采區(qū)巷道與煤倉施工山科.ppt

1,井巷工程,第八章 采區(qū)巷道及煤倉施工,2,8 采區(qū)巷道與煤倉施工,重點與難點： 概述；采區(qū)巷道掘進順序及定向方法；煤巷施工；半煤巖巷道施工；上下山施工；采區(qū)巷道施工安全技術措施；采區(qū)煤倉 施工。 技能要求： 識記：采區(qū)巷道和煤倉的特點、施工特點及安全技術措施； 領會：采區(qū)巷道施工方法及定向方法； 綜合應用：根據采區(qū)巷道的具體條件選擇合理的施工與定向 方法。 掌握：全煤巷道的設計施工的步驟和作業(yè)規(guī)程的編制。,3,8.1 概述 8.2 全煤巷道施工 8.3 半煤巖巷道施工 8.4 傾斜巷道施工 8.5 煤倉施工,第八章 采區(qū)巷道與煤倉施工,4,8.1 概述,8.1.1 采區(qū)巷道的概念 8.1.2 采區(qū)巷道的特點 8.1.3 采區(qū)巷道施工的原則,5,8.1 概 述,8.1.1 采區(qū)巷道的概念 采區(qū)巷道直接為生產服務的巷道，多布置于煤層或煤層附近，一般又可稱為煤層巷道。 采區(qū)車場、上（下）山、煤倉、絞車房、運輸平巷、回風平巷、開切眼 煤層巷道有煤巷和半煤巖巷之分。 煤巷的主要施工方法 煤巷機械化掘進和錨桿支護技術已經成為煤層巷道施工的主要方法。,6,7,8.1.2 采區(qū)巷道的特點 （1）采區(qū)巷道處于煤層中或煤層附近，有瓦斯爆炸和舊礦井水害的威脅。因此，必須加強瓦斯檢查和處理，注意探水，防止采空區(qū)積水造成的危害。 （2）采區(qū)巷道所穿過的煤層或巖層一般強度較小，掘進較容易，但穩(wěn)定性較差，而且多受采動影響。因此，應該注意選擇合理的掘進方式和支護參數(shù)。 （3）采區(qū)巷道遠離井口，工作面又多又分散。因此，通風和運輸工作比較復雜。 （4）煤層褶皺起伏多，有各種斷層存在，正確地進行巷道定向有困難。因此，必須根據使用要求及安全的原則，設計中應合理布置巷道，施工中加強測量放線工作，避免無效進尺。 （5）采區(qū)巷道隨掘隨采，服務期限短，一般短的只有1-2個月，長的有0.5-1年;允許變形量大，可有0.3-1.0m的收斂量。因此，要選擇適應大變形、可以復用、施工容易的支護方式和參數(shù)。,8.1.3 采區(qū)巷道施工的原則 （1）采區(qū)巷道掘進的先后順序，應根據巷道的用途、支架的形式以及 通風、運輸?shù)雀鞣N因素來確定。 （2）在保證重點工程的前提下，只要運輸、提升、通風、排水等條件許可，應先掘進上山巷道，開展多工作面施工。 （3）在采區(qū)巷道施工時，應先掘進區(qū)段軌道巷，后掘輸送機巷道。因為區(qū)段軌道巷是沿煤層走向掘進，這樣可以先探清煤層變化情況，為 區(qū)段輸送機巷道確定最終合理方向。 （4）當采區(qū)地質情況較為清楚，上山掘進到中部車場位置時，即可掘 進區(qū)段運輸巷道;但當采區(qū)地質情況不清楚時，最好等上山全部掘完或掘過一部分后再掘區(qū)段運輸巷道。 （5）在采用兩翼風井的礦井開拓方式中，可用風井負擔全部或部分采 區(qū)巷道開拓任務，提前主副井與風井貫通，以改善采區(qū)巷道施工時的 通風及運輸工作。此時，上山可由上向下掘進，必要時也可上下對頭掘進。