井巷考试

井巷：为进行采掘工作，在煤层或岩层内所开凿的一切空硐，统称为井巷。

井巷工程：为采矿或其他目的在底下开掘的井筒和硐室等工程，总称为井巷工程。

在煤矿行业中，井巷工程主要包括矿山建设工程、矿井生产准备工程、矿井延伸工程和矿井辅助工程等。

井巷施工最基本的过程，就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的井筒、巷道及硐室等空间，接着对这些地下空间必要的维护，防止围岩继续破碎跨落。

巷道顶(底)板：构成巷道顶(底)部的岩石面，叫巷道顶(底)板，两侧的岩石面叫两帮；工作面：正在施工的井巷，其末端随掘进工作不断向前移动的岩石面称为工作面；横断面：垂直于巷道长轴线的断面称为井巷的横断面。

岩石：组成地壳的基本物质，由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、沉积岩、变质岩。

岩块：从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体中的地质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同性的连续介质。

岩体：地下工程周围较大范围内的自然地质体。

从煤矿采掘工程角度：包括岩石、地下水、瓦斯。

岩体的性质复杂，是我们研究的主要对象。

基岩：表土以下的固结性岩石称为基岩。

岩浆岩、沉积岩、变质岩。

岩石的孔隙性：岩石的孔隙性是指岩石的孔隙和裂隙的发育程度，它通常用孔隙度n和孔隙比e来表示。

孔隙度:是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件总体积V之比(常以百分数表示)，孔隙比:是岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内固体矿物颗粒体积Vc之比。

岩石吸水率：W是指岩石试件在标准大气压下吸入水的质量与试件烘干后质量G之比值。

岩石的透水性：地下水存在于岩石的孔隙和裂隙之中，而且大多数岩石的孔隙和裂隙是相互贯通的，因而，在一定水压作用下，地下水可在岩石中渗透，这种岩石能被水透过的性质，称为岩石的透水性。

膨胀性：软岩浸水后体积增大和响应的引起压力增大的性质，用膨胀应力和膨胀率来表示。

膨胀应力：岩石与水进行物理化学反应后，随时间变化会产生体积增大的现象，这时，使试件体积保持不变所需要的压力称膨胀应力。

岩石的碎胀性：岩石破碎后因岩块间空隙增多而总体积增大的性质称为碎胀性。

应力应变曲线四阶段：裂隙压密闭合阶段、线弹性阶段、破裂发展阶段和软化阶段。

岩石在三向静荷载下随围压提高特点：⑴弹性段与单轴压缩基本相同；⑵岩石表现出明显的塑性变形；⑶屈服极限，强度峰值、残余强度与围压大小成正比；⑷大部分岩石在一定临界围压下出现屈服平台，呈塑性流动现象；⑸达到临界围压后，继续提高围压，不在出现峰值，应力—应变出现单调增长趋势。

岩石在静荷载作用下的强度特征：⑴大多数情况下，岩石表现为脆性破坏；⑵同种岩石强度并非常数；⑶不同受力情况下，岩石的极限强度相差悬殊。

三向等压抗压强度>三向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度>单向抗剪强度>单向抗弯强度>单向抗拉强度。

爆炸：物质发生快速的物理或化学变化，瞬间放出大量能量，借助于系统原有气体或生成的气体的膨胀，对周围介质做功，使之发生巨大的破坏效应，同时可能伴随有声光热效应。

炸药爆炸的基本特征：①放出大量热②生成大量气体③反应过程必须高速进行炸药：在一定条件，能够发生快速的化学反应，放出能量，生成气体产物，显示爆炸效应的化合物或混合物，主要元素C、H、O、N，爆炸过程的实质是H、C被氧化的过程，O是炸药本身所含有，自带氧。

工业炸药种类：①单质猛炸药②硝铵类炸药③浆状炸药④水胶炸药⑤乳化炸药间隙效应（管道效应）：连续多个混合炸药药卷在空气中都能正常传爆，但在炮眼内如果药卷与炮眼孔壁存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象，称为间隙效应或管道效应。

炸药的使用：《煤矿安全规程》煤矿许用炸药的选用应遵守下列规定：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；④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。

⑤岩石硝铵炸药，适用于井下无瓦斯煤尘爆炸危险的岩石爆破作业，抗水型用于有水工作面，2号、3号煤矿硝铵炸药及其相应的抗水炸药，分别适用于低瓦斯矿井和高瓦斯矿井，抗水型适用于有水工作面。

延期雷管：通电以后经过一段时间后，才爆炸的雷管，叫延期雷管。

延期时间以秒为单位计量的，叫秒延期雷管。

结构：发雷管的不同之处在于引火头与起爆药之间有一段精致的导火索做延期药，用导火索的长度来控制延期秒量。

毫秒延期雷管:通电后经过若干毫秒起爆的雷管。

结构：管，固定和保护延期药，并作为容纳延期药燃烧时生成的气体的空间，保证压力不变。

延期秒量根据延期药量控制。

毫秒爆破(微差爆破)：利用毫秒雷管或其他设备控制放炮的顺序，使每段之间只有几十毫秒的间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。

