《井巷掘进与支护》PPT课件
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井巷掘进与施工 ppt课件
井巷掘进与施工
井巷掘进与施工
• 掘进天井时，首先根据所给的漏斗口底板的 标高和天井的中心线，以50º左右的倾角向上 掘1~2茬炮，形成架设漏斗口所需的坡度。然 后按照设计的倾角继续向上掘进，直至掘进 到架设漏斗后能容纳一茬炮的岩碴高度，即 停止向上掘进，架设漏斗口、岩石间、梯子 间，并在梯子间上部架设安全棚。在此期间 爆下来的岩石，直接落入平巷底板上，用装 岩机装岩。
• 架设横撑时应先在井壁上凿好梁窝，并以木楔楔紧横撑的一端 ，以防横撑移动。
• 凿岩工作台在垂直或倾角≥80º的天井中呈水平位置。当天井倾角 小于80º时，为了便于打眼，工作台必须迎着工作面与水平面成 3º~7º的倾角。
• 放炮时，必须将工作台上的木板拆除，以便放炮后岩石落入岩 石间，同时毕并安装好漏斗与梯子间、安全棚等之后，在 继续向上掘进之前，必须首先在安全棚之上距工作面2.0~2.2m处 搭架凿岩工作台。凿岩、装药、联线都是在此台上进行的。
• 凿岩工作台一般由三根直径12~13cm的圆木横撑在天井顶底板之 间，并在其上铺以厚度4~5cm的木板所构成。
• 净断面尺寸确定后加上支护断面，可得天井的掘进断面。 • 实践中确定天井断面尺寸时，要考虑天井施工方法与所用施工
机械设备。如已选用某种天井钻机或某种天井吊罐，则天井断 面已被规格化、统一化了。目前国内矿山天井尺寸常用的有 1.5×1.5m2、1.8×1.8m2、2.0×2.0m2；D＝1.2m、D＝1.5m等。 过去常用的矩形断面尺寸有：1.3×1.5m2、1.5×1.9m2、 1.6×1.9m2等。
井巷掘进与施工
• 天井的断面尺寸主要按天井用途决定。
井巷掘进与施工
• 行人天井需设置人员通行的梯子及平台，并 常兼设风水管路、电缆等。梯子间设置按安 全规程规定与竖井梯子间要求一样。通常梯 子间断面尺寸不小于1200～1300mm。
巷道掘进与施工课件
电动钻机
电动钻机是以电能为主要动力源 的钻孔设备，具有转速高、扭矩 大、功率稳定等优点，适用于深
孔和硬岩钻孔。
液压钻机
液压钻机是以液压为动力源的钻 孔设备，具有转速快、扭矩大、 操作方便等优点，适用于各种硬
度的岩石和土层。
装载运输设备
装载机
装载机是一种主要用于装载泥土、 石头、煤炭等散装物料的机械设 备，具有操作简单、效率高等优点。
针对两个工程实例，从技术、经济、安全等方面进行评价，指 出存在的问题和改进方向。
隧道掘进工程实例
背景介绍
隧道掘进是工程建设领域 中的重要组成部分，针对 隧道掘进工程进行实例分 析，探讨掘进技术的现状、 问题和未来发展趋势。
工程实例1
某城市地铁隧道的掘进工 程，分析其地质条件、掘 进设备、施工工艺和安全 管理等方面的特点。
机械破岩法
利用挖掘机、凿岩机等机 械，通过机械力的作用破 碎岩石，然后进行装运和 支护。
特殊条件下的掘进
在软岩、断层、破碎带等 特殊地质条件下，采用特 殊的掘进技术，如超前支 护、临时支护等。
巷道支护施工技术
木支架支护
采用木材制作支架，用于支撑 和固定巷道，具有轻便、易加 工等优点，但强度较低、使用
巷道掘进技术的发展历程
最早的巷道掘进技术可追溯到 古代，主要用于矿山的开采。
19世纪末，随着工业的发展， 巷道掘进技术逐渐形成了较为 完整的体系。
20世纪以来，巷道掘进技术不 断改进和创新，出现了许多新 的技术和设备。
巷道掘进技术的发展趋势
01
02
03
04
自动化和智能化
随着科技的发展，巷道掘进技 术正朝着自动化和智能化方向
巷道掘进技术未来发展趋势展望
井巷工程巷道支护PPT课件
6.粉煤灰硅酸盐水泥：
组成： 硅酸盐水泥熟料 + 粉煤灰（20～40%） + 适量石膏。 应用：硬化较慢，早期强度较低， 不宜有早强要求的工程和低
温工程； 水化热少（同标号普通水泥的70%），可用于大体积 混凝土。
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混凝土工程特点或 所处环境条件
优先选用
可以选用
不宜使用
1.在普通气候环境中
160 140 120 100
80 60 40 20
0 0
煤
页岩
砂页岩
砂岩
5
10
15
原岩应力p 0/MPa
石灰岩 20
花岗岩 25
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三种类型
第一类为各种被动支护形式，包括木棚支架、钢筋混凝土支 架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；
第二类是以锚杆支护为主，旨在改善巷道围岩力学性能的积 极支护形式，包括锚喷支护、锚网支护、锚喷网支护等；
经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性； 混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度； 混凝土应具有适应其所处环境的耐久性； 经济合理，在保证质量前提下，降低造价
第19页/共32页
⑴ 和易性
是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）， 并能获得质量均匀、成型密实的性能。
