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煤矿掘进工培训教案,主要内容,一、钻眼操作安全二、巷道掘进施工方法 三、巷道支护四、掘进巷道顶板管理五、巷道顶板事故的预防与处理六、掘进工应知应会,第一章 钻眼操作安全,一、凿岩机操作安全 1.风动凿岩机操作安全注意事项（1）钻眼前的准备工作。检查凿岩机、钻架是否完好，风、水管是否完好畅通，风、水门是否跑风漏水，连接头是否牢固，凿岩机零部件是否完好齐全，螺丝是否紧固，并注油试运转。检查所用钻杆是否弯曲，中孔是否堵塞，钎尾是否完好，钎头是否能安上。准备齐全需用的钻杆、钻头。检查工作面的安全状况是否良好。处理顶帮浮岩活石，整修加固工作面的临时支护，以保证工作面安全作业。,2)钻眼安全注意事项。钻眼必须按中、腰线及作业规程中爆破图表进行，画好轮廓及眼位，并按规定的眼位、方向、角度和深度钻眼。开钻时，应把凿岩机操作阀开到轻运转位置，待眼位固定，并钻进2030mm后，再开到中运转位置钻进，钻进50mm钻头不至脱离眼口时，再全速钻进。为避免断钎伤人，钻眼工要精神集中，时刻注意钻进情况。禁止骑钻作业。多台作业，禁止交叉钻眼，禁止钻前钻杆下有人。钻眼时，凿岩机、钻杆与钻眼方向要保持一致。推力要均匀适量，不要过大，下扎眼要适当提钻减压，以防夹钻断杆。凿岩机钻眼过程中，要经常检查风水管接头是否牢固，有无脱扣现象，如连接不好应停钻处理后再作业。钻杆与钻头连接要牢固，钻眼过程中，发现合金片脱落，必须及时更换钻头。,严禁在残眼内继续钻眼。钻眼过程中，如发现岩层出水、瓦斯涌出异常现象时，要停止钻眼并不得拔出钻杆，迅速汇报矿调度室。钻完眼后，应将钻眼工具、设备等全部撤到安全地点存放。2.凿岩作业常见事故的预防和处理(1)卡钎、断钎事故。操作技术方面。操作人员精力不集中，钻眼时凿岩机、钎杆左右摇摆，钻架忽起忽落，使钎杆在钻孔内弯曲扭别，造成炮眼不直，强行推进造成卡钎或把钎杆弯断。防止方法是提高钻眼技术，保持钻架稳定，使钎子平直地钻进。岩石性质方面。在坚硬多裂缝的岩石中，如果采用一字形合金钎头钻眼，凿刃容易打到裂缝中去，钎头就被夹住，凿岩机继续冲击就容易发生断钎事故。防止的方法是在坚硬多裂缝的岩石中采用十字形合金钎头钻眼，以减少卡钎头、断钎子事故。在软岩中钻眼时，由于轴推力过大，排粉不畅，也易造成卡钎事故，应适当调整轴推力。钎杆质量方面。钎杆质量不合格或钎杆使用过久造成疲劳损坏。防止的方法是加强质量验收管理，钻眼时使用旧钎子应警惕，发现钎子中心孔不正，偏离中心轴线，造成危险断面时应立即捡出，不准使用。断钎子往往能造成人员伤害事故，因此，应加强作业人员的技术培训和安全意识教育，杜绝该类事故的发生。,(2)掉钎头。钎头与钎杆连接处加工不符合要求，接触不严。防止的方法是严格检查钎头与钎杆连接尺寸。钎杆与钎头接连处断裂。防止方法是使用前注意钎杆连接尺寸及外观，安钎头前要把钎头和钎杆的锥形部分擦干净，涂上黄油，然后套上钎头，在枕木上蹾紧，不能在铁轨上或石块上蹾，以免损坏合金钢片。卸钎头时不能用大锤敲打。不排粉。钎头出水孔或钎杆中心孔堵塞。防止方法是发现停水时应立即停止钻进，遇有软岩时适当降低推进速度，加大供水量或增加强力吹洗。,第二章 巷道掘进施工方法,一、巷道掘进的定向 为了掌握巷道的方向和坡度，正确地确定出眼位，钻眼前应将巷道的中、腰线引至工作面，根据巷道中、腰线准确地定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，以明显的标志标在工作面上，然后进行钻眼。在巷道掘进工作中，要保证巷道断面的规格、尺寸、巷道的坡度、方向符合设计的要求，必须按巷道的中心线、腰线进行施工。中心线和腰线是由测量人员用仪器测定的。中心线是巷道掘进方向的基准线。每隔一定距离在巷道顶板或支架上标定一组设有标桩与挂线的中线点。腰线是指示巷道坡度的基准线，腰线点设在距巷道底板或永久轨面以上1m标在侧帮或支架上。使用激光定向仪时，一般安装在距工作面100m以外、围岩较好、巷道顶板上的中心线位置，然后将定向仪对中调平，光束中心在工作面岩壁上形成一强亮光点，即为中心位置。根据中心线的高度可确定腰线位最。激光定向仪距工作面的最大距离以光斑清晰为准，一般为500m左右。由于爆破震动等原因，指向可能发生偏差，应定时检查、调整。,巷道中、腰线的标定工作应由专职测量人员负责。为了便于施工，搞好工程质量，每个施工人员都必须掌握利用简单的工具、仪器，在短距离范围内使用和延设中心线和腰线。