煤礦巷道施工技術()掘進、支護設備及工程材料

1、巷道施工技術與快速掘進目錄一、引言、巷道地壓及其特點二、掘進、支護設備；工程材料三、巷道斷面設計四、巷道掘進五、巷道支護七、硐室施工、快速掘進錄像及復習六、采區(qū)巷道和煤倉施工Company Logo第二章掘進、支護設備及工程材料一、掘進機械、支護設備二、常用工程材料Company Logo第一節(jié)掘進、支護設備煤礦巷道施工技術的內容。掘進工藝：鉆爆破巖掘進、懸臂式掘進機、連續(xù)采煤機、掘錨聯(lián)合機組、全斷面掘進機。支護工藝：木支護、砌碹支護、金屬支架、混凝土支架、錨桿、錨噴支護、液壓支架支護。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo一、鉆爆破巖掘進機械巖巷鉆眼機械氣動鑿巖機電動、內燃鑿

2、巖機液壓鑿巖機液壓掘進鉆車煤巷鉆眼機械煤電鉆、風鉆。鉆眼工具配件釬頭釬桿第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo第二章掘進、支護設備及工程材料沖擊破巖原理破巖原理鑿巖機是利用壓氣推動機體內的活塞前后移動打擊釬子完成鉆眼工作的。它的破巖原理(鉆孔形成過程)如圖21所示。 釬刃在沖擊力F的作用下鑿入巖石，鑿出深度為的溝槽工一工，然后將釬子轉動一角度口，再次沖擊，此時不但鑿出溝槽一，而且兩條溝槽之間的巖石，也被沖擊時產生的水平力H剪切掉。為使釬刃始終作用在新的巖面上，必須及時排除巖石碎屑。沖擊、轉桿、排粉，往復循環(huán)地持續(xù)進行，便可鑿出圓形炮眼。Company Logo引言-巷道施工技術

3、的內容氣動鑿巖機Company Logo引言-巷道施工技術的內容電動鑿巖機Company Logo引言-巷道施工技術的內容內燃鑿巖機Company Logo引言-巷道施工技術的內容液壓鑿巖機點擊圖片查看鑿巖機工作演示Company Logo引言-巷道施工技術的內容煤礦用全液壓掘進鉆車Company Logo氣動與液壓鑿巖機的對比第二章掘進、支護設備及工程材料全液壓機組的施工效果對比。對比項目 傳 統(tǒng) 風 鉆 YYTZ26C 5 全液壓機組 施工準備 1) 傳統(tǒng)風鉆 ( 含機身 ) 管線 ( 風、水、油 ) 繁雜，鉆孔前后耗工耗時量大，且隨洞深的增加就位及撤離不便。 2) 一般準備時間在 1 小

4、時左右。 1) 采用整機設計，結構緊湊，同時機上配有軌輪移動方便，受洞深長度影響小。 2) 準備時間在 20 分鐘左右。 耗電量 105150kwh 3637kwh 凈鉆孔時間 1)最長 7 小時 05 分2)最少 4.0 小時3)一般 5.05.5 小時1)最長 4 小時 20 分2)最少 1 小時 25 分3)一般 2.02.5 小時Company Logo氣動與液壓鑿巖機的對比第二章掘進、支護設備及工程材料全液壓機組的施工效果對比。對比項目 傳 統(tǒng) 風 鉆 YYTZ26C 5 全液壓機組 進 尺 1)最高月進尺 (1 月份 )125 米2)最高日進尺 5.5 米1)最高月進尺 (5 月份

5、 )203 米2)最高日進尺 8.8 米勞動衛(wèi)生監(jiān)測 1) 工作面水霧大，可見度低，距掌子面 45 米內看不見物體 2) 噪聲高，距掌子面 67 米內無法以交談 1) 工作面清晰，肉眼未見霧氣及粉塵，噪聲明顯較少風鉆低 2) 經驗測，結果如下 : 粉塵： 0.26mg/m3 噪聲：瞬時 A 聲級 (LP) 88.290.1dB(A) Company Logo引言-巷道施工技術的內容煤巷施工鉆眼機械煤電鉆Company Logo引言-巷道施工技術的內容配件釬頭Company Logo引言-巷道施工技術的內容硬化鎢類硬質合金片主要性能 成分() 主要性能 合金牌號 碳化鎢 鈷抗壓強度 MPa 洛氏

