掘进工培训 教 案

根据支护对围岩的作用形式不同，支护可分为以下两大类： 一、支（被动支护） 以抵抗围岩的变形为主的各种支架形式，如棚式支架等； 二、护（主动支护） 以提高围岩自身支撑能力和稳定性为主的各种维护形式，如锚杆支 护及锚网喷支护等。 现在就各支护形式及架设安全问题介绍如下： 1、 棚式支架 ⑴木支架：木支架在采矿工业中用的最早、过去用的也是最广泛 的。在座同志中，那些参加工作比较早的或许还见过木支架。木支架的 缺点是：强度有限、不能防火，容易腐朽，服务年限短，维修费用高， 当巷道变形量超过100~200mm时，木支架就可能遭到破坏，且不能阻止 和防止围岩风化。目前在国有煤矿已见不到采用木支架支护的。 ⑵金属支架：即用旧钢轨、矿用工字钢或U型钢加工成梯形、拱形 支架支护巷道。有时为了适应动压的特点，将其制成可缩性结构，应用 于动压较大的回采巷道。掘进队采用的工字钢刚性支架也有一定的可缩 性，在它的支护体系中缩量包括柱腿插入底板、架后破碎煤体压缩、梁 腿接榫处木垫压缩以及支架本身的挠曲变形等。 ⑶钢筋混凝土支架：是在地面用钢筋混凝土预制成顶梁、棚腿和背 板等构件，运到井下装配架设成梯形棚式支架，支护巷道，这种支护形 式的最致命缺点是不能承受动压，在我矿没有采用，这里也不过多叙 述。
在±100mm范围内，锚杆角度必须≥75°，与设计角偏差在±3°范围内，锚 杆外露长度＜50mm，锚杆的锚固力不小于设计值的90%，优良巷道的 锚杆锚固力不小于设计值。
2、 棚式支架架设的安全问题 ⑴安全问题 在架设棚式支架前必须对工作场所进行审帮问顶，巷道爆破后及时
前串前探梁、前探梁上卧工钢梁掩护暴漏的顶板。 ㈠前探梁的使用 前探梁可以有效保证迎头处的施工人员人身安全，所以大家应重视
前探梁的使用，发现不合格的前探梁要及时更换。 棚式支护的巷道放炮后必须立即在工作面向前移动前探梁，前探梁
㈣支架的裱褙 棚梁、棚腿架设好后，要严格背好顶帮，并设置好拉杆、撑杆，按 规定使用好防倒器，保证所架设棚的稳定性，防止松散围岩漏顶，造成 各支架受力不均匀或失效而压坏支架，发生冒顶。那么，为什么架棚后 要及时裱褙呢？
①架后充填的必要性 采用爆破法掘进巷道，掘进断面很难与支架外轮廓相互吻合，从而 不可避免地在支架背后形成架后空间，架后空间的存在会对支架支护产
禁支架前倾、后仰、迈步等现象。梁腿接榫处要设置木质垫板，以增加 可塑性和加强稳固性，防止滑动而掉梁伤人或无效。
按照《安全质量标准化标准及考核评级办法》中有关规定，支架梁 水平不超过50mm，支架扭矩不超过80mm，棚梁接口离合、错位不超过
5mm，支架间距误差在±50mm范围内，支架柱窝深度不小于重，需要前移前探梁时，一定要放足人手，前移时， 抬梁人员注意手托梁的底部，防止碰伤手指；
⑵前移到适宜位置后，要使用木片将前探梁裱褙严实，确保前探梁 正常的工作状态；
㈡其他临时支护 掘进工作面必须在正前挂网护好顶板，并打设至少2根临时点柱， 护好迎头断面，以切实控制好顶板，如掘进的是上山巷道或其他向上巷 道，正前不易打设临时点柱时，可在巷道两帮掏出位置，打设临时点 柱，如有条件，可直接往正前打几根锚杆，均匀挂网护好掌子面，保持 正前围岩完整，利用围岩自身的支撑作用控制顶帮围岩的变形垮落，防 止冒顶。（例如1、古汉山矿2003年4月4日4时42分西大巷发生冒顶事 故，冒顶长度达12.5m,造成3死2伤事故。2、1999年元月2日2时50分某 矿发生一起顶板事故，造成1人死亡。） ㈢架棚的工程规格 架棚前，应先按中腰线和设计规格找柱窝，棚腿柱窝要找到实底， 减少柱腿穿底量，提高棚腿的支护强度，防止松动圈扩大。架设的棚式 支架要严格按照设计规格，留取岔角。岔角值的大小一般为75度至80 度，岔角值要依具体实际灵活选用，巷道侧压大时岔角值取大些，侧压 小时，岔角值取小些，（棚腿岔角一般相当于柱长的1/4~1/5）。 棚式支架的架设“亲口”要严密合缝。棚平面与巷道中线要垂直，不 许出现吊唇、后穷、错牙，水平巷道架棚，要高低一致、快慢一致，严
