_第9章_煤巷、半煤岩巷及特殊巷道施工1

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• 3．建立快速炮掘机械化作业线 • 主要施工工序要实现机械化，达到安全、 快速、高效、低耗的掘进效果。应进行炮 掘机械化作业线的配套。 • 如：湿式煤电钻若干台、装煤机一台、刮 板运输机若干台、锚杆机或支架机若干台、 瓦斯断电仪一台。选择运输设备时，应使 运输能力大于装载能力。
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震动爆破或远距离爆破
• 震动爆破揭开煤层以前，瓦斯压力小于 1MPa，否则采用钻孔排放瓦斯使压力降低， 然后再实施爆破。
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《煤矿安全规程》对施工规定：
• 1、所有炮眼必须一次起爆，炸开石门的全 断面岩柱和煤层全厚；如果第一次震动爆 破没有全断面揭开煤层，第二次爆破工作 仍应按震动爆破的安全要求进行； • 2、只准使用带食盐被筒的煤矿许用炸药进 行震动爆破；雷管事先要严格检查和分组； 使用毫秒雷管时，其总延期时间不超过 130ms；装药后全部炮眼必须填满炮泥。
（2）采区内先掘进上（下）山，形成系统后，开采多工作面 施工。 （3）区段内先掘进轨道巷，探清煤层变化，为运输巷确定方 向。
（4）可多头平行施工，加快进度。 必要时上下对头掘进。
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第一节 煤巷掘进
三、我国煤巷的施工现状 钻眼爆破法、掘进机掘进、风镐掘进法、水力掘进法。 煤巷机械化掘进和支护技术是我国高产高效矿井的技术关键！
（4）服务于采区生产的煤与半煤岩巷道一般远离井底车场， 工作面多且较分散，因此，通风和运输等工作比较复杂。 （5）由于破碎煤层比较容易，因此装煤的工作量相对占循环 作业时间较长。 2013年12月11日星期三 2
第一节 煤巷掘进
二、煤巷的掘进顺序
（1）根据巷道用途确定，保证安全前提下尽量开展多工作面 施工。
注意：
• 当采用震动爆破而未能使石门工作面一次 全断面揭穿或揭开煤层，即留有门槛时， 要高度警惕。因为这时强大的爆破震动波 打破了原有的应力平衡状态，在其向新的 平衡状态转化过程中，煤层中的应力极不 稳定，随时都会发生突变，危险性极大。
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抽放瓦斯和钻孔排放
• 抽放瓦斯是借助于机械产生的小于大气压 力的负压，加速突出危险煤层中的瓦斯排 放； • 钻孔排放是在煤层打一定数量的排放瓦斯 钻孔，靠突出煤层中的瓦斯压力，使瓦斯 从钻孔周围深部煤层中不间断地流向钻孔， 并通过钻孔向大气中扩散，从而达到在一 定范围内形成卸压带，降低煤体中的瓦斯 压力或缓和煤体压力，预防煤和瓦斯突出 2013年12月11日星期三 的目的。
㈡装煤 掘进与支护，装煤是一项费时的主要工序，目前主 要采用 ZMZ—17型装煤机、耙斗装岩机和转载机。 1．ZMZ—17型装煤机 此机用履带行走，机动灵活，适应性强，能连续装载， 效 率高。适用于掘进断面8m2以上，净高1.6m以上及坡度 10°以 下的煤巷。如图10-2所示，它由蟹爪、可弯曲链板输送 机和履 带等组成。
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适用条件：
• 适用于急倾斜、厚度不大、松软的突出煤 层（煤层厚度大时，骨架容易发生强烈的 弯曲，起不到支撑煤体的作用），其主要 作用是增加石门揭穿煤层时巷道上方煤层 的稳定性和排除煤体中的瓦斯。一般需要 配合震动爆破一次揭开煤层。
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地面钻井抽放
煤巷锚杆支护技术、采掘锚、掘锚一体化技术。
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第一节 煤巷掘进
• • • • 一、钻眼爆破法掘进煤巷 二、掘进机掘进煤巷 三、连续采煤机掘进煤巷 四、其它方式
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一、钻眼爆破法掘进煤巷
• ㈠钻眼爆破
钻眼机械 钻眼一般采用2～3台煤电钻同时作业。 炮眼深度应考虑施工组织、技术和围岩性质一般为1.5～2.5m， 炮眼间距视煤层硬度，一般为0.6～1.2m。 炮眼布置 炮眼布置方法与岩巷基本相同，多数情况采用 楔形掏槽和锥形掏槽。为防止崩倒支架，多将掏槽眼布置在工 作面中下部。当煤巷掘进断面内有一层较软煤带时，掏槽眼应 布置在软煤带中，可用扇形或半楔形掏槽，若炮眼较深则可用
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抽放瓦斯和钻孔排放