1.中心线的使用和延设方法中心线的使用和延设最简单、方便的办法为拉线法，如图1所示。在原中线的1点上系线绳，拉到工作面4点上，同时在原中线2、3点上挂垂线，在4点移动线绳，使线绳与2、3点所挂垂线相切，此时，4点即为巷道中心线位置。使用拉线法延设中、腰线时，每次必须选3个以上原线点，并应校正无误后，方能延线。2腰线的使用和延设方法(1)拉线法。如图2所示，在原腰线1点上系线绳，拉到工作面4点上、下移动，使之与原腰线2、3点重合一致时，4点即为工作面的腰线点。,图1 拉线法延设中心线,图2 拉线法延设腰线,图3 半圆仪延设腰线,(a)半圆仪延设平巷腰线；(b)半圆仪延设斜巷腰线(2)半圆仪延设腰线。如图3所示。将线绳一端系在原腰线点1或3上，线绳的另一端拉到工作面2或4点处，将半圆仪挂在线绳的中点处，拉紧线绳。此时，调整2、4点使半圆仪垂球线所指的角度与巷道坡度一致，则2或4点即为工作面的腰线点。,二、巷道施工方法综述巷道掘进最基本的过程就是把岩石破碎下来，形成设计所要求的空间，并对掘出的空间进行支护。按巷道坡度的不同又可分为平巷、斜巷和立井三大类。在施工过程中，应根据各类巷道的不同特点进行施工。在施工过程中，主要包括破岩、装岩、运输、支护等主要工序，同时还有掘进通风、修筑排水沟、敷设管道、铺设轨道等辅助工序。1.巷道施工方法巷道施工方法一般主要有两种方法：一种是分次成巷，另一种是一次成巷。(1)分次成巷。就是分次将巷道做成。具体做法是：先把整条巷道掘出来，并用临时支架暂时维护，以后再进行永久支护。这种方法只有在掘进对头贯通的巷道时，为了避免发生较大误差，在贯通前60100m范围内，或亟待贯通的通风、疏水、运料及采煤巷道才允许使用。(2)一次成巷。就是把巷道施工中的掘进、支护、水沟及铺设永久轨道、安设永久管线等4个分部工程视为一个整体，在一定距离内，前后连贯地最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。,三、岩石平巷施工 在巷道掘进中，破碎岩石是一项主要工序。破碎岩石常用的方法有两种，钻眼爆破破岩法和掘进机破岩法。岩巷的掘进，仍以钻爆法破碎岩石为主要手段。1.钻眼爆破破岩法 钴眼爆破破岩法，简称钻爆法。就是采用钻眼机具在工作面布置一定数目的炮眼，然后在炮眼内装药进行爆破，把岩石破碎下来的方法。钻眼爆破时要产生大量岩尘，严重威胁工人的健康。为防止岩尘对人体产生危害，必须坚持实行湿式钻眼。在采用钻爆法掘进巷道时，施工工艺参数往往是以钻爆工序为主，配合其他工序而确定的。钻爆参数主要包括炮眼深度、炮眼直径、炮眼数目、装药量、炮眼布置等内容。钻眼爆破技术主要包括岩巷光面爆破技术、毫秒爆破技术、断裂控制爆破技术等。随着高效能装岩机具和装岩台车的推广使用，为加大炮眼深度，提高钻眼速度提供了可靠的保证，深孔光面爆破技术成为目前钻眼爆破技术发展的主要方向。,巷道掘进时，必须按爆破作业图表所标定的眼位、方向、角度和深度进行钻眼，并组织好多台凿岩机的分区同时作业，同时要注意掌握巷道掘进的方向和坡度。为了安全，钻眼前要检查并处理顶、帮的活石，加固靠近工作面的支架。同时检修好凿岩机、气腿，上足润滑油；备齐钎杆、钎头，并检查钎杆中心孔是否通气；检查风、水管路是否漏损，风、水压是否正常。为了缩短钻眼时间，加快掘进速度，采用多台凿岩机作业是行之有效的措施。一般每23m2工作面配备一台凿岩机，在坚硬岩石中每台凿岩机所占面积可缩减至11.5m2。多台凿岩机作业，工作面必然是风、水管多，设备多，人员多。为了避免造成混乱，可从以下两个方面采取措施：(1)合理布置工作面风、水管路。凿岩机各风水管及接头均应编号，以便及时关、开。凿岩机工作结束后，可将小风、水胶皮管从分风、分水器上卸下，连同凿岩机一起带出工作面，下次钻眼时很快就能接通风、水管路。(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。,巷道掘进时，必须按爆破作业图表所标定的眼位、方向、角度和深度进行钻眼，并组织好多台凿岩机的分区同时作业，同时要注意掌握巷道掘进的方向和坡度。为了安全，钻眼前要检查并处理顶、帮的活石，加固靠近工作面的支架。同时检修好凿岩机、气腿，上足润滑油；备齐钎杆、钎头，并检查钎杆中心孔是否通气；检查风、水管路是否漏损，风、水压是否正常。为了缩短钻眼时间，加快掘进速度，采用多台凿岩机作业是行之有效的措施。