,8,9,8.2 全煤巷施工,8.2.1 鉆眼爆破法掘進煤巷 8.2.2 掘進機掘進煤巷,10,8.2.1 鉆眼爆破法掘進煤巷,8.2.1.1 爆破方法,鉆眼機械 鉆眼一般采用23臺煤電鉆同時作業(yè)。 炮眼深度 應考慮施工組織、技術和圍巖性質,一般為1.5-2.5m， 炮眼間距 視煤層硬度，一般為0.6-1.2m。,炮眼布置 炮眼布置的原則與巖巷基本相同。 由于煤質軟，掏槽容易，多采用單向掏槽(如扇形掏槽、半楔形掏槽)，當炮眼較深、斷面較小時，可用復式掏槽，若斷面中有軟煤夾層時，掏槽眼應布置在軟煤帶中（圖8-1）。掏槽眼一般為34個，傾斜角度為7080。斷面較小時，可不設輔助眼。,11,12,煤巷掘進炮眼深度一般為1.5-2.5m。炮眼深度與圍巖性質、鉆眼機具以及施工工藝所能達到的速度、支護及裝運能力有關。表8.1所列為某礦的炮眼深度分別為2.0m、2.5m、3. 0m時爆破與掘進速度的關系結果。現(xiàn)場試驗表明，采用2. 5m中深孔爆破時，既實現(xiàn)了小班正規(guī)循環(huán)，且掘進速度快，但目前炮眼深度采用中深孔的并不普遍。,13,8.2.1.2 裝煤方法 煤巷施工，裝煤是一項費時的主要工序，目前主要采用耙斗裝載機和蟹爪式裝煤機械。 1ZMZ17型裝煤機 履帶行走，機動靈活，適應性強，能連續(xù)裝載，效率高。 適用于掘進斷面8m2以上，凈高1.6m以上及坡度10以下的煤巷。如圖8.2所示,2轉載機 轉載機是安裝在平板車上的膠帶輸送機（圖8-3）。裝載效率為人工直接裝車的5倍以上。如果與裝煤機配合（圖8-4），可使裝運連續(xù)作業(yè)，效率更高。 在煤巷和半煤巖巷斷面能滿足裝載要求時，同樣也可以采用耙斗裝載機進行裝載。,14,耙斗裝載機,蟹爪式裝載機,15,16,圖 8-3,圖 8-4,17,zmj-a-17裝煤機,zmz2b-17裝煤機,煤巖分裝機,液壓蟹爪式裝煤機,幾種裝煤機,18,ZMZ-22型蟹爪式全液壓裝煤機,19,ZMZ-37型立爪裝煤機,20,8.2.2 掘進機掘進煤巷,隨著回采機械化的發(fā)展，普采、高檔普采、綜采工作面和高產高效放頂煤工作面的不斷出現(xiàn)，鉆眼爆破法掘進煤巷已不能滿足采礦要求，掘進機掘進煤巷是我國煤巷施工的發(fā)展方向。掘進機擁有破煤、裝煤的能力并能將煤轉載到運輸設備上。 優(yōu)點：工序少、進度快，效率高，質量好、施工安全、勞動強度小等。 礦井掘進使用的是部分斷面掘進機，按使用國家不同可分為兩類:一類是歐洲國家普遍使用的懸臂式掘進機，它適應范圍廣，但掘進、支護不能平行作業(yè)，掘進效率低，開機率低；另一類是美國和澳大利亞廣泛使用的連續(xù)采煤機和掘錨機組，兩者均可實現(xiàn)煤巷的快速掘進，開機率較高，掘進效率高，但是，設備費用高。我國目前仍以懸臂式掘進機單巷掘進為主，內蒙古等地煤礦有連續(xù)采煤機的應用。,21,EBZ-200型懸臂式掘進機,EML340型連續(xù)采煤機,掘錨一體機,22,20世紀80年代，我國采用技貿合作方式引進了當時具有先進技術水平的AM-50型、S-100型懸臂式掘進機；同時，通過吸收消化，積極研制開發(fā)了適合國內煤層地質條件和礦井生產工藝的綜合機械化掘進設備，已研制生產了20多種型號的掘進機，初步形成系列產品，對促進我國煤巷機械化掘進技術發(fā)展和應用發(fā)揮了重要作用。 