第六章 掘進(jìn)技術(shù).doc

第六章 掘進(jìn)技術(shù)第一節(jié) 巷道掘進(jìn)方法一、巷道掘進(jìn)方法巷道掘進(jìn)方法是指掘進(jìn)方法和工藝的總稱，主要包括破巖、裝巖、運(yùn)巖和支護(hù)等工序。1、破巖（1）鉆爆破巖法：就是利用電鉆（或風(fēng)鉆）打眼、裝藥進(jìn)行爆破。（2）綜合機(jī)械化破巖法：就是利用掘進(jìn)機(jī)對(duì)煤巖體進(jìn)行切割和破碎，具有掘進(jìn)速度快、效率高、巷道成形規(guī)整、巖體免遭炮震破裂、施工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。2、裝巖（1）人工裝巖。目前，大、中型礦井的巷道掘進(jìn)施工有兩種情況采用人工裝巖方法：一種情況是施工現(xiàn)場(chǎng)不具備采用機(jī)械裝巖的條件；另一種情況是具備機(jī)械化裝巖，由于刮板輸送機(jī)的使用，使得裝巖工作量大為減小。(2)機(jī)械裝巖。巷道裝載機(jī)的主要類型有鏟斗后卸式裝巖機(jī)、鏟斗側(cè)卸式裝巖機(jī)、耙斗裝巖機(jī)和蟹爪裝巖機(jī)等。3、運(yùn)巖目前，大、中型礦井煤炭、矸石及材料設(shè)備的運(yùn)輸已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，運(yùn)輸機(jī)械的類型主要有刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)和電機(jī)車等。4、支護(hù)為了維持巷道必要的斷面尺寸，防止圍巖發(fā)生危險(xiǎn)的變形和垮落，必須采取各種方式對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。二、巷道施工方法巷道掘進(jìn)最基本的過(guò)程就是把巖石采用一定的手段破碎下來(lái)，形成設(shè)計(jì)所要求的空間，并對(duì)掘鑿出的空間進(jìn)行支護(hù)。1、巷道施工方法巷道施工的方法一般主要有兩種：一種是分次成巷；另一種是一次成巷。（1）分次成巷。就是分次將巷道做成。（2）一次成巷。就是把巷道施工中的掘進(jìn)、支護(hù)、水溝及鋪設(shè)永久軌道、安設(shè)永久管線等四個(gè)分部工程視為一個(gè)整體，在一定距離內(nèi)，前后連貫地最大限度地同時(shí)施工，一次做成巷道，不留收尾工程。2、一次成巷作業(yè)方式按照掘進(jìn)與支護(hù)的相互關(guān)系，一次成巷可分為平行作業(yè)、單行作業(yè)和多巷交替作業(yè)三種。（1） 平行作業(yè)：采用掘、支平行作業(yè)時(shí)，一般采用全斷面一次掘進(jìn)的方式，適用于圍巖穩(wěn)定，斷面大于8平米的巷道。采用金屬拱形臨時(shí)支架或錨桿臨時(shí)支架。（2） 單行作業(yè)：現(xiàn)將巷道掘進(jìn)一段距離后，停止掘進(jìn)，然后邊拆除臨時(shí)支架，邊將該段巷道改成永久支護(hù)。常用在斷面較小的巷道。圍巖穩(wěn)定性較差時(shí)，可采用短段掘、支的施工方法。（3） 交替作業(yè):當(dāng)一個(gè)綜合工作隊(duì)施工兩個(gè)以上臨近巷道時(shí)，可在一條巷道內(nèi)掘進(jìn)，而在另一條巷道內(nèi)永久支護(hù)，輪流交替完成掘進(jìn)與支護(hù)。第二節(jié) 巖巷掘進(jìn)巖巷是指掘進(jìn)斷面中巖石占4/5以上（包括4/5）的巷道。巖巷的掘進(jìn)，仍以鉆爆法破碎巖石為掘進(jìn)的主要手段。一、巖巷掘進(jìn)破巖方法目前，我國(guó)鉆爆法破碎巖石中普遍采用兩類爆破方法：一類為普通爆破；一類為光面爆破，簡(jiǎn)稱光爆。