指标：流动性、粘聚 性、保水性。
第三类是以锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚 注支护、预应力锚索支护技术等。
第2页/共32页
第一节 支护材料
棚式支架 支护
———— 石材整体支护
梯形金属支架 索
料石
拱形可缩金属支架
砖
木支架
混凝土
钢筋混凝土支架
钢筋— 锚喷
煤矿巷道支护技术PPT幻灯片课件
9
二、 锚杆支护历史
锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷 道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性 支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而 亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极 发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支 护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发 展，
神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿8
二、 锚杆支护历史
澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水 平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆 支护技术，尽管其巷道断面比较大，但支护效果非常好。
对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的 地方，采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。
经过近10年实验的基础上，又进行了改进和提高，到1994年 在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛 采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。
神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿10
二、 锚杆支护历史
德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家，自 1932年发明U型钢支架以来，U型钢支架发展迅速，支护比重很 快达到了90%以上，从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用 U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来，随着矿井开采 深度日益增加，维护日益困难。面临这种困境，德国采用不断 增加金属支架的型钢质量，逐步减小棚距的做法，这不仅使巷 道支护费用增高，而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此， 巷道维护困难的状况仍然难以改观，于是寻求成本低，运输和 施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。
• 上世纪90年代末期，兖矿、新汶、淮南等 矿务局随着开采深度的增加,认为U型钢可缩支 架是终极解决软岩支护和深部地应力的办法, 但随后被各类锚索混合支护所取代 。
二、 锚杆支护历史
锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷 道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性 支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而 亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极 发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支 护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发 展，
神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿8
二、 锚杆支护历史
澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水 平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆 支护技术，尽管其巷道断面比较大，但支护效果非常好。
对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的 地方，采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。
