煤矿采区巷道开掘施工方法.ppt

采区巷道开掘施工方法,本章主要参考书,王泽进，鞠文君.我国煤巷锚杆支护技术的新进展.煤炭科学技术.2000年9月.28（9）：47侯朝炯等著.煤巷锚杆支护.徐州：中国矿业大学出版社.1999.定价：35.60元。TD353/H-221C袁和生.采准巷道锚杆支护现状与发展对策.建井技术.1997年12月.18（6）：2630牛宝玉.采掘锚、掘锚一体化快速掘进成巷技术.煤炭工程2003 年第11 期:912王金华.我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术.煤炭科学技术.2004 年1 月.第32 卷第1 期:610任葆锐，刘建平.煤巷快速掘进设备的使用与发展.煤矿机电.2003年第5期:5254,第一节 概述,我国大型煤矿矿井开拓布署大致经历两个阶段：第一阶段为50年代采用的煤层开拓部署，由于受当时理论局限性制约，很难控制采动压力，从而使巷道维护十分困难，严重影响矿井的安全生产。第二阶段为6080年代，大型煤矿大都采用岩巷的开拓方式，为矿井的安全生产创造了良好的条件。但该方式具有矿井基建投资大，岩巷工程量大及建设周期长的缺陷。1990年改革开拓布置的淮北会议，提出采取上下山要布置在煤层中，有条件的运输大巷也要布置在煤层中的技术发展方向。潞安矿务局常村煤矿、兖州矿务局的济宁二号井和三号井的运输大巷均布置在煤层中。目前我国煤巷及半煤岩巷的比重占井巷工程量的76%以上。,济宁二号煤矿设计年产400万t，服务年限67.5年，矿井采用全煤巷布置，立井多水平开拓方式，通风方式为中央并列式。矿井第一水平共有7条大巷，北翼4条，2条进风、2条回风，为便于运输、排水，其中有1条轨道进风巷布置在3下煤层底板岩石中，其余均布置在煤层中。南翼3条大巷，1条进风，2条回风，均布置在煤层中。,（1）-555水平大巷支护方式为两种。一种为直墙半圆拱型，巷道净断面17.318.3m2，采用锚网喷支护；另一种为直墙三心拱，净断面积16.6m2，采用29U型钢支架支护，棚后背金属背板，铁砂窗，充填C20喷射混凝土，主要用于南、北翼皮带回风大巷。大巷两侧分别留设120、110m护巷煤柱，大巷间留设35m煤柱。（2）四采下山、三采下山：服务年限5.46.5年，支护方式除四采皮带下山使用29U型钢支架支护，其余均为直墙半圆拱形断面，锚网喷支护，净断面积为1315.1m2。下山间留设40m护巷煤柱，外两侧留设50m保安煤柱。（3）顺槽：净断面积为11.412m2，支护方式有梯形金属棚和锚网梁两种。随技术进步和施工设备配套，现锚网梁已成功应用于实体煤中顺槽、沿空送巷顺槽、综放（采）工作面切眼。,一.采区巷道的施工特点：沼气和煤尘威胁加强检查，采取相应安全措施，探水 掘进容易，维护困难、采动地压安全条件下经济的支护方式 通风和运输工作复杂通风系统、运输设备及其调配。褶皱、断层等定向工作。二.施工方法钻爆法为主掘进机为发展方向,新华社石家庄11月27日电记者从河北省有关部门获悉，经事故调查组初步调查，邢台市内丘县远大煤矿“1119”透水事故直接原因基本查明，违规作业、管理不力等因素是导致这起矿难的主要原因。2005年11月19日4时30分左右，内丘县远大煤矿发生透水事故，当时井下作业人员共36人，其中22人安全升井，14名矿工遇难。调查显示，事故发生地点是在切眼掘进工作面，该工作面在向上准备与上回风巷道贯通之前，因没有严格执行探放水制度，措施不当，从而导致了上回风巷内的积水沿切眼溃入下运输巷，使正在切眼工作的7人和在下运输巷工作的7人全部遇难。目前，事故善后处理工作已全部结束。事故调查组初步调查分析，该矿在防探水管理、生产管理和干部下井带班等方面存在严重漏洞和问题。该矿矿级负责人无人下井带班；工作面编制的防探水设计和措施极不完善，没有使用专门的防探水设备；劳动组织不合理，在工作面切眼探放水期间，下运输巷还违规安排人员同时作业。河北省政府有关负责人说，远大煤矿是一个证照齐全的新投产矿井，这次事故充分暴露出了该矿在落实安全生产责任制和安全管理方面存在的严重。,组织采区巷道施工时，应考虑下列一些因素：（1）应提前施工主副井与风井贯通的采区上山工程，连锁工程的采区上山应先安排施工，工程量大的一般上山也要提早施工。（2）一般应先开轨道上山，以提前安装提升绞车，担负采区工程的施工任务。（3）凡工程量大，距井筒远，直接影响建井工期的采区工程应提前安排施工。