目前，礦井的發(fā)展方向主要是大型化、現(xiàn)代化。國內的煤巷系列掘進機生產技術日趨成熟，自主生產的EBZ系列掘進機能夠滿足國內的需求。代表機型主要有三一重裝生產的EBZ160型掘進機、EBZ20型掘進機等；石家莊煤機生產的EBZ100型掘進機 、EBZ135掘進機等，佳木斯煤機生產的EBZ100型掘進機、EBZ120型掘進機、EBZ150型掘進機等。20032007年懸臂式掘進機生產量增加154.8臺/a。,23,ELMB型系列煤巷掘進機與可伸縮帶式輸送機(或刮板輸送機)、調度絞車和U型鋼(或工字鋼) 金屬支架等設備組成綜掘機械化作業(yè)線，在我國煤礦巷道掘進中得到了廣泛應用，先后在峰峰、邯鄲、開灤、平頂山、皖北、淮北等礦務局多次創(chuàng)造了單孔月進的全國紀錄，是國內的主力機型之一。 掘進機的工作原理基本相同，下圖為ELMB形掘進機結構圖。,24,四、風鎬掘進,25,五、水力掘進,在水力采煤中使用。由高壓水射流破下的煤，被水沖到鋪在巷道底板上的溜槽內，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。,26,8.3 半煤巖巷施工,8.3.1 采石位置的選擇 8.3.2 鉆眼爆破法掘進半煤巖巷 8.3.3 掘進機掘進,27,8.3.1 采石位置的選擇,巷道在薄煤層中掘進時，為了保證巷道的使用高度，必須 挑頂或臥底。因此，在巷道斷面上既有煤層，又有巖層，當 巖層占掘進工作面面積的1/54/5時，即稱為半煤巖巷道。 半煤巖巷道掘進，采石位置有挑頂、臥底及挑頂兼臥底 有三種情況。如圖8.3所示。,28,8.3.2 鉆眼爆破法掘進半煤巖巷,（1）炮眼布置特點 掏槽眼：由于煤層較軟，多布置在煤層部分，采用楔形掏槽（圖8-5）。 鉆機選擇： 盡量做到動力單一，但也可選用兩種不同動力的鉆機。一般原則是當煤、巖的強度都不高時，應選用煤電鉆鉆眼，當煤、巖的強度都較高時可都采用鑿巖機鉆眼，當煤、巖的強度相差很大時，則可同時選用煤電鉆和鑿巖機，或選用巖石電鉆鉆眼。,29,（2）施工組織 半煤巖巷道的施工組織方式： （1）煤、巖不分掘分運,全斷面一次掘進 ； （2）煤、巖分掘分運。 采用分掘分運的方式時，形成煤工作面超前巖石工作面的臺階工作面。,30,8.3.3 掘進機掘進,目前的懸臂式掘進機，可以適用于煤礦中煤巷、半煤巖巷的掘進，經濟切割煤巖的單軸抗壓強度可達40100MPa，能夠切割任意形狀的斷面，切割斷面面積1224。 我國研制的EBJ-160重型掘進機+ES-800轉載機+SSJ-800/240可伸縮皮帶機。在巖石強度132MPa，巖石斷面比例46%的條件下，月進尺468m。 我國自行研發(fā)了半煤巖掘進機EBJ-132型和EBJ-120TP型。,31,EBJ-120TP型掘進機,32,8.4 傾斜巷道施工,傾斜巷道施工方式： 由上向下施工； 由下向上施工； 雙巷同時掘進、每隔一定距離貫通； 先施工一條，完成后再施工另一條。 8.4.1 傾斜巷道施工特點 破巖以鉆爆法為主，鑿巖多采用氣腿式鑿巖機 提升多采用礦車。 激光定向。,33,8.4 傾斜巷道施工,傾斜巷道施工方式： 由上向下施工； 由下向上施工； 雙巷同時掘進、每隔一定距離貫通； 先施工一條，完成后再施工另一條。 