经过近10年实验的基础上，又进行了改进和提高，到1994年 在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛 采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。
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二、 锚杆支护历史
德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家，自 1932年发明U型钢支架以来，U型钢支架发展迅速，支护比重很 快达到了90%以上，从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用 U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来，随着矿井开采 深度日益增加，维护日益困难。面临这种困境，德国采用不断 增加金属支架的型钢质量，逐步减小棚距的做法，这不仅使巷 道支护费用增高，而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此， 巷道维护困难的状况仍然难以改观，于是寻求成本低，运输和 施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。
• 上世纪90年代末期，兖矿、新汶、淮南等 矿务局随着开采深度的增加,认为U型钢可缩支 架是终极解决软岩支护和深部地应力的办法, 但随后被各类锚索混合支护所取代 。
井巷掘进与支护教学课件PPT立井开凿
本章主要内容
9 第 章 立井开凿
第一节 第二节 第三节
立井断面形状及尺寸 立井普通开凿法 特殊凿井方法
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
1
马头门
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
箕斗立井井筒的组成 1-翻笼硐室；2—装载硐室2
第一节 立井断面形状与尺寸
一、立井断面形状
立井井筒断面分纵断面与横断面。纵
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
13
第三节 特殊凿井方法
当遇到流沙、淤泥等不 表土层
稳定土层时，为实现打干井， 灰岩层
并能顺利凿井，就要利用特
殊施工方法。
砂岩层
一、板桩法
流沙层
板桩法是在土层开挖前，
预先将板桩沿井筒周边外缘
密集的打入土中，然后在它
的保护下进行掘进。
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
立井在正常施工阶段，要安装专用凿井井架，并自上而下 设置施工用设施。
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
6
天轮
凿井井架
封口盘 固定盘
吊盘 吊盘
2024/6/14
河南理工大学 采煤概论
7
7
凿井井架 是专门用于开凿立井而设立的井架，多为装配式金属凿井井架 天轮平台 井筒内的设备和管路一般均用钢丝绳绕经天轮平台上的天轮由地 面稳车悬吊，管路每隔一定距离用专用管卡固定在悬吊钢丝绳上。 卸矸台 矸石吊桶提至卸矸台上方卸矸，使矸石沿倾斜溜槽装入自翻矿车 或汽车，运至排矸地点。 封口盘 又称井盖，设在井颈上端，用作升降人员、设备、下放材料和拆 装各种管路的工作平台。同时，又是保护井上、下工作人员的安全结构物， 要求坚固严密。 固定盘 为了安全，在封口盘下4～8m处还应设置一道固定盘，用梯子和 井口相连。 吊盘 吊盘是进行井筒永久支护施工的工作盘，为金属结构，用一根或两 根钢丝绳悬吊在地面稳车上。为使其稳定不翻盘，可做成双层，间距3～4m， 根据需要可以升降。 稳车 稳车设于地面，用于悬吊吊盘、吊泵和各种管路等设备和拉紧稳绳。
9 第 章 立井开凿
第一节 第二节 第三节
立井断面形状及尺寸 立井普通开凿法 特殊凿井方法
2024/6/14
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1
马头门
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河南理工大学 采煤概论
箕斗立井井筒的组成 1-翻笼硐室；2—装载硐室2
第一节 立井断面形状与尺寸
一、立井断面形状
立井井筒断面分纵断面与横断面。纵
2024/6/14
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13
第三节 特殊凿井方法
当遇到流沙、淤泥等不 表土层
稳定土层时，为实现打干井， 灰岩层
并能顺利凿井，就要利用特
殊施工方法。
砂岩层
一、板桩法
流沙层
板桩法是在土层开挖前，
预先将板桩沿井筒周边外缘
密集的打入土中，然后在它
的保护下进行掘进。
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立井在正常施工阶段，要安装专用凿井井架，并自上而下 设置施工用设施。
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天轮
凿井井架
封口盘 固定盘
吊盘 吊盘