（4）为了解决通风问题，有高沼气矿井的采区开拓，一般应在主副井与风井贯通并形成全负压通风系统后，再开拓采区煤巷。,（5）在建井期间为探明地质情况的采区工程应先行施工。如在煤矿同时开二条上山时，可先开人行通风上山，以提前探清煤层的赋存情况。（6）有煤与沼气突出危险的矿井，一般应先开岩石巷道，然后开溜煤眼、联络眼，从岩石巷中揭开煤层，排放沼气，然后进行煤巷施工。（7）涌水量大的上下山，最好采用上山掘进的方法。（8）巷道地压较大时，为避免施工过早而增大维修量，可在矿井试运转前安排施工。,第二节 煤巷施工,煤巷：煤层占掘进面的4/5以上 生产矿井掘进总量的75以上,煤巷的掘进方法1.钻眼爆破法2.掘进机法3.连续采煤机法,提高工效，减轻工人劳动强度，应大量采用煤巷掘进机掘进。,设计规范第条 矿井掘进机械设备，应根据矿井设计生产能力和采煤机械化程度综合确定，并应符合下列规定：一、全煤巷道及半煤岩巷道掘进：1以综合机械化采煤为主的矿井，宜采用掘进机组，应配备掘进机、胶带转载机、可伸缩胶带输送机及相应的后配套设备；2以普通机械化采煤为主的矿井，宜采用钻爆法掘进。应配备电钻、装煤机、胶带转载机、可伸缩胶带输送机及相应的后配套设备。三、溜煤眼、煤仓、急倾斜中厚及厚煤层上、下山掘进，可配备天井钻机。,一、掘进机,我国从1962年先后从原苏联、英国、日本、奥地利、匈牙利、美国、德国引进了各种类型的煤与煤-岩巷掘进机共131台，包括我国自己研制生产、中外合资生产和引进的掘进机，在我国煤矿使用的有400多台。2000年单机年进尺超万m的有18个队，平均掘进速度达到600m以上，比钻爆法平均提高2.03.0倍，工效提高50100。,目前全世界使用量总计在3000台以上。除美国为滚筒式切割机构连续采煤机外，均为悬臂式切割机构的部分断面掘进机。这种掘进机适应性强，结构较简单，易操作，机重适宜，拆、装、运方便，调动灵活，因之，发展较快。,根据煤矿掘进机械化程度发展目标测算，“十五”期间全国重点煤矿每年需要配备的重型掘进机数量为150台、中小型掘进机数量为120 台左右。目前我国煤巷掘进主要仍采用AM50型和S100型掘进机，这两种设备均属国外20世纪70年代产品。,佳木斯力士隧道掘进机械股份有限公司：S100型掘进机,我国研制、引进和中外合作生产的掘进机有25种型号，其中性能好、质量稳定的有ELMB型（功率40、55、75kW，掘进断面积5.512、615.4、717m2，生产能力50、80、100m3/h，价格30、55、68万元）；EL90型（105万元）；EM1A型（30万元）；AM50型（26.8万元）和S100（125万元）型五种型号。,ELM型煤巷掘进机构造图,E掘进机，L联合，M煤巷，B悬臂式，J掘进机,EBJ系列悬臂式掘进机主要用于煤矿中煤巷、半煤岩巷的掘进，经济切割煤岩 单轴抗压强度40100 MPa，能够切割任意形状的断面，切割断面面积1224 m2。,EBH/J-132型掘进机,重型掘进机广泛适用于铁路、公路、水利、国防等硬岩隧道的机械化掘进，实现掘进、运输、支护等同时作业，大幅度提高隧道施工的效率。,EBJ-160型重型掘进机（60吨）EBJ2000G型重型掘进机（65吨）,EBJ-75型中型掘进机（25吨）S100型中型掘进机（25吨）,中型掘进机是掘进软岩到中硬岩范围的隧道掘进机，适用于矿山的巷道掘进以及铁路、公路、上下水道等各种隧道的掘进。可实现掘进、运输、支护等同时作业。,德国STM-100型煤巷掘进机,1.掘进机一胶带转载机一可伸缩双向胶带输送机机械化作业线 双向胶带，即上胶带出煤，下胶带运料，能实现长距离连续运输，其能力大于掘进机的生产能力，可最大限度地发挥掘进机的潜力，实现连续掘进。进行永久支护时可接长胶带。该作业线在巷道长度大于600m时，其优越性更为明显。开滦矿区钱家营矿002掘进队，采用AM50掘进机，配备QZP160型转载机SJ44型可伸缩胶带运输机和SGW40T型刮板输送机，于1988年5月，在巷道掘进宽度4.58m、掘进高度2.7m的煤岩巷道中，创造了单孔月进1421m的成绩。该掘进队于1990年5月，在断面为10.4m2的煤岩巷道中，又创造了单孔月进1434m的记录。,二.以掘进机为主的机械化作业线,采用综合工作队，“四六”作业，即三班掘进，一班准备。,001掘进队，采用AM-50掘进机，配备QZP-160型转载机、SJ-44型可伸缩胶带输送机，于 1990年 5月，在断面为 10.4m2的煤巷中，采用U型可缩性金属支架，创造了单孔月进2211m的记录。