一般每23m2工作面配备一台凿岩机，在坚硬岩石中每台凿岩机所占面积可缩减至11.5m2。多台凿岩机作业，工作面必然是风、水管多，设备多，人员多。为了避免造成混乱，可从以下两个方面采取措施：(1)合理布置工作面风、水管路。凿岩机各风水管及接头均应编号，以便及时关、开。凿岩机工作结束后，可将小风、水胶皮管从分风、分水器上卸下，连同凿岩机一起带出工作面，下次钻眼时很快就能接通风、水管路。(2)建立钻工岗位责任制，合理分区作业。多台凿岩机作业容易产生拥挤和干扰，采用定人、定机、定位、定任务、定时间的钻工岗位责任制是一项行之有效的措施。另外，将工作面以中心为基准，分为左右两部和中心区，然后将每区内的炮眼以由上到下的顺序划分成若干组，并尽量使各组的炮眼数目相等。再将同时工作的凿岩机编号并使其在各自的固定区域里进行钻眼。这样做既有利于工人熟悉炮眼的设计位置、深度、角度，又有利于凿岩机的保养。,2.岩巷施工技术 光爆锚喷技术。岩巷光爆锚喷技术是光面爆破与喷射混凝土支护的有效结合。光面爆破能有效地缩小围岩松动范围，最大限度地保持围岩的完整性。锚喷能紧跟工作面，及时封闭围岩表面，充填裂缝，调整应力分布状况，限制围岩变形，尤其在软岩巷道支护中，锚杆和柔性喷层相结合，与围岩变形位移相适应，能有效地支护，维持巷道的稳定性。3.岩巷掘进施工安全注意事项(1)根据巷道施工断面大小、支护结构与方法、穿过岩层的地质情况，以及施工队伍的技术水平和装备等正确地选择作业方式。(2)严格执行正规循环作业图表和钻眼爆破说明书的规定。在炮眼布置、爆破方法、凿岩操作、装岩运输和架设临时支护及永久支护时，应按各项操作规程操作，并执行其安全技术规定。(3)加强顶板管理工作，特别在采用掘进与支护单行作业时，对临时支架要班班进行检查，发现不安全隐患时，要先修复再掘进，防止出现冒顶将人员堵在里面。(4)平行作业时，掘、支工作必须统一指挥，砌碹地点扩帮、挑顶时，或巷道复喷时，掘进工作面的人员也必须一同撤到安全地点。掘进工作面放炮时，砌碹处的人员必须一同撤到安全地点。(5)平行作业时，永久支护处的工作台必须搭设牢固，并且不准影响运输设备的通过。人员和车辆通过工作台时要有专设的联络信号。,四、岩石斜巷施工 倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。斜井、下山一般由上而下施工；上山、溜煤眼多由下向上施工。由于巷道的倾斜角度和掘进方向不同，与平巷施工相比，在钻眼爆破、装岩运输、通风、排水、支护等方面具有不同的特点。1.钻眼工作 下山掘进的特点是工作面在下面，根据其特点钻眼时应注意以下4点：(1)在迎头打眼时，应将底部浮煤浮矸清理到实底，排尽积水，严禁在水中打眼。(2)在倾角较大的巷道打眼，每打一个眼，钎杆拔出后立即插上木塞，防止浮煤、浮矸将眼封堵。(3)在迎头打眼作业时，应时时注意防护发生跑车、透水事故，经常检查跑车防护装置的有效性，并注意透水预兆，发现问题及时处理。(4)打周边眼时，为了便于把握巷道的坡度和方向，可先在工作面打一标准眼，插上木棍，以示钻眼方向。谨防坡度不够，造成巷道“漂底”。,2.装岩运输 使用耙斗装岩机时要注意：(1)耙斗装岩机下放时，绞车回车速度不要过猛，下山坡度较大时，要防止滚碴伤人。(2)当箕斗或矿车下放接近装岩机时应减速，避免发生冲撞。(3)用耙斗装岩机装岩，最好选择大容量的矿车或箕斗配套使用。掘进下山时，一般都采用矿车运输。为了避免发生断绳和脱钩事故，可在巷道上部和巷道内设置防止跑车的保险装置，如提升安全绳和挡车器等。同时，在工作面上方还必须设置坚固的遮挡。遮挡距工作面的距离必须在施工组织设计和作业规程中规定。3.排水 下山掘进时，上部平巷的渗水，煤层或岩层本身及其顶底板的涌水，都可能流至工作面。为了减少掘进工作面的排水工作量，有利于掘进施工，可以封闭上部平巷靠下山一段水沟。在下山巷道中，每隔一定距离(如1015m)开掘一条横水沟等措施，拦截上部平巷渗水和煤岩涌水。下山掘进的排水方式，根据下山倾角和长度大小以及涌水地点的不同，可采用不同的方法。掘进时如水量不大，可直接用矿车或箕斗排水，如水量较大，需要用喷射泵和潜水泵排水。当下山倾角不超过25，长度不超过300m时，可采用单段排水，将水泵设置在工作面附近，直接把水排到上部水平；当下山倾角大于25，长度很大，且水沿巷道全长涌出时，可采用接力排水，在巷道中设置中间水仓。随着下山掘进的延伸，中间水仓和水泵也应向下移设。