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凿井井架 是专门用于开凿立井而设立的井架，多为装配式金属凿井井架 天轮平台 井筒内的设备和管路一般均用钢丝绳绕经天轮平台上的天轮由地 面稳车悬吊，管路每隔一定距离用专用管卡固定在悬吊钢丝绳上。 卸矸台 矸石吊桶提至卸矸台上方卸矸，使矸石沿倾斜溜槽装入自翻矿车 或汽车，运至排矸地点。 封口盘 又称井盖，设在井颈上端，用作升降人员、设备、下放材料和拆 装各种管路的工作平台。同时，又是保护井上、下工作人员的安全结构物， 要求坚固严密。 固定盘 为了安全，在封口盘下4～8m处还应设置一道固定盘，用梯子和 井口相连。 吊盘 吊盘是进行井筒永久支护施工的工作盘，为金属结构，用一根或两 根钢丝绳悬吊在地面稳车上。为使其稳定不翻盘，可做成双层，间距3～4m， 根据需要可以升降。 稳车 稳车设于地面，用于悬吊吊盘、吊泵和各种管路等设备和拉紧稳绳。
第四节巷道掘进及支护ppt课件
５、下底梁或架设环形支架 当巷道发生底臌时采用下底梁的方式支护，
当巷道底臌严重时，采用架设环形支架的方式 支护。 ６、架木垛
当巷道冒落较高，支架上方顶板空隙较大时， 应棚梁上方架设木垛接顶，以防止顶板继续冒 落。架设木垛处应加强通风工作，以吹淡冒高 处的瓦斯。
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
７、套棚维修砌碹巷道 当砌碹巷道失修不严重时，若不影响通风与
巷道维修及冒顶处理的安全措施 （１）维修巷道前，应对巷道维修点进行瓦斯 浓度测定，只有在回风流中，瓦斯浓度不超过 １％，二氧化碳浓度不超过1.5％，才能进行 维修。否则，应先处理瓦斯或二氧化碳，只有 当瓦斯和二氧化碳的浓度符合《煤矿安全规程》 有关规定后，才可以进入巷道进行维修。
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
通风设施亦称通风构筑物，其使用地点对巷 道支护的要求主要是结构严密、坚固、不漏风或 少漏风，通风阻力小。
通风设施
风硐 风桥 测风站 风门 密闭墙
精品课件
第巷四道维节修及冒顶巷处理道掘进及支护 １、井巷失修率：是指统计期末失修巷道总长度 占巷道总长度的百分比。 E1=(L失1/L总)Ｘ100% 式中： E1——巷道失修率，%； L失1——统计期末失修巷道总长度，为失修巷道 和严重失修巷道之和，m L总——统计期末矿井巷道总长度，是指矿井正在 使用的全部巷道长度，m
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
３、加固支架 对于失修不严重，不影响安全使用的巷道，可
采用加固的办法进行维修，方法有打中柱、架套 棚、支抬棚等。 ４、改用砌碹支护
当失修巷道冒落很高、片帮严重，使用架棚修 复有困难时，可改用砌碹支护。也可以墙体砌筑， 顶梁采用架设钢梁的方式。
当巷道底臌严重时，采用架设环形支架的方式 支护。 ６、架木垛
当巷道冒落较高，支架上方顶板空隙较大时， 应棚梁上方架设木垛接顶，以防止顶板继续冒 落。架设木垛处应加强通风工作，以吹淡冒高 处的瓦斯。
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第四节 巷道掘进及支护
７、套棚维修砌碹巷道 当砌碹巷道失修不严重时，若不影响通风与
巷道维修及冒顶处理的安全措施 （１）维修巷道前，应对巷道维修点进行瓦斯 浓度测定，只有在回风流中，瓦斯浓度不超过 １％，二氧化碳浓度不超过1.5％，才能进行 维修。否则，应先处理瓦斯或二氧化碳，只有 当瓦斯和二氧化碳的浓度符合《煤矿安全规程》 有关规定后，才可以进入巷道进行维修。
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第四节 巷道掘进及支护
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第四节 巷道掘进及支护
通风设施亦称通风构筑物，其使用地点对巷 道支护的要求主要是结构严密、坚固、不漏风或 少漏风，通风阻力小。
通风设施
风硐 风桥 测风站 风门 密闭墙
精品课件
第巷四道维节修及冒顶巷处理道掘进及支护 １、井巷失修率：是指统计期末失修巷道总长度 占巷道总长度的百分比。 E1=(L失1/L总)Ｘ100% 式中： E1——巷道失修率，%； L失1——统计期末失修巷道总长度，为失修巷道 和严重失修巷道之和，m L总——统计期末矿井巷道总长度，是指矿井正在 使用的全部巷道长度，m
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
３、加固支架 对于失修不严重，不影响安全使用的巷道，可
采用加固的办法进行维修，方法有打中柱、架套 棚、支抬棚等。 ４、改用砌碹支护
当失修巷道冒落很高、片帮严重，使用架棚修 复有困难时，可改用砌碹支护。也可以墙体砌筑， 顶梁采用架设钢梁的方式。
4第三章巷道掘进教程PPT课件
坚固性程度 最坚固的岩石
很坚固的岩石
坚固的岩石
坚固的岩石 相当坚固的岩石 相当坚固的岩石 坚固性中等的岩石 坚固性中等的岩石
相当软的岩石
相当软的岩石 软岩 软岩
土质岩石 松散岩石 流沙状岩石
岩石
最坚固、最致密的石英岩及玄武岩，其它最坚固的岩石
很坚固的花岗岩类：石英斑岩，很坚固的花岗岩，硅质片岩； 坚固程度较I级岩石稍差的石英岩；最坚固的砂岩及石灰岩