实践证明，毫秒爆破具有爆破岩石块度小而均匀，炮眼利用率高，岩帮震动小、巷道规格好等特点。

自由面：将一个球形或立方体形炸药包(爆破上称之为集中药包)埋入岩石中，岩石与空气接触的表面称为自由面。

最小抵抗线：炸药中心到自由面的垂直距离W称为最小抵抗线。

光面爆破：光面爆破的实质，是在井巷掘进断面的轮廓线上，布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药同时起爆，使爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂隙，并沿各炮眼的连线——井巷轮廓线，将岩石崩落下来。

光面爆破的机理：当光爆炮眼同时起爆后，在各炮眼的眼壁上产生细微的径向裂隙，由于起爆器材的起爆时间误差，各炮眼不可能在同一时刻爆炸，先爆炮眼的径向裂隙，由于相邻后爆炮眼所起的导向作用，结果沿相邻两炮眼的连心线的那条裂隙得到优先发展，并在爆生气体的作用下扩展，形成贯穿裂缝。

贯穿裂缝形成后，周围岩体内的应力因释放而下降，从而能够抑制其他方向上有裂隙发展，同时又隔断了从自由面反射的应力波向围岩传播，因而爆破形成的壁面平整。

爆破掘进方法(施工方法)：预留光爆层施工法和全断面一次掘进法。

巷道断面设计的内容和步骤：①选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；②根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；③布置水沟和管缆；④绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表。

巷道形状：按构成的轮廓线分两种：①折线型：矩形、梯形、不规则形；②曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。

水沟布置:(1)水平巷道及倾角小于16°的倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧；当非人行侧有适当空间时，亦可布置；应尽量避免穿越轨道或输送机。

(2)在倾角大于16°的巷道小，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两侧。

(3)专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷道和铺设整体道床的巷道，水沟也可布置在巷道中间。

(4)巷道横向水沟，一般应市置在含水层的下方、上(下)山下部车场的上方、带式输送机接头碉室的下方或出水点处。

(5)金属或木支架巷道的水沟为使立柱牢固和流水畅通，水沟中线与立柱之间的距离应大于0.5m，或者水沟与立柱的最小距离应大于0.3m(图2．7)。

6)在水平和倾斜的砌碹巷道中，可将沿水沟一例的巷道基础加宽50mm以上，以便搭设水沟盖板，同时应使水沟底扳掘进面比巷道基础浅50—l00mm。

(7)在倾角小于或等于10°的行人及车辆来往频繁的主要巷道，水沟上面要加设盖板，盖板顶面应与道碴面平齐。

水沟坡度：矿井水沟坡度应与巷道坡度一致，考虑到流水通畅，平巷坡度不宜小于3‰；巷道中横向水沟的坡度，不宜小于2‰；采区巷道水沟的坡度应考虑巷道的用途、疏水、煤损和充填料含泥率等因素确定。

采区输送机巷道、分层运输巷道和运输煤门、采区回风巷道和分层回风巷道的水沟可选用5‰的坡度。

炮眼布置：(1)掏槽眼：①斜眼掏槽法 a.单向掏槽法 b.多向掏槽法②直眼掏槽法a.直线掏槽b.螺旋掏槽 c.角柱式掏槽③混合式掏槽；(2)辅助眼；(3)周边眼调车方法：①固定错车场调车法；②活动错车场调车法；③利用专用转载设备。

巷道施工方法：①钻眼爆破②装岩排矸③支护④主要技术经济指标煤巷掘进：(1)钻眼爆破法掘进煤巷：①爆破方法②装煤方法③建立快速炮掘机械化作业线；(2)煤巷高效掘进技术：①煤巷综合机械化掘进②大断面煤巷连续采煤机高效掘进③掘—锚一体化掘进；(3)煤及煤—岩巷道高效掘进技术发展趋势：①发展掘锚一体化技术②大断面多巷掘进推广使用连续采煤机③水力掘进的发展。

锚杆支护的作用原理：①悬吊作用：悬吊作用是利用锚杆将软弱的直接顶悬吊于上部坚固稳定的岩层上，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上，使松动岩块不致冒落。

②组合梁作用：组合梁作用是将层状岩体各层用锚杆连接并紧固,锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，从而提高了岩层的整体抗弯能力。

③锚杆的楔固作用：锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。

④挤压加固拱(组合拱)作用：对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆，就(能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

⑤最大水平应力作用：该理论认为：矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性，最大水平应力一般为最小水平应力的1.5～2.5倍。

巷道定底板的稳定性主要受水平应力的影响，且具有三个特点：a.与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶、底板稳定性最好；b.与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶、底板变形破坏偏向巷道某一帮；c.与最大水平应力垂直的巷道，顶、底板稳定性最差。

由于最大水平应力基本沿层理方向，层理容易出现水平错动和离层，以及沿轴向的岩层膨胀(巷道两帮收缩)。

于是锚杆起到了约束离层和抑制岩层膨胀的作用，因此，要求锚杆必需具备高强度、高刚度和高抗剪能力，才能起到约束围岩变形的作用。

喷射混凝土支护的作用原理：①加固与防止风化：喷射混凝土以较高的速度射入张开的节理裂隙，产生如同石墙灰缝一样的粘结作用，从而提高了岩体粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。

同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防上因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。

②改善围岩应力状态：一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。