷道支架背板要严实，提高支架对围岩的支护能力，防止掘进中漏顶或漏帮。（8）当顶板特别松软破碎时，可打撞楔控制破碎顶板；有条件时，也可采用对顶板注浆锚固的方法，增强破碎顶板的稳定性与承载能力。第三节巷道支护 （9）在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变带顶板。对伞檐状危岩要及时敲掉，敲不下来时，要在伞檐下打上撑柱，并在下面加密柱棚，或加打台板棚。 （10）巷道临近断层等构造时，要加强对瓦斯浓度的检查以及断层水的疏排工作。课程引入1、采煤方法有哪些？2、采煤工作面有哪些采煤工艺？3、什么是综采工艺？4、综采工艺的特点是什么？5、综采工艺有哪些配套设备？相关概念：

回采工作—在采煤工作面内，为采取煤炭所进行的各项工作。五大工序：破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理。采煤工艺—在采煤工作面内，按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合。

采煤系统—回采巷道的掘进和回采工作之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系。

采煤方法—是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的配合。两者之间相互影响相互制约。

采煤方法分类

采煤方法分为：露天开采和井工开采。

井工开采可分为：柱式体系和壁式体系两种。

壁式体系采煤法壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。

采煤方法分类壁式采煤法的特点：工作面的两端至少各布置一条回采巷道，用于通风和运输。工作面长度一般80-250米。随着工作面的推进及时处理采空区，一般采取全部垮落法管理顶板工作面通风状况良好。壁式体系采煤法的类型

按采煤工艺分类：爆破采煤法、普通机械化采煤法、综合机械化采煤法

按采空区处理方法分:

全部垮落采煤法、煤柱支撑(刀柱)采煤法、充填采煤法

按工作面布置和推进方向分:

走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）采煤方法分类柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。现代短壁机械化开采技术的成功应用，逐渐引起大家的关注。采煤方法分类采煤方法分类柱式采煤法的特点：工作面长度较短，一般10-30m,工作面数目较多。需要开掘大量的巷道，掘进率高。一般没有处理采空区工序。工作面通风条件较差，采出率低。水平分层采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系柱式体系单一长壁放顶煤整层开采斜切分层水平分段放顶煤倾斜分层掩护支架分层开采整层开采整层开采房式房柱式倾斜短壁式走向短壁式走向长壁倾斜长壁走向长壁倾斜长壁下行垮落上行充填垮落刀柱2、采煤工作面有哪些采煤工艺？炮采工艺普通机械化采煤工艺高档普通机械化采煤工艺综合机械化采煤工艺三种采煤工艺：

①爆破采煤工艺方式

解放后至60年代初为主

②普通机械化采煤工艺方式

60年代初至70年代中期为主

③综合机械化采煤工艺方式

70年代中期以后为主长壁采煤法的采煤工艺长壁采煤工作面的工艺方式：炮采：爆破落煤、人工装煤、机械化运煤、单体支架支护。

普采：采煤机落煤装煤、机械化运煤、单体支架支护。

综采：破、装、运、支、处等主要工序全部采用机械化连续作业。

炮采工艺一、爆破落煤爆破落煤由打眼、装药、填炮泥、联炮线及放炮等工序组成。

炮眼布置：单排眼双排眼三排眼二、装煤与运煤1）、爆破装煤：爆破后刮板输送机贴近煤壁，利于装煤。2）、人工装煤：人工攉煤。3）、机械装煤：在输送机煤壁侧装有铲煤板。炮眼布置图a—单排眼b—对眼c—三角眼d—三花眼e—五花眼炮采工艺炮采工艺三、工作面支护主要采用金属支柱和铰接顶梁支护，单体液压支柱。主要有两种：正悬臂齐梁直线柱（图a）和正悬臂错梁三角柱（图b）普采工艺工艺过程：

采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——单体支柱加金属顶梁支护破煤和运煤滚筒采煤机：单滚筒、双滚筒采煤机结构：截割部、牵引部、动力部、辅助装置牵引方式：机械牵引、液压牵引、电牵引（传动）钢丝绳、有链牵引、无链牵引（行走）

普采工艺采煤机割煤方式：单向割煤，往返进一刀；双向割煤，往返进两刀；“∞”字形割煤、往返一刀普采工艺工作面运煤：一般采用刮板输送机运煤。每隔6m设一个液压千斤顶，机头机尾各3个。弯曲段长度15m。

普采工艺工作面支护：支架布置方式：带帽点柱、单体液压支柱或磨擦式金属支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。按悬臂顶梁与支柱的关系分为正悬梁和倒悬梁两种；按梁的排列特点分为齐梁式和错梁式两种，为了行人和工人作业方便，工作面支柱一般排成直线状。普采工艺单体支架正悬臂与倒悬臂布置

支架齐梁式和错梁式布置

普采工艺控顶距：当工作面推进一次或二次之后，工作空间达到允许的最大宽度，即最大控顶距。及时回柱放顶，使工作空间只保留回采工作所需要的最小宽度，即最小控顶距。最大控顶距与最小控顶距之差即为放顶步距。普采工艺采空区处理：全部垮落法全部充填法局部充填法缓慢下沉法煤柱支撑法