爆破破岩
钻眼（又称凿岩）机具按能源分，有电动、 风动、液压、内燃四种。 按破岩机理来分，有冲击式、旋转式两种。 电钻 用旋转式钻眼法破岩 ，用电力为动力。 煤矿常用的有岩石电钻。
爆破破岩
风钻 矿山一般常用的风钻有： 手持式、气腿式、伸缩式 和导轨式几种。 全液压钻机 液压凿岩机是以液压为动 力的凿岩机，它和风动凿 岩机一样，也由冲击机 构、转钎机构及排粉系统 等组成。
第一节 井巷掘进与支护概述
围岩的分类： 地下工程周围的岩石，习惯称围岩。 考虑岩性特点、构造情况、断面尺寸可将岩
层分为五类： 稳定岩层、稳定性较好岩层、中等稳定岩层 稳定性较差岩层、不稳定岩层
巷道断面形状及尺寸
断面的形状
我国煤矿巷道常用的断面形状是梯形、矩形和直墙 拱形（如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形，简称拱 形），只是在特定的岩层和围岩压力条件下才选用 不规则的形状（半梯形）、圆形、椭圆形、封闭拱 性等。巷道断面形状如图所示。
巷道施工概述
煤巷：沿煤层掘进的巷道，在掘进断面中煤层 占4/5以上。 半煤岩巷：煤层占1/5以上4/5以下。 岩巷：掘金断面中岩层占4/5以上。 巷道掘进主要工序：
破岩、装岩、运输和支护 辅助工序： 通风、排水、测量、铺轨
第二节 巷道掘进
《煤矿巷道施工技术》掘进、支护设备及工程材料 ppt课件
他们均为表面活性物质掺入混wwwthemegallerycomcompanylogo凝土中被水泥颗粒吸附在表面上加大水泥颗粒之间的静电斥力使水泥颗粒分散破坏凝胶体结构使其内部的游离水释放出来从而增加了混凝土拌合物的流动性并可大量地减少拌合水量提高了混凝土的密实性增加了混凝土的强度和抗渗抗冻性等效果十分常用的速凝剂有红星i型和711型掺入后可使水泥在5min内初凝10min内终凝
气动与液压凿岩机的对比
对比 项目
传统风钻
进 尺
1) 最高月进尺 (1 月 份 )125 米 2) 最高日进尺 5.5 米
1) 工作面水雾大，可见
劳动 卫生 监测
度低，距掌子面 4~5 米 内看不见物体
2) 噪声高，距掌子面 6~7 米内无法以交谈
YYTZ26C — 5 全液压机组
1) 最高月进尺 (5 月份 )203 米 2) 最高日进尺 8.8 米
水泥强度检验标准(GB／T17671—1999)规定： 水泥、标准砂及水按1：3：O．5的比例
混合，按规定的方法制成40 mm×40 mm×160 mm的试件，在标准条件下[温度为 (20士
1)℃、相对湿度90％以上]进行养护。分别测得 3d和28d的抗折强度和抗压强度。以28d
的抗压强度作为水泥的标号，但3d和28d的抗
28
PPT课件
第二章 掘进、支护设备及工程材料
为了提高综掘机械化成套设备的可靠性，保证配套 单机的最佳工况和协调工作，设备配套应遵循以下 原则：
（1）配套单机的主要技术特征和参数必须满足掘 进巷道的地质条件及巷道掘进工艺的要求。
（2）综掘机械化成套设备的综合生产能力，应以 掘进机的生产能力为主要依据（掘进机的掘进速度 经常受支护和转运设备的影响而不能连续工作）， 其他配套设备（桥式皮带转载机、可伸缩带式输送 机）的生产能力应稍高于掘进机的生产能力，过高 或偏低都会影响整套设备的协调工作。
气动与液压凿岩机的对比
对比 项目
传统风钻
进 尺
1) 最高月进尺 (1 月 份 )125 米 2) 最高日进尺 5.5 米
1) 工作面水雾大，可见
劳动 卫生 监测
度低，距掌子面 4~5 米 内看不见物体
2) 噪声高，距掌子面 6~7 米内无法以交谈
YYTZ26C — 5 全液压机组
1) 最高月进尺 (5 月份 )203 米 2) 最高日进尺 8.8 米
水泥强度检验标准(GB／T17671—1999)规定： 水泥、标准砂及水按1：3：O．5的比例
混合，按规定的方法制成40 mm×40 mm×160 mm的试件，在标准条件下[温度为 (20士
1)℃、相对湿度90％以上]进行养护。分别测得 3d和28d的抗折强度和抗压强度。以28d
的抗压强度作为水泥的标号，但3d和28d的抗
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第二章 掘进、支护设备及工程材料
为了提高综掘机械化成套设备的可靠性，保证配套 单机的最佳工况和协调工作，设备配套应遵循以下 原则：
（1）配套单机的主要技术特征和参数必须满足掘 进巷道的地质条件及巷道掘进工艺的要求。
（2）综掘机械化成套设备的综合生产能力，应以 掘进机的生产能力为主要依据（掘进机的掘进速度 经常受支护和转运设备的影响而不能连续工作）， 其他配套设备（桥式皮带转载机、可伸缩带式输送 机）的生产能力应稍高于掘进机的生产能力，过高 或偏低都会影响整套设备的协调工作。
掘进巷道支护ppt课件
L t
压 缩 拱
图1-4压缩（组合）拱理论
（二）锚杆支护类型
锚杆支护类型很多，按锚杆材 料分类，有木锚杆、竹锚杆、金属 锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆。 按锚杆作用方式分类，有端部锚固 型锚杆、全长胶结型锚杆、摩擦型 锚杆、长锚索法。