,五、特殊工程施工(一)巷道交岔点施工 交岔点是指巷道相交或分岔的地方。按使用的支护方式不同，可分为架棚式、砌碹式和锚喷式交岔点。1.交岔点常用施工方法(1)全断面掘进法。这种方法是随掘进随支护，一次完成。它用在稳定岩层中，适用于各种支护方法，特别是采用锚喷支护方法的交岔点最为合适。(2)扩帮刷大法。根据施工顺序，先向一个方向掘出交岔点中的一条巷道，进行临时支护，然后回过头来扩帮、挑顶，进行交岔点的支护。完成交岔点掘砌(支)后，再施工另一条巷道。(3)掘导硐法。当岩层松软不稳定或交岔点跨度较大，采用砌碹支护时，可沿交岔点的一帮先掘出一条巷道(一般应超过柱墩处35m)，然后沿另一帮开掘小导硐，随掘随砌墙，中间留岩柱，待掘至过柱墩2m处停止，在混凝土垛位置与已掘巷道掘通，做好碹垛，并将两巷各砌2m，然后从外向里刷砌，暂留中间的岩柱，待交岔点砌碹后，再放小炮处理。,2.施工安全注意事项(1)采用扩帮刷大或掘小导硐施工法时，扩帮和挑顶应采用打浅眼、少装药、多打眼、放小炮或用风镐、手镐掘进。(2)交岔点顶板标高和巷道宽度都是变化的，应掌握好炮眼的方向和深度，以免造成局部超挖或欠挖。更应防止崩倒临时支架，造成冒顶、片帮。(3)架棚式交岔点应架设抬棚，抬棚要专门设计。各种抬棚插梁必须双数、对称摆放，防止受力不均。抬棚架完后，应架设锁口棚，锁口棚柱腿应紧贴抬棚柱腿，但深度不得超过抬棚柱腿，锁口棚高度不应超过主抬棚。(4)在已施工的巷道新开口掘进交岔点时，必须加固开口处及其附近巷道的支护。若近处有空帮空顶，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的要用木垛接顶处理，加密支架，刹紧刹牢帮顶背板。,(二)硐室施工 大断面硐室施工方法一般有3种：即全断面施工法、台阶工作面施工法和导硐施工法。施工大断面硐室应注意以下4点安全事项：1.由于大断面硐室断面较大，且周围井巷工程较多，因而硐室围岩的受力情况较为复杂，施工中应加强顶板管理。指定专人负责检查和处理顶板，严禁空顶作业。对不易挑落的大块危岩，应打点柱或采取适当的临时支护。2.施工工序多，各工种、工序平行或交叉作业时要确保相互间的安全施工。3.严格保证工程质量。4.做到一次成巷，施工中发现问题要及时处理，不留收尾工程。对留设的岩柱要妥善保护，破除岩柱时要有安全措施，不准崩坏已完成的永久支护。,(三)弯道施工 巷道施工中，经常遇到曲线段巷道即弯道。弯道必须按设计曲率半径掘进，巷道中线的延伸、工作面炮眼布置、支护和装岩机的使用等具有以下特点和要求。1.巷道中线的延伸 准确地掌握巷道前进方向是保证弯道施工质量的主要因素，适合工人掌握的是用延长弦的方法制成曲线规尺。2.炮眼布置 由于弯道外帮较内帮长，要使巷道沿设计曲线前进，每茬炮的进尺外帮就要比内帮大，掏槽眼的位置向外帮适当偏移，同时外帮的炮眼要适当加深，并相应增加装药量，相反，内帮的炮眼深度要减小。进入直线后恢复原直线炮眼布置，但当采用随掘进随架设普通临时木支架时，为了防止爆落矸石崩倒支架，靠外帮的炮眼应稍多装些药，以便使爆落的矸石沿合力方向朝向巷道中心线方向飞落，不致偏向外帮打倒棚腿。3.支护 采用棚式支护时，顶梁的方向应正对曲线圆弧的圆心，呈扇形排列，由于外帮的棚距比内帮大，架设支架时，一定要注意掌握好外帮、内帮及巷道中心线上的三个间距，并使顶梁中心正对巷道中心线。,4.耙斗装岩机在弯道中的使用 耙斗装岩机在曲线段巷道装岩时，由于各巷道的曲率大小不同，以及耙斗装岩机距工作面的距离不同，耙斗往往不能直接由工作面把矸石扒到机体装车，因此就要分次扒运矸石，当装岩司机看不到工作面耙斗扒矸情况时，可设专人用矿灯为信号与司机联系，指挥扒矸。曲线段巷道采用耙斗装岩时，在耙斗运行段内最好不设带腿的支架，以免耙斗运行中将其拉倒，造成事故。,第三章 巷道支护,巷道支护的目的在于改善围岩的受力状况，减缓围岩的变形移动速度，维护安全的工作空间。巷道支护的基本形式包括架棚支护、砌碹支护和锚喷支护。一、锚喷支护 锚喷支护是锚杆支护、锚杆与喷浆以及喷射混凝土联合支护的总称。(一)锚杆支护 锚杆支护就是在巷道掘后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。锚杆不同于一般的支架，它不只是消极地承受巷道围岩所产生的压力和阻止破碎岩石的冒落，而是通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。