掘進(jìn)工復(fù)訓(xùn)教案----杜保軍

1、巷道掘進(jìn)與頂板災(zāi)害防治教案安陽(yáng)鑫龍公司龍山煤礦2013年4月13日課 題：巷道掘進(jìn)與頂板災(zāi)害的防治目的、要求：通過學(xué)習(xí)，掌握巷道掘進(jìn)與頂板災(zāi)害的防治的基本知識(shí)及操作技能，提高自我保安能力。重 點(diǎn)：巷道掘進(jìn)技術(shù)難 點(diǎn)：頂板災(zāi)害的防治教 師：杜保軍時(shí) 間：2013年4月13日地 點(diǎn)：教 法：講授法 第一節(jié) 巷道支護(hù)一、巷道圍巖壓力巷道圍巖壓力：圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上的擠壓力或塌落巖石的重力，統(tǒng)稱為巷道圍巖壓力。主要有松動(dòng)、變形、膨脹、撞擊圍巖壓力組成。礦山壓力：采掘后煤層上覆巖體在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)支架和圍巖產(chǎn)生的作用力。礦山壓力顯現(xiàn)：在礦山壓力作用下支架和圍巖產(chǎn)生的受力現(xiàn)象。礦山壓力顯現(xiàn)是礦

2、山壓力作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。礦山壓力的存在是絕對(duì)的、是不可控制的；礦山壓力顯現(xiàn)是相對(duì)的、在一定條件下是可控制的；礦山壓力顯現(xiàn)和礦山壓力大小并不一定成比例。1、影響礦山壓力顯現(xiàn)的因素：巖石性質(zhì)、開采深度、煤層傾角、地質(zhì)構(gòu)造、巷道布置、開采順序、支護(hù)方式、回采高度、控頂距離、推進(jìn)速度等。2、頂板壓力的一般規(guī)律（1）巷道斷面越寬，頂板壓力越大。（2）空頂時(shí)間越長(zhǎng)，頂板壓力越大。（3）護(hù)巷煤柱越小，頂板壓力越大。（4）地質(zhì)構(gòu)造越多，頂板壓力越大。二、圍巖分類巖石的物理性質(zhì)：密度、重度、孔隙性和碎脹性。力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度、自穩(wěn)性和可爆性。按成因分：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。1、普氏圍巖分類f普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)

3、，前蘇聯(lián)科學(xué)家M.M.普羅托奇雅可諾夫于1962年提出的“堅(jiān)固性”作為巖石工程分類的依據(jù)。f普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)，是用巖石的單向搞壓強(qiáng)度RC（MPa）除以10。根據(jù)f的大小，將巖石分十級(jí)十五種，煤炭行業(yè)歸納為5大類，便于現(xiàn)場(chǎng)管理。類：穩(wěn)定圍巖，f10類：穩(wěn)定性較好圍巖，f8-10類：中等穩(wěn)定性圍巖，f4-6類：穩(wěn)定性較差圍巖，f2-3類：不穩(wěn)定圍巖，f2。2、煤巷頂板圍巖穩(wěn)定性分類類：非常穩(wěn)定類：穩(wěn)定類：中等穩(wěn)定類：不穩(wěn)定類：極不穩(wěn)定其分類指標(biāo)：三個(gè)強(qiáng)度、三個(gè)距離、一個(gè)比值。3、松動(dòng)圈圍巖分類隨著采深增加，圍巖軟化和地應(yīng)力增設(shè)成為圍繞巖分類的主要因素?！靶聤W法”理論有一個(gè)先天缺陷：圍巖的彈塑性假

4、設(shè)，將彈塑性變形作為支護(hù)的主要對(duì)象，這與實(shí)踐嚴(yán)重不符；上世紀(jì)70年代，中國(guó)礦大董方庭教授提出的松動(dòng)圈理論：巷道開鑿后，圍巖原巖應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化，圍巖應(yīng)力以集中應(yīng)力的方式在圍巖中重新分配，圍巖從三向應(yīng)力的強(qiáng)度降低到二向應(yīng)力的強(qiáng)度。這兩種變化使圍巖發(fā)生了超過圍巖極限強(qiáng)度的破裂變化，即稱之圍巖松動(dòng)圈。松動(dòng)圈以外是壓密圈，正是這個(gè)壓密圈承受圍巖應(yīng)力，所以，支護(hù)只解決松動(dòng)圈帶來的荷載。將松動(dòng)圈LP大于1.5的巖層劃歸軟巖的范疇，以解決硬巖不一定好支護(hù)，軟巖不一定難支護(hù)的問題。圍巖分六類：類：穩(wěn)定圍巖，LP400類：穩(wěn)定性較好圍巖，L400-1000類：中等穩(wěn)定性圍巖，LP1000-1500類：穩(wěn)定性較差圍