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常见的两种主要锚杆支护如下： 1.顶板锚杆—超高强度螺纹钢锚杆 （1）锚杆杆体。锚杆杆体 采用φ22mm无纵筋左旋螺纹钢杆体，材质为 20MnSi经中频调质处理，其强度提高到：屈 服强度平均610MPa，屈服载荷平均231.8kN， 极限强度平均820MPa，极限载荷平均 311.6kN，伸长率平均19%。 （2）锚固形式：全长锚固 （3）锚杆托盘等附件：锚杆托盘为压制 蝶形托盘，其承载能力大，消耗材料少，强 度与锚杆杆体相适应。为了提高锚杆的预紧 力，配有减摩擦尼龙垫；为了适应锚杆安装 角度和防止树脂锚固剂外流，还附有球形垫。 锚杆螺母的强度与锚杆杆体等相匹配。 超高强度锚杆结构见图1-5。
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Байду номын сангаас
（6）采用人工上料喷射机喷射混凝土、 砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘风机 对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲 洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员 必须佩戴劳动保护用品。 （7）锚杆必须按规定做拉力试验。媒 巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌 板显示。对喷体必须做厚度和强度检查。 并有检查和试验记录。在井下做锚固力试 验时，必须有安全措施。 （8）锚杆必须有机械或力矩扳手拧紧， 确保锚杆的托板紧贴巷壁。 （9）岩帮的涌水地点，必须处理。 （10）处理堵塞的喷射管路时，喷枪口 的前方及其附近严谨有其他人员。
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03第三章 井巷掘进与支护
一、钻眼爆破
(一)钻眼机具 旋转式煤电钻：煤和软岩中钻眼 冲击式风动凿岩机(俗称风钻)：岩石上钻眼 1．煤电钻 煤电钻由电动机、减速器、 手柄、散热风扇和外壳组成， 见图所示。
煤电钻的钻眼破岩原理： 利用轴向推力和旋转的钎刃切削岩石，切削下 来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排出或用压力水 排出。
尺寸确定的步骤： a）根据规程、规范和设计因素确定净断面积 尺寸。 b）进行通风风速验算． c）根据支架参数、道床参数、计算出巷道的设 计断面尺寸。 d）并按允许加大值（超控值）计算出巷道的 掘进断面尺寸． e）绘图、计算工程量和材料消耗表。
Ｖ—巷道的风速m/s Ｑ—通过巷道的风量 m３/s Ｖ允—《规程》允许的最高风速 主要进风巷≤6m/s 运输机巷≤4m/s 采区风巷≤4m/s 若计算出来的风速大于Ｖ允，则要加大净面积 重新调整设计尺寸。
(二)巷道断面尺寸 掘进断面：刚开掘出未进行支
巷道断面
护的毛断面，
净断面：支护后的断面
相应的巷道断面尺寸亦有掘进断面尺寸和净断面尺 寸之分。确定巷道断面尺寸的主要依据是：巷道的 用途、支护方式、运输设备外形尺寸、轨道数目(单 轨或双轨)及《煤矿安全规程》中的有关规定。
主要尺寸 a）巷道的高度（h）; b）巷道的宽度（Ｂ）; c）巷道的净断面积（S） 考虑的主要因素：根据《规程》规定来确定行人、 通风、运输、设备安装、检修与施工的需要。 a）巷道的用途。 b）存放或通过的机械，器材或运输设备的数量 与规格。 c）人行道宽度与各种安全间隙． d）通过巷道的风速．
第三节 巷道支护
一、巷道地压简述 1．地压的概念 原岩:地下岩体在未受到开采影响时。 原岩处于复杂的受力状态，承受着上部岩层自 重应力、地质构造应力和由于地温、地下水、瓦斯 等引起的应力等，但主要还是受岩石的自重应力。 原岩的应力处于原始平衡状态，因此岩石不会发生 变形和移动，也不会受到破坏。
(一)钻眼机具 旋转式煤电钻：煤和软岩中钻眼 冲击式风动凿岩机(俗称风钻)：岩石上钻眼 1．煤电钻 煤电钻由电动机、减速器、 手柄、散热风扇和外壳组成， 见图所示。
煤电钻的钻眼破岩原理： 利用轴向推力和旋转的钎刃切削岩石，切削下 来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排出或用压力水 排出。
尺寸确定的步骤： a）根据规程、规范和设计因素确定净断面积 尺寸。 b）进行通风风速验算． c）根据支架参数、道床参数、计算出巷道的设 计断面尺寸。 d）并按允许加大值（超控值）计算出巷道的 掘进断面尺寸． e）绘图、计算工程量和材料消耗表。
Ｖ—巷道的风速m/s Ｑ—通过巷道的风量 m３/s Ｖ允—《规程》允许的最高风速 主要进风巷≤6m/s 运输机巷≤4m/s 采区风巷≤4m/s 若计算出来的风速大于Ｖ允，则要加大净面积 重新调整设计尺寸。
(二)巷道断面尺寸 掘进断面：刚开掘出未进行支
巷道断面
护的毛断面，
净断面：支护后的断面
相应的巷道断面尺寸亦有掘进断面尺寸和净断面尺 寸之分。确定巷道断面尺寸的主要依据是：巷道的 用途、支护方式、运输设备外形尺寸、轨道数目(单 轨或双轨)及《煤矿安全规程》中的有关规定。
主要尺寸 a）巷道的高度（h）; b）巷道的宽度（Ｂ）; c）巷道的净断面积（S） 考虑的主要因素：根据《规程》规定来确定行人、 通风、运输、设备安装、检修与施工的需要。 a）巷道的用途。 b）存放或通过的机械，器材或运输设备的数量 与规格。 c）人行道宽度与各种安全间隙． d）通过巷道的风速．