学习内容：
1、架棚巷道支护 2、掘进安全质量标准化和文明生产
授课教案
为提高员工的安全生产意识，进一步推进质量标准化建设，我与大 家一道共同探讨掘进方面的有关知识。学习将从煤矿架棚巷道支护、掘 进工作面安全质量标准化要求及存在的问题隐患等。
第一讲 架棚巷道支护
巷道掘进出来后，需根据掘进巷道围岩的不同性质对巷道进行支 护，以控制巷道围岩的变形，防止巷道片帮冒顶，保证施工人员的作业 安全。这里，我给大家简单介绍一下巷道支护方面的知识。
在倾斜巷道内架棚时，要有适当的迎山角，以平衡顶板产生的下滑 力的作用。迎山角的取值取决于巷道的倾角及围岩的性质，一般每倾斜 6～8度，便应具有1度的迎山角，不得有退山角。迎山角过大时，就会 形成所谓的“过山棚”
，受压后棚向巷道上方推到；若迎山角过小，则会出现“退山棚”， 受压后支架要向巷道下方推到。过山棚和退山棚都会降低棚的支撑效 果，所以迎山角要适当，绝不可使棚失效而造成冒顶事故。
⑧可伸缩式锚杆 我矿使用的是端头锚固性树脂锚杆，即用树脂为粘结剂，在固化剂 和加速剂的作用下，将锚杆的头部粘结在锚杆孔内。它的显著优点是： 凝结硬化快，粘结强度高，在很短时间内便能达到很大的锚固力。 我矿使用的锚固剂有两种，CK2360和Z2360，CK是中文“超快”的 简写，Z是中文“中速”的简写，23是指锚固剂的直径为23mm，60也就是 锚固剂的长度是60mm，CK2360的包装是粉白二色，Z2360的包装是黑 白二色。 ⑵锚杆支护作用理论 ①悬吊理论 悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂于其上的紧固老顶上， 或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的围岩连接在松动区外的完整坚 固岩体上，增强软弱围岩的稳定性，使松动围岩不致冒落。 对于回采巷道经常遇到的 如果巷道浅部围岩松软破碎，顶板出现松 动破裂区，锚杆的悬吊作用就是将这部分易冒落岩体锚固在深部未松动 的岩层上，如下图所示。 ②组合梁理论 如果顶板岩层中存在若干分层，组合梁理论认为锚杆的作用一方面 提供锚固力增加各岩层间的摩擦力，阻止岩层沿层面继续滑动，避免出 现离层现象；另一方面锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间 的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的 岩层。组合梁的作用就是将层状岩体各岩层用锚杆连结并紧固，锚杆把 数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能 力。这和日常生活中，大家用铆钉加固物件的道理一样。在相同载荷的 作用下，组合后的组合梁比未组合的板梁的挠度和内应力都大为减少， 使得围岩的稳定更好，从而加固顶板，防止冒顶事故 的发生。 ③楔固理论 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 （就是倾斜方向不同的岩层）的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面 （岩层），防止或减少了围岩沿不连续面的移动，从而防止冒顶事故的 发生。 施工中如果遇到顶板有一层或几层倾斜方向不同的岩层时，安注锚 杆时要全场锚固。 ④组合拱（压缩拱）理论 这种作用在拱形巷道中体现比较明显。 在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，从杆体两端起形成圆