8.4.1 傾斜巷道施工特點 破巖以鉆爆法為主，鑿巖多采用氣腿式鑿巖機 提升多采用礦車。 激光定向。,34,8.4.2 下坡施工法,8.4.2.1 裝巖與排矸, 下山破巖施工中應特別注意坡度，使其符合設計要求。 下山掘進時沒有瓦斯積聚問題，通風工作比向上掘進時容易。 下山掘進時裝巖工作比較困難，裝巖時間通常占循環(huán)時間的60，因此盡量采用機械裝巖，而不要采用人工裝巖。 裝巖使用的主要機械是耙斗裝巖機。使用時應持別注意安設牢固，防止下滑。除了裝巖機本身帶有的四個卡軌器之外，還應另外加設兩個大卡軌器。裝巖機距工作面不要超過15m。 下山掘進使用耙斗裝巖機能起到阻擋跑車的作用，掘進工作面比較安全。 下山提升運輸 鏈板輸送機適用傾角小于25；30以下使用礦車，30以上只能用箕斗。 我國在下山或斜井施工中，多使用一種無卸載輪的箕斗，利用安設在矸石倉中的活動軌翻卸。,35,圖8.7 （218頁）,36,8.4.2.2 排水,視其來源不同而采取不同的對策。 1）上部平巷漏水，采用混凝土或陶管將上部水溝密封起來。 2）下山上部通過的含水層涌水，可將水流截引至腰泵房水 倉，不使它流到工作面，必要時可以在含水層進行注漿封水。 3） 工作面的積水，可以用水泵排除。 涌水量在56m3/h左右時，可用潛水泵直接將水排入礦 車或箕斗內，隨矸石一齊排出。 涌水量在30m3/h以內時，用噴射泵將水從工作面排至 腰泵房水倉澄清后，再用臥泵排除，如圖8.8。,37,38,8.4.2.3 安全工作,1下山掘進的安全問題，最突出的就是防止跑車。,2防止跑車的安全設施,1）下山上部運輸水平防止跑車的安全設施,要嚴格按規(guī)范的規(guī)定使用鋼絲繩，經常上油防 銹，建立定期檢查制度。,應該使用符合要求的插銷，加強鋪軌質量，采用繩套連接。,39,由于井口把鉤工疏忽，忘記掛鉤或掛鉤不合格而發(fā)生跑車事故。為此，斜巷巷道口應設逆止阻車器或安全擋車板等擋車裝置。,此種阻車器設于巷道口，礦車只能單方向上提，只有用腳踩下踏板后才可向下行駛。,在礦車底盤下安設一個活動閘；當?shù)V車掛鉤時，銷子插入孔內，而把活動閘短端壓下，使長端翹起；礦車摘鉤后，活動閘由于重心作用自動垂直向下。在斜巷口平臺兩軌中心的地下，埋入鋼板作為擋板，當?shù)V車沒有掛鉤時，活動閘被擋板頂住，礦車不能通過。,40,2）阻擋已跑車的安全措施。,在工作面上方2040m處設各種可移動式擋車器，常用的有鋼絲繩擋車器，型鋼擋車器和鋼絲繩擋車簾等。,銅絲繩擋車器如下圖所示。,礦車通過時，拉起繩圈，礦車即可由圈中通過。礦車過去之后，放下繩圈，使其頂部高出軌面約0.60.7m，若萬一發(fā)生跑車，繩圈即可將礦車擋住。,41,鋼絲繩擋車簾是以兩根150mm的鋼管為立柱，用鋼絲繩與直 徑為25mm的圓鋼編成簾形，手拉懸吊鋼絲繩將簾上提，礦車 可以通過；放松懸吊繩，簾子下落而起擋車作用 。,42, 在斜巷中部設固定式擋車器懸吊式自動擋車器。,當提升容器正常運行時，碰撞擺動桿1后，擺動幅度不大，觸不到框架上橫桿2；一旦發(fā)生跑車事故，脫鉤的提升容器碰撞擺動桿后，可將通過牽引繩和擋車鋼軌6相連的橫桿2打開，8號鐵絲失去拉力，擋車鋼軌一端迅速落下，起到防止跑車的作用。