煤矿掘进科掘进培训讲义课件.ppt
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1、掘进培训讲义,裴沟煤矿掘进科2014年,2023/3/19,2,掘 进,井巷掘进是达到采煤目的的“先行官”,要采煤必须先掘进。因此,煤矿生产必须贯彻“采掘并举,掘进先行”的方针。掘进最先揭露地质构造,最先见煤,在一般情况下都是独头掘进,通风管理较困难,包括瓦斯在内的各种有害气体容易超限或积聚,引发灾害事故的因素较多,因此,实现掘进安全十分重要。,第一节 煤矿的基础知识第二节 巷道断面第三节 巷道支护方式第四节 锚杆的类型、结构及适用条件第五节 锚固剂第六节 锚索、托梁、托板、网第七节 锚杆孔的施工及锚杆安装第八节 施工工艺第九节 炮眼布置第十节 质量标准化,目录,第一节 煤的基础知识,一、煤的
2、形成与分类1、煤的形成 煤是由古代植物变化而成。2、煤的分类 按照工业用途,煤可以分以下三类:动力煤,化工用煤,炼焦煤,二、煤层的分类及顶、底板 按煤层厚度分类:1、薄煤层:厚度3.5m 4、特厚煤层:厚度6m 我矿主采二1煤层,厚度1.1425.86m,平均厚度为7.16m,一般为厚煤层,局部为特厚煤层。,三、顶底板 煤层的顶底板是指煤层中位于煤层上一定距离内的岩层,按照沉积的先后顺序在正常情况下,赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩层叫顶板。赋存在煤层之下、先于煤层生成的邻近岩层叫底板。顶板:根据顶板自然层位的岩性、厚度、与煤的相对位置及垮落难易程度,可分为伪顶、直接顶、老顶三种类型 底板:
3、底板可分为直接底板和老底两种,2023/3/19,7,三、顶底板,伪顶:是直接覆盖在煤层之上的,极易随煤炭的采出而同 时垮落,厚度不大,一般在以下,岩性多为炭质泥岩,俗称硫矸。直接顶:是直接位于伪顶或煤层(如无伪顶)之上,具有一定的稳定性,常随着采煤工作面移架或回柱工序的完成而自行垮落的岩层。多为泥岩、砂质泥岩。老顶:是位于直接顶之上或直接位于煤层之上(此时无直接顶和伪顶)的厚而坚硬的岩层。一般在长时间内不易自行垮落,在采空区上方悬露一段时间,当达到一定悬露面积之后才垮落一次,通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。本矿井老顶为大占砂岩。,2023/3/19,8,三、顶底板,伪底:直接位于煤层
4、之下的薄而软弱的岩层,岩性多为炭质页岩或泥岩,厚度不大。直接底:位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层。一般无明显的层理,直接底的厚度一般不大,常见的几十厘米,通常为泥岩、页岩或粘土岩。老底:位于直接底之下的比较坚硬的岩层,常为粉砂岩、砂岩和石灰岩等。,2023/3/19,9,四、地质构造,褶皱 岩层受地质力作用,发生变形,产生一系列的波浪状弯曲,称为褶皱。岩层单独的一个弯曲叫做褶曲。褶曲的基本形态是向斜和背斜。,2023/3/19,10,四、地质构造,断裂构造 断裂构造可分为节理和断层两类。节理:岩石中,两侧岩层没有发生显著位移的裂隙称为节理。断层:岩石在地质力作用下发生断裂,而且沿着断
5、裂面(带)两侧的岩层发生显著位移,这种断裂面称为断层。断层可分为:正断层、逆断层 本矿井已揭露和探明断层均为正断层,其中较大断层有:油坊沟断层、王家沟断层、浮山寨断层等。,2023/3/19,11,四、地质构造,2023/3/19,12,井田开拓 按井硐的形式,井田开拓方式可分为斜井开拓、立井开拓和平硐开拓三种方式。斜井开拓和立井开拓各有优缺点,要结合煤层赋存特征、地质条件、地面地形、技术装备和经济因素综合分析和比较来确定最合适的井筒形式。平硐开拓,就是从地表开掘水平巷道进入山体或丘陵内的煤层。该开拓方式最简单、经济。,五、矿井开拓,2023/3/19,13,1、主井2、副井3、井底车场4、主