6、硬度 HRA 抗彎強度MPa 熱導率W(m-K) 適用條件 YG-6 94 6 89.5 13.7 60.7硬煤及較軟巖石 YG-6C 94 6 91 13.2軟和較軟巖石 YG一8 92 8 52.9 89 14.7 59軟和較軟巖石 YG一8C 92 8 88 17.2中硬巖石 YG-II 89 11 47 88 16.7 67中硬、中上等堅硬巖石 YG-IIC 89 11 89 19.6堅固巖石 YG-15 85 16 89 19.6 70.3最堅固巖石Company Logo引言-巷道施工技術的內容配件釬桿Company Logo引言-巷道施工技術的內容配件麻花鉆桿Company Lo

7、go鉆爆破巖掘進機械的選擇、類型選擇、鉆機主要參數(shù)、配件主要參數(shù)第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo引言-巷道施工技術的內容二、懸臂式掘進機Company Logo引言-巷道施工技術的內容掘錨聯(lián)合機組Company Logo掘進機的選型一、掘進機分類根據(jù)經濟截割巖石硬度的不同分類（）煤巷掘進機：經濟截割巖石硬度f；（）半煤巖掘進機：經濟截割巖石硬度6f8；（）巖巷掘進機：經濟截割巖石硬度f9。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo根據(jù)適用巷道斷面大小的不同分類（）小斷面掘進機：適用巷道斷面7m2；（）中斷面掘進機：適用巷道斷面720m；（）大斷面掘進機：適用巷

8、道斷面20m2。根據(jù)整機重量的不同分類（1）輕型掘進機：整機質量20t；（）中型掘進機：整機質量2060t;（）重型掘進機：整機質量60t。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo根據(jù)工作機構的運動形式不同分類可分為縱軸式和橫軸式、擺動式和搖臂式。根據(jù)截割機構的不同分類可分為截鏈式、截盤式、滾筒式和鉆削式。根據(jù)破碎原理的不同分類可分為截割式、沖擊鎬式、滾壓式和高壓水射流式。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo7.根據(jù)傳動方式的不同分類（）機械傳動掘進機：除液壓缸外全部采用機械傳動；（）液壓傳動掘進機：除截割機械外全部采用液壓傳動。8.根據(jù)行走機構的不同分類可分為

9、輪軌式、液壓邁步式、履帶行走式和掩護盾式（甲蟲式）。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo由于懸臂式掘進機同時破碎的斷面所需的功率小，因而其體積小，重量輕，拆裝、運輸及維護都比較方便；機動靈活，可以掘進不同大小、不同形狀的巷道斷面，可以破落f10的各種不同硬度的巖石，適應性強；設備投資少，運行成本低，尤其是履帶行走滾筒截割液壓傳動的懸臂式掘進機體現(xiàn)得更突出，因此得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用，在世界范圍廣泛應用于煤礦、石膏礦、巖鹽礦等非金屬礦山和公路、鐵路、地鐵和水利等各種工程隧道涵洞的掘進。全世界應用量在8000臺左右。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo目前

10、廣泛應用的截割滾筒式懸臂式掘進機，由于其采用截齒截割破碎原理，破碎比能耗大，截割過程不可避免地產生摩擦磨損，摩擦產生的火花和熱量使齒尖溫度可高達1000以上，一方面對存在可燃燒性氣體的工作環(huán)境造成安全隱患，另一方面對齒尖材料的熱硬性要求很高，這就從根本上限制了其可截割巖石硬度的進一步提高。就目前的技術發(fā)展水平而言，部分斷面掘進機適合應用在巖石硬度10,巖石研磨系數(shù)0.2、巷道坡度18。（掩護盾式掘進機可30。）的各類地下工程巷道及涵洞的掘進。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo綜合掘進機械化工作面，除由掘進機、轉載機和運輸設備完成落、裝、轉、運作業(yè)外，還需要配置輔助運輸設備，

11、以便運輸支護材料和其他器材；為了創(chuàng)造一個良好的作業(yè)環(huán)境，需要設置通風和除塵設備，還需要配備相應的供電和控制設備；為了實現(xiàn)安全生產，需要安設瓦斯斷電儀等必要的安全裝置。因此，根據(jù)綜掘工作面的地質條件和掘進工藝，對配套的單機進行合理選擇并組成綜掘機械化成套設備不僅十分必要，而且還可以為取得良好的技術、經濟效益創(chuàng)造有利條件。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo為了提高綜掘機械化成套設備的可靠性，保證配套單機的最佳工況和協(xié)調工作，設備配套應遵循以下原則：（1）配套單機的主要技術特征和參數(shù)必須滿足掘進巷道的地質條件及巷道掘進工藝的要求。（2）綜掘機械化成套設備的綜合生產能力，應以掘進機

