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1、1,井巷工程,第八章采区巷道及煤仓施工,2,8 采区巷道与煤仓施工,重点与难点：概述；采区巷道掘进顺序及定向方法；煤巷施工；半煤岩巷道施工；上下山施工；采区巷道施工安全技术措施；采区煤仓施工。技能要求：识记：采区巷道和煤仓的特点、施工特点及安全技术措施；领会：采区巷道施工方法及定向方法；综合应用：根据采区巷道的具体条件选择合理的施工与定向方法。掌握：全煤巷道的设计施工的步骤和作业规程的编制。,3,8.1 概述8.2 全煤巷道施工8.3 半煤岩巷道施工8.4 倾斜巷道施工8.5 煤仓施工,第八章 采区巷道与煤仓施工,4,8.1 概述,8.1.1 采区巷道的概念8.1.2 采区巷道的特点8.1.3
2、 采区巷道施工的原则,5,8.1 概 述,采区巷道的概念采区巷道直接为生产服务的巷道，多布置于煤层或煤层附近，一般又可称为煤层巷道。采区车场、上（下）山、煤仓、绞车房、运输平巷、回风平巷、开切眼煤层巷道有煤巷和半煤岩巷之分。煤巷的主要施工方法 煤巷机械化掘进和锚杆支护技术已经成为煤层巷道施工的主要方法。,6,7,8.1.2 采区巷道的特点（1）采区巷道处于煤层中或煤层附近，有瓦斯爆炸和旧矿井水害的威胁。因此，必须加强瓦斯检查和处理，注意探水，防止采空区积水造成的危害。（2）采区巷道所穿过的煤层或岩层一般强度较小，掘进较容易，但稳定性较差，而且多受采动影响。因此，应该注意选择合理的掘进方式和支护
3、参数。（3）采区巷道远离井口，工作面又多又分散。因此，通风和运输工作比较复杂。（4）煤层褶皱起伏多，有各种断层存在，正确地进行巷道定向有困难。因此，必须根据使用要求及安全的原则，设计中应合理布置巷道，施工中加强测量放线工作，避免无效进尺。（5）采区巷道随掘随采，服务期限短，一般短的只有1-2个月，长的有0.5-1年;允许变形量大，可有的收敛量。因此，要选择适应大变形、可以复用、施工容易的支护方式和参数。,8.1.3 采区巷道施工的原则（1）采区巷道掘进的先后顺序，应根据巷道的用途、支架的形式以及 通风、运输等各种因素来确定。（2）在保证重点工程的前提下，只要运输、提升、通风、排水等条件许可，应
4、先掘进上山巷道，开展多工作面施工。（3）在采区巷道施工时，应先掘进区段轨道巷，后掘输送机巷道。因为区段轨道巷是沿煤层走向掘进，这样可以先探清煤层变化情况，为 区段输送机巷道确定最终合理方向。（4）当采区地质情况较为清楚，上山掘进到中部车场位置时，即可掘 进区段运输巷道;但当采区地质情况不清楚时，最好等上山全部掘完或掘过一部分后再掘区段运输巷道。（5）在采用两翼风井的矿井开拓方式中，可用风井负担全部或部分采 区巷道开拓任务，提前主副井与风井贯通，以改善采区巷道施工时的 通风及运输工作。此时，上山可由上向下掘进，必要时也可上下对头掘进。,8,9,8.2 全煤巷施工,8.2.1 钻眼爆破法掘进煤巷8
5、.2.2 掘进机掘进煤巷,10,8.2.1 钻眼爆破法掘进煤巷,8.2.1.1 爆破方法,钻眼机械 钻眼一般采用23台煤电钻同时作业。炮眼深度 应考虑施工组织、技术和围岩性质,一般为，炮眼间距 视煤层硬度，一般为。,炮眼布置 炮眼布置的原则与岩巷基本相同。由于煤质软，掏槽容易，多采用单向掏槽(如扇形掏槽、半楔形掏槽)，当炮眼较深、断面较小时，可用复式掏槽，若断面中有软煤夹层时，掏槽眼应布置在软煤带中（图8-1）。掏槽眼一般为34个，倾斜角度为7080。断面较小时，可不设辅助眼。,11,12,煤巷掘进炮眼深度一般为。炮眼深度与围岩性质、钻眼机具以及施工工艺所能达到的速度、支护及装运能力有关。表8