6、要运输石门5、运输石门6、风井7、回风石门8、回风大巷9、采区运输石门10、车长绕道11、材料车场12、采区煤仓13、行人进风巷14、运输上山15、轨道上山16、上山绞车房17、回风石门18、上部车场19、中部车场20、运输平巷21、下区段回风平巷22、联络巷23、区段回风平巷24、开切眼25、采煤工作面,案例1,五、矿井开拓,本矿井开拓方式为立井多水平上下山开拓,共有+50、-110和-300三个生产水平。共布置有一个主井,两个副井,主井井筒深度211.98m,副井井筒深度176.16m,深部立井井筒深度522.8m,2023/3/19,15,井巷工程施工对象 井筒、巷道和硐室。本矿掘进工作
7、的主要对象为巷道和硐室。,六、井巷基本概念,六、巷道基本概念,岩巷:当岩层占掘进工作面4/5以上时(包括4/5),即称为岩巷煤巷:沿煤层方向掘进时,当煤层占掘进工作面4/5以上时(包括4/5),即称为煤巷半煤巷:沿煤层方向掘进时,当煤层占掘进工作面1/54/5时,即称为半煤巷巷道顶(底)板:构成巷道顶(底)部的岩石面,叫巷道顶(底)板,两侧的岩石面叫两帮工作面:正在施工的井巷,其末端随掘进工作不断向前移动的煤岩面称为工作面,第二节 巷道断面,煤矿巷道类型巷道断面形状三类九种,巷道断面形状,影响巷道断面选择的因素,(1)作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。(2)巷道用途和
8、服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。(3)矿区的支架材料和习惯使用的支护方式,也直接影响巷道断面形状的选择;(4)掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。(5)需要风量大的矿井,选择通风阻力小的断面和支护方式,有利于安全和具有经济效益。,通常经验,当巷道围岩比较稳定,矿山压力不大,服务年限不长时,一般宜选用矿用工字钢支架、锚杆或钢筋混凝土支架进行支护,其断面形状一般为梯形、矩形。如采区内的准备巷道和回采巷道。,通常经验,当巷道围岩不太稳定,矿山压力较大,且服务年限较长时,一般宜采用锚喷、混凝土砌碹、料石砌碹或U型钢可缩性支架进行支护,断面形状一般为拱形、圆形或椭圆形。
9、如井底车场巷道、主要运输大巷、回风大巷或服务年限较长的准备巷道。,巷道断面尺寸,煤矿安全规程规定:巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修和施工的需要。巷道断面尺寸主要取决于:1.巷道用途;2.存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量及规格;3.人行道宽度和各种安全间隙;4.通过巷道的风量。,2023/3/19,23,三、巷道施工工艺,巷道施工时的主要工序是破、装、运、支,辅助工序有排水、砌水沟、通风、铺轨(或移装运设备)和测量等。破就是把煤或岩石破碎下来,装和运是把破碎下来的煤或矸石装入矿车或输送机运走,支则是对新掘出来的巷道进行支护。,2023/3/19,24,三、巷道
10、施工工艺,破碎煤或岩石的方法有两种:一种是我国目前应用最广泛的钻眼爆破法;另一种是直接用掘进机破岩或煤,另外,随着煤矿机械化水平的提高,不少矿井已使用综合掘进机,实现破碎、装运一体化。,2023/3/19,25,三、巷道施工工艺,(一)钻眼爆破根据岩石、煤的硬度不同,打眼的工具选用风钻、电钻或液压钻机等。其安全措施主要有:1、打眼前要坚持敲帮问顶,及时处理浮矸煤,严禁空顶作业。2、打眼工具要齐备、完好,扶钻杆的人不准带手套,围着的毛巾不准露在外边,袖口扎紧,以免咬住伤人。,2023/3/19,26,钻眼爆破工作是巷道掘进的最主要工序,良好的钻眼爆破工作应该是:,炮眼布置,爆破后所形成的巷道断面
11、应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的标准,巷道的方向与坡度应符合设计规定。,对巷道围岩的震动和破坏要小,以利于巷道的维护。,爆下的岩石块度应有利于提高装岩生产率,岩石堆积状况便于组织装运、便于钻眼与装岩平行作业。,爆破单位体积的岩石所需的炸药和雷管的消耗量要低,钻眼工作量要小,炮眼利用率要达到85%以上。,2023/3/19,27,炮眼布置,掏槽眼辅助眼周边眼炮眼布置,2023/3/19,28,(四)炮眼布置,除合理选择掏槽方式和爆破参数外,还需合理布置炮眼,以取得理想的爆破效果。炮眼的布置方法和原则如下:工作面上各类炮眼布置是“抓两头,带中间”。即是先选择掏槽方式和掏槽眼位置,其次是布置