“四六”作业制。,济宁三号煤矿在一采区1304 胶顺施工中，实现了独头月进908m，创造了兖州矿区煤巷锚网支护施工最好水平，并实现了安全生产。,（1）支护参数 顶板采用20 2200 mm 螺纹钢树脂锚杆，每孔三支药卷，锚杆间排距均为900 mm，铺10#铁丝经纬网，配合10mm 圆钢焊接的钢筋梯护顶。帮部20 1800 mm 螺纹钢树脂锚杆，每孔锚固剂两支，间排距900900mm，挂菱形铁丝网。,（2）施工设备配备 采用MRHS100 型掘进机截割，SSJ800 可伸缩胶带运输机运煤和支护材料，其他设备用无轨胶轮车运输。顶部锚杆使用眼睛王蛇牌风动锚杆钻机、配28 mm钻头和B19 中空钢钎打眼并安装锚杆，帮部采用气腿式风动锚杆钻机配30mm 钻头和28mm 麻花钻杆打眼并安装锚杆。（3）施工方法 采用截割一排（900mm）锚网支护一排，帮部锚网支护滞后顶部两排（1800mm），掘进机截割头从迎头左中部开始截割，先中间后四周，割出毛巷道，再根据巷道中线及断面尺寸割出荒断面。掘进机截割完后，首先出净迎头截割下的煤，退出掘进机进行临时支护，准备好顶、帮锚网机具并搭设锚网顶部的操作平台，然后分别进行顶部和帮部锚网，锚网完成后，进掘进机进入下一个循环工作。,（4）施工组织 综掘队人员48 人，迎头直接工作人员42 人，“三八制”作业方式，每班出勤10 人。为实现平行作业，在掘进机截割时，打眼工进行支护材料的运输和准备工作；机电维修工检修锚杆机具、延长风水管。迎头顶、帮支护期间，掘进机司机和机电维修工检修和延长胶带运输机和电缆、检修综掘机并处理运输环节中的故障。,2.掘进机胶带转载机链板输送机机械化作业线 链板输送机的运输能力大于掘进机的生产能力，可实现连续运输。采用链板输送机虽有链板接长频繁、占用循环时间长、劳动强度大等缺点，但它适用于坡度变化大、掘进长度较短的巷道。河北省开滦矿区范各庄矿，采用MRHS5D型掘进机，配备SGW40T型链板输送机，在巷道断面为 8.111.7m2的煤巷中，采用 U型拱形金属支架，创造了月进2045m的好成绩，直接掘进工的效率为0.656m/工。,3.煤巷掘进机一仓式列车机械化作业线 该作业线主要由掘进机、胶带转载机、梭车（或仓式列车）组成。可将几辆梭车搭接成列车，将1个截割循环中的煤、岩经装载机构卸载于梭（仓）式列车内，然后用绞车或电机车将梭（仓）式列车拉到卸载地点卸载。它适用于卸载距离短，并有卸载仓的施工条件.山西省大同矿区大斗沟矿，采用美国的12CM11-9BUN型掘进机，配备10SZZ-40BUN型梭车，在断面为8.4m2的矩形煤巷中，于1983年9月掘进速度达2160m/月。全队 89人，直接工51人，采用“三八”作业，其工效为 1.488m/工，最高日进122.3m。采用上述设备，该矿掘进煤巷的最高月进度曾达到2405.7m。,三.掘锚机组机械化作业线,除掘进机本身可靠性影响外，主要配套环节，包括支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通讯、安全等，是掘进速度受到制约的关键因素。据测算，在一个循环中支护时间占总时间的50%60%，切割占20%30%，系统的故障影响占10%15%。如能解决支护与切割的同步或交叉同步作业，就可大大提高单位时间内的掘进速度。除神华、大同以及个别煤矿空顶距可达10m外，我国其它矿区顶板条件较差，为确保及时支护，只能停机作业。由于掘进与支护无法平行作业，按目前的配套形式，无论采取锚杆支护还是架棚支护，即使后配套都很正常，每掘进一循环（按1m计），约需时5575min。按目前“四六”制作业方式，每天的极限掘进量是1822m，按每月25个工作日计，最高月进450550m。,但由于国内采准巷道断面较小，而掘进机机载锚杆机体积偏大，加之在采用钢带时需要定位钻孔。难度较大，因此未能在国内推广。,煤炭科学研究总院南京研究所研制的JMZ型掘锚机组,经选型和配套，形成高效掘锚掘进作业线，可使每一循环作业的时间减少2545 min，即每30min一个循环，生产效率将大大提高，达到每天掘进进尺40m，最高月进1000m，年进尺约10000m的目标。,掘锚机组可节省移动和装钻机的时间，掘进速度可提高50%至100%，使顶板及时支护，安全可靠。