综采工艺：长壁工作面用双滚筒采煤机割煤、装煤，用可弯曲刮板输送机运煤，自移式液压支架支护并控制顶板的采煤工艺方式。二、综采工艺及装备配套1—采煤机；

2—刮板输送机；

3—液压支架；

4—下端头支架；

5—上端头支架；

6—转载机；

7—胶带输送机；

8—配电箱；

9—移动变电站；

10—设备列车；

11—泵站；

12—喷雾泵站；

13—绞车；

14—集中控制台设备及布置综采工艺综采历史：自1974年从国外引进50套综采设备和78年引进的100套综采设备开始，至今已有30多年的历史。发展经历：经过了摸索起步、引进提高、仿制创新、国产与引进并重四个阶段。

综采工艺综采产量：七十年代综采面大致为20万吨/年-面左右八十年代综采面大致为100万吨/年-面左右2005年兖州东滩矿综采面生产了753万吨/年-面2005年神东上湾矿综采面生产了1145万吨/年-面（神东矿区目前有4个超千万吨的综采面，实现了一井、一面、安全、高效的生产目标。）

综采工艺综采参数：综采面长150m—400m

采煤机最大功率达2000kW，刮板输送机最大功率达3*1000kW，液压支架一般＞20t/架。工艺过程：

采煤机破煤装煤——刮板输送机运煤——液压支架支护顶板130综采工作面主要设备

液压支架双滚筒采煤机刮板运输机桥式转载机胶带输送机综采工艺采煤机的割煤方式：往返一次割两刀、往返一次割一刀液压支架类型：支撑式支架、掩护式支架、支撑掩护式支架液压支架的移架方式单架依次顺序式；分组间隔交错式；成组整体依次顺序式。

综采工艺综采工作面工序配合方式：综采面主要工序有三个：割煤、移架、推移输送机，按照不同顺序有两种配合方式，即及时支护方式和滞后支护方式。综采相对于炮采、普采而言，具有以下特点：1、机械化程度高，工人劳动强度大大降低。2、生产能力大。企业效益增加。3、顶板支护效果好，安全系数高。因此，目前新建矿井在条件允许下，尽量采用综采工艺。模块三综采工作面的生产准备第一节采煤工作面生产组织管理一、采煤工作面的循环作业采煤工作面的“循环”就是完成工作面落煤、装煤、运煤、支护和放顶（或放顶煤）等工序的全过程，并且周而复始地进行下去。

第一节采煤工作面生产组织管理(一)循环方式循环方式是循环进度和昼夜循环次数的组合。1、循环进度2、昼夜循环次数3、正规循环作业4、正规循环率月正规循环率=第一节采煤工作面生产组织管理(二)作业方式作业方式是采煤工作面在一昼夜内生产班与准备班的相互配合关系。1、两采一准作业形式2、边采边准作业形式3、两班半采煤半班准备作业形式4、三采一准作业方式5、四班交叉三采一准作业方式第一节采煤工作面生产组织管理(三)工序安排1、安排工序时应注意问题2、工序流线图如下图所示第一节采煤工作面生产组织管理(四)劳动组织1、追机作业2、分段作业3、分段接接力追机作业4、分段综合作业第一节采煤工作面生产组织管理二、采煤工作面循环作业图表（一）循环作业图

表10-1采煤工面循环作业图常用符号第一节采煤工作面生产组织管理

综采工作面循环作业图第一节采煤工作面生产组织管理（二）劳动组织表劳动组织表是根据工作面的作业形式与循环作业各工种工作量和企业劳动定额规定，计算确定各工种所需定员数目，列表表示工作面个工作班不同工种应出勤人数、工时、各班及工作面所配备人员总数。（三）技术经济指标表

1、采煤工作面技术条件

2、采煤工作面地质条件

3、循环作业组织概况

4、主要技术经济指标第一节采煤工作面生产组织管理（四）工作面布置图工作面布置图是按一定的比例绘制工作面正常生产时支护设备布置的基本情况，利用断面图反映采煤工作面最大控顶距和最小控顶距断面特征的图件，是进行工作面风量分配、风速计算的基础。（五）采煤工作面循环图表编制示例第二节采煤工作面技术管理一、采煤工作面作业规程（一）采煤工作面作业规程主要内容1、工作面基本概况2、工作面的地质状况（1）煤层性质（2）围岩性质（3）地质构造特征（4）瓦斯、煤尘及煤炭自然发生状况（5）水文地质状况（6）工作面煤炭储量第二节采煤工作面技术管理3、采煤方法（1）工作面的巷道布置系统图（2）采煤工艺设计4、工作面主要生产系统5、工作面的循环图表6、安全管理制度7、安全技术措施8、灾害事故防治措施9、煤质管理措施第二节采煤工作面技术管理(二)作业规程编审步骤1、收集整理资料编制作业规程初稿2、集体研讨定稿3、作业规程审批