6、.1所列为某矿的炮眼深度分别为2.0m、2.5m、3.0m时爆破与掘进速度的关系结果。现场试验表明，采用2.5m中深孔爆破时，既实现了小班正规循环，且掘进速度快，但目前炮眼深度采用中深孔的并不普遍。,13,8.2.1.2 装煤方法 煤巷施工，装煤是一项费时的主要工序，目前主要采用耙斗装载机和蟹爪式装煤机械。1ZMZ17型装煤机 履带行走，机动灵活，适应性强，能连续装载，效率高。适用于掘进断面8m2以上，净高1.6m以上及坡度10以下的煤巷。如图8.2所示,2转载机 转载机是安装在平板车上的胶带输送机（图8-3）。装载效率为人工直接装车的5倍以上。如果与装煤机配合（图8-4），可使装运连续作业，
7、效率更高。在煤巷和半煤岩巷断面能满足装载要求时，同样也可以采用耙斗装载机进行装载。,14,耙斗装载机,蟹爪式装载机,15,16,图 8-3,图 8-4,17,zmj-a-17装煤机,zmz2b-17装煤机,煤岩分装机,液压蟹爪式装煤机,几种装煤机,18,ZMZ-22型蟹爪式全液压装煤机,19,ZMZ-37型立爪装煤机,20,8.2.2 掘进机掘进煤巷,随着回采机械化的发展，普采、高档普采、综采工作面和高产高效放顶煤工作面的不断出现，钻眼爆破法掘进煤巷已不能满足采矿要求，掘进机掘进煤巷是我国煤巷施工的发展方向。掘进机拥有破煤、装煤的能力并能将煤转载到运输设备上。优点：工序少、进度快，效率高，质量
8、好、施工安全、劳动强度小等。矿井掘进使用的是部分断面掘进机，按使用国家不同可分为两类:一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式掘进机，它适应范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低，开机率低；另一类是美国和澳大利亚广泛使用的连续采煤机和掘锚机组，两者均可实现煤巷的快速掘进，开机率较高，掘进效率高，但是，设备费用高。我国目前仍以悬臂式掘进机单巷掘进为主，内蒙古等地煤矿有连续采煤机的应用。,21,EBZ-200型悬臂式掘进机,EML340型连续采煤机,掘锚一体机,22,20世纪80年代，我国采用技贸合作方式引进了当时具有先进技术水平的AM-50型、S-100型悬臂式掘进机；同时，通过吸收消化，积极研制开
9、发了适合国内煤层地质条件和矿井生产工艺的综合机械化掘进设备，已研制生产了20多种型号的掘进机，初步形成系列产品，对促进我国煤巷机械化掘进技术发展和应用发挥了重要作用。目前，矿井的发展方向主要是大型化、现代化。国内的煤巷系列掘进机生产技术日趋成熟，自主生产的EBZ系列掘进机能够满足国内的需求。代表机型主要有三一重装生产的EBZ160型掘进机、EBZ20型掘进机等；石家庄煤机生产的EBZ100型掘进机、EBZ135掘进机等，佳木斯煤机生产的EBZ100型掘进机、EBZ120型掘进机、EBZ150型掘进机等。20032007年悬臂式掘进机生产量增加154.8台/a。,23,ELMB型系列煤巷掘进机与