,43,8.4.3 上坡施工法,8.4.3.2 通風,兩件事需要注意： 一是底板經常掘不夠，巷道上漂，若不隨時測量糾正，就不能保持設計的傾斜角度； 二是爆破時巖石拋擲出來，很容易打到棚式支架的頂梁上，以致崩倒棚子。為此多采用底部掏槽，如圖9-1所示。,8.4.3.1 炮眼布置,為避免巷道底板掘不夠，出現(xiàn)巷道上漂，多采用底部掏槽，掏槽眼數(shù)目視巖石軟硬程度而定。通常對較硬巖石，掏槽眼下部眼孔應深入底板下200mm，避免巷道上漂現(xiàn)象。,44, 煤層軌道上山和和輸送機上山之間，在地質條件不復雜的情況下，每隔2050m開一條貫通聯(lián)絡巷，以滿足通風的要求，同時可以利用這些聯(lián)絡巷作為避炮硐。如果是單巷掘進，則必須每隔75100m另掘一避炮硐。,由于瓦斯比空氣輕，向上掘進時易于積聚在工作面上方，所以通風問題特別重要。除前述應采用雙巷掘進外，無論工作期間和交接班時都不能停風，并隨時加強瓦斯檢查。 如因檢修停電等原因不得不停風時，全體人員必須撤出，待恢復通風及檢查瓦斯之后，才能進入工作面。,45,8.4.3.3 裝巖和運輸, 人工裝巖 配合人工裝巖的運輸方法有： 鏈板輸送機：傾角25以下； 鐵溜槽：2535； 搪瓷溜槽：1528； 沿巷道底板自溜：傾角大于35。, 機械裝巖,ZMZ-17型裝煤機 + 鏈板輸送機運輸 ：傾角小于10的上山。,耙斗裝巖機，用在傾角小于30的巷道，但應特別注意安設牢固，以防下滑。移動裝巖機可以用提升絞車。如上山傾角大，可用提升絞車和耙斗裝巖機絞車聯(lián)合作業(yè)。,46, 運料 使用輸送機運輸時，通常還需要鋪設礦車軌道，或者在雙巷掘進時，一條巷道鋪軌，一條巷道鋪設輸送機，也可采用單軌吊車運料。, 提升或下放礦車，可采用在上山與平巷接口處一側的專用小絞車（圖8.11）。上山長度超過絞車纏繩量時，則需在上山中部增設臨時絞車作分段提升如下圖。,47,8.5 煤倉施工,煤倉分垂直式和傾斜式，垂直式是圓形斷面，傾斜式拱形斷面，其傾角在60-70以上。無論垂直式或傾斜式煤倉，其下口均要收縮成適合安裝閘門的斷面。 采區(qū)煤倉永久支護：料石砌碹或用混凝土澆筑，壁厚300-400mm，也可采用噴射混凝土，噴厚一般在150mm左右。 煤倉位于穩(wěn)定堅固的巖層中時，也可以不支護，但下部漏煤口斜面應采用混凝土澆筑。,48,施工方式 自下向上掘進小反井，自上而下刷大斷面。 （1）普通反井法； （2）吊籠反井法； （3）反井鉆機法； （4）深孔爆破法。,49,8.5.1 反井鉆機施工法,8.5.1.1 施工方式和設備,利用反井鉆機鉆鑿反井的方式有兩種，即 上行擴孔法：把鉆機安裝在反井上部水平，由上向下先鉆進一個導向孔（直徑216311mm）至反井下部水平，再由下而上擴大至反井的全斷面。 下行擴孔法：把鉆機安裝在待掘反井的下部水平，先由下向上鉆一導向孔，然后自上而下擴大到斷面。 下行擴孔法的巖屑沿鉆桿周周下落，因此要求鉆鑿直徑較大的導向孔，否則巖屑下落時在擴孔器邊刀處重復研磨，不僅加劇了刀具的磨損，也影響了擴孔的速度；向上鉆導向孔的開孔比較困難，人員又在鉆孔下方，工作條件較差。正是由于這些原因，國內外多采用上行擴孔法。