12、的生產能力為主要依據(jù)（掘進機的掘進速度經常受支護和轉運設備的影響而不能連續(xù)工作），其他配套設備（橋式皮帶轉載機、可伸縮帶式輸送機）的生產能力應稍高于掘進機的生產能力，過高或偏低都會影響整套設備的協(xié)調工作。(3)選擇掘進機時，應把滿足巷道斷面和所截割煤巖硬度的要求作為主要依據(jù)。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo支護設備木支護砌碹支護金屬支架混凝土支架錨桿、錨噴支護錨桿鉆機、噴漿機液壓支架支護第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo錨桿鉆機第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo錨桿安裝機（車）第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo錨

13、桿安裝機（車）第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo掘進機支護系統(tǒng)第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo錨桿鉆機噴漿機第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo一、水泥第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo一、水泥水泥是人工制造的一種水硬性膠凝材料。工程上主要用它來膠結散粒狀材料，使之成為具有一定強度的整體，如用來制作混凝土、水泥砂漿、噴射混凝土等。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo(一)硅酸鹽水泥 1水泥的定義 國家標準GBl751999規(guī)定： 硅酸鹽水泥：凡是以硅酸鹽水泥熟料，(O5)的石灰石或?；郀t礦渣加入

14、適當?shù)氖?，磨細成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo硅酸鹽水泥可分為兩種類型： I型硅酸鹽水泥，是不摻混合材料的水泥，其代號為PI。 型硅酸鹽水泥，是在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質量5的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的水泥，其代號為P。 普通硅酸鹽水泥：凡是由硅酸鹽水泥熟料、615的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥(簡稱普通水泥)，代號P0。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo 2水泥強度 水泥強度是水泥性能的重要指標，同時也是工程上選用水泥的主要依據(jù)。 水泥強度檢驗標準(GBT1767

15、11999)規(guī)定：水泥、標準砂及水按1：3：O5的比例混合，按規(guī)定的方法制成40 mm40 mm160 mm的試件，在標準條件下溫度為(20士1)、相對濕度90以上進行養(yǎng)護。分別測得3d和28d的抗折強度和抗壓強度。以28d的抗壓強度作為水泥的標號，但3d和28d的抗折強度不得低于表3一l的規(guī)定。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo水泥的其他性質 (1)水泥的密度。 (2)細度。 (3)標準稠度的需水量。 (4)凝結時間。 (5)體積安定性。 (6)水化熱。 (7)抗水性。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Lo

16、go硅酸鹽水泥和普通水泥具有以下特點： (1)早期強度高，凝結硬化快； (2)水化熱高，抗凍性好，但不適合大體積混凝土工程應用。 (3)抗水性較差，耐酸、堿、鹽的化學腐蝕性差。 硅酸鹽水泥和普通水泥在井巷支護上被廣泛應用。 第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo以上礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥各齡期強度應不低于表32的規(guī)定值。這幾種水泥的特點是： (1)抗水性好，對硫酸鹽腐蝕的抵抗力強； (2)水化熱低； (3)凝結較慢，早期強度低； (4)干縮性較大。 這類水泥適用于大體積工程(如堤壩、大型基礎工程等)、海底或含礦物質地下水的水下工程。要求早強或在低溫下施工的工程，不宜使

17、用。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo 在水泥運輸或儲存時，一定要注意防潮、防水，且保存期不宜過長，因空氣中有水分及二氧化碳氣體，會嚴重降低其強度極限和延長終凝時間。一般三個月后就會使強度降低1020。超過三個月，必須重新測定標號，按測得的標號使用。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo二、混凝土 井巷支護常用的混凝土是由水泥、砂、石子和水組成的。其中砂、石子起骨架作用，小石子充填于大石子空隙中，而砂子又充填于石子空隙中。石子稱為粗骨料，砂子稱為細骨料，水泥稱為膠凝料，摻水后成為水泥漿，將砂、石膠凝在一起，經凝結、硬化形成堅硬的混凝土。第二章掘進、支護設備及