因此说，锚杆支护是一种积极防御的支护方法。1.锚杆支护作用的原理(1)悬吊作用。在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量，如图821所示。(2)组合梁作用。在没有稳固岩层的薄层状岩层中，锚杆将薄层岩石锚固成一个岩石板梁，提高顶板的承载能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的锚固力及杆体强度和岩层性质。,(3)树脂锚固剂。树脂锚固剂与不同材质的杆体配套已成为现代锚固工程的最佳材料。它黏结能力强，固化速度快，耐久性好，抵御外界和人的影响因素能力强，安全可靠性高，产品质量稳定，贮存期长。锚固剂中，由两种不同成分严格按科学配方分隔包装组成。安装时，锚固剂放入锚杆孔内，用锚杆安装机械带动杆体高速旋转，搅破薄膜后，两种成分互相混合，立即发生化学反应，其凝胶时间可按设计要求在十几秒到几小时准确调控。在安装锚杆时，应严格按照锚固剂的技术特征进行操作。3.锚杆支护施工安全注意事项(1)巷道锚杆支护施工必须有作业规程，并且严格按作业规程的规定组织施工。(2)锚杆眼必须按作业规程要求的间距和排距布置，锚杆至迎头的间距必须小于锚杆的设计排距。(3)打眼前，必须敲帮问顶，撬掉活矸，按规定架设临时支护，严禁空顶作业。钻眼时应按事先确定的眼位标志处钻进。钻完后应将眼内的岩粉和积水吹(掏)干净。(4)锚杆眼应做到当班打的眼当班锚。锚杆的外露长度要符合作业规程的规定，一根锚杆上不允许上两个托板或螺帽。,(5)锚杆眼必须按照规定角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面、裂缝打眼。(6)使用树脂锚杆时应用防护手套，未固化的树脂药包和固化剂具有毒性和腐蚀性，应避免与皮肤接触。破损的药包应及时处理，严禁树脂药包接触明火。(7)锚杆安装时的预应力必须符合作业规程的规定，否则将可能导致重大事故的发生。例如：1990年10月1日，某矿西三采区12304副巷掘进工作面发生了一起大面积冒顶重大事故。冒顶区24根水泥锚杆中脱落17根，当场死亡6人。事故原因是该矿处在推广锚杆支护的初期，对锚杆支护的原理认识不清，作业人员没能按要求操作，安装锚杆时，几乎所有螺帽都没有拧紧，造成大面积冒顶。(二)喷射混凝土支护 喷射混凝土是将水泥、砂、石子按一定比例混合搅拌后，送入混凝土喷射机中，用压缩空气将干拌和料送到喷头处，在喷头的水环处加水后，高速喷射到巷道围岩表面，起到支护作用的一种支护形式和施工方法；是一种不用模板，没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺。喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。,目前，使用较多的是半湿式喷射法，半湿式喷射法采用的是潮料。潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10小时以上，其含水率保持在78，然后按水泥配比拌和过筛即称为潮料。使用潮料可以使喷射混凝土各工序操作地点的粉尘浓度大大降低。1.喷射混凝土支护作用原理(1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能，特别是抗压强度较高，可达20MPa以上，因此能起到支撑作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。(2)充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。(3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落；同时，由于围岩裂隙中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作用而使原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定性和强度。(4)柔性支护作用。喷射混凝土的粘结力大，同时喷层较薄，具有一定的柔性，它既能和围岩粘贴在一起产生一定量的共同变形，使喷层中的弯距大为减小，甚至不出现张应力，又能对围岩变形加以控制。,2.喷射混凝土支护安全施工注意事项(1)在使用喷射机前，应对其进行全面检查，发现问题及时处理。喷射机要专人操作。