10、可伸缩带式输送机(或刮板输送机)、调度绞车和U型钢(或工字钢)金属支架等设备组成综掘机械化作业线，在我国煤矿巷道掘进中得到了广泛应用，先后在峰峰、邯郸、开滦、平顶山、皖北、淮北等矿务局多次创造了单孔月进的全国纪录，是国内的主力机型之一。掘进机的工作原理基本相同，下图为ELMB形掘进机结构图。,24,四、风镐掘进,25,五、水力掘进,在水力采煤中使用。由高压水射流破下的煤，被水冲到铺在巷道底板上的溜槽内，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。,26,8.3 半煤岩巷施工,采石位置的选择8.3.2 钻眼爆破法掘进半煤岩巷8.3.3 掘进机掘进,27,8.3.1 采石位置的选择,巷道在薄煤层中掘进时，为了保
11、证巷道的使用高度，必须挑顶或卧底。因此，在巷道断面上既有煤层，又有岩层，当岩层占掘进工作面面积的1/54/5时，即称为半煤岩巷道。半煤岩巷道掘进，采石位置有挑顶、卧底及挑顶兼卧底有三种情况。如图8.3所示。,28,8.3.2 钻眼爆破法掘进半煤岩巷,（1）炮眼布置特点掏槽眼：由于煤层较软，多布置在煤层部分，采用楔形掏槽（图8-5）。钻机选择：尽量做到动力单一，但也可选用两种不同动力的钻机。一般原则是当煤、岩的强度都不高时，应选用煤电钻钻眼，当煤、岩的强度都较高时可都采用凿岩机钻眼，当煤、岩的强度相差很大时，则可同时选用煤电钻和凿岩机，或选用岩石电钻钻眼。,29,（2）施工组织半煤岩巷道的施工组
12、织方式：（1）煤、岩不分掘分运,全断面一次掘进；（2）煤、岩分掘分运。采用分掘分运的方式时，形成煤工作面超前岩石工作面的台阶工作面。,30,8.3.3 掘进机掘进,目前的悬臂式掘进机，可以适用于煤矿中煤巷、半煤岩巷的掘进，经济切割煤岩的单轴抗压强度可达40100MPa，能够切割任意形状的断面，切割断面面积1224。我国研制的EBJ-160重型掘进机+ES-800转载机+SSJ-800/240可伸缩皮带机。在岩石强度132MPa，岩石断面比例46%的条件下，月进尺468m。我国自行研发了半煤岩掘进机EBJ-132型和EBJ-120TP型。,31,EBJ-120TP型掘进机,32,8.4 倾斜巷道
13、施工,倾斜巷道施工方式：由上向下施工；由下向上施工；双巷同时掘进、每隔一定距离贯通；先施工一条，完成后再施工另一条。8.4.1 倾斜巷道施工特点破岩以钻爆法为主，凿岩多采用气腿式凿岩机提升多采用矿车。激光定向。,33,8.4 倾斜巷道施工,倾斜巷道施工方式：由上向下施工；由下向上施工；双巷同时掘进、每隔一定距离贯通；先施工一条，完成后再施工另一条。8.4.1 倾斜巷道施工特点破岩以钻爆法为主，凿岩多采用气腿式凿岩机提升多采用矿车。激光定向。,34,8.4.2 下坡施工法,8.4.2.1 装岩与排矸,下山破岩施工中应特别注意坡度，使其符合设计要求。下山掘进时没有瓦斯积聚问题，通风工作比向上掘进时
14、容易。下山掘进时装岩工作比较困难，装岩时间通常占循环时间的60，因此尽量采用机械装岩，而不要采用人工装岩。装岩使用的主要机械是耙斗装岩机。使用时应持别注意安设牢固，防止下滑。除了装岩机本身带有的四个卡轨器之外，还应另外加设两个大卡轨器。装岩机距工作面不要超过15m。下山掘进使用耙斗装岩机能起到阻挡跑车的作用，掘进工作面比较安全。下山提升运输 链板输送机适用倾角小于25；30以下使用矿车，30以上只能用箕斗。我国在下山或斜井施工中，多使用一种无卸载轮的箕斗，利用安设在矸石仓中的活动轨翻卸。,35,图8.7（218页）,36,8.4.2.2 排水,视其来源不同而采取不同的对策。1）上部平巷漏水，采