12、好周边眼,最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼通常布置在断面的中央偏下,并考虑使崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其它设施的可能,周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上,顶眼和帮眼按光面爆破的要求,各炮眼相互平行,眼底落在同一平面上。崩落眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间,以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。,2023/3/19,29,三、巷道施工工艺,3、掘进巷道要先延伸中、腰线,按作业规程要求定眼位、定方向、定深度,工作面炮眼眼底要落在同一平面上(掏槽眼应加深150200MM),各炮眼不得互相打透。4、随时了解工作面煤岩层及其顶、底板岩石性质变化,根据变化及时调整炮眼位置、数量、角度、深度和眼间距
13、。,2023/3/19,30,三、巷道施工工艺,坚持“八不打眼”:(1)工作面通风不良不打眼(2)瓦斯超限不打眼(3)顶板不安全不打眼(4)控顶距离超过作业规程规定不打眼(5)工作面伞檐超过规定未处理不打眼(6)瞎炮未处理不打眼(7)风钻无水不打眼(8)有灾害预兆不打眼,2023/3/19,31,三、巷道施工工艺,5、打眼过程中不准硬压、强推、头顶、肩械和脚蹬、屁股顶电钻,以免用力过大烧坏电钻的电机。6、风钻打眼时要防止断钎伤人,因此打眼工应是“丁字步、侧身站、手扶钻”,保持炮眼、钻杆、机身一条线,不准骑钻架打眼7、多台钻同进作业时,应使每台钻前后、左右、上下错开一定距离,以方便作业,互不影响
14、,保证安全。8、在煤层中打眼遇到夹石,应停止钻进,换一个位置另打眼,如遇到煤质过硬,电钻出现过负荷现象进,应停止钻进,空转一会儿;如因煤层过松软而排粉不及,会造成夹钎,应注意减轻推力,并每隔一定时间将钎了退出一定距离,排除煤粉,以减轻电钻负荷。,2023/3/19,32,三、巷道施工工艺,9、风钻如遇软矸或泥质岩层时,应加大水量和水压,减轻风钻推进力。10、打完眼后,应将打眼工具放到放炮警戒线以外的安全地点,电缆、风水管存放整齐。11、使用液压钻机或掘进机时,应遵守该机的操作规程。12、爆破工作应遵守作业规程中的炮眼布置和爆破说明书的规定。,2023/3/19,33,三、巷道施工工艺,(二)装
15、岩装岩(煤)是掘进工作中的一道主要工序,提高装载机械化水平是实现快速掘进的关键之一。我国常用的装载机械有耙斗装岩机,铲斗装岩机和装煤机,不有相当一部分掘进巷道是人工装车。,2023/3/19,34,三、巷道施工工艺,1、人工装车(1)人工装车时,应先检查工作地点支架和顶板,应在安全条件下装车,不准在空顶下作业。(2)两人同时装车时,动作应协调,车后 准站人。(3)大块矸石(煤)不准用铁铲装,以防滑落伤人,应用手搬入车内,但应防止碰手,并事先检查矸石完整性,防止搬运中断裂伤人。过大的矸石应用大锤砸碎后再装车。()注意装满车,但四周不得走出车沿,煤、矸、物料应分别装车。,2023/3/19,35,
16、三、巷道施工工艺,()在下山装车时,人不准站在矿车正下方,装完车后应进入躲避硐或其他安全地点。在上山装车时,使用导向轮拉车的工作面,导向轮必须固定牢靠。在倾斜井巷装车时,必须防止矸石、物料和支架歪倒。,2023/3/19,36,三、巷道施工工艺,、机械装车()使用机械装车时,操作人员必须是经过专门培训,并持证上岗的专职司机,严格按照使用机械的操作规程进行操作。()使用装岩(煤)机时,装岩机上必须有照明装置。装岩机活动范围内不得有人逗留,或从事其他工作。,2023/3/19,37,三、巷道施工工艺,(3)使用耙斗机装岩必须有照明,耙斗机绞车的刹车装置必须完整、可靠。必须装有封闭式金属挡绳栏和防耙