,掘锚机组的工作原理是：掘锚机组截割部在上下摆动切割煤岩的同时，装运机构将破落的煤岩通过星轮和刮板运输系统运至后配套运输设备，机载除尘装置处于长时工作状态，与此同时，掘锚机组上的机载锚杆钻机进行钻孔、安装锚杆作业，一排锚杆安装完毕，机器前进进行下一循环作业，,从4月5日到8月1日，在不到四个月的时间里，由对ABM20s掘锚机组的一无所知到熟练驾驭，由过去的月进尺500米左右到突破千米大关（1100m），鲍店煤矿干部职工不仅经受住了严峻的考验，充分展示了过硬的干部职工队伍素质、精细的管理和敢于创新的精神面貌，而且为掘锚一体机在集团公司乃至全国推广应用积累了丰富的经验，为解决采掘失衡，保证生产接续，实现快掘高产铺就了一条金光大道。,四.以连续采煤机为主的机械化作业线,连续采煤机是一种具有较大截割宽度的集落、装运及行走为一体的联合机械化综掘设备，广泛应用于矩形断面煤巷的双巷或多巷快速掘进，以及房柱或房式开采、边角煤开采、残留煤及煤柱回收。已成为现代高产高效矿井的重要设备。目前我国神东矿区、兖州矿区、晋城矿区及黄陵等矿区引进使用了连续采煤机。,JOY公司对井下厚煤层，高产开采有一套相应的方法，12CM27高电压连采机在不同的煤田条件得到成功的应用。12CM27与其前身12CM12一样，适合同等的巷道尺寸，两种机型外观尺寸一样，不同之处在于12CM27功率增大、重量增加，由于其功率和重量增大，牵引力更好，切割性能得以改进。大功率的12CM27装有较大的切割电机，提供了开采硬煤所要求的功率，其速度更快、且更稳。据不完全统计，截至2003年，久益采矿设备公司陆续向我国出售16台长壁采煤机、22台工作面输送机、3套液压支架、43台连续采煤机和18台穿梭车。,为了便于配套设备的换位作业，一般是采用三巷或四巷式掘进，而不适于掘进单巷。在同时掘进多条巷道时，最合适的巷道条数是三条，巷道条数过多会影响综采工作面的准备速度，少一条则不利于设备的换位作业。,1.连续式采煤机快速掘进成巷技术 连续式采煤机在我国一些煤矿获得了应用，并取得了良好的效果。我国除少数煤矿(如神华的上湾矿)使用连续式采煤机专门用于采煤外，大多数矿井主要是用于掘进煤层巷道，其主要配套设备有连续式采煤机、锚杆钻车、铲车、运煤车、破碎机、胶带输送机等设备。,锚杆钻车,运煤梭车,2.采掘锚一体化快速掘进成巷技术 将采煤、掘进与支护结合在一起，实现快速掘进成巷。核心设备是采掘锚机组，它实际上是连续式采煤机与锚杆打眼、安装机复合的一体化设备，可以完成切割、装煤工序，又能够完成钻孔、安装锚杆等工序，从而减少了掘进工作面的设备和人员，掘进工作面的空顶距可以缩短到0.751.4m。并且采用了临时支护措施，使得掘进与支护作业更加简单和安全，掘进成巷速度也较快，还能适应巷道布置方式的变化。在国外已经成熟并得到广泛应用。例如澳大利亚长壁工作面顺槽80%以上采用掘锚一体化的掘锚机组施工。奥钢联开发的ABM锚杆机采煤机，3min内即可完成巷道掘进、锚杆安装的循环作业，可以满足月产6080万吨长壁回采工作面顺槽巷道掘进的要求，是一种理想的、可靠的、快速掘进的机械。这种宽头高效连续采煤机装有23台液压锚杆机。,国外采掘锚机组的技术特征,具体操作工序是：先将4个或6个自动临时顶柱油缸支撑在巷道中，为液压锚杆机提供基础。同时，机械（包括截割、装载、运输机装置）用液压向前推进，进入煤壁工作面掏槽、截割。掏槽的深度由顶板锚杆排距确定。安装好锚杆和完成截割循环后（正常情况下需2.53.0min），收回顶柱油缸，后撤截割滚筒和装载铲板，整机向前移动，开始下一个循环。该机日进尺可达165m，1999年3月曾创最高班进尺98m的纪录。与连续采煤机、机载锚杆机相比，其主要优点是：实现了连续采煤机掘进和锚杆安装机安装锚杆平行作业，能适应斜巷作业；机械长度很小，液压推进掏槽掘进，具有易掘进弯道和交岔点的特点。,（1）大力开发推广掘锚联合机组。为适应日产万吨级综采工作面快速推进的需要，20世纪90年代初期发达国家研制开发了集快速掘进、锚杆支护为一体的掘锚机械化平行作业装备掘锚联合机组。该设备在英、澳等国应用中取得良好效果，在大断面煤巷掘进中年进尺高达1500020000m。目前掘锚机组在国外已趋成熟并得到了广泛应用。,“七五”以来，国有重点煤矿综掘机械化水平不断提高，但采用锚杆支护的综掘巷道月进尺始终在300m左右。其原因是，采用锚网支护的综掘巷道大都是用单体气动或单体液压锚杆钻机与掘进机配套，这种配套方法机械化程度低、劳动强度大、安全性差、速度慢。,五、煤巷快速掘进与支护技术发展趋势,（2）广泛采用连续采煤机。