处理机械故障时必须切断电源、风源。送风、送电时必须通知有关人员，以防发生事故。(2)初喷前，要先敲帮问顶，清除危岩活石，以保证作业安全。初喷应紧跟迎头，喷体支护的端头距工作面的距离必须符合作业规程的规定。(3)喷射中发生堵管时，应停止作业。处理堵塞的喷射管路时，在喷枪口的前方及其附近，严禁有其他人员，以防突然喷射和管路跳动伤人。疏通堵管采用敲击法。(4)在斜井和巷道中使用的长距离钢管或塑料管要定期转动，使其磨损均匀。作业中要经常检查输料管和出料弯头处有无磨薄、击穿现象，发现问题及时处理。(5)较高巷道喷顶时，要搭设可靠的工作台或用机械手喷射。喷射手应配两人，一人持喷头喷射，一人辅助照明并负责联络、观察顶板及喷射情况，以确保安全。(6)向喷射机送料人员要站在安全地点。斜巷悬车上料时，车下方必须设挡车柱。(7)喷射机必须保持密封性能良好，防止漏风和粉尘飞扬，加强工作面通风。(8)喷射作业中粉尘的来源主要是水泥和砂粒中的矽尘飞扬。长期吸入粉尘，会危害工人的身体健康。凡从事喷射作业的人员，必须佩戴劳动保护用品。喷射前应开启降尘设备和设施。,(三)锚喷联合支护 1.锚杆喷射混凝土支护 对比较破碎的、节理裂隙发育比较明显的岩层，巷道掘进后围岩稳定性较差，容易出现局部或大面积冒落，一般应采用锚杆喷射混凝土支护。这种支护方式既能充分发挥锚杆的作用，又能充分发挥喷射混凝土的作用，两种作用相结合，有效地改进了支护的效能，因而得到广泛应用。一般情况下，爆破后应首先及时初喷混凝土封闭围岩，紧接着打入锚杆，随后在一定距离内复喷到设计厚度。2.锚杆喷射混凝土金属网联合支护 对于特别松软破碎和断层带，或围岩稳定性差、受爆破震动较大的巷道，宜选用锚、喷、网联合支护。设置金属网的主要作用是防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，提高喷射混凝土支护能力。金属网用托板固定或绑扎在锚杆端头，为便于施工和避免喷射混凝土时金属网背后出现空洞，金属网格不应小于200mm200mm。喷射厚度一般不应小于100mm，以便将金属网全部覆盖住，并使金属网至少有20mm厚的保护层。3.钢架喷射混凝土联合支护在软岩巷道中，掘进后先架设钢架，允许围岩收敛变形，基本稳定后再进行喷射混凝土支护，把钢架喷在里面，有时也打一些锚杆，控制围岩变形。这样，钢架自身仍保持相当的支护能力，同时，被喷射混凝土裹住后又起到了“钢筋加固”的作用，而喷射混凝土层有一定的柔性，对围岩基本稳定后的变形量也可以适应。,第四章 掘进巷道顶板管理,掘进工作面的顶板管理是搞好安全生产的重要环节。一、掘进工作面顶板管理的主要内容 1.掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。这就需要了解与巷道围岩应力分布有关的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围地质构造、水文变化、巷道的横断面形状和尺寸等。了解了围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。2.从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，合理确定钻眼眼位、钻眼角度、钻眼深度、炮眼装药量和放炮等各工序的有关参数，减少对顶板管理的影响。3.按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护巷道的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。4.施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按原煤炭工业部颁发的井巷工程质量标准进行检查和验收。,二、巷道掘进工作面施工期间，日常顶板管理工作的内容 1.敲帮问顶。上班进入工作面，打眼放炮前均应敲帮问顶，处理隐患，排除不安全因素后再作业。2.控制工作面空顶距离。超过规定的空顶距应先支护后掘进；发现顶板破碎或变松软时应采用前探支架维护顶板。3.单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方支架的情况，发现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复，修复巷道时，修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人；工作面因放炮倒塌的棚子应由外向里逐架扶棚复位。