• 适用条件：
• 适用于煤层松软、透气性较大的中厚煤层。
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水力冲孔和水力冲刷
• 水力冲孔是在石门岩柱未揭开之前，利用 岩柱作安全屏障，向突出煤层打钻，并利 用射入的高压水，诱导煤和瓦斯从排煤管 中进行小突出，这样在煤体内部就引起剧 烈的移动，在孔洞周围形成卸压带，解除 了煤体应力紧张状态，从而消除了煤与瓦 斯突出的危险。
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《煤矿安全规程》对施工规定：
• 3、每次震动爆破都应对岩柱性质、厚度、 眼数、眼位、装药量、联线方式、起爆顺 序、爆破效果等作详细记录，以便总结经 验和分析； • 4、石门揭开突出危险的煤层时，掘进工作 面必须有独立的回风系统，在其进风侧的 巷道中应设置两道坚固的反向风门，回风 系统必须保持风流畅通无阻；
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石门揭穿突出危险煤层的防突措 施
• 石门揭煤地点通常是新矿井、新水平、新 采区还未被揭露的地点，其瓦斯压力、应 力都处于原始状态。当揭穿煤层时，工作 面由坚硬的岩层突然进入较松软的煤层， 工作面前方的集中应力容易发生突然释放， 这些都为发生突出提供了必要的有利条件。 • 突出特点：强度大、瓦斯量大、波及面广， 危害严重。
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四、风镐掘进
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五、水力掘进
在水力采煤中使用。由高压水射流破下的煤，被水冲到 铺在巷道底板上的溜槽内，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。
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六、掘锚一体化快速掘进成巷技术
煤炭科学研究总院南京研究所研制的JMZ型掘锚机组
巷道在薄煤层中掘 进时，为了保证巷道的使 用高度，必须 挑顶或卧底。因此，在巷 道断面上既有煤层，又有 岩层。当 岩层占掘进工作面面积 1/5～4/5时，即称为半煤 岩巷道。 半煤岩巷道掘进，采 石位置有挑顶、卧底及挑 顶兼卧底 有三种情况。
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a—挑顶；b—卧底；c—挑顶兼卧 底
第九章 煤巷、半煤岩巷及特殊掘巷法
第一节 第二节 第三节 第四节 煤巷掘进 半煤岩巷掘进 有煤与瓦斯突出的巷道掘进 软岩巷道掘进
第一节 煤巷掘进
一、掘进与支护特点 （1）煤巷一般都是沿煤层或在煤层附近岩层中掘进，因此经 常受到瓦斯和煤尘的威胁。此外，还要特别注意探放水，防止 靠近煤层浅部老窑、采空区积水造成的危害。 （2）由于煤层褶曲起伏并有断层存在，因此煤与半煤岩巷道 施工时，必须根据生产使用要求及安全的原则，正确进行巷道 定向工作，使巷道位置满足生产要求，避免无效进尺。 （3）煤层巷道所穿过的煤层及围岩一般强度比较小，掘进较 容易，方便采用综合掘进机施工,受动压影响、支护困难。
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《煤矿安全规程》对施工规定：
• 5、为了限制突出规模，人为地降低突出强 度，可在距工作面4~5m的地方构筑木垛或 金属栅栏； • 6、当发现工作面的岩层特别破碎、地压加 大、岩柱崩落和压出、瓦斯涌出量剧增、 温度迅速下降，以及产生震动声响等异常 现象时，应立即停止作业，人员撤离至安 全地区；
复式掏槽。掏槽眼一般为3～4个，倾斜角度为70～80。
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三软煤层，复合顶板和再生顶板的节理裂隙发育、顶板容 易分层、冒落，难以管理，沿这类煤层掘进巷道时，可采用 “三小”技术以提高掘进效率和维护好顶板。
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二、炮眼布置特点
• 由于煤层较软，掏槽眼多布置在煤层部分。 • 一般原则是当煤、岩的强度都不高时，应 选用煤电钻钻眼，当煤、岩的强度都较高 时可都采用凿岩机钻眼，当煤、岩的强度 相差很大时，则可同时选用煤电钻和凿岩 机，或选用岩石电钻钻眼。
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2．转载机 转载机是安装在平板车上的胶带输送机（图 6-3）。装载效率为人工直接装车的5倍以上。如果与装煤机 配合（图6-4），可使装运连续作业，效率更高。 在煤巷和半煤岩巷断面能满足装载要求时，同样也可以 采用耙斗装载机进行装载。 为满足小断面煤巷装车的需要，各矿可自制一些小型装煤 转载机械。