连续采煤机多巷掘进是美、澳等主要采煤国家长期采用的掘进技术。我国神华集团采用连续采煤机掘进高产高效工作面煤层平巷，取得了极其显著的技术经济效益。2000年大柳塔矿创出年进22324m巷道的水平。兖矿集团南屯煤矿也达到了11000m/a的水平。同时，在综采工作面生产强度不断增大的情况下，多巷系统是满足工作面通风、运输、行人和设备安设的最佳选择。我国已研制开发了连续采煤机多巷掘进的防爆柴油机胶轮车、连续运输系统等相关配套设备。,（3）全面推广锚杆支护技术。我国煤巷锚杆支护技术与成套装备已基本形成，煤巷锚杆支护技术已得到广泛应用，从薄及中厚煤层中回采巷道到综采放顶煤工作面沿煤层底板掘进的顶煤巷道，从顶板比较稳定的煤巷到复合破碎顶板巷道，从实体煤巷到沿空掘巷，从小断面巷道到大断面开切眼，锚杆支护的使用范围越来越广，为矿井实现高产高效创造了良好条件，取得了巨大的技术经济效益。,第四节 半煤岩巷施工,采石位置位置的选择 挑顶 生产需要 采石位置 卧底 影响因素 施工需要 挑顶兼卧底 维护需要,2炮眼布置特点 掏槽眼布置在煤层中 钻机的选择,3施工组织 全断面一次掘进 煤质不好的薄煤层（小于0.5m）煤岩分掘分运（采掘平衡）,第五节 上下山施工,一.上山掘进 上山自运输水平向上倾斜的巷道。上山掘进自下向上掘进（无瓦斯突出）。1.破岩与通风,2.装岩与运输装岩与排矸容易 巷道坡度 装岩 运输 30 人工 溜槽或自溜 10 ZMZ17型装煤机 链板机或矿车 1030 耙斗机固定 溜槽,第四十七条 由下向上掘进25以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。,3.运料供料比较困难 双巷掘进:30的上山均可采用矿车运料 单巷掘进：回头轮固定,0.8、1.2米矿用防爆调速提升绞车。本绞车是一种经济适用的矿用提升设备,主要适用于煤矿井下(防爆型),也用于金属矿、非金属矿及煤矿地面（非防爆型）提放物料,我国斜井施工，从1972年湖南建井三处创月成井364.5m以来，陕西煤炭基建公司二处、四处又分别创造了452，504，605，705.3m的月成井速度，使我国斜井施工速度在世界上保持领先地位；鸡西、开滦、阜新、涟邵等矿区，也都创造了斜井施工速度的较高水平，并总结出了具有我国特色的“两光三斗”（激光定向、光面爆破、耙斗装岩、箕斗提升、漏斗排矸）机械化配套作业线施工经验。近10多年来，阳泉、丰城、大同等矿区在大断面斜井施工中又有了突破性进展，取得了优异成绩。但是，全国斜井年平均施工速度却较低：50年代平均为月进3045m，60年代为3055m，70年代为3555m，80年代以来为5060 m。,二.下山掘进（斜井掘进）,斜井开拓的优点：投资省、出煤快、效率高、成本低 山西年产500万吨的大同四台沟矿、年产400万吨的燕子山矿和阳泉贵石沟矿，陕西年产300万吨的桑树坪矿。英国年产1000万吨的赛尔比矿，南非年产2750万吨博杰斯普鲁特矿，阳泉三矿900万吨及四台沟矿和贵石沟矿采用斜井立井联合开拓。1974年，陕西铜川基建公司二处，下石节矿二采区回风斜井，创造705m/月世界记录世界最高月进度：日本，352 m/月；加拿大，397m/月。阳泉贵石沟矿斜井（S=19.03m2，倾角16），1984.1012，三月306.7m，平均102.23m/月 大同燕子山工程处，马脊梁矿新高山主斜井（S=15.02m2，倾角160），1991.57，三月累计825.5m，平均275.2m/月,机械化作业线配套 YT-28风动凿岩机、中深孔全断面光面抛渣爆破；大耙斗（1.2m3）、大箕斗（8m3）、大提升机（2JK-3/30，4.5m/s）、大矸石仓（40m3）、8t自卸式汽车排矸；管道输料、锚喷支护；风动潜水泵排水；28kW局部扇风机长距离独头通风该项目曾获1992年能源部科技进步一等奖，1993年国家科技进步二等奖。120型耙斗装岩机获1993年度煤炭部科技进步二等奖。120型耙斗装岩机25万元，立方米前卸式箕斗20万元。,1.破岩、装岩及运输 破岩中深孔光面爆破、抗水炸药、抛渣爆破、坡度 经过“七五”中深孔爆破科技攻关，一次爆破深达2.53.0 m。近年来我国斜井施工炮眼深度普遍采用1.82.5m。国内目前最常用的凿岩机是中频YT-28型。一般是按井筒断面配置风钻台数，可取4m2/台，35台同时作业，工作面钻眼平均生产率可达86.1102.6m/h。