（一）微差爆破微差爆破是普通爆破中使用最廣泛的一種。它是把炮眼分組以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔進(jìn)行順序起爆的一種延期爆破。微差爆破由于延期時(shí)間控制在130ms以內(nèi)，在煤礦工程爆破中普遍采用。選用煤礦毫秒電雷管第一系列5段，第二系列9段，均可實(shí)現(xiàn)全斷面一次爆破。（二）光面爆破與光爆錨噴技術(shù)1、光面爆破光面爆破是在普通爆破基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種控制爆破。光面爆破是一種成本低、工效高、質(zhì)量好的爆破方法。光面爆破與普通爆破相比，具有四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于光爆巷道成形規(guī)整，消除圍巖凹凸處的應(yīng)力集中，最大限度地保持了圍巖自身強(qiáng)度，從而增強(qiáng)了圍巖自承能力，為錨噴支護(hù)提供了良好基礎(chǔ)。（2）由于光爆大大地減少了掘進(jìn)超挖量，因此，可減少材料消耗，從而降低成本，加快掘進(jìn)速度。（3）光爆可有效地減少對(duì)工作面圍巖的破壞，使井巷圍巖較為穩(wěn)定，有利于施工和安全。同時(shí)也減少了井巷的維修量，降低了井巷的失修率。（4）光爆消除了圍巖的凹凸不平，從而減少了通風(fēng)阻力和瓦斯聚集，有利于安全。2、光爆錨噴技術(shù)（1）光爆錨噴技術(shù)。巖巷光爆錨噴技術(shù)是光面爆破與噴射混凝土支護(hù)的有效結(jié)合。光面爆破能有效地縮小圍巖松動(dòng)范圍，最大限度地保持圍巖的完整性。錨噴能及時(shí)封閉圍巖表面，充填裂縫，調(diào)整應(yīng)力分布狀況，限制圍巖變形，尤其在軟巖巷道支護(hù)中，可伸長(zhǎng)錨桿和柔性噴層相結(jié)合，與圍巖變形位移相適應(yīng)，能有效地支護(hù)，維持巷道的穩(wěn)定性。（2）“三小”光爆錨噴技術(shù)。“三小”是指小直徑釬頭（鉆頭）、小直徑錨桿和小直徑炸藥卷。二、巖巷掘進(jìn)施工安全注意事項(xiàng)（1）嚴(yán)格執(zhí)行正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表和鉆眼爆破說(shuō)明書(shū)的規(guī)定。（2）加強(qiáng)頂板管理工作。（3）平行作業(yè)時(shí)，永久支護(hù)處的工作臺(tái)必須搭設(shè)牢固。（4）開(kāi)眼時(shí)必須使鉆頭落在實(shí)巖上。（5）不允許在殘眼內(nèi)繼續(xù)鉆眼。（6）開(kāi)眼時(shí)給風(fēng)閥門不要突然開(kāi)大。（7）打眼工嚴(yán)禁騎鉆打眼。（8）推進(jìn)鑿巖機(jī)不要橫向用力，應(yīng)隨時(shí)提防突然斷釬。（9）要注意把膠皮管與風(fēng)鉆接牢，以防脫落傷人。（10）缺水或停水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆眼。第三節(jié) 煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)一、煤巷掘進(jìn)礦井掘進(jìn)工作中有80%左右是在煤層中進(jìn)行的。把掘進(jìn)斷面中，煤層面積占4/5以上的巷道稱為煤巷。（一）鉆眼爆破法掘進(jìn)煤巷1、破煤由于煤比較容易破碎，在煤巷掘進(jìn)中廣泛采用煤電鉆進(jìn)行打眼，炮眼深度一般為1.52.5米。煤巷掘進(jìn)，同樣要推廣光面爆破和毫秒電雷管全斷面一次爆破。