第三节 巷道支护
一、巷道地压简述 1．地压的概念 原岩:地下岩体在未受到开采影响时。 原岩处于复杂的受力状态，承受着上部岩层自 重应力、地质构造应力和由于地温、地下水、瓦斯 等引起的应力等，但主要还是受岩石的自重应力。 原岩的应力处于原始平衡状态，因此岩石不会发生 变形和移动，也不会受到破坏。
08掘进第四讲-2 井巷掘进及支护2
4、喷射混凝土支护
5、锚杆及锚杆喷浆支护
27
二
岩巷掘进与支护
1．棚式支架 棚式支架由一梁两柱组成，常用来支护梯形断面的巷 道。支架材料有圆木、钢筋混凝土预制件和钢材。
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二
岩巷掘进与支护
2、拱形金属支架 拱形金属支架用特型钢制成，可在动 压较大的巷道中使用，拱形金属支架坚
固耐用，架设和修理方便，并能多次回
井巷掘进及支护
本部分主要内容：
巷道断面的形状和尺寸 岩巷掘进与支护
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1
一 巷道断面的形状和尺寸
一、巷道断面的形状
巷道断面的形状，主要是根据巷道的服务 年限，结合所穿过岩层的物理力学性质和所选 择的支护材料决定，以易于开掘和支护为原则。 常用的有拱形、梯形、矩形和圆形。
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2019/2/27 21二源自岩巷掘进与支护光面爆破法：
放炮后巷道的周边常常是凹凸不平的，不但需要修整， 增加了额外的掘进工作，而且常给支护工作造成困难。要 获得比较平整的巷道周边，需用光面爆破法。它的特点是 增加周边眼的数目，装填适当数量的炸药使爆破均匀，形 成较平整的巷道周边。光面爆破周边眼的数目、深度、位 置和装药量，常要根据现场的特点经过多次试验才能确定。 光面爆破除了巷道周边平整，给支护工作创造有利条 件外，还减少了对巷道周边岩壁的爆破损伤，对使用锚杆 支护十分重要。
收复用，是良好的巷道支架。缺点是钢
材使用量较大。
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二
岩巷掘进与支护
3．料石和混凝土砌筑支架
用料石或混凝土可砌筑成连续的整体支架支护拱形巷道。砌 筑时，先在巷道两侧砌筑直墙，然后在工作台上砌筑拱顶。顶板 压力经直墙传给基础，直墙也能承受一定的侧压力。
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级 别
坚固性程度
岩
石
坚固性系数 （f）
Ⅰ
最坚固的岩 石
最坚硬、最致密的石英岩及玄武岩，其它最坚硬的岩 石
20
Ⅱ
极坚固的岩 石
极坚硬的花岗质岩石；石英斑岩，极坚硬的花岗岩、 砂质板岩、较软的石英岩；最坚硬的砂岩及石灰岩； 极硬的铁矿石
15
Ⅲ
致密的花岗岩类；极坚硬的砂岩及石灰岩；石英质矿 脉，坚硬的砾岩；坚硬的铁矿石
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8
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9
CGJ220.2型掘进凿岩台车
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10
二、爆破材料
（一）矿用炸药
分类：煤矿许用炸药；岩石炸药；露天炸药。
1、煤矿许用炸药：共分5级多个型号。1、2级用于低瓦斯
矿；3级用于高瓦斯矿；4级用于突出矿井；5级用于溜煤眼
或石门揭煤。
（1）煤矿水胶炸药：坚硬岩石深孔爆破时使用。
（2）延期电雷管：通入足够电流后，雷管的起爆时间要延
迟一定的时间。以秒计的称为秒延期电雷管；以毫秒计的为
毫秒延期电雷管。
《煤矿安全规程》规定：在采掘工作面，必须使用煤矿许
用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫
秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。
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12
（三）起爆方法 通过电雷管、导线、起爆器组成的起爆网路来实现。 1、导线：母线；区域限（10-20m）；连接线；端线；脚
1、岩石的变形特征：兼有弹性变形和塑性变形两种特征。
2、岩石的强度特征：岩石的强度决定其支护效果和稳定性。
3、岩石各种强度之间的关系：
三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗压 强度＞单向抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度。
破岩时：使岩石处于单向或双向受力，处于拉伸或剪切状态。
井巷维护时：使岩石处于受压状态。
7
（二）旋转式钻眼工具 主要动力有电动、风动、液压驱动三种。主要是电动。 1、煤电钻：MZ-12,MZ-12S。 煤电钻由电动机、减速器、手柄、散热风扇和外壳组成 。 煤电钻适用于f＜4的软岩中钻眼。 2、岩石电钻 由电动机、减速箱、牵引装置、机壳、供水装置组成。 3、钻杆