4.熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片帮事故的发生。,三、顶板管理的针对性措施 1.新掘巷道应制定的开口安全措施的顶板管理措施内容(1)开掘地点要求顶板稳定、支护完好并且避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角(最好大于 45)。(3)必须加固好开掘处及其附近的巷道支护，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好顶帮；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。(4)新巷开掘施工，要浅打眼，少装药，放小炮或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。(5)新巷开掘处应及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。2.沿空掘巷顶板破碎时，应采取的顶板管理措施(1)避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作，待岩层活动完全稳定后再进行。(2)尽量减小掘进时的空顶面积。放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的振动。如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。(3)巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角由80缩小为75，将顶帮用木板等背严接实。(4)擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。,3.有淋水的工作面、顶板的管理措施 掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化。再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。顶板淋水不大时，用风管边吹边喷砂浆止水。有淋水的地段，要加大支架密度、背严顶帮，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。4.掘进工作面过断层、裂隙和岩性突变地带时，应采取的顶板管理措施(1)加强掘进地段的地质调查工作，根据所掌握的地质资料(包括地质构造分布情况与产状以及岩性变化的可能地段)，及时制定具体的施工方法与安全措施。对于特殊地段，要制定针对性措施，否则不能开工。(2)在破碎带中掘进，应做到一次成巷，尽可能缩短围岩暴露时间，减小顶板出露后的挠曲离层，提高顶板的稳定性。(3)施工中要严格执行操作规程、交接班和安全检查制度。要经常观察围岩稳定状况的变化，及时掌握断层、裂隙带、岩性突变带出露的时间。一旦发现异常要及时处理，防患于未然。(4)掘进工作面临近断层或穿断层带时，巷道支护应尽量采用砌碹或U型钢可缩性支架支护，棚距要缩小。在距断层前5m左右时，要采用密集支柱。(5)采用爆破法落煤岩时，要尽量多打眼、少装药，放小炮，尽量保持围岩的稳定性。如果放炮中顶板难以控制与管理、有冒顶的危险，应改用手镐方法掘进。,(6)减小空顶距离，及时架设临时支架，永久支护要紧跟工作面迎头。若采用砌碹式支护时，每次掘砌进度不得超过1m。(7)巷道支架背板要严实，提高支架对围岩的支护能力，防止掘进中漏顶或漏帮。(8)当顶板特别松软破碎时，可打撞楔控制破碎顶板。有条件时，也可采用对顶板注浆锚固的方法，增强破碎顶板的稳定性与承载能力。(9)在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变带顶板。对伞檐状危岩要及时敲掉，敲不下来时，要在伞檐下打上撑柱，并在下面加密柱棚，或加打台板棚。(10)巷道临近断层等构造时，要加强对瓦斯的检查以及断层水的疏排工作。,第五章 巷道顶板事故的预防与处理,随着掘进工作面的不断向前推进，顶板暴露面积也随着加大，致使顶板经常出现弯曲、下沉、裂隙、掉碴、冒落等，甚至造成生产停顿及人身伤亡的严重事故。