18、工程材料Company Logo二、混凝土第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo (一)混凝土的組成料才及要求 1水泥 水泥是混凝土中的膠結材料，配置混凝土時，正確選擇水泥品種及標號是至關重要的，它是決定混凝土質量和經濟合理性的主要因素。 2細骨料 粒徑在O155 mm之間的骨料為細骨料。常用者為天然砂，以河沙為優(yōu)。 天然砂中常夾有一些有害雜質，如粘土、淤泥、云母、硫酸鹽、硫化物等，影響水泥的粘結，減小混凝土強度，會使鋼筋銹蝕。有關規(guī)定見表32，如超過規(guī)定，則必須水洗、篩選，并控制在允許范圍內。 砂按粒徑不同可分為粗砂、中砂和細砂。細砂表面積大，包圍砂粒的水泥漿就要多，水泥用量

19、就大；粗砂總表面積小，節(jié)省水泥，但砂粒間孔隙大，孔隙內又增加了水泥漿，而且在凝結前會產生泌水現(xiàn)象，影響混凝土質量。故砂的粒徑大小必須合理搭配。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo3粗骨料 凡粒徑大于5 mm的骨料為粗骨料，常用的有碎石和卵石兩種。碎石比卵石表面粗糙、多棱角，空隙率和總表面積較大，在同樣條件下，用其制作的混凝土強度較高。 粗骨料有害雜質的含量和具有針、片狀的顆粒不得超過表32的規(guī)定。 粗骨料大小也應合理搭配，使之互相充填，減小空隙，以增加混凝土的密實性和節(jié)省水泥用量。粗骨料粒徑以560 mm為宜。 4水 一般飲用水均可拌制混凝土及養(yǎng)護混凝土。對水的要求是：PH4

20、；硫酸鹽含量按SF計不應超過水重的1。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo(二)混凝土的主要技術性質 未成形的混凝土拌合物，必須具有良好的和易性，即合適的稠度、良好的粘滯性和保水性，以便于施工。硬化后的混凝土則需達到設計強度和有關技術性能。 1混凝土拌合物的和易性 混凝土組成材料按一定的比例加以配合、拌勻而未凝結前，稱為混凝土拌合物。 混凝土拌合物的和易性，是指新拌合的混凝土拌合物在保證質地均勻、各組成成分不離析的條件下，適合于拌合、運輸、澆灌和搗實的綜合性質。和易性好的混凝土拌合物，易于攪拌均勻；運輸與澆灌時不產生離析泌水；搗實時，流動性大，易于充滿模板各部空間，所制成的混

21、凝土內部質地均勻致密，其強度和耐久性得以保證 第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo 2混凝土強度 混凝土強度包括抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度和抗彎強度等，其中以抗壓強度為最大?；炷翉姸鹊臏y定，是以其拌合物按標準做成15 cm15 cm15 cm的立方體試件，在標準條件下(溫度20、相對濕度90100)養(yǎng)護28 d后，進行抗壓強度試驗，其極限抗壓強度(MPa)，就稱為混凝土的強度。按強度不同分為10個等級，即C5、C75、CIO、C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60，其中C5CIO多用于基礎及設計應力不大的大體積工程；C15C30為常用的混凝土，用于普通的混

22、凝土及鋼筋混凝土結構中；C30以上的混凝土用于預應力鋼筋混凝土及對強度要求很高的特殊結構中。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo (三)混凝土外加刺 為了改善混凝土拌合物的和易性，調節(jié)其凝固時間，控制強度增長速度，提高混凝土的密實性和耐久性。在混凝土材料中常摻入一些外加劑，如早強劑、減水劑、速凝劑等。 1早強劑 為提高混凝土早期強度而用的外加劑為早強荊。常用的早強劑有氯化鈣和氯化鈉。它對水泥中硅酸三鈣和硅酸二鈣水化時起催化作用，促使水泥早強。一般摻量為水泥重量的1 9，62。可使混凝土在前三天的抗壓強度增長到4060。由于氯鹽對鋼筋有銹腐作用，在鋼筋混凝土中不應使用。 2減水

