03第三章井巷掘进与支护

第三节 巷道支护
❖ 一、巷道地压简述 ❖ 1．地压的概念 原岩:地下岩体在未受到开采影响时。
原岩处于复杂的受力状态，承受着上部岩层自 重应力、地质构造应力和由于地温、地下水、瓦斯 等引起的应力等，但主要还是受岩石的自重应力。 原岩的应力处于原始平衡状态，因此岩石不会发生 变形和移动，也不会受到破坏。
❖ 第三百二十条规定：井下爆破作业，必须使用煤矿 许用炸药和煤矿许用电雷管
❖ （1）低瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全 等级不低于一级的煤矿许用炸药。
❖ （2）低瓦斯矿井的煤层采掘工作面、半煤岩掘进 工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸 药。
❖ （3）高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必 须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。有煤 （岩）与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等 级不低于三级的煤矿许用含水炸药。
❖ 主要尺寸
a）巷道的高度（h）;
b）巷道的宽度（Ｂ）;
c）巷道的净断面积（S）
❖ 考虑的主要因素：根据《规程》规定来确定行人、 通风、运输、设备安装、检修与施工的需要。 a）巷道的用途。 b）存放或通过的机械，器材或运输设备的数量 与规格。
❖ c）人行道宽度与各种安全间隙． d）通过巷道的风速．
凿岩机是岩巷掘进常用的一种钻眼机具，它以 压缩空气为动力，冲击式破岩完成钻眼工作。应用 最为广泛的是气腿式凿岩机，其机身下面设有一个 联动的气腿，斜撑于地面，起支撑和推进作用，主 要用于打水平和倾斜方向的炮眼。外形如图所示。
❖ 凿岩机的凿岩原理： 利用压缩空气推动机体的活塞作快速往复运动，
活塞不断冲击钎杆尾部，使钎刃凿入岩石。每冲击一 次，钎杆都要旋转一定的角度，使每次冲击钎刃始终 作用在新的岩面上，并及时排出岩石碎屑。冲击、转 钎、排粉往复循环，凿出圆形炮眼。 ❖ 凿岩机钎杆：六角形空心 凿岩机钎头：一字形或十字形镶硬质合金刃片制成。
第二章 井巷掘进与支护
第一节 井巷掘进与支护概述 第二节 巷道掘进 第三节 巷道支护
第一节 井巷掘进与支护概述
❖ 一、岩石的分类 坚固性系数f（也称普氏系数）
fR 10
二、围岩的分类
❖ 为了合理选择井巷锚喷联合支护类型及支护参数，我国 《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混凝土支护设计试行规 范》根据支护设计的需要，考虑煤矿岩性特点、构造情况 和断面尺寸，将围岩划分为五类，见表3—2。
巷道的掘进断面，根据风速校验后的净断面及 所选用的支护厚度进行计算。
四、巷道施工
巷道分类： 煤巷：沿煤层掘进的巷道，在掘进断面中煤层占 4/5以上(包括4/5)时。 半煤岩巷：若煤层占1/5以上而小于4/5时。 岩巷：若掘进断面中岩层占4/5以上(包括4/5)时。
巷道施工方法的选择与巷道所在的围岩性质有关。 巷道施工的
3)导爆索 分类：为普通导爆索 安全导爆索
❖ 3．炮眼布置 ❖ 爆破参数：
单位炸药消耗量 炮眼直径 炮眼深度 炮眼数目
炮眼直径：取决于药卷 直径，为便于装药，炮 眼直径应比药卷直径大 4～6mm。
炮眼深度：掘进巷道的 炮眼深度多为1.5～2.5 m。
炮眼数目：一般根据经 验估算，经过实践不断 调整，最后确定合适的 炮眼数目。
❖ 4《煤矿安全规程》中有关规定
❖ 装药联线和放炮，必须严格执行《煤矿安全规程》
中有关规定。如装药前，首先必须清除炮眼内的煤 粉或岩粉，再用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入， 不得冲撞或捣实；装药后，必须把电雷管脚线悬空， 严禁电雷管脚线、爆破母线与运输设备、电气设备 以及采掘机械等导电体相接触；炮眼封泥应用水炮 泥，水炮泥以外剩余的炮眼部分应用黏土或用不燃 性、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、 块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥；井下爆破 工作必须由专职爆破工担任；爆破作业必须编制爆 破作业说明书，爆破工必须依照说明书进行爆破作 业等。
❖ 第三百二十条规定：在采掘工作面，必须使用煤矿 许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用 煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间
不得超过130ms。
❖ 1、爆破材料与器材： 炸药、雷管、起爆器、导线。
１）炸药 Ａ）单质炸药；Ｂ）硝酸铵炸药； Ｃ）浆状炸药；Ｄ）硝化甘油炸药； Ｅ）黑火药。
❖ 主要工序有：
破岩 钻眼爆破法破岩、掘进机破岩
装岩
运输 支护 辅助工序有：
支护就是对新掘的巷道空间 进行及时维护，以防围岩垮 落
通风
排水
挖砌水沟
测量
铺轨
《煤 矿 安 全 规 程》