在有瓦斯的煤層中，毫秒電雷管的總延期時(shí)間不能超過(guò)130ms，以確保爆破時(shí)的安全。2、裝煤方法目前，我國(guó)煤巷掘進(jìn)中常用的裝煤機(jī)械是ZMZ-17型蟹爪式裝載機(jī)。蟹爪式裝載機(jī)的安全注意事項(xiàng)：（1）蟹爪式裝載機(jī)在工作之前，要檢查控制系統(tǒng)、多路換向閥手把位置是否正常，機(jī)器周圍有無(wú)妨礙正常運(yùn)轉(zhuǎn)的障礙物，并向周圍人員發(fā)出開(kāi)車信號(hào)。（2）機(jī)器在行走過(guò)程中，操作人員應(yīng)讓腳躲開(kāi)履帶一定距離，同時(shí)要有專人拖拉電纜，并與機(jī)器保持一定距離，避免拉壞或壓壞電纜。司機(jī)在機(jī)器回轉(zhuǎn)時(shí)要注意避免撞傷人員，同時(shí)注意棚梁被撞。（3）禁止在大于12的斜坡上使用蟹爪式裝載機(jī)，在小于12斜坡上工作時(shí)，為防止機(jī)器下滑，應(yīng)使用木板等物體加以阻止。（4）在檢修和撤離機(jī)器時(shí)，一定要先檢查瓦斯情況，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。同時(shí)要注意工作面情況，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即撤離人員。（5）在煤堆上灑水后方可開(kāi)機(jī)裝運(yùn)，以防止煤塵飛揚(yáng)。（6）當(dāng)發(fā)現(xiàn)有障礙物如大塊煤、雜物、工具等卡住蟹爪和刮板鏈時(shí)，必須停機(jī)處理，嚴(yán)禁在機(jī)器運(yùn)行中用工具或手處理。（7）要檢查機(jī)器的各電氣部分的防爆性能。司機(jī)或檢修人員在工作結(jié)束后，一定要切斷機(jī)器上的總電源。（8）嚴(yán)禁用蟹爪式裝載機(jī)的尾部挑架棚梁，嚴(yán)禁裝煤蟹爪刮碰煤壁。（二）煤巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤巷1、煤巷掘進(jìn)機(jī)煤巷掘進(jìn)機(jī)能夠把掘進(jìn)中破煤、裝煤、轉(zhuǎn)載等工作用一臺(tái)機(jī)器完成，有的掘進(jìn)機(jī)上還裝有錨桿鉆裝機(jī)，可同時(shí)完成支護(hù)工作。它與鉆眼爆破法相比，具有工序少、速度快、效率高、質(zhì)量好、施工安全、勞動(dòng)強(qiáng)度小等優(yōu)點(diǎn)。2、煤巷支護(hù)常采用壓縮性較大的金屬支架和先進(jìn)的錨桿聯(lián)合支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)。在松軟的厚煤層和中厚煤層頂板破碎時(shí)掘巷，必須采用前探梁支架。（三）煤巷掘進(jìn)施工中應(yīng)注意的安全事項(xiàng)（1）煤巷掘進(jìn)一般不破頂板，沿中心線掘進(jìn)，不設(shè)腰線，施工中應(yīng)根據(jù)不同的破巖方法，做好頂板管理工作。（2）在有瓦斯煤層中爆破時(shí)，應(yīng)采用毫秒雷管實(shí)現(xiàn)全斷面一次爆破，其最后一段延期的時(shí)間不得超過(guò)130ms。（3）在巷道頂板破碎、煤質(zhì)松軟、層理節(jié)理發(fā)育或瓦斯?jié)舛冉挡坏皆试S放炮的情況下，應(yīng)采用風(fēng)鎬破煤。（4）使用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤巷時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制空頂距，嚴(yán)禁超空頂作業(yè)。