煤巷、半煤岩巷与斜井课件.ppt
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1、矿 山 建 设 工 程,10 煤巷、半煤岩巷,一、运输大巷布置原则的变化和设计模式的变化,10.1 概述,单纯追求巷道工程量少,多开煤巷、少开岩巷,二、 煤巷的施工特点,1、岩煤巷掘进的巷道、半煤岩巷道受到沼气、煤尘爆炸的威胁;,2、地质构造的影响较大;,3、机械掘进、合理选择支护;,4、通风工作的重要性。,煤巷:沿煤层掘进的巷道,如果在掘进断面中煤层占4/5及4/5以上者则称为煤巷。,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
2、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2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
3、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。,济宁二号井煤巷开拓介绍,(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
4、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。至1999年底锚网梁文护巷道已达12000m,最大控顶跨度达13.45m。,三、煤巷的掘进方法,1、钻爆法;硬煤中应用,2、煤巷掘进机掘进;硬煤中,3、风镐掘进;软煤,高沼气,4、水力掘进;水采矿井中,水枪破煤,煤层,急斜,10.1 概述,一、钻眼爆破法掘进煤巷,(一)钻眼爆破方法,1、钻眼机具:12型煤电钻,12A型煤电钻.2、炮眼布置方法:扇形,半楔形,复式(掏槽)3、雷管、炸药:毫秒延期电雷管,
5、延期时间130,煤矿安全炸药。4、爆破方法:保边爆破周边眼与顶帮轮廓保持一定距离,防止超挖,10.2 煤 巷 掘 进,10.2 煤巷施工,二、 煤巷掘进机掘进煤巷,1、掘进机的发展简史,1938年,前苏联研制型煤巷掘进机;1949年,前苏联研制型煤巷掘进机;1956年,前苏联改制型奠定了现代煤巷掘进机基础;1960年,英国改进前苏联型基础上研制生产2A型,型 。奥地利引进匈牙利F6的基础上,生产出50, 65, 75系列机。日本引进苏联、英国掘进机的基础上生产出50, 100, 150型。1962年,中国研制掘进机,80年代引进苏联型掘进机的基础上改造生产出3型掘进机。19761979年,我国
6、从英、日、奥、苏、美、德、匈七国引进九个机型。,掘进机法掘进可分为两类: 1、采用综合机械化掘进机组成的综掘生产线 国产综掘设备的代表机组有S100、50、55型等,2000年我国创水平的16个综掘队均采用这三种型号机组,并创造了年平均进尺8508m,最高达到15342m的好成绩。 2、采用连续式采煤机组成的采掘生产线 主要是引进国外的连续采煤机,90年代引进的10余台连续采煤机在神华东区、黄陵以及兖州矿区的矿井达到了良好的发挥,其中在神华东区的9个创水平掘进队的年平均进尺达到了13799m,最高达到22324m。,2.综掘设备,悬臂式,横轴式,纵轴式,160掘锚机,10.2 煤巷施工,(一)
7、 主要配套方案,1、煤巷掘进机可伸缩双向胶带输送机机械化作业线,2、煤巷掘进机刮板输送机机械化作业线,3、煤巷掘进机吊挂式胶带输送转载机矿车电机车机械化作业线,4、煤巷掘进机梭式矿车(或仓式列车)机械化作业线,3.煤巷综合掘进机械化作业线,(二) 综合掘进机械化作业线的后配套设备,1、伸缩式胶带输送机,2、单轨吊,3、湿式除尘风机,4、掘进机的支护配套设备,1控制室;2驱动车;3紧急制动车;4电源车;5物料车;6悬挂轨道;7悬挂装置;8照明灯,防爆特殊型蓄电池单轨吊车运输系统,4.连续式采煤机组成的采掘生产线,将掘进与采煤统一。在长壁工作面两侧各布置34条巷道,用连续采煤机进行房柱式开采,结束
8、后再进行长壁工作面开采。,工作机构,装运机构,转载机构,行走机构,山西晋煤集团寺河矿井连采设备,三、其它破煤方法,(一)水力破煤:水掘水运(开滦吕家坨矿),煤破落煤低压水运,75型水采掘进机破煤水运方式。(二)风镐破煤;应用条件,施工方法。,四、煤巷支护,木支护支架矿用工字钢梯形支架型钢拱形支架锚杆支护锚梁(锚网)锚索,10.3 半煤岩巷道施工,半煤岩巷道:在巷道掘进断面上既有煤又有岩层,当岩层占掘进工作面面积的1/51/5时(不包括1/54/5)即称为半煤岩巷道。一、半煤岩巷道采石位置的选择(一)挑顶掘进(二)卧底掘进(三)挑顶兼卧底掘进二、半煤岩巷道的施工(一)机掘(二)炮掘,1、炮眼布置