第二十一条 巷道净断面必须满足行人、运输、通风 和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符 合下列要求： （一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不 得低于2m。架线电机车运输巷的净高必须符合本 规程第三百五十六条和第三百五十七条的有关要求。 （二）采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、 下山和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内的不得 低1.8m。 采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的 净断面或净高，由煤矿企业统一规定。 巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后 的断面计算。
❖ 3、新型钻眼机具 1)独立回转风钻 2)全液压钻机 3)凿岩台车
❖ (二)矿用炸药及起爆器材 ❖ 二、炸药及其分类
炸药是在一定条件下能够发生快速化学反应，放 出热量，生成大量气体，显示爆炸效应的化合物或 混合物。
炸药的分类：
❖ 按组成分为：单质炸药和混合炸药
❖ 按用途分为：
起爆药
猛炸药
发射药
《煤矿安全规程》
❖ 掘进工作面 炮眼布置与 岩石性质、 巷道断面、 装药量等有 关。按炮眼 的用途分为 掏槽眼、辅 助眼和周边 眼三种，如 图所示。
掏槽眼(1～5)
辅助眼(6～22)
周边眼(23～45)
掏槽眼(1～5)位于工作面中下部，首先起爆，使工 作面形成第二个自由面，为其余炮眼的爆破创造条 件。根据掏槽眼的方向，分为直眼掏槽和斜眼掏槽。
A——运输设备中最大宽度，mm；
n——人行道宽度(不小于800 mm，综合机械化矿井 为1 000 mm)，mm；
b——双轨巷道中运输设备之间的最小间隙(不小于 200 mm)，mm。
❖ 2.巷道净高度 式中: Ho——巷道净高度，nun； ho——拱的高度，半圆拱取B/2，三心拱、圆
弧拱一般取B/3，mm； h2——道碴起巷道的墙高，mm。 计算出的巷道净宽度B、净高度Ho值，应根据
第三百五十六条 自轨面算起，电机车架空线的悬挂高 度应符合下列要求：
（一）在行人的巷道内、车场内以及人行道与运输 巷道交叉的地方不小于2m；在不行人的巷道内不 小于1.9m。
（二）在井底车场内，从井底到乘车场不小于 2.2m。
（三）在地面或工业场地内，不与其他道路交叉的 地方不小于2.2m。
第二节巷道掘进
不均匀时 椭 圆 形： 圆 形：四周压力都大但压力均匀时可
用
❖ (二)巷道断面尺寸
掘进断面：刚开掘出未进行支
巷道断面
护的毛断面，
净断面：支护后的断面
相应的巷道断面尺寸亦有掘进断面尺寸和净断面尺
寸之分。确定巷道断面尺寸的主要依据是：巷道的 用途、支护方式、运输设备外形尺寸、轨道数目(单 轨或双轨)及《煤矿安全规程》中的有关规定。
❖ 木粉：
松散剂，使炸药疏松不易结块。
❖ 食盐：
消焰剂，它不参与爆炸反应。
作用是吸热降低爆温，对引爆瓦斯能起阻化作 用。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中，必须使用 含有食盐粉的炸药(即煤矿许用炸药)。 ❖ 石蜡、沥青：
防潮剂，主要用以降低硝酸铵的吸潮能力。
ห้องสมุดไป่ตู้
❖ 硝化甘油炸药（胶质炸药）：
在硝化甘油中溶入3％～5％的硝化棉，为柔软 的胶状体。
只进不舍的原则以100 mm进级。
❖ 3．巷道净断面积 半圆拱巷道 S净=B(h2+0.39B) (3—4) 三心拱巷道 S净=B(h2+0.26B) (3—5) 式中: S净——巷道净断面积，m2。
在计算出净断面积后，还要根据巷道内最大允 许风速进行校验，即 式中: v——巷道内的风速，m/S； Q——通过巷道的风量，m3/S； v允——《煤矿安全规程》中所允许的最大风速，m/s。
拱形断面
❖ 巷道断面形状按其轮廓线分： 折边形 曲边形
矩形：利用率高，承载力低，用于
压力小的，服务年限短的巷
道。
折边形 梯形：利用率较高，承载力低，用
于压力小的服务年限短的巷
道。 不规则形：根据情况来确定
曲边形
三心拱形：承压性能好，用于服务年限 长的水平、阶段巷道或采区 巷道
半圆拱形： 圆弧拱形： 封闭拱形：底臌严重时四周压力很大且
煤电钻外壳要求：
煤电钻主要适用条件：
铸铝合金制成
严密隔爆
煤层
轴向散热片（由风扇冷却） 手柄上设有开关扳手
ƒ<4的岩层
手柄包有绝缘橡胶防触电。
❖ 在f<4～6的岩石中钻眼时，可用岩石电钻。岩石电钻
的破岩方式也为旋转式破岩，但由于电机容量大、重
量大，钻进时需要很大的轴向推力，故有自动推进与
支撑设备。
❖ 2．凿岩机
❖ 一、钻眼爆破
❖ (一)钻眼机具 旋转式煤电钻：煤和软岩中钻眼 冲击式风动凿岩机(俗称风钻)：岩石上钻眼 ❖ 1．煤电钻 ❖ 煤电钻由电动机、减速器、 ❖ 手柄、散热风扇和外壳组成， ❖ 见图所示。
❖ 煤电钻的钻眼破岩原理：
利用轴向推力和旋转的钎刃切削岩石，切削下 来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排出或用压力水 排出。
名 稳定岩层 稳定性较好岩 中等稳定 稳定性较差 不稳定岩
称
层
岩层
岩层
层
类
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
别
三、巷道断面形状及尺寸