为了保证掘进工作面的安全生产，预防巷道顶板事故的发生，必须根据事故发生的原因，采取针对性措施。一、掘进工作面冒顶事故的原因 1.属于地质方面的有：巷道围岩松软或极易风化，如煤、页岩等；巷道围岩节理裂隙发育；巷道通过断层、褶曲等构造变动剧烈地带，岩层破碎；巷道穿过岩层的岩性突然发生变化，在其交界处易产生塌冒，如石门透煤；有害气体涌出，如瓦斯、煤尘。2.由于设计不合理造成的有：巷道位置选择不当，使巷道处于松软岩层中；缺乏详细的地质和水文地质资料，使施工缺乏指导，缺少应变措施；支护形式与结构不合理，不足以承受地压等。3.施工方面的工作失误造成的有：对巷道穿过松软岩层缺乏准备；施工措施不当或错误；不是一次成巷，围岩暴露时间过长，造成风化、松动，引起塌冒；支护不符合设计要求，不按作业规程要求架设，忽视质量，使支架不能发挥作用，支架失稳引起塌冒；工作面空顶距离过长，临时支护失效；在松软层中施工，炸药量使用过多，破坏了围岩的稳定性；不进行工作面敲帮问顶工作，对检查和处理浮石重视不够、不及时引起浮石坠落等。,二、巷道冒顶事故的处理方法(一)巷道发生局部冒顶事故的处理方法 1.先加固好冒落区前后的完好支架。使用棚子支护的，应根据围岩压力大小加密棚距，把棚子扶正扶稳。棚子之间要安设好拉杆等，使支架形成一个联合体，棚子顶帮要背严刹实。2.及时封顶，控制冒顶范围的扩大。一般是采用架设木垛的方法处理。人员站在安全地点，用长杆将冒落的顶部活石捣。在没有冒落危险的情况下，抓紧时间架好支架，排好护顶木垛，一直到冒顶最高点将顶托住。3.岩石巷道采用锚喷支护处理冒顶区。具备锚喷支护条件时，应优先考虑采用锚喷支护处理冒顶区。(1)首先将冒落区顶帮活石捣掉，喷射人员站在安全一侧向冒顶区喷射一层30mm50mm厚的混凝土层，先封固顶，然后再封两帮；(2)初喷的混凝土凝固后再打锚杆，并挂网复喷一次，复喷的厚度一般不超过20mm；(3)冒顶处理完，按要求进行砌碹。为保护碹顶，要在碹顶上充填0.5m左右厚的矸石作为缓冲层。也可以架设金属支架，背严顶帮，四周可充填一层矸石，支架间安设拉杆，使棚子之间联成整体，提高稳定性。,(二)冒顶范围较大时的处理方法 1小断面快速修复法冒顶范围大，影响通风或有人堵在里面等，可用此法。即先架设比原来巷道规格小得多的临时支架，使巷道能暂时恢复使用，等清理完煤矸后再架设永久支架。对冒顶部分的处理是：采用撞楔法把冒落矸石控制住，如图825所示。等顶板不再冒落时，从巷道两侧清除矸石，且边清除边管理两帮，防止煤矸流人巷道。顶帮维护好以后，就可以架设永久支架。2一次成巷修复法冒顶面积大的次要巷道和修复时间长短对生产影响不大时适用此法。修理时，可根据原有巷道规格，采用撞楔法一次成巷，如图826所示。撞楔间用木板插严，支架两帮也应背严。撞楔以上必须有较厚的矸石层，如果太薄，还应在冒顶空沿内堆塞厚度不少于0.5m的木料或矸石。梁与撞楔之间要背实。处理冒顶和架设支架整个过程，应设专人观察顶板。,3.木垛法 木垛法是一种比较常用的方法，如巷道冒顶高度在5m以内，冒落长度在10m以上，冒落空间以上岩石基本稳定，就可将冒落的岩石清除一部分，使之形成自然堆积坡度，留出工作人员上、下及运送材料的空间并能通风时，就可以从两边在冒落的煤矸上相向架木垛，直接支撑顶板。先在冒顶区附近的支架上打两排抬棚，提高支架支撑能力。在支架掩护下出矸。架设前处理人员站在安全地点用长柄工具将顶帮活石处理。架设木垛要保证有畅通的安全出口。架木垛前，在冒落区出口处并排架设两架支架，用拉条拉紧，打上撑杆，使其稳固。打顶柱，但要在穿杆上铺上坑木或荆笆的条件下进行，防止掉矸伤人。架木垛时，第一个木垛最上一层应用护顶穿杆，以保证架第二个木垛时的安全。木垛要撑上顶，靠上帮，靠板处要背一层荆笆，用楔子背紧。然后架第二个木垛，以此类推一直到处理完毕。4.打绕道法如果冒顶长度大，不易处理以及冒顶堵人时，可打绕道，绕过冒落区去抢救被堵人员，或绕过冒落区后再转入正常掘进。,三、巷道片帮的处理方法 1.木垛法 当巷道片帮不太严重，片帮一侧稍有冒顶、柱腿压折、煤矸挤入巷道时，先在顶梁下打上一根顶柱，然后清矸换新柱腿，用木料架木垛，支架用背板和荆笆背好后撤去顶柱。2.撞楔法巷道一侧片帮很严重，撤掉压坏柱腿时，煤岩会流出，并且片帮继续扩大，可用撞楔法处理。在片帮地点选择完好的柱腿，打上1.4m左右斜撞楔。然后，在顶梁下打上顶柱，换好新柱腿，支架顶帮要背严，依次将支架修好。,结 束THANKS,