9、特点:掏槽位置和方式2、施工工艺:打眼工具和动力,三、施工组织特点(一)煤岩分掘分运,10.3 半煤岩巷道施工,(二)煤岩不分,全断面一次掘进,11 斜井,斜井:有通达地面的倾斜巷道。,一、井田开拓方式,二、斜井开拓的优点,三、斜开拓的实例,四、斜井施工速度比较,主斜井、副斜井、斜风井、排水斜井、注砂斜井,11.1 斜井的结构,一、斜井井口结构,(一)斜井井颈结构,井颈:接近地面出口,井壁需要加厚的一段井筒,由筒壁和壁座组成。 井颈要深入到基岩内5m以上,并且有防渗措施,井颈段支护要露出地表以上直到井口标高,井口标高要高出当地最高洪水位1m以上。,1、金属防火门; (主、副斜井必须设置),2、
10、安全出口; (副斜井设置),3、暖风道; (主,副斜井必须设置),4、通风道; (斜风井设置),5、井楼,走廊和井口棚 (箕斗、胶带和串车提升斜井),11.1 斜井的结构,(二)斜井井口布置,1、胶带输送机斜井井口布置:胶带走廊选煤厂装车仓,2、箕斗斜井井口布置:设卸载架井口受煤仓地面转运设备或轨道,3、串车斜井井口布置:设井口棚和井口车场(主、副斜井均可),4、斜风井井口布置:风硐,防爆门,安全出口,人行道及风门,(三)串车斜井平车场线路结构,11.1 斜井的结构,(四)串车斜井甩车场线路结构,11.1 斜井的结构,11.1 斜井的结构,11.1 斜井的结构,二、斜井井身结构,(一)斜井井筒
11、的断面形状及其布置,1、串车斜井井筒断面布置方式,2、箕斗斜井井筒断面布置方式,3、胶带输送机斜井井筒断面布置方式,11.1 斜井的结构,11.1 斜井的结构,1、轨道和道床,(1)轨道:轻轨15,18,24;重轨33,38,43,52;(2)轨枕:混凝土轨枕,木轨枕(3)道渣:3550(4)整体道床; 混凝土、防滑问题,2、水沟,形式和坡度横向斜水沟约3050m一道,坚硬底板,5m3,水沟不砌,(二)斜井井筒装备与设施,3、管路、电缆,4、人行道、台阶、扶手 (宽度要求),5、躲避硐 30m左右设一躲避硐,三、斜井井底结构,(一)箕斗、胶带机斜井井底结构,三、斜井井底结构,(二)串车斜井井底
12、结构,1、串车斜井井筒与井底车场连接形式,平车场、甩车场、吊桥,(1)平车场 用于不再延深的最终水平,a.井筒与运输大巷均开在煤层中,轨道变平后通过顶板绕道与大巷轨道相连。 井筒倾角较大时采用b.井筒与运输大巷均开在煤层中,轨道变坡进入底板岩层中后再转向煤层大巷与大巷轨道相连。井筒倾角较小时采用c.井筒沿煤层底板开凿,变平后直接进入运输大巷。 井筒距大巷较远时采用d.井筒沿煤层底板开凿,变平后两侧与大巷相连,一侧为重车线 ,另一侧为空车线。 运输量较大时采用,三、斜井井底结构,三、斜井井底结构,三、斜井井底结构,(2) 甩车场,特点是斜井井筒内的轨道线路,从井筒的旁侧引出线路,然后再过渡到井底
13、车场巷道内的轨道线路上,即用于间接过渡。用于多水平开拓或需延深的斜井。,三、斜井井底结构,(3) 吊桥 斜井井筒内的轨道线路沿着斜井井筒的延深方向,经过能起吊和下放的吊桥过渡到井底车场内的轨道线路上。吊桥属于平车场的一种特殊形式。与平车场不同之点就是克服了平车场不便延深的缺点,其功能与甩车场相仿,但工程量较小。吊桥适用于多水平开拓的斜井。我国金属矿山采用较多,煤矿还很少采用。,一、斜井的井颈施工,(一)明槽几何尺寸的确定,11.2 斜井表土施工,1. 明槽斜深,2. 明槽底长度,3. 明槽上口长度,4. 明槽宽度,(二)明槽的临时支护方式,1、明槽的斜壁斜支撑加固法2、明槽的直壁支撑加固法3、
14、抬棚、密集棚加固法4、木柱、台阶法5、钢板柱法6、土钉锚网喷护坡法,建井工程手册第三册 P735,(三)明槽回填,1、防水问题 涂建筑沥青,2、三合土分层无夯实 三合土(石灰、粘土、沙加少量水),3、土体回填夯实 分层夯实,1、全断面一次掘进法(短段掘砌施工法) 长段时设临时支架2、中央导硐施工法(短段掘砌施工,段长2m)3、两侧导硐先墙拱施工方法 断面大时用4、先拱后墙施工法 过渡段用5、板桩法(配超前小井排水)6、锚网喷支护施工7、特殊施工法: 沉井法、帷幕法、注浆法、冻结法等。,(四)斜井井颈段的施工(暗挖段,土体和风化基岩段),(一)中深孔光面爆破,抛碴爆破,11.3 斜井基岩施工,(
15、二)装岩、提升和排矸机械化配套,1、耙斗装岩机装岩,2、箕斗提升矸石,3、矸石仓储矸,(1)以钻爆法为主,巷道断面25m2以下,倾角不 大于25 (2)在施工工艺上采用中深孔光面抛渣爆破技术,多种工序平行作业,通过科学地管理和合理地劳动组织,实现快速掘进的目的。 (3)在施工设备上选用国产新型系列耙斗装岩机为装载设备,风动凿岩机为打眼设备,前卸式箕斗为运输设备,在大断面斜井快速掘进中,以P120B型耙斗装岩机为主机配以8m3前卸式箕斗的机械化作业线,我国斜井施工,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
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