15、用混凝土或陶管将上部水沟密封起来。2）下山上部通过的含水层涌水，可将水流截引至腰泵房水仓，不使它流到工作面，必要时可以在含水层进行注浆封水。3）工作面的积水，可以用水泵排除。涌水量在56m3/h左右时，可用潜水泵直接将水排入矿车或箕斗内，随矸石一齐排出。涌水量在30m3/h以内时，用喷射泵将水从工作面排至腰泵房水仓澄清后，再用卧泵排除，如图8.8。,37,38,8.4.2.3 安全工作,1下山掘进的安全问题，最突出的就是防止跑车。,2防止跑车的安全设施,1）下山上部运输水平防止跑车的安全设施,要严格按规范的规定使用钢丝绳，经常上油防锈，建立定期检查制度。,应该使用符合要求的插销，加强铺轨质量，
16、采用绳套连接。,39,由于井口把钩工疏忽，忘记挂钩或挂钩不合格而发生跑车事故。为此，斜巷巷道口应设逆止阻车器或安全挡车板等挡车装置。,此种阻车器设于巷道口，矿车只能单方向上提，只有用脚踩下踏板后才可向下行驶。,在矿车底盘下安设一个活动闸；当矿车挂钩时，销子插入孔内，而把活动闸短端压下，使长端翘起；矿车摘钩后，活动闸由于重心作用自动垂直向下。在斜巷口平台两轨中心的地下，埋入钢板作为挡板，当矿车没有挂钩时，活动闸被挡板顶住，矿车不能通过。,40,2）阻挡已跑车的安全措施。,在工作面上方2040m处设各种可移动式挡车器，常用的有钢丝绳挡车器，型钢挡车器和钢丝绳挡车帘等。,铜丝绳挡车器如下图所示。,矿
17、车通过时，拉起绳圈，矿车即可由圈中通过。矿车过去之后，放下绳圈，使其顶部高出轨面约0.60.7m，若万一发生跑车，绳圈即可将矿车挡住。,41,钢丝绳挡车帘是以两根150mm的钢管为立柱，用钢丝绳与直径为25mm的圆钢编成帘形，手拉悬吊钢丝绳将帘上提，矿车可以通过；放松悬吊绳，帘子下落而起挡车作用。,42,在斜巷中部设固定式挡车器悬吊式自动挡车器。,当提升容器正常运行时，碰撞摆动杆1后，摆动幅度不大，触不到框架上横杆2；一旦发生跑车事故，脱钩的提升容器碰撞摆动杆后，可将通过牵引绳和挡车钢轨6相连的横杆2打开，8号铁丝失去拉力，挡车钢轨一端迅速落下，起到防止跑车的作用。,43,8.4.3 上坡施工
18、法,8.4.3.2 通风,两件事需要注意：一是底板经常掘不够，巷道上漂，若不随时测量纠正，就不能保持设计的倾斜角度；二是爆破时岩石抛掷出来，很容易打到棚式支架的顶梁上，以致崩倒棚子。为此多采用底部掏槽，如图9-1所示。,8.4.3.1 炮眼布置,为避免巷道底板掘不够，出现巷道上漂，多采用底部掏槽，掏槽眼数目视岩石软硬程度而定。通常对较硬岩石，掏槽眼下部眼孔应深入底板下200mm，避免巷道上漂现象。,44,煤层轨道上山和和输送机上山之间，在地质条件不复杂的情况下，每隔2050m开一条贯通联络巷，以满足通风的要求，同时可以利用这些联络巷作为避炮硐。如果是单巷掘进，则必须每隔75100m另掘一避炮硐
19、。,由于瓦斯比空气轻，向上掘进时易于积聚在工作面上方，所以通风问题特别重要。除前述应采用双巷掘进外，无论工作期间和交接班时都不能停风，并随时加强瓦斯检查。如因检修停电等原因不得不停风时，全体人员必须撤出，待恢复通风及检查瓦斯之后，才能进入工作面。,45,8.4.3.3 装岩和运输,人工装岩 配合人工装岩的运输方法有：链板输送机：倾角25以下；铁溜槽：2535；搪瓷溜槽：1528；沿巷道底板自溜：倾角大于35。,机械装岩,ZMZ-17型装煤机+链板输送机运输：倾角小于10的上山。,耙斗装岩机，用在倾角小于30的巷道，但应特别注意安设牢固，以防下滑。移动装岩机可以用提升绞车。如上山倾角大，可用提升