23、劑 為了提高混凝土拌合物的和易性又能相應減少拌合水量而用的外加劑，稱為減水劑。常用的減水劑有亞硫酸鹽紙漿廢液和木質素硫磺酸鈣等。他們均為表面活性物質，摻入混第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo凝土中被水泥顆粒吸附在表面上，加大水泥顆粒之間的靜電斥力，使水泥顆粒分散，破壞凝膠體結構，使其內部的游離水釋放出來，從而增加了混凝土拌合物的流動性，并可大量地減少拌合水量，提高了混凝土的密實性，增加了混凝土的強度和抗?jié)B、抗凍性等，效果十分顯著。 3速凝劑 為了使混凝土快速凝結并迅速達到較高的強度而使用的外加劑，稱為速凝劑。 常用的速凝劑有紅星I型和711型，摻入后可使水泥在5 min內初

24、凝，10 min內終凝。初始強度為未摻速凝劑時的3倍左右，但3 d以后的強度則比不摻速凝劑時降低1230，而且摻入量越多，后期強度損失越大，其最佳摻量為水泥重量的25 9，64。速凝劑的吸濕性強，應妥善保管，受潮后對速凝效果有顯著影響。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo三、砂漿三、砂漿 (一)砂漿種類 砂漿由膠結材料、水及細骨料配合而成。常用的膠結材料有水泥、石灰、石膏等，細骨料以天然砂用得最多，有時也可使用細礦渣及石膏等。砂漿與混凝土的區(qū)別在于不含粗骨料。因而混凝土和易性、強度、耐久性等性質，基本上適合于砂漿。但有些性質還有不同的要求。第二章掘進、支護設備及工程材料Com

25、pany Logo砂漿按膠結材料不同，有以下幾種： (1)水泥砂漿：以水泥作膠結材料的砂漿，多用于井巷工程。 (2)石灰砂漿：以石灰作膠結材料的砂漿，多用于地面建筑砌體或抹面中。 (3)混合砂漿：水泥與石灰作膠結材料混合使用的砂漿，多用于地面建筑工程。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo (-)砂漿的性質與配合比 1砂漿的基本性質 (1)砂漿拌合物的和易性。砂漿由組成材料拌合后，乘務砂漿拌合物。其拌合物必須有適宜于施工的工藝性質，通常稱為和易性。和易性好的砂漿，不僅在運輸和施工過程中不易產生分層、析水現(xiàn)象，而且容易在磚石面上鋪成均勻的薄層，能與磚石面很好地粘結；而和易性差的砂

26、漿則不但施工困難，而且強度、密實性和耐久性均差。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo 砂漿和易性的好壞，決定于砂漿的流動性和保水性。砂漿的流動性也稱為稠度，通常用標準圓錐體在砂漿內沉人的深度(以cm為單位)數(shù)值表示，此值又稱為“沉人度”。 影響砂漿流動性的因素：加水量，膠結材料用量，細骨料的粗細和顆粒圓滑狀況，細骨料的空隙率，攪拌時間等。 保水性是指砂漿拌合物在運輸或停放過程中能均勻地保持水分的性能。保水性差的砂漿，在運輸停放時，水容易析出上浮，砌筑時水分易被砌體吸收致使砂漿干固。 保水性的好壞主要取決于組成材料的配合，膠結材料少，水與砂增多，保水性就差；反之，保水性就好。為

27、了增加保水性，可摻入塑化劑或其他摻合料。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo(2)砂漿的強度。砂漿的強度以抗壓強度為主要指標。將707 em707 em707cm的立方體試塊，在溫度為(20士5)及正常濕度條件下的室內不通風處養(yǎng)護28d后，進行抗壓極限強度測定，其各試件平均抗壓極限強度定為砂漿標號。砂漿標號劃分為O、2、4、10、25、50、75、100、150和200號等十級。O號砂漿表示施工后因凍結而未硬化的砂漿。井巷支護用砂漿一般不低于50號。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo2砂漿的配合比設計 砂漿標號的高低與砂漿的組成成分配合比有關。設計配合比的原則與混凝土相同，都是為了滿足和易性、強度、耐久性和經濟性等要求。水泥品種根據(jù)砂漿用途選擇，水泥標號根據(jù)經濟原則與和易性而定，一般水泥標號為砂漿標號的45倍為宜。骨料以天然砂為好，也可用于工業(yè)廢料、石膏和其他代用材料。 砂漿的配合比參照表34選取。第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo第二章掘進、支護設備及工程材料Company Logo四、木材(一)木材 用作礦井支架的木材稱為坑木。常用的坑木有松木、杉木、樺木、榆木和柞木，其中以松木為主。 木材具有紋