5、巖，LP1500-2000類：不穩(wěn)定圍巖，LP=2000-3000類：極不穩(wěn)定圍巖，LP3000三、巷道礦壓控制1、支護(hù)理論懸吊、組合拱、松動(dòng)圈2、巷道礦壓控制的原理與途徑原理：（1）抗（2）讓（3）躲（4）移途徑：（1）保護(hù)（2）支護(hù)（3）維護(hù)四、巷道掘進(jìn)1、巷道斷面形狀及尺寸（1）巷道斷面形狀平頂形：梯、矩、不規(guī)則拱形：半圓、切圓、三心不規(guī)則形：馬蹄、圓、橢圓（2）選擇巷道斷面形狀的因素所穿過煤巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，礦壓方向及大小。報(bào)務(wù)年限和用途支護(hù)方式和支護(hù)材料（3）省政府頒發(fā)的關(guān)于加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)的若干規(guī)定對(duì)巷道凈斷面的規(guī)定煤礦在用巷道凈斷面能滿足通風(fēng)、行人、運(yùn)輸和設(shè)置安全生產(chǎn)設(shè)施的需要

6、：礦井主要運(yùn)輸巷、主要通風(fēng)巷凈高不低于2，凈斷面不小于82；采區(qū)巷道凈高不低于1.8，凈斷面不小于52。2、巷道掘進(jìn)（1）掘進(jìn)工序： 破、裝、運(yùn)、支、輔助（排水、鋪軌、水溝鋪設(shè)）等。（2）破巖方法 鉆爆炮眼分掏槽眼、輔助眼和周邊眼三種光面爆破的標(biāo)準(zhǔn)A、眼痕率：硬巖不小于80，中硬巖不小于60。B、軟巖巷道，周邊成型應(yīng)符合設(shè)計(jì)輪廓。C、兩炮的銜接臺(tái)階尺寸：眼深小于3m，不得大于150mm，眼深為5m時(shí)，不得大于250mm。D、巖面不應(yīng)有明顯的炮震裂縫。機(jī)械風(fēng)鎬：軟圍巖、修輪廓、挖窩、拉底等綜掘機(jī)：截割頭有縱向和橫向出軸旋轉(zhuǎn)兩種，形狀有圓錐形、半球形和滾筒形等，煤/巖巷綜掘機(jī)。鑿巖臺(tái)車（3）半煤巖

7、巷掘進(jìn)半煤巖巷：在巷道掘進(jìn)過程中既有煤巷由有巖巷，當(dāng)巖巷占掘進(jìn)斷面面積1/5-4/5。煤巷：沿煤層掘進(jìn)的巷道，在掘進(jìn)斷面中，煤層占了4/5（包括4/5 在內(nèi)）。掘進(jìn)采石位置：挑頂（有假頂或沿坡度時(shí)才用）臥底挑頂臥底（保證巷道順直和坡度）施工組織及優(yōu)缺點(diǎn)煤巖不分，全斷面一次掘進(jìn)；工作組織簡(jiǎn)單，能加快掘進(jìn)速度，但煤炭損失大，一般用于煤厚小于0.5煤質(zhì)差的情況。分掘分運(yùn)；能回收煤炭資源，但工作組織較復(fù)雜，掘進(jìn)速度較慢。（4）交岔點(diǎn)施工架棚交岔點(diǎn)架抬棚的要求：雙暗抬棚且支護(hù)穩(wěn)固可靠、穿梁專門制作、穿梁成雙且不少于四根、支設(shè)時(shí)保證支護(hù)面積內(nèi)受力均勻、穿梁與抬棚接合緊密、開口第一棚沿穿梁端架設(shè)。砌碹交岔點(diǎn)