,50,我國煤礦應用的反井鉆機主要有國產的TYZ-I000，AF-2000, LM-120， ATY-1500及ATY- 2500等型號。其中常用的有TYZ、LM型和ATY型系列的反井鉆機，它主要由主機、鉆具（鉆桿與鉆頭）、動力車、油箱車、起吊裝置等部分組成。鉆頭分超前孔鉆頭和擴孔鉆頭，主機帶有軌道平板車，工作時作裝卸鉆桿用，鉆完后，主機倒放在平板車上運送出去。,8.5.1.1 施工方式和設備（續(xù)）,51,ZFYD1200 反井鉆機,52,現(xiàn)以LM-I20型反井鉆機為例來說明某礦采用反井鉆機施工煤倉的方法。 1）準備工作 （1）施工之前應在反并的上口位置，按照設計尺寸要求用混凝土澆筑反井鉆機基礎。 （2）鉆進時冷卻器的冷卻水要求流量為7.2m/h，壓力為0.8MPa；導孔鉆進時，用于冷卻鉆頭和排除巖屑的沖洗水要求流量為30m/h，壓力為0.71.5MPa。 （3）在施工現(xiàn)場將電源分別接人電動機。 （4）鉆機安裝。鉆機按照圖8.12所示位置排列，然后找正鉆機車的位置，擰緊卡軌器后，按照步驟進行按照工作。,8.5.1.2 反井鉆進,53,54,2）反井施工 （1）導孔鉆進。 導孔鉆進是將液壓馬達調成串聯(lián)狀態(tài)，把事先與穩(wěn)定鉆桿接好的導孔鉆頭放入井中心就位，啟動馬達，慢慢下放動力水龍頭，連接導孔鉆頭，啟動水泵向水龍頭供水。開始以低鉆壓向下鉆進，開孔鉆速控制在11.5m/h之間。導孔深度達3m以后，增加推力油缸推力，進行正常鉆進。 （2）擴孔鉆進。導孔鉆透后，在下部巷道將導孔鉆頭和與之相接的穩(wěn)定鉆桿一同卸下，再接上直徑1.2m的擴孔鉆頭。擴孔鉆進情況如圖8.13所示。,8.5.1.2 反井鉆進（續(xù)）,55,反井鉆機施工工藝,1-反井鉆機， 2-鉆桿， 3-導孔鉆頭， 4-下水平巷道， 5-等候裝接的擴孔鉆頭， 6-擴孔工作中的擴孔鉆頭， 7-擴孔后的導井井筒， 8-自由落下的巖碴。,56,57,現(xiàn)以LM-I20型反井鉆機為例來說明某礦采用反井鉆機施工煤倉的方法。 1）準備工作 （1）施工之前應在反并的上口位置，按照設計尺寸要求用混凝土澆筑反井鉆機基礎。 （2）鉆進時冷卻器的冷卻水要求流量為7.2m/h，壓力為0.8MPa；導孔鉆進時，用于冷卻鉆頭和排除巖屑的沖洗水要求流量為30m/h，壓力為0.71.5MPa。 （3）在施工現(xiàn)場將電源分別接人電動機。 （4）鉆機安裝。鉆機按照圖8.12所示位置排列，然后找正鉆機車的位置，擰緊卡軌器后，按照步驟進行按照工作。,8.5.1.3 反井刷大,58,用鉆機鉆擴完直徑1.2m反井全深后，即可以按設計煤倉規(guī)格進行刷大。煤倉刷大施工設備布置如圖8.14所示。 1）打眼：YT-24 2）爆破器材：1號煤礦硝銨炸藥，毫秒延期雷管。 3）起爆：MFB-150型發(fā)爆器。 4）炮眼：無需再打掏槽眼；距下口2m時，一次爆透。 5）通風：壓入式，5.5KW局扇+500mm膠質風筒； 6）裝巖運輸：矸石自溜+耙斗裝巖機+礦車 7）輔助運輸提升：JD-25絞車+1m3吊桶，繩梯。 8）支護：錨噴網臨時支護。,8.5.1.3 反井刷大,煤倉砌筑時的支模方法，通常采用繩捆模板或固定模板，支模工作在木腳于架上進行，組裝拆卸困難，影響砌筑速度。因此，該礦在砌筑煤倉時，改變了上述的