为了保证准确的井筒掘进方向，使掘进断面超挖量控制在3以内和测量工作不影响掘进其他工序的进行，在斜井施工中采用激光指向仪进行测量，已得到推广。在铜川矿区下石节斜井施工中，采用的激光仪指向，以激光束为依据，曾用一根带有刻度的木尺，可以准确、迅速地为井筒掘进、支护、铺轨指示方向。,装岩耙斗机，固定（增设2个大卡轨器）70年代，斜井施工设备配套能力小，耙斗容积为0.170.6m3；80年代至今，耙斗机整机系列化，斗容朝大型化方向发展，如P型系列斗容为：0.3、0.6、0.9、1.2m3，可满足快速施工要求。其中 P120B型耙斗装岩机技术生产率高达 120180m3/h。在斜井施工中，为了配合箕斗提升，加长了耙斗装岩机的卸料槽；为防止机体下滑，在两侧增设了两根可调整高度的支撑，在后部增设了大型卡轨器。耙斗装岩机使用台数，可根据工作面掘进宽度选用。当大断面斜井施工时，如没有相应的大型耙斗装岩机，可使用两台较小的耙斗装岩机装岩,提升运输：箕斗矸石仓调节运输 25 链板机 30 矿车或箕斗 30 箕斗（无卸载轮前卸式箕斗，8m3，提升速度3m/s）我国斜井施工提升设备由矿车串车提升逐渐发展到目前的箕斗提升。箕斗容积由60年代的2m3左右发展到当今的3，4，6，8m3，8m3以上的大型箕斗也已开始使用。地面矸石仓由过去的46m3的简易木结构发展到目前的金属装配式的16，24，32，40 m3的大型储矸仓；辅以自卸卡车后，地面排矸能力大大加强。陕西煤科院与西安矿院联合研制装配式40m3矸石仓，拆、装、搬迁方便，卸载高度1.5m和2.5m。,2.支护 70年代以前我国普遍采用料石砌碹，之后现浇混凝土支护和锚喷支护逐渐将其取代；现浇混凝土支护具有整体性强、防水性好等特点，实现机械化作业较料石砌碹具有较好条件。但至目前，锚喷支护在基岩段施工中已占较大优势。通化矿务局于1974年创干拌合料输送距离1013m纪录，华亭矿务局于1994年又取得了连续送料1110m的好成绩。锚喷支护机械化作业线主要由砂石筛洗机、输送机、储料罐（砂、石、水泥）、搅拌机和机械手等组成，筛洗机、输送机、储料罐和计量器设在地面，搅拌机设在井口附近或邻近硐室内，喷射机在井下随支护工作面移动。,3.排水与治水 避：位置 防：井口标高 截：上部含水层的水横向水沟、截，导至临时水仓。堵：上部水沟漏水 排：56m3/h（过去采用喷射泵进行工作面排水，目前广泛应用潜水泵。风动、电动潜水泵配合箕斗或转水仓各施工单位均在使用。近年研制的风动隔膜泵性能更为优越，如QOB-15N型，噪音小于80db，最大流量15m3/h，最大扬程58m。630m3/h，临时水仓卧泵排水 注：注浆封水,4.安全工作 2003年6月14日晚上9时55分，广东省韶关市乐昌江胡煤矿一辆载有26人的斜井人车，因连接装置脱落发生跑车事故，造成14人死亡，12人受伤，其中3人重伤。从地下60米甩向地下300米。据介绍，该煤矿职工三班倒上班，14日晚上26名职工乘坐斜井人车，下井上晚班。斜井的坡度为25度，深度为180300米。人车行进至距离地面60米处，突然绞车之间的连接装置脱落，人车惯性下滑，从而发生跑车事故。,2005年3月22日7时30分许，吉林白山市江源县胜利煤矿，11名工人乘坐矿车准备到井下进行维护，途中矿车连接处的插销突然脱落了，高速行驶的矿车将11人甩出车外，6人遇难（3人为女性），5人受重伤住院。造成该起事故的一个重要原因是人货混载。出事的井口是个斜井，距离井口约40米远的地方有个边坡，当时10名工人分乘两辆矿车，与一辆装满木料的矿车相连，另外1人则站在装木料矿车的钩头上，准备到井下进行维护。当3辆车驶到距进口40米的边坡时，因挂在最后一节装满木料的斗车过重，颠簸中连接处插销脱落，斗车在滑出100多米后，撞在巷道底部拐弯处，结果斗车内5人当场死亡，另外6名伤者在医院抢救时，一人因抢救无效死亡。,斜井施工安全挡车器的种类很多，各具特色，如兜车安全绳、钢丝绳挡车器、安全门挡车器、钢丝绳挡车帘、气动安全门、电动挡车器、手拉常闭式钢轨挡车器等，各施工单位多根据习惯选用。预防跑车事故 加强对提升钢丝绳及连接装置的检查；操车设备（推车机、阻车器等，人员疏忽占70%）上部设置挡车板；下部设置阻车器钢丝绳阻车器,摆杆挡车器示意图1一限位架；2一摆动阻车杆；3一阻车活动插杆；4一支承转动架；5一滑轮固定立柱；6一配重块；7一手动拉勾；8一提升固定环,5.辅助作业与设施电视监控。大同矿务局马脊梁新高山主斜井快速施工中，采用电视监控装置，井口调度室设一台电视，井下采用远红外射像探头，直接反应井下施工过程实况。