8、：開掘主巷護(hù)頂開幫砌墻放頂立胎砌拱錨噴交岔點(diǎn)，采用全斷面光面爆破，一掘一錨，一次成巷。（5）硐室施工全斷面一次掘進(jìn)法適用于斷面小于152、高不大于5情況。臺(tái)階工作面施工法適用于高度大、巖層穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的條件下。A、正臺(tái)階工作面施工法。工作安全可靠，在穩(wěn)定較差的松軟巖層中，宜采用此法。B、倒臺(tái)階工作面施工法。挑頂爆破效率高，裝巖方便。導(dǎo)硐施工法A、中央導(dǎo)硐施工法B、兩側(cè)導(dǎo)硐施工法五、巷道支護(hù)由于巷道開挖及煤體回采的影響，引起周圍巖層中出現(xiàn)應(yīng)力重分布，其結(jié)果導(dǎo)致應(yīng)力在巖體中出現(xiàn)了局部高應(yīng)力區(qū)。它直接影響著巷道支護(hù)方案的選擇。隨著煤炭的不斷開采，淺部、易開采的煤層已所剩無幾，目前我國(guó)主要產(chǎn)煤礦區(qū)中

9、，除神府煤田及山西的個(gè)別礦區(qū)外，大部分地區(qū)均已開采深部煤層或地質(zhì)條件較復(fù)雜、地應(yīng)力較大、較難以開采的煤層。這樣就給井下巷道維護(hù)帶來更高的要求，傳統(tǒng)的巷道支護(hù)如棚式支護(hù)、砌碹支護(hù)等方式已不能滿足煤炭安全生產(chǎn)的要求。1、目前常用的支護(hù)方式由于巷道的開挖形成空洞，破壞了原巖體中的原有的應(yīng)力狀態(tài)，巷道周邊由原來的三向應(yīng)力狀態(tài)變成了兩向應(yīng)力狀態(tài)，從而出現(xiàn)了應(yīng)力重分布與應(yīng)力集中現(xiàn)象，這二者導(dǎo)致了在巖體中分別出現(xiàn)了較大的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力的出現(xiàn)，并使巖體向巷道內(nèi)移動(dòng)，若不進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)，巷道會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，影響到其使用功能，更為嚴(yán)重的是由于巖體中構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)理裂隙發(fā)育，當(dāng)變形量達(dá)到一定程度后就會(huì)產(chǎn)生冒頂片幫等事

10、故，嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)。根據(jù)支護(hù)材料不同巷道支護(hù)方式分類如下：（1）棚式支護(hù) （木支護(hù)，混凝土支架，金屬支架等，其中金屬支架又有普通金屬支架及可縮性金屬支架。 ）這類支護(hù)方式主要用于矩形及梯形巷道。（2） 砌碹支護(hù)：料石砌碹，現(xiàn)澆混凝土。（3）錨噴支護(hù)：錨桿支護(hù)、噴射砼支護(hù)、錨噴聯(lián)合支護(hù)、錨噴支護(hù)（網(wǎng)、鋼帶、梯子梁等）聯(lián)合支護(hù)。 （4）錨桿（錨索 錨網(wǎng) ）安全、經(jīng)濟(jì)、省力、快速，錨桿支護(hù)是先進(jìn)的支護(hù)方式，是巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向前兩類支護(hù)方式均屬被動(dòng)支護(hù)，錨噴支護(hù)則為主動(dòng)支護(hù)方式，能充分利用圍巖自身的承載能力。（5）注漿（或其他材料）加固補(bǔ)強(qiáng)圍巖，與以上支護(hù)形式共同達(dá)到預(yù)期支護(hù)目標(biāo)。（6

11、）省政府頒發(fā)的關(guān)于加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)的若干規(guī)定對(duì)巷道支護(hù)的規(guī)定煤巷采用金屬支護(hù)（包括錨網(wǎng)支護(hù)），巖石巷道采取光面爆破、砌碹或其他復(fù)合型支護(hù)形式，杜絕木支護(hù)。2、噴射砼支護(hù)原理（1）封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化作用（2）補(bǔ)強(qiáng)圍巖，噴射砼具有較高的速度噴射至巖面，其漿體充入巖體表面裂隙中，使得巖體的整體強(qiáng)度得到提高。（3）改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。巷道開挖后巖體變形二向應(yīng)力狀態(tài)，而噴射砼支護(hù)后由于其具有一定的強(qiáng)度，使圍巖由二向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，圍巖承載能力得到提高。（4）組合拱作用。噴射砼與圍巖經(jīng)裂隙而相互咬合而形成組合拱共同承載。（5）柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴射砼厚度較小，具有一定的變形能力，在圍巖應(yīng)力較大時(shí)可

