井巷掘进与支护讲义

工作面基本支架形式

A

A

(1) 平面图

(2) 纵横剖面图

煤

A-A

煤

壁

(2)纵横剖面图

老塘侧

A

煤

壁

老塘侧

(1)平面图

机巷挑棚剖面图

风巷挑棚断面图

(2)纵横剖面图

B-B

铰接顶梁

井巷掘进与支护

井巷掘进就是矿山井巷的开掘工作。矿山井巷是联络地面与矿床，阶段，采区的通道，为采矿工作准备必要的条件，因此井巷掘进要超前于采矿工作。当必要的超前关系形成后，掘进与采矿还应同时并进，以保证矿井持续的进行生产。通常把掘进与采矿这种关系概括为“采掘并举，掘进先行”。这是矿井生产的基本规律之一，也是“开发矿业”，大打矿山之仗必须遵循的一条技术方针。

井巷掘进与支护的基本问题是破碎岩石以获得所需的井巷空间，和防止井巷围岩破坏以保证正常生产和安全。目前破岩的主要方法是凿岩爆破，而防止井巷围岩破坏的方法是支护。

第一节凿岩爆破

凿岩爆破也称打眼放炮，它是在矿岩里钻凿出若干一定深度和直径的炮孔，在孔内装入炸药并使炸药爆炸，利用炸药爆炸所放出的巨大能量使炮孔周围的矿岩从原岩体上破落下来的过程。凿岩爆破是当前金属矿山采矿和井巷掘进最基本的矿岩破碎方法。

凿岩凿岩就是钻凿容纳炸药的圆形炮眼。金属矿山广泛使用风动冲击式凿岩机和凿岩工具来钻凿炮眼。

冲击凿岩原理如图3-1所示，钎子在冲击力作用下，凿到岩石上，铅子下方和旁侧的岩石被破碎，形成一条沟槽Ⅰ—Ⅰ．这个动作称为：冲击,是形成炮眼的主要动作。随后将钎子转动一个角度，准备承受下一次冲击，这个动作就是“转动”，它使眼底各部分岩石能较容易而均匀的被破碎。当再次进行冲击时，在眼底又形成一条沟槽Ⅱ—Ⅱ，如果钎子受的冲击力足够大，则两条沟槽之间的扇形岩石，在形成Ⅱ一一Ⅱ沟槽的同时就会被剪碎或震碎。破碎的岩粉用压气、压力水等将其排出眼外，这个过程称为“排粉”，它使钎子能经常顶在眼底新的岩石面上。冲击、转动、排粉不断循环的结果，就形成所需的圆形炮眼。

2．风动冲击式凿岩机

风动冲击式凿岩机主要有气腿式、伸缩式和导轨式三种。井巷掘进中常用气腿式和伸缩式凿岩机，如图3-2和图3-3所示。

气腿式凿岩机是一种重量较轻的凿岩机，用气腿子支持和推进，适于打水平和倾斜眼，也可不安装气腿子用于钻凿下向眼。打眼深度一般为2—3米，不超过5米，打眼直径小于45毫米。目前国产的气腿式凿岩机主要有7655型、YT-30型、ZY-24型等。

伸缩式凿岩机也称向上式凿岩机，凿岩机体重量也较轻，其尾部固定安装一个可以伸缩的气筒，以支持和推进凿岩机，适于钻凿倾斜600—900的向上眼。目前国产的伸缩式凿岩机主要方－YS-45型。为了提高凿岩效率、减轻工人劳动强度，提高凿岩机械化水平，在平巷掘进中也逐渐采用了凿岩台车。

3．凿岩工具

浅眼冲击式凿岩工具即指钎子。如图3-4所示，钎子主要由钎头、钎杆和钎尾组成。钎头的作用是直接破碎岩石，它是耗损最大的部份。为便于制作、修磨和更换，常把钎头做成能够拆卸的，这类钎子称为活头钎子。金属矿山广泛使用活头钎子，整体钎子使用甚少。“活钎头”的钎刃部位一般都镶焊耐磨，抗热、硬度大的硬质合金片。按钎刃的排列方式不同，钎头形式可分为一字形、十字形、T字形等。由于一字形钎头制作简单、修磨方便，故在金属矿山获得广泛的使用。在节理和裂隙比较发育、易于夹钎和岩石极坚硬时。常采用十字形钎头或其它形式钎头。图3-5为一字形硬质合金钎头。

在井巷掘进中，钎头与钎杆一般采用锥形连接，如图3-4b。钎杆的作用是传递冲击功和扭矩。冲击式浅眼凿岩用的钎杆，大多是中空六角钢，内接圆直径为25.4和22.2毫米两种。钎尾的作用是直接承受冲击功和扭矩。钎尾的规格及特性应与所用的凿岩机的要求相符，做到长短适合，端面乎整、光洁、并与钎子中心孔垂直，端面硬度适中等。

钎杆和钎尾之间有一个钎肩（钎耳），钎肩的作用是保持钎尾在凿岩机中的相对位置，有的凿岩机因有垫锤（如YS-45型）故钎子可无钎肩。

从钎头到钎肩为钎杆的比度。井巷掘进中一般均是一根钎子打到底，因此钎杆长度应比炮眼深度大10-20厘米左右。有时由于钎头的磨损和工作空间的限制，随着炮眼的加深需几根钎头直径和钎子长度不同的钎子完成一个炮眼的钻凿工作，这些钎子组成钎子组，钎子组中相邻钎子长度差为400—600 毫米，钎头直径差为1—2毫米，钎子长度递增时，相应的钎头直径递减。

二、爆破

爆破是指把炸药及起爆器材装人炮眼内，并使其爆炸。

1．炸药

炸药是一种固体或液体的化合物或混合物，这种物质受到一定的外界能量（热、冲击、摩擦等）作用时，就能迅速分解，同时产生大量的气体和热量。在炸药迅速分解的过程中，由于气体的膨胀作用对周围介质产生突然的冲击压力，致使介质破坏，同时发生巨大的音响和振动，这种现象称为爆炸。

炸药种类较多，目前我国冶金矿山主要使用硝铵类炸药，其中以铵油炸药使用最多，其次为2#岩石铵梯炸药。

铵油炸药是硝酸铵加燃料油（如柴油）和木粉混合而成。其配比为92：4：4。铵油炸药加工简单，便于各矿自制，原料来源丰富，成本低，安全性好，不含军工原料（梯恩梯）。但按油炸药贮存期短、易吸湿结块，不抗水，威力和敏感度也较低。

2#岩石按梯炸药是由硝酸馁、梯恩梯、木粉组成，配比为 85：11：4。梯恩梯是一种烈性炸药，它使梯炸药的威力和敏感度都比按油炸药高，在坚固的岩石中爆破效果较好。同时铵梯炸药中梯恩梯含量不多，因此其敏感度仍符合安全要求。由于铵梯炸药还是以硝酸铵为主要成份，所以仍有抗水性差、吸湿、结块等缺点。

2．起爆器材

炸药虽为不稳定物质，但没有一定外界能量的作用是不能引起爆炸的。供给炸药一定外界能量

以引起爆炸称为起爆。起爆器材就是能引起炸药爆炸的器材。井巷掘进中所用的起爆器材主要有雷管和导火线。