绞车房设置一台电视，井口栈桥安置摄像机，将卸载全过程直接反应给绞车司机，平均每次提升节约卸载时间2030s。目前我国斜井机械化作业线，机械掘进装备程度比较高，施工生产能力较大，施工速度较快，达到了国际先进水平；但工效较低，掘进工效为23m3/（工日），全员工效11.2 m3/（工日）。而日本掘进工效达9.45m3/（工日），全员工效5.85m3/（工日）。我国工效仅为其1/61/4。从整体配套看，还不能实现动力单一化。,斜井施工实例,大同矿务局马脊梁矿新高山主斜井快速施工，是我国大断面斜井机械化设备配套及施工技术工艺配套的典型实例。1993年曾获国家科技进步二等奖。一、工程概况 该斜井为马脊梁矿改扩建工程之胶带输送机斜井，设计断面为半圆拱形，锚喷支护，净断面12.3 4m2，掘进断面15.02m2，坡度16，斜长960m。围岩以粗砂岩、中细砂岩为主，f610，涌水量510m3/h，属低瓦斯矿井。,二、机械化作业线及配套设备 采用多台气腿式凿岩机凿岩、3台激光仪指向、中深孔光面爆破。研制并应用了斗容1.2m3耙斗装岩机装岩、8m3箕斗提矸、40m3装配式斗形矸石仓排矸。实现了喷射混凝土远距离管路输料，1991年6月创月成井376.2m，连续3个月成井825.5m的记录。,马脊梁矿新高山主斜井井筒施工机械化作业线布置图1YT-28 凿岩机；21.2m2大耙斗；3P120B耙斗机；4XQJ-8复合后轮前卸式箕斗；5大卡轨器；6托梁支架；7喷射混凝土工作台；8JK-3激光指向仪；9地面喷射混凝土搅拌站；10卸载架；11井架；122JKZ-3/20提升机；138吨自卸翻斗汽车；1440m3大矸石仓,三、施工工艺 1.钻眼爆破 钻眼采用YT28型气腿式风动凿岩机，47台同时作业，每台约占工作面宽度700800mm。操作人员执行五定（人、钻、位、眼、时）、两专（安眼、修钻）负责制。炮眼布置根据岩性变化及时调整数量、深度、角度等有关参数。一般炮眼深度取2m，掏槽方式为楔形另加中心眼。采用3台JK-3型激光指向仪定向，中、顶部两台交替前移，互相校正，用以划定眼位；帮侧部1台控制腰线，便于水沟砌筑。凿岩与6m以外耙斗机装岩、接轨、移机同时进行。放炮后在顶板打锚杆眼20个左右，采用6台凿岩机，3台用短钎、3台用长钎相互交替套打锚杆眼、边打边安装锚杆。而后在打掘进眼时，将拱部两侧锚杆补齐。,采取多组同时装药，约2025min完成。放炮后通风约10min左右吹散炮烟。2.装岩、提升、排矸 装岩采用P120B型耙斗装岩机。该机斗容 1.2m2，技术生产率平巷为120180m3/h，小于25斜井为 70120m3/h。轨距1500mm，与箕斗轨距一致。工作时，将尾轮挂于距工作面6m以外，以便与凿岩平行作业。耙岩最佳距离为25m以内，耙斗插入角70。当箕斗运行时，利用间隙时间集中堆矸，工作面平均生产率可达97 m3/h。前移耙斗机时，采用滑轮组将两边死角矸石倒至中部，清底时间仅需2030min。尾轮的固定楔距矸石面800mm左右，楔孔深度不小与350mm。,提升采用XQJ8型容积8m3箕斗，为国内目前最大的施工箕斗。轨距1500mm，使用24kg钢轨，每1520m设一地滚。箕斗体积、长度较大，但装满率较低，因此，要求装岩司机、信号工、提升机司机紧密配合，4.6min可装1箕斗，井深500m时，装提综合能力44.5m3/h；900m时，装提综合能力39.3m3/h。排矸采用了ZG型矸石仓，其容积为40m3，与30m栈桥为同体结构。设计为钢结构装配式。矸石仓两侧有溜槽及气动闸门，备有2台8t自卸式汽车排运矸石。汽车排矸运距0.51km，能满足箕斗卸载最高能力8次/h的排运要求。为了满足箕斗卸载快速安全的要求，在矸石仓一侧距卸载平台30rn处，设有PIH12008工业电视，以解决信号工打点失误，每次卸载仅1020s。,3.锚喷支护作业 永久支护设计为端锚式树脂锚杆：直径18mm，长1800mm，锚固力大于 50kN。间排距800mm800mm，喷混凝土厚120mm，C15。喷混凝土设计水灰比0.38，速凝剂掺量34。采用PZ5型喷射机与LJP1型定量配料机，人工操作喷头。井口设集中搅拌站，远距离管路输料，潮喷平距200m左右，斜距300400m，喷射机风压0.4MPa，当输料距离达到500600m时，风压为0.50.6MPa。当输料距离增至700m以上时，采用了输料管路中途助吹措施，减少了堵管事故。