二、半煤巖巷掘進(jìn)半煤巖巷是指在掘進(jìn)斷面中，巖層（包括夾石層）占掘進(jìn)工作面面積大于1/5小于4/5的巷道。1、巷道位置的選擇巷道掘進(jìn)斷面的位置，有挑頂、臥底及挑頂兼臥底三種情況。在實(shí)際工作中，由于煤層地質(zhì)條件的變化，同一巷道挑頂、臥底的情況并非固定不變，有時(shí)甚至?xí)弘x煤層穿進(jìn)全巖掘進(jìn)。2、炮眼布置半煤巖工作面，由于煤層較軟，掏槽眼多布置在煤層中。煤、巖分次鉆眼爆破時(shí)應(yīng)加強(qiáng)頂板管理，防止崩倒支架，造成冒頂。3、施工組織施工中應(yīng)盡量采取分掘分運(yùn)的方式，以利于煤炭資源的回收，保證煤的質(zhì)量。第四節(jié) 上、下山掘進(jìn)傾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。一、下山掘進(jìn)1、鉆眼工作下山掘進(jìn)的特點(diǎn)是工作面在下面，根據(jù)其特點(diǎn)鉆眼時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：（1）在迎頭打眼時(shí)，應(yīng)將底部浮煤、浮矸清理到實(shí)底，排盡積水，嚴(yán)禁在水中打眼。（2）在傾角較大的巷道打眼，每打一個(gè)眼，釬桿撥出后立即插上木塞，防止浮煤、浮矸將眼封堵。（3）迎頭打眼作業(yè)，應(yīng)時(shí)時(shí)注意防止發(fā)生跑車、透水事故，經(jīng)常檢查跑車防護(hù)裝置的有效性，并注意透水預(yù)兆，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。（4）打周邊眼時(shí)，為了便于把握巷道的坡度和方向，可先在工作面打一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)眼，插上木棍，以示鉆眼方向。謹(jǐn)防坡度不夠，造成巷道“漂底”。2、裝巖運(yùn)輸使用耙斗裝巖機(jī)時(shí)要注意三點(diǎn)：（1）耙斗裝巖機(jī)下放時(shí)，絞車回車速度不要過(guò)猛，下山坡度較大時(shí)，要防止?jié)L碴傷人。（2）當(dāng)箕斗或礦車下放接近裝巖機(jī)時(shí)應(yīng)減速，避免發(fā)生沖撞。（3）用耙斗裝巖機(jī)裝巖，最好選擇大容量的礦車或箕斗配套使用。掘進(jìn)下山時(shí)，一般都采用礦車運(yùn)輸。為了避免發(fā)生斷繩和脫鉤事故，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置防止跑車的裝置。3、排水在下山巷道中，每隔一定距離開(kāi)掘一條橫水溝等措施，攔截上部平巷滲水和煤巖涌水。當(dāng)下山傾角不超過(guò)25，長(zhǎng)度不超過(guò)300m時(shí)，可采用單段排水；當(dāng)下山傾角大于25，長(zhǎng)度很大，且水沿巷道全長(zhǎng)涌出時(shí)，可采用接力排水，在巷道中設(shè)置中間水倉(cāng)。二、上山掘進(jìn)1、鉆眼工作（1）打眼過(guò)程中要時(shí)時(shí)注意頂幫的變化，及時(shí)敲幫問(wèn)頂和處理浮石。（2）工作面的支架、臨時(shí)支護(hù)等必須打緊，防止手攀腳蹬，支架傾倒傷人。（3）打眼時(shí)人不要對(duì)準(zhǔn)眼口，以免釬桿折斷滑下傷人。（4）在傾角超過(guò)25以上的巷道打眼時(shí)，其后方要設(shè)擋板，防止人員下滑，發(fā)生事故。（5）要準(zhǔn)確掌握周邊眼的角度，防止角度不夠，造成“頂?shù)汀?。?）