（1）煤电钻：中空麻花钻杆和空心钻头。 （2）岩石电钻：六角中空钢或中空圆钢。
第四章 井巷掘进与支护
第一节 岩石的性质与分级
一、概述
基本概念：岩石；岩块；岩体；表土；基岩。
二、岩石的物理性质
1、岩石的性对密度：岩石/水的同体积质量之比。
2、密度：kg/m3
3、孔隙性：孔隙度=孔裂隙体积/试件体积的百分数。
孔隙比=孔裂隙体积/试件内固体颗粒体积之比。
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1
三、岩石的力学性质
线。 2、发爆器：井下爆破必须使用发爆器。目前煤矿广泛使
用防爆型晶体管电容式发爆器。它是利用电容器充电后放电 引爆电雷管。目前国产发爆器按其一次引爆能力（发）分为 50、80、100、150等几种。
2
石 Ⅵa
碎石土；破碎的页岩；堆放的碎砾石；坚硬的烟煤； 硬化的粘土
1.5
Ⅶ
黏土（致密的）；软煤；坚硬的表土层
1.0
软岩
Ⅶa
微砂质粘土；黄土；细砾石
0.8
Ⅷ 土质岩石
腐植土；泥炭；微砂质粘土；湿砂
0.6
Ⅸ 松散岩石
砂岩屑；小的细砾石；填方土；采下的煤
0.5
Ⅹ 流沙状岩石 流砂；沼泽土；含精水选黄P土P及T其他含水土壤
类岩石
6
第二节 钻眼爆破
一、钻眼机具
（一）冲击式凿岩机
1、气腿式凿岩机：YT-23/24/26
（数字表示机器重量）
2、向上式凿岩机：锚杆机,YSP-45
3、导轨式凿岩机：凿岩台车用。YGP-28/35等。
凿岩机的动力：
（1）风动凿岩机：压缩空气
（2）电动凿岩机：以电为动力
（3）液压凿岩机：高压油为精选动PP力T （液压凿岩台车）
0.3
4
（二）围岩分类
为了合理选择井巷锚喷联合支护类型及支护参数，我国 《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混凝土支护设计试行规范》 根据支护设计的需要，考虑煤矿岩性特点、构造情况和断面 尺寸，将围岩划分为五类。
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5
围岩分类 类别 名称
岩层描述
巷道开掘后围岩的 稳定状态(3～5m)跨
度
岩种举例
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2
四、岩石分级和围岩分类 1926年，前苏联采矿工程师m.m.普洛托吉雅可诺夫（简 称普氏）提出用“坚固性系数”来划分岩石。共分为15级。
f=R/10 此种方法存在的问题是:它只是反映了岩石开挖的难易程 度。 对于松散岩体比较适用，对坚固的裂隙发育较少的岩体 结果偏大不适用。
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3
围岩基本稳定，较 长时间不支护会出 现小块掉落
胶结好的砂岩、砾 岩
1.完整的中硬岩层，Rb=20～40MPa 中等 2.层状岩层以坚硬岩层为主，夹有少 能维持一个月以上 砂岩，砂质页岩，
Ⅲ 稳定 数软岩层
稳定，会产生局部 粉砂岩，石灰岩，
岩层 3.比较坚硬的块状岩层，Rb=40～ 60MPa
岩块掉落
Ⅰ
稳定 岩层
1.完整坚硬岩层，Rb>60MPa，不易风 化
2.层状岩层层间胶结好，无软弱夹层
围岩稳定，长期不 支护无碎块掉落现 象
完整的玄武岩，石 英质砂岩，奥陶纪 灰岩
Ⅱ
稳定 性较 好岩
层
1.完整比较坚硬岩层，Rb=40～60MPa 2.层状岩层，胶结较好 3.坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥 质充填物，Rb>60MPa
10
坚固的岩石
坚硬的石灰岩；不坚硬的花岗岩；坚硬的砂岩；坚硬
Ⅲa
的大理岩；白云岩；黄铁矿
8
Ⅳ 相当坚固的 普通的砂岩；中等坚硬的铁矿石
6
Ⅳa 岩石
砂质页岩；层状砂岩
5
Ⅴ 坚固性中等 坚硬的页岩；不坚硬的砂岩及石灰岩；软的砾岩
4
Ⅴa 的岩石
各种（不坚固的）页岩；致密的泥灰岩
3
Ⅵ
相当软的岩
软的页岩；很软的石灰岩；岩盐；石膏；冻土；无烟 煤；普通泥灰岩；破碎的砂岩；碎石；多石块的土
硬质凝灰岩
稳定 1.较软的完整岩层，Rb<20MPa
Ⅳ
性较 2.中硬的层状岩层 差岩 3.中硬的块状岩层，Rb=20～40MPa
层
围岩的稳定时间仅 页岩，泥岩，胶结
有几天
不好的砂岩，硬煤
Ⅴ
不稳 定岩
层
1.易风化潮解剥落的松软岩层 2.各类破碎岩层
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围岩很容易产生冒 顶片帮
炭质页岩，花斑泥
岩，煤，破碎的各
（2）煤矿乳化炸药：软岩和煤层中使用。
（3）离子交换炸药：硬岩或中硬岩中使用。
2、岩石炸药：无瓦斯煤尘爆炸危险的井巷掘进。
3、露天炸药：露天矿使用。
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11
（二）起爆器材 ——电雷管
分为：煤矿非许用电雷管、煤矿许用电雷管两类。
煤矿许用电雷管：分为煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫
秒延期电雷管。
（1）煤矿瞬发电雷管：有瓦斯、煤尘爆炸危险时使用。