12、產(chǎn)生一定的變形，以釋放圍巖應(yīng)力，從而取得較好的支護(hù)效果。第二節(jié) 巷道頂板災(zāi)害的原因及防治措施1、頂板事故分類頂板事故分兩類：巷道頂板事故和采面頂板事故。巷道頂板事故按事故發(fā)生地點(diǎn)分類：掘進(jìn)工作面頂板事故和巷道交岔點(diǎn)頂板事故。 2、冒頂前的預(yù)兆響聲、裂隙、離層、掉矸 、片幫、支架突然嚴(yán)重變形、 瓦斯涌出突然增大、淋水加大等。3、巷道冒頂?shù)脑蛑ёo(hù)方式選擇不當(dāng)巷道布置位置不合理交岔等處斷面過大頂板支護(hù)不及時(shí)支架支設(shè)質(zhì)量差地質(zhì)構(gòu)造因素影響沖擊波等外力作用4、掘進(jìn)工作面冒頂?shù)姆乐危?）加強(qiáng)對(duì)巷道迎頭附近圍巖穩(wěn)定狀況的觀察，堅(jiān)持敲幫問頂制度；及時(shí)支護(hù)頂板，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（2）提高支護(hù)質(zhì)量，增強(qiáng)支架穩(wěn)定性

13、。（3）合理布置爆眼，控制裝藥量。掘進(jìn)工作面放炮崩倒的棚子應(yīng)由外向里逐架扶正背牢。（4）開岔口選擇巖性較好的位置。（5）錨網(wǎng)支護(hù)遇頂板破碎或地質(zhì)構(gòu)造帶，應(yīng)加大錨桿支護(hù)深度和密度，或及時(shí)改變支護(hù)形式。（6）嚴(yán)格按照安全技術(shù)措施施工。5、冒頂處理及巷道維修的一般原則先外后里、先支后拆、先下后上、先近后遠(yuǎn)、先頂后幫。第三節(jié) 掘進(jìn)安全知識(shí)一、什么叫迎山角，有何規(guī)定？在傾斜的采掘工作面，棚腿中心線與頂?shù)装宕咕€之間向上偏的夾角，叫做迎山角，一般為68度迎1度。水平巷道支架的前傾、后仰應(yīng)符合：合格，偏差±1°（1m垂線不大于17mm）；優(yōu)良，偏差±0.5°（1m垂線不

14、大于9mm）二、掘進(jìn)工作面放炮多少米范圍內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)？掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，放炮前靠近迎頭 10m以內(nèi)的支護(hù)必須進(jìn)行加固。三、什么叫錨網(wǎng)噴支護(hù)？錨桿安裝前有何規(guī)定？聯(lián)合使用錨桿和金屬網(wǎng)加噴混凝土或噴漿的支護(hù)。錨桿安裝前應(yīng)先檢查錨桿孔布置形式、孔距、深度、以及錨桿部件是否符合作業(yè)規(guī)程要求，不符合規(guī)定的要進(jìn)行處理及更換。四、采掘工作面炮眼封泥有哪些規(guī)定？1、炮眼封泥應(yīng)用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分應(yīng)用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮斷線封實(shí)。嚴(yán)禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮泥封泥。無炮泥、封泥不足或不實(shí)的炮眼嚴(yán)禁爆破。2、炮眼深度和炮眼的封泥長(zhǎng)度應(yīng)符合下列要求：（1）炮眼深度

15、小于0.6時(shí)，不得裝藥、爆破；在特殊條件下，如挖底、刷幫、挑頂確需淺眼爆破時(shí)，必須制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6，但必須封滿炮泥。（2）炮眼深度為0.6-1時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于炮眼深度的1/2。（3）炮眼深度超過1時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于0.5。（4）炮眼深度超過2.5時(shí)，封泥長(zhǎng)度不得小于1。（5）光面爆破時(shí)，周邊光爆炮眼應(yīng)用炮泥封實(shí)，且封泥長(zhǎng)度不得小于0.3。（6）工作面有2個(gè)或2個(gè)以上自由面時(shí)，在煤層中最小抵抗線不得小于0.5，在巖層中最小抵抗線不得小于0.3。淺眼裝藥爆破大巖塊時(shí)，最小抵抗線和封泥長(zhǎng)度都不得小于0.3。五、如何進(jìn)行敲幫問頂？1、應(yīng)從有完好支架的地點(diǎn)開始，由近及遠(yuǎn)、先頂后幫進(jìn)行。敲幫問頂所觸及頂板點(diǎn)應(yīng)避開人員站立位置。此范圍內(nèi)嚴(yán)禁其他人員進(jìn)入。2、敲幫問頂時(shí)，頂幫如果發(fā)出空曠的回聲，說明頂幫有松動(dòng)現(xiàn)象，必須立即撬下。3、敲幫問頂時(shí)，頂幫如果發(fā)出清脆的回聲，接著用手