為防止放炮崩倒棚子，多采用底部掏槽，并要掌握好炮眼的深度和角度。2、裝巖運(yùn)輸在近水平或緩傾斜煤層中，上山掘進(jìn)一般用礦車或輸送機(jī)運(yùn)輸。如果斜長(zhǎng)過(guò)大，應(yīng)安設(shè)多臺(tái)絞車，實(shí)行分段接力提升，并應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)防跑車裝置。3、通風(fēng)掘進(jìn)上山時(shí)應(yīng)特別注意通風(fēng)工作。第五節(jié) 特殊巷道施工技術(shù)一、大斷面硐室施工大斷面硐室施工方法一般有三種，即全斷面施工法、臺(tái)階工作面施工法和導(dǎo)硐施工法。二、采區(qū)煤倉(cāng)施工采區(qū)煤倉(cāng)的施工大多采用反井法施工，反井法施工的要點(diǎn)是：先自下向上掘小反井，再自上向下刷大至設(shè)計(jì)斷面，進(jìn)行支護(hù)。根據(jù) 地質(zhì)及施工條件可以采用吊罐反井法、垛盤反井法及反井鉆機(jī)法等。1、吊罐反井法2、垛盤反井法3、反井鉆機(jī)法第六節(jié) 特殊條件下的巷道施工一、巷道通過(guò)軟巖、煤及斷層破碎帶的施工在松軟易破碎巖層中掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用圍巖暴露面積小、暴露時(shí)間短的施工方法。掘進(jìn)工作面臨近斷層或穿越斷層帶時(shí)，架棚支護(hù)巷道支護(hù)應(yīng)盡量采用“U”形鋼可縮性支架支護(hù)，棚距要縮小。在斷層前5m左右時(shí)，要采用密集支柱。當(dāng)頂板特別松軟易破碎時(shí)，可打撞楔控制破碎頂板。也可采用對(duì)頂板注漿錨固的方法，增強(qiáng)破碎頂板的穩(wěn)定性與承載能力。巖巷掘進(jìn)時(shí)，根據(jù)支護(hù)方式和圍巖破碎程度的不同可采用短掘短砌法、隨掘隨錨噴法和超前導(dǎo)硐法。二、穿巷掘進(jìn)穿巷掘進(jìn)時(shí)，存在以下三種情況：第一種是平面交叉通過(guò)；第二種是從原巷道下面穿過(guò)；第三種是從原巷道上面穿過(guò)。穿巷掘進(jìn)小于20m時(shí)，掘進(jìn)工作面每次放炮前，必須派出警戒人員到通向穿過(guò)地點(diǎn)的所有通路設(shè)置警戒。三、巷道交岔點(diǎn)施工1、交岔點(diǎn)常用施工方法（1）全斷面掘進(jìn)法。這種方法是隨掘進(jìn)隨支護(hù)，一次完成。它用在穩(wěn)定巖層中，采用錨噴支護(hù)方法的交岔點(diǎn)最為合適。（2）擴(kuò)幫刷大法。（3）掘?qū)ы戏ā?、施工安全注意事項(xiàng)（1）采用擴(kuò)幫刷大或掘小導(dǎo)硐施工法時(shí)，擴(kuò)幫和挑頂應(yīng)采用打淺眼、少裝藥、多打眼、放小炮或用風(fēng)鎬、手鎬掘進(jìn)。（2）交岔點(diǎn)頂板標(biāo)高和巷道寬度都是變化的，應(yīng)掌握好炮眼的方向和深度，以免造成局部超挖或欠挖；更應(yīng)防止崩倒臨時(shí)支架，造成冒頂、片幫。（3）架棚式交岔點(diǎn)應(yīng)架設(shè)抬棚，抬棚要有專門設(shè)計(jì)。各種抬棚插梁必須成雙數(shù)、對(duì)稱擺放，防止受力不均。抬棚架完后，應(yīng)架設(shè)鎖口棚，鎖口棚柱腿應(yīng)緊貼抬棚柱腿，但深度不得超過(guò)抬棚柱腿，鎖口棚高度不應(yīng)超過(guò)主抬棚。（4）在已施工的巷道新開(kāi)口掘進(jìn)交岔點(diǎn)時(shí)，必須加固開(kāi)口處及其附近巷道的支護(hù)。四、彎道施工巷道施工中，經(jīng)常遇到曲線段巷道即彎道。