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三、施工组织
• 半煤岩巷道的施工组织有两种方式： • 一种是全断面一次掘进；一种是煤、岩分 掘分运。 • 采用煤、岩分掘分运的方式时，形成煤工 作面超前岩石工作面的台阶工作面。
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四、煤-岩巷高效掘进机技术
EBJ系列掘进机，主要用于煤矿中煤巷、半煤岩巷的掘
进，其经济切割煤岩的单轴抗压强度可达40～100 MPa， 能够切割任意形状的断面。
• 从地面向含瓦斯煤层施工瓦斯抽放钻井。 • 适用于煤层裂隙发育较好、瓦斯含量高的 煤层。
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七、煤巷快速掘进和支护技术发展趋势
（1）大力开发推广掘锚联合机组。
（2）大断面多巷采用连续采煤机。 （3）水力掘进的发展。
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第二节 半煤岩巷掘进
一、采石位置的选择 二、炮眼布置特点 三、施工组织
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一、半煤岩巷采石位置的选择
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水力冲孔工艺流程
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水力冲刷
• 借助高压细射流，在已成的钻孔内扩大钻 孔的直径，以提高钻孔卸除应力的能力和 提高钻孔的排放效果。
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金属骨架
• 金属骨架防止突出的原因有二：一是由于 骨架支承了部分地压及煤体本身的重力， 使煤体稳定性增加；二是金属骨架钻孔起 了排放瓦斯的作用，使瓦斯压力得到降低。
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《煤矿安全规程》对施工规定：
• 7、人员撤离范围，应根据突出的危险程度 和通风系统而定。在有严重突出危险的石 门揭穿时，爆破工作应在地面进行；爆破 至少半小时后，由救护队员进入工作面检 查，根据检查结果，确定是否恢复送电、 通风等工作。
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第三节 煤与瓦斯突出巷道施工
• 石门揭穿突出危险煤层的防突措施 • 突出危险煤层巷道施工防突措施
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煤与瓦斯突出
• 煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象。从瓦 斯地质学角度看，地质条件对煤与瓦斯突出的分区 分带起着明显的控制作用，影响煤与瓦斯突出的地 质原因主要有 煤层瓦斯含量与瓦斯压力、地质构 造与地应力及煤层结构特征等。 • 突出常发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的 地区，如褶曲向、背斜的轴部和断层破碎带；煤质 松软干燥且瓦斯含量多、压力高就容易突出；开采 深度愈大，煤层愈厚，倾角愈大，突出的次数就愈 多，突出强度也愈大；煤体受到外力震动、冲击时， 也容易发生突出。
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《煤矿安全规程》规定
• 石门的位置应尽量避免选择在地质变化区； • 掘进工作面距煤层10m以外时，至少打两个 穿透煤层全厚的钻孔，以便确切掌握煤层 赋存条件和瓦斯情况； • 掘进工作面距煤层5m以外时，应测定煤层 的瓦斯压力； • 掘进工作面与煤层之间必须保持一定的岩 柱，急倾斜煤层为2m，缓倾斜及倾斜煤层 为1.5m.
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石门揭穿突出危险煤层防突措施
• • • • • 震动爆破或远距离爆破 抽放瓦斯和钻孔排放 水力冲孔和水力冲刷 金属骨架 地面钻井抽放
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震动爆破或远距离爆破
• 实质： • 通过在掘进工作面实施爆破来揭开煤层， 并且利用爆破产生的强烈震动，来诱导煤 和瓦斯突出。如果震动未能诱导突出，则 强大的震动力也能使煤体破裂，瓦斯得以 排放，围岩应力得以释放，从而达到预防 突出的目的。