20、绞车和耙斗装岩机绞车联合作业。,46,运料 使用输送机运输时，通常还需要铺设矿车轨道，或者在双巷掘进时，一条巷道铺轨，一条巷道铺设输送机，也可采用单轨吊车运料。,提升或下放矿车，可采用在上山与平巷接口处一侧的专用小绞车（图8.11）。上山长度超过绞车缠绳量时，则需在上山中部增设临时绞车作分段提升如下图。,47,8.5 煤仓施工,煤仓分垂直式和倾斜式，垂直式是圆形断面，倾斜式拱形断面，其倾角在60-70以上。无论垂直式或倾斜式煤仓，其下口均要收缩成适合安装闸门的断面。采区煤仓永久支护：料石砌碹或用混凝土浇筑，壁厚300-400mm，也可采用喷射混凝土，喷厚一般在150mm左右。煤仓位于稳定坚固的
21、岩层中时，也可以不支护，但下部漏煤口斜面应采用混凝土浇筑。,48,施工方式自下向上掘进小反井，自上而下刷大断面。（1）普通反井法；（2）吊笼反井法；（3）反井钻机法；（4）深孔爆破法。,49,8.5.1 反井钻机施工法,8.5.1.1 施工方式和设备,利用反井钻机钻凿反井的方式有两种，即上行扩孔法：把钻机安装在反井上部水平，由上向下先钻进一个导向孔（直径216311mm）至反井下部水平，再由下而上扩大至反井的全断面。下行扩孔法：把钻机安装在待掘反井的下部水平，先由下向上钻一导向孔，然后自上而下扩大到断面。下行扩孔法的岩屑沿钻杆周周下落，因此要求钻凿直径较大的导向孔，否则岩屑下落时在扩孔器边刀处
22、重复研磨，不仅加剧了刀具的磨损，也影响了扩孔的速度；向上钻导向孔的开孔比较困难，人员又在钻孔下方，工作条件较差。正是由于这些原因，国内外多采用上行扩孔法。,50,我国煤矿应用的反井钻机主要有国产的TYZ-I000，AF-2000,LM-120，ATY-1500及ATY-2500等型号。其中常用的有TYZ、LM型和ATY型系列的反井钻机，它主要由主机、钻具（钻杆与钻头）、动力车、油箱车、起吊装置等部分组成。钻头分超前孔钻头和扩孔钻头，主机带有轨道平板车，工作时作装卸钻杆用，钻完后，主机倒放在平板车上运送出去。,8.5.1.1 施工方式和设备（续）,51,ZFYD1200 反井钻机,52,现以LM
23、-I20型反井钻机为例来说明某矿采用反井钻机施工煤仓的方法。1）准备工作（1）施工之前应在反并的上口位置，按照设计尺寸要求用混凝土浇筑反井钻机基础。（2）钻进时冷却器的冷却水要求流量为7.2m/h，压力为0.8MPa；导孔钻进时，用于冷却钻头和排除岩屑的冲洗水要求流量为30m/h，压力为0.71.5MPa。（3）在施工现场将电源分别接人电动机。（4）钻机安装。钻机按照图8.12所示位置排列，然后找正钻机车的位置，拧紧卡轨器后，按照步骤进行按照工作。,8.5.1.2 反井钻进,53,54,2）反井施工（1）导孔钻进。导孔钻进是将液压马达调成串联状态，把事先与稳定钻杆接好的导孔钻头放入井中心就位，
24、启动马达，慢慢下放动力水龙头，连接导孔钻头，启动水泵向水龙头供水。开始以低钻压向下钻进，开孔钻速控制在11.5m/h之间。导孔深度达3m以后，增加推力油缸推力，进行正常钻进。（2）扩孔钻进。导孔钻透后，在下部巷道将导孔钻头和与之相接的稳定钻杆一同卸下，再接上直径1.2m的扩孔钻头。扩孔钻进情况如图8.13所示。,8.5.1.2 反井钻进（续）,55,反井钻机施工工艺,1-反井钻机，2-钻杆，3-导孔钻头，4-下水平巷道，5-等候装接的扩孔钻头，6-扩孔工作中的扩孔钻头，7-扩孔后的导井井筒，8-自由落下的岩碴。,56,57,现以LM-I20型反井钻机为例来说明某矿采用反井钻机施工煤仓的方法。1