彎道必須按設(shè)計(jì)曲率半徑掘進(jìn)，巷道中線的延伸、工作面炮眼布置、支護(hù)和裝巖機(jī)的使用等具有以下特點(diǎn)和要求：（1）巷道中線的延伸。準(zhǔn)確地掌握巷道前進(jìn)方向是保證彎道施工質(zhì)量的主要因素。（2）炮眼布置。由于彎道外幫較內(nèi)幫長(zhǎng)，要使巷道沿設(shè)計(jì)曲線前進(jìn)，每茬炮的進(jìn)度外幫就要比內(nèi)幫大，掏槽眼的位置向外幫適當(dāng)偏移，同時(shí)外幫的幫眼要適當(dāng)加深，并相應(yīng)增加裝藥量，相反，內(nèi)幫的炮眼深度要減小。進(jìn)入直線后恢復(fù)原直線炮眼布置，但當(dāng)采用隨掘進(jìn)隨架設(shè)普通臨時(shí)支架時(shí)，為了防止爆落矸石崩倒支架，靠外幫的炮眼應(yīng)稍多裝些藥，以便使爆落的矸石沿合力方向朝向巷道中心線方向飛落，不致偏向外幫打倒棚腿。（3）支護(hù)。采用棚式支護(hù)時(shí)，頂梁的方向應(yīng)正對(duì)曲線圓弧的圓心呈扇形排列。由于外幫的棚距比內(nèi)幫大，架設(shè)支架時(shí)，一定要注意掌握好外幫、內(nèi)幫及巷道中心線上的三個(gè)間距，并使頂梁中心正對(duì)巷道中心線。（4）耙斗裝巖機(jī)在彎道中的使用。耙斗裝巖機(jī)在曲線段巷道裝巖時(shí)，由于各巷道的曲率大小不同，以及耙斗裝巖機(jī)距工作面的距離不同，耙斗往往不能直接由工作面把矸石扒到機(jī)體裝車，因此，就要分次扒運(yùn)矸石。五、遇突出空洞及陷落柱時(shí)的掘進(jìn)巷道通過(guò)突出空洞時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）在探清情況下直接通過(guò)時(shí)，距空洞2-3m就應(yīng)采用放小炮的方法掘進(jìn)，以防冒頂或掉底。（2）對(duì)巷道頂、幫的較大空洞應(yīng)按規(guī)定采取封閉措施，以防瓦斯積聚，造成隱患。（3）對(duì)大的空洞應(yīng)提前停掘，以防掘透空洞，發(fā)生二次突水或透水事故。巷道通過(guò)陷落柱時(shí)，應(yīng)注意以下安全事項(xiàng)：（1）在接近含水的陷落柱時(shí)，應(yīng)提前探水前進(jìn)。（2）采用鉆爆法掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)縮小循環(huán)進(jìn)度，改變支護(hù)參數(shù)或方式，加強(qiáng)頂板管理。（3）煤巷綜掘時(shí)，應(yīng)由地質(zhì)部門給出腰線，嚴(yán)格按中心、腰線施工。（4）陷落柱巖石較軟時(shí)，掘進(jìn)機(jī)直接淺刀截割破巖；巖石較硬時(shí)，鉆爆法破巖，掘進(jìn)機(jī)出碴。六、石門揭開(kāi)有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的施工（一）國(guó)家規(guī)定（1）在工作面距煤層法線距離10m之外，至少打兩個(gè)前探鉆孔，掌握煤層賦有條件、地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯情況等。（2）在工作面距煤層法線距離5m以外，至少打兩個(gè)穿透煤層全厚或見(jiàn)煤深度不少于10m的鉆孔，測(cè)定煤層瓦斯壓力或預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性。（3）工作面與煤層之間的巖柱尺寸應(yīng)根據(jù)防突措施要求、巖石性質(zhì)、煤層傾角等確定。（二）震動(dòng)