喷射混凝土中另加早强减水剂23，减少回弹率68，粉尘降低10左右。初喷厚50mm左右，先补不平处，然后分层喷射，间隔时间在3天以内。,四、施工辅助作业 为了在3h内完成循环进尺2m，采取辅助工序与主要工序平行作业，平行率高达77。通风采用28KW局部通风机，布置在井口自然风流下方30m处，压入式供风，800mm胶质风筒，作业中粉尘含量在30mg/m3左右。斜井工作面采用隔膜泵排水，井筒内每200设一临时水仓。五、施工组织 采用一专多能和技术层次高的人员机制，全井核定岗位定员139人。实行掘进“四六制”、喷混凝土“三八制”，多工序平行施工的劳动组织。每天完成掘锚7.5个循环，平均日进尺12.8m。喷混凝土两班作业，一个班负责耙斗机前初喷，另一个班负责复喷成井。,第六节 煤仓的施工,一.煤仓基本情况煤仓的位置：主井井底、采区下部车场煤仓的形式：垂直煤仓圆形断面；兖州矿区的大型矿井多采用并列3个立式圆筒煤仓，净直径810m，垂深20m左右，储煤总量达到53007700t，约为日产量的50。倾斜煤仓拱形断面，5570煤仓的支护：混凝土浇注，壁厚300400mm；锚喷支护，150mm施工方法和步骤：开凿反井；刷大断面；自下向上进行支护。,反井施工方法 普通反井法；吊罐反井法；垂直精度较高的先导钢丝绳 深孔爆破法；反井钻机法。二.反井的施工方法 1.普通反井法 山东肥城大封煤矿9400采区煤仓垂高10.286m，净直径3.6m，掘进直径4.2m，岩层f57，倾角10。,木盘（57m2）自下而上随掘架设。木盘间距视围岩松软程度而定。木盘通常分隔成矸石间，提升间和梯子间三个部分。矸石间净断面不小于2m3，提升间用以提升材料、工具等，梯子间内设梯子和风筒，并敷设管线及信号等,缺点是劳动强度大，通风、提升困难，作业条件恶劣，施工速度缓慢，易发生炮烟中毒及瓦斯集聚和坠井事故。,2.吊罐反井法 用吊罐施工反井，先在煤仓顶部平巷按煤仓中心线向下钻出一个直径大于130mm的绳孔。钢丝绳上端与绞车相接，通过绳孔下放到煤仓底部平巷，挂上吊罐。工人在保护伞下的吊罐工作台上进行作业。这种施工法比普通反井法有所改进，但仍然是自下而上打反井，普通施工法的弊端并未消除，而且各种杂物和石块易坠入绳孔，放炮也会挤压绳孔，钢丝绳损失不易发现，随时有断绳卡罐和过卷危险。,3.深孔爆破法 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7米和8米，净直径为 3.4米，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。,液压钻机直径89mm钻孔5个（其中1.0 m 的圆周上4个，1个中心孔）装药爆破（二号岩石铵梯炸药35 180 mm150g，14段延期雷管）将7米深的炮眼二次装药分两段起爆。中心孔不装药，用铁丝悬吊两个钢弹，分别放在每分段的上部位置实现挤压抛渣。一次起爆总装药量为69.6kg。这种掘进方法，作业安全，施工速度快，掘进效率也高，如果将安装打眼时间作为准备时间，做完一个煤仓只需七天，充分显示出它的优越性。,水口山矿充填天井全高18m，断面为圆形，直径2m，采用一次钻孔、分段爆破的方法掘进。,在下部巷道中一次凿完整个天井高度的钻孔（直径为80mm），共计12个钻孔，贯通上下水平。其中6个掏槽眼（2个不装药），周边眼6个。采用直径65mm、长度为500mm的硝铵炸药，每次分五段起爆，每个眼中装有34个雷管。整个天井共分7次爆破，每次平均进尺2.75m。,4反井钻机法,国外六十年代就开始生产使用反井钻机进行反井施工，反井钻机钻井工艺不断得到完善和发展，目前在工业发达的国家中使用反井钻机钻凿反井的比重已超过60%以上，有的达到90%。,反井钻机是一种机械化程度高、安全高效的反井施工设备。尤其是用它钻凿煤矿的反井、井下煤仓、溜煤眼、延伸井筒及各种暗立井时可大大提高建设速度。它还具有减轻工人劳动强度、作业安全、成井质量好等优点。,准备工作 施工上下水平硐室（操作空间）砌筑钻机基础（320.3m）钻机安装（上顶下锚）与调试。开凿先导孔（216311mm）反井施工，扩孔钻进，直径1.01.8m，下巷装运矸石。爆破拆除上硐室底板以下的2.0m岩柱,利用煤仓上部的卸载硐室作锁口，在其上面安装封口盘，盘面上设有提升、风筒、风管、水管、下料管、喷浆管及人行梯等孔口。在硐室顶部安装28号工字钢梁架设600mm的提升天轮，提升利用JD25型绞车、1m3吊桶上下机