17、斗出槽的护栏。在拐弯巷道装岩(煤)时,必须使用可靠的双向辅助导向轮,清理好机道,并有专人指挥和信号联系。,2023/3/19,38,三、巷道施工工艺,耙装机作业开始前,甲烷断电仪的传感器必须悬挂在耙装机作业段的上方。固定钢丝绳滑轮的锚桩及其孔与牢固程度必须达到作业规程规定的要求。在装岩(煤)前,必须将机身和尾轮固定牢靠;严禁在耙斗运行范围内进行其他工作和行人。,2023/3/19,39,三、巷道施工工艺,在倾斜井巷移动耙装机时,下方不得有人;倾斜井巷倾角超过20时,在司机前方必须打护身柱或设挡板,并在耙装机前方增设固定装置;倾斜井巷使用耙装机时,必须有防止机身下滑的措施,如卡轨器等。耙装机与工
18、作面之间的距离应按作业规程中的规定执行。,2023/3/19,40,三、巷道施工工艺,高瓦斯区域、煤与瓦斯突出危险区域的煤巷掘进工作面,严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。运输随着掘进巷道的运输机械化水平的提高,人力推车的使用范围正在缩小。掘进运输设备有各种矿车、电机车、刮板输送机、带式输送机和转载机等,在斜巷运输中还,2023/3/19,41,三、巷道施工工艺,有绞车等,这些设备中的各类司机必须经过培训,持证上岗,且必须按操作规程操作,更不得擅离岗位。人力推车时,一次只准推一个车,严禁推串车。推车时必须时刻注意前方,在开始推车、停车、掉道、发现前方有人以及接近道岔、弯道、巷道口、风门、硐室出口时,推
19、车人必须及时发出警号。严禁在矿,2023/3/19,42,三、巷道施工工艺,车两侧推车。同向推车的间距是:坡度小于5时,不得小于10m;坡度大于时,不得小于30m;坡度大于7时,严禁人力推车;严禁蹬车和放飞车;不得在能自动滑行的轨道上停放车辆;推材料车时,材料必须捆绑牢靠,且不得超高超宽。,第四节 巷道支护方式,一、金属支架支护、梯形金属支架主要结构同木支护注意梁和棚腿的链接特点:支护能力比木支护强、可复用、不可收缩、易弯曲、易锈蚀、初期投资大,一、金属支架支护、拱形可伸缩金属支架 主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架三种、其力学特性和适用条件见下表。主要使用钢材
20、:型钢链接部件为标准件 特点:支护能力比梯形钢强、可复用、可收缩、不易弯曲、初期投资大。,2023/3/19,45,一、金属支架支护,金属支架,二、锚杆支护锚杆:是一种安设在巷道围岩体内部的杆状锚栓体系。采用锚杆支护巷道,就是巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼,然后将锚杆安设在锚杆眼内,对巷道围岩予以人工加固,以维护巷道的稳定,锚网、锚索支护、联合之后。,锚杆支护的优缺点,锚杆支护的优点、支护强度高、适应性好、工人劳动强度低、支护成本低、巷道维护费用低、支护速度快、对回采的影响少,锚杆支护的缺点、设计技术、工程质量要求较高、炮掘后巷道断面质量对其影响大、部分特殊类型岩体不能使用,锚杆支护的主要形式,锚
21、杆喷射混凝土支护(简称锚喷支护);锚杆、金属网、喷射混凝土支护(简称锚网喷支护)锚杆、金属网、钢架、喷射混凝土支护(简称锚网喷架支护);锚杆、喷射混凝和锚索联合支护(简称锚喷索支护)锚杆、金属网和锚索联合支护(简称锚网索支护);锚杆、梁、金属网联合支护(简称锚梁网支护);锚杆、金属网、可缩性金属支架联合支护(简称锚网架支护);锚杆、金属网、桁架支护(简称锚网桁支护);锚、梁、网、喷、注浆联合支护;,锚杆支护作用原理,一、悬吊作用层状岩层中,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。,2023/3/19,53,锚杆支护作用原理,二、组合梁在没有稳固岩层的薄
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