25、）准备工作（1）施工之前应在反并的上口位置，按照设计尺寸要求用混凝土浇筑反井钻机基础。（2）钻进时冷却器的冷却水要求流量为7.2m/h，压力为0.8MPa；导孔钻进时，用于冷却钻头和排除岩屑的冲洗水要求流量为30m/h，压力为0.71.5MPa。（3）在施工现场将电源分别接人电动机。（4）钻机安装。钻机按照图8.12所示位置排列，然后找正钻机车的位置，拧紧卡轨器后，按照步骤进行按照工作。,8.5.1.3 反井刷大,58,用钻机钻扩完直径1.2m反井全深后，即可以按设计煤仓规格进行刷大。煤仓刷大施工设备布置如图8.14所示。1）打眼：YT-242）爆破器材：1号煤矿硝铵炸药，毫秒延期雷管。3）起
26、爆：MFB-150型发爆器。4）炮眼：无需再打掏槽眼；距下口2m时，一次爆透。5）通风：压入式，5.5KW局扇+500mm胶质风筒；6）装岩运输：矸石自溜+耙斗装岩机+矿车7）辅助运输提升：JD-25绞车+1m3吊桶，绳梯。8）支护：锚喷网临时支护。,8.5.1.3 反井刷大,煤仓砌筑时的支模方法，通常采用绳捆模板或固定模板，支模工作在木脚于架上进行，组装拆卸困难，影响砌筑速度。因此，该矿在砌筑煤仓时，改变了上述的支模方法，采用滑模技术，创造了一套应用滑模砌筑煤仓仓壁的施工方法。考虑到煤仓垂深不大的特点，直接引用立井的液压滑模在经济上不够合理，因而专门研制了一种砌筑仓壁的手动可伸缩模板，沿周围
27、用24个GS-3型手动起重器作模板提升牵引装置，模板沿直径13.5mm的钢丝绳滑升，使用灵活方便，煤仓砌壁滑模施工如图8.15所示。这一施工支模方法省工、省料、机械化程度高、质量好、速度快。,8.5.1.4 永久仓壁的砌筑,60,8.5.2 深孔掏槽爆破法,山东兖州矿务局北宿煤矿东西各有一个立式圆筒煤仓，高度分别为7m和8m，净直径为3.4m，喷射混凝土支护，厚度为150mm。煤仓上口与17层煤胶带输送机上山机头硐室相接，下口与运输大巷相通，图8-16是西采区煤仓示意图。,先在胶带输送机机头硐室内安设TXV-75型液压钻机，沿煤仓中心打一钻孔，然后再沿围绕中心孔直径为1m的圆周上，均匀地打四个
28、钻孔与大巷穿透，作为掏槽眼。钻孔直径均为89，图8-17。,爆破所用炸药为2号岩石硝铵炸药(35180mm，重150g)，14段秒延期电雷管和导爆索起爆。,将7m深的炮眼一次装药分两段起爆，每段各炮眼装药长度为2.52m，装药量为8.4kg，中间用500mm炮泥相隔。,小反井爆透后，即可自上向下刷大至设计断面。,61,图8-16 北宿煤矿西采区煤仓意图1胶带输送机机头硐室；2煤仓；3运输大巷；4小绞车硐室,图8-17 炮眼布置与装药 1雷管；2炸药；3炮泥；4钢弹,62,优点：作业安全、速度快。效率高；缺点：（1）钻眼垂直度要求高；（2）爆破技术要求严格；（3）巷道内预留补偿空间。适用：高度不大的煤仓。,63,1.采区巷道施工有哪些特点？如何确定其掘进方向？2.应如何安排采区巷道的掘进顺序？3.除钻眼爆破法外，还可采用哪些方法来施工煤巷？4.对煤巷的支护技术，你认为需要做哪些方面的研究工作？5.上坡和下坡施工有什么特点？6.煤仓有哪几种形式？各自的适用条件是什么？7.煤仓有哪些施工方法？8.反井钻机法施工煤仓有何优点？,复习思考题,