生极为不利的影响。这些影响表现在： a、架后空间的存在使支护体也就是煤体和矸石在周边上与巷道围
岩呈不规律的点线接触，使得围岩变形时支架将受到不均匀的集中载荷 的作用。支架受侧向压力，支架顶梁向下弯曲，呈现凹型破坏，棚腿弯 曲，使支护强度剧减，严重威胁施工人员的人身安全。我们在井下现 场，可以看到有的工钢棚平整完好，有的工钢棚却向下弯曲,大家都说 是压力大引起的。不错，我们古汉山矿的矿压确实大，但是不能一出问 题就找客观原因，假设我们架棚后及时充填架后空间，裱褙严实，使得 支架受力均匀，矿压载荷均匀作用在支架上，最多会使巷道断面缩小， 但是支架本身却不会出现不规则破坏。
的固定方式、位置、根数都要符合作业规程的规定，并必须用木栈刹紧 背牢，切实有效，杜绝空顶作业现象，以保证在工作面前方空顶区工作 人员的安全。前探梁的探出部分之上应将要架设的棚梁架上去，并用网 覆盖好，裱褙严实，待工作面煤出净后，再安上棚腿，柱窝深度必须符 合规程要求，两帮裱褙严实。
工钢棚使用4根不少于4m的12#工钢做前探梁，一粱三卡。在实际施 工中需要注意的问题有：
锥形分布的压应力区，如果锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆 锥体相互交错，在岩体中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱。压缩拱内 岩石径向、切向均受压，处于三向应力状态，围岩强度得到提高，支撑 能力相应增大。
⑤最大水平应力理论 澳大利亚学者W.J.Gale提出，矿井岩层的水平应力通常大于铅直盈 利，巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响。围岩层状特征比较突 出的回采巷道开挖后引起应力重新分布时，铅直应力向两帮转移，水平 应力向顶底板转移。铅直应力的影响主要显现在两帮，导致两帮的破 坏；水平应力的影响主要显现于顶底板岩层。锚杆的作用就是沿锚杆轴 向约束岩层膨胀和在垂直锚杆轴向方向约束岩层剪切错动。从而改善两 帮和顶底板的受力状态，减少应力集中。 ⑶锚杆作业的安全注意事项： ①工作前先检查巷道顶帮情况，找出活矸，必要时打临时点柱维护 好顶板再工作； ②钻眼后要用压风清除眼内煤石碎屑及泥水； ③锚杆眼应作到当班眼当班锚。对可能冒落或掘进工作面临时支护 的地方要打一眼锚一眼； ④锚杆下井前要进行拉力试验。 ⑷锚杆使用 下面是端头锚固式锚杆受力特征： 端头锚固式锚杆对围岩的约束力主要是托锚力。这里，内锚头对围 岩的力通过端头锚固来实现，由于树脂药卷的硬化膨胀，内锚头对附近 围岩有一个压应力，使得围岩裂隙减小，强度增大；而托盘通过紧固锚 杆本身，对围岩也有个压应力，通过与内锚头施加在围岩上的压应力共 同作用，进一步加强围岩本身的稳定性，进而防止冒顶事故的发生。所 以，在安注锚杆时，必须按规定使用好树脂药卷并上紧托盘。 ⑸锚杆的施工质量要符合下列要求： ①锚杆眼的方向与岩（煤）层层面或主要裂隙面要成较大角度布 置。如岩（煤）层层面与裂隙面不明显时，应与巷道周边尽量垂直布 置。锚杆眼的深度、间距、排距及布置方式必须符合作业规程施工要 求。 ②锚杆的外露长度应符合设计规定。托盘要与巷道围岩表面接触严 实，不得在托盘上垫木头、石块或多加托盘，以确保一定的锚固力，从 而切实有效地支护围岩。 质量标准化在这方面的具体要求为：锚杆间排距与设计间排距误差