掘进基本知识

掘进基本知识

一、掘进的地位和作用

采掘并举，掘进先行，以掘保采，以采促掘。

采煤以掘进为前提，掘进又服务于采采煤。

二、井巷的基本概念

从地面到井下，掘进的工程主要包括井筒、巷道、峒室三大部分。

1、井筒

按坡度分：立井、斜井、平峒。

按功能作用分：通常有主井（出煤）、副井（材料、人员运输等）、风井（通风）、混合井（出煤、运料等）等

2、巷道

1）、按坡度分：水平巷道（平巷、石门等）、倾斜巷道（上山、下山等）；

石门：指垂直（或斜交）于煤层走向的水平巷道。

2）、按煤岩别分：岩巷（断面中岩层占4/5及以上）、煤巷（断面中煤层占4/5及以上）、半煤岩巷道

3）、按巷道类别分：开拓巷道、准备巷道、回采巷道

4)、按作用分：运输巷道（如工作面机巷、皮带上山、轨道上山等）、通风巷道（如工作面风巷、回风上山等）、排水巷道（如泄水巷、水仓等）、其它巷道等。

3、峒室

矿井主要有泵房、变电所、绞车房、炸药库、充电峒室、信号峒室、等候室、躲避峒等。

4、断面形状

主要有折线形（如矩形、梯形、斜梯形等）和曲线形（拱形、圆形、马蹄形、椭圆形等）两大类。

应用多的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）、圆形，其它还有马蹄形、椭圆形、斜梯形等。我矿采用的主要有拱形、梯形、矩形（斜矩形）。

各种断面形状优劣顺序为：

巷道稳定性、承压受力方面：圆形→马蹄形、椭圆形→拱形→梯形、矩形；

巷道断面利用率方面：梯形、矩形→拱形→马蹄形→圆形；

施工难易方面：钻爆法掘进：梯形、矩形→拱形→马蹄形→圆形；

拱形巷道又主要分直墙半圆拱形、直墙三心拱形、直墙圆弧拱形等，对于底鼓严重的巷道还设底板反拱。它主要用于巷道服务时间长、顶底板压力大的开拓、准备巷道或回采巷道。

梯形巷道主要用于顶底板压力不是太大、侧压相对较大、服务时间不是太长的回采巷道或准备巷道，有时也用于压力不大的开拓巷道（特别是小型矿井）。

矩形巷道主要用于巷道压力不是太大、沿煤层掘进的准备巷道和回采巷道。

圆形巷道主要用于立井、煤仓等井巷、峒室，以及压力和变形都很大的开拓巷道（极软岩巷道）等。

三、巷道支护

1、支护形式

单一支护：主要有锚杆支护、喷浆（喷射混凝土）支护、砌碹支护、棚式支架支护；

联合支护：主要有锚喷支护、架棚喷支护、锚架支护；

主动支护：锚杆支护、喷浆（喷射混凝土）支护、锚喷支护

被动支护：砌碹支护、棚式支架支护、架棚喷支护；

2、支护形式的主要优缺点

锚杆支护、喷浆（喷射混凝土）支护、锚喷支护等：能充分发挥围岩自身的作用和承载能力，使围岩和支护体形成一个整体的结构，共同承担围岩的压力和变形，是一种主动的支护方式，它成本较低，便于实现平行交叉作业，有利于组织快速施工。应用范围较广，是值得推广的主要支护形式。

砌碹支护、棚式支架支护、架棚喷支护等：是一种被动的支护方式，它主要靠支护体被动的承受围岩的压力和变形，不能有效的发挥围岩自身的作用和承载能力。也不利于组织快速施工，应用条件受到一定的限制，不能作为推广的主支护形式，只能用于一些特定的巷道中。

3、各种支护的组成和施工

1）锚杆支护

⑴、锚杆分类

按锚杆与被支护岩体锚固方式，分为机械式、粘结式和摩擦式三类

根据锚固段位置和长度，分为端头锚固和全长锚固两类

按杆体材料，分为木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、（钢筋）混凝土锚杆、玻璃钢锚杆等。

我矿现普遍使用的是属于粘结式金属全长锚固锚杆。

⑵、粘结式金属锚杆

粘结式锚杆主要可分为水泥砂浆钢筋锚杆和水泥或树脂锚固钢筋锚杆。我矿现采用的是树脂锚固钢筋锚杆。

树脂锚固钢筋锚杆由树脂胶囊、杆体、托板和螺母等组成。

锚杆杆体用于承受张拉作用。托板的作用是将围岩压力转化为对锚杆的拉力；螺母的作用是产生预紧力，预防围岩松动离层。树脂胶囊的作用是将杆体与围岩很好的粘结。

树脂锚固剂常用的有中速、快速二种，中速锚固剂固化时间4～6min、快速锚固剂固化时间0.5～1min。Z代表中速（如原来的Z2350），K代表快速（如现在的MSK2360）。

锚杆快速安装工艺：锚索机将锚杆、快速锚固剂搅拌到位后（锚固剂搅拌时间20～30s），锚索机停止搅拌但不撤下，等待1分钟后，即直接将锚杆螺母拧紧，完成锚杆的安装工作。

锚杆的“三径”匹配：指锚杆孔直径、锚固剂直径、锚杆直径之间的尺寸配合关系。一般要求：钻孔直径大于锚杆直径4～6mm（以6mm最好），锚固剂直径大于锚杆直径2～4mm。

⑶、锚杆施工要点

①.锚固剂数量、搅拌时间必须要符合要求，以确保锚杆的抗拔力和锚固效果；

②.螺母必须拧紧，扭矩满足要求，以确保锚杆的预紧力；现我矿要求锚杆螺母的扭矩为100N.m。

③.锚杆安装角度要达到要求；

④.孔内保持干燥、干净。

2）、喷射混凝土支护

⑴、喷射类型

主要有干喷、湿喷两种。我矿现用干喷。

干喷射混凝土是将干混合料用管子送到喷头，在喷头处加水后喷射到岩面上；干喷最主要缺点是粉尘大。

⑵、喷射混凝土

①.原料

主要有水泥、骨料（砂子、石子）、外加剂（速凝剂、减水剂、早强剂、防水剂等）、用水。

一般速凝剂掺入量为2.5%～4%。

②.配比

水泥：集料（即砂子和石子）＝1：4～1：4.5，砂子在集料中占45%～55%；即通常水泥：砂子：石子＝1：2：2左右；水灰比为0.4～0.45。

⑶、喷射混凝土施工要点

①.掌握好配比和水灰比；

②.待喷岩面冲洗干净；

③.控制好喷射速度和喷枪头距岩面的距离（以1m左右最佳）；

④.加强养护：混凝土终凝2h后即应养护，并不少于7天，每小班至少一次。

⑤.加强洒水、通风、个体防护等防尘工作。

3)、金属支架

⑴、分类

①.按材质分：主要有矿用工字钢金属支架、矿用U型钢金属支架

工字钢型号：用工字钢高度的厘米数表示：如12号工字钢即高度为12cm。

U型钢型号：用每米重量（公斤）表示，如U29即表示该U型钢为29kg/m。

②.按断面形状分：梯形、拱形

③.按受力、变形性能分：可缩性支架、不可缩支架

综合起来，以U型钢拱形可缩性支架、工字钢梯形刚性支架应用最广。

⑵、U型钢拱形可缩性支架

优点：结构较简单、承载能力较大、可缩性能较好

支架由顶梁、柱腿、连接件、架间拉杆、背板材料等组成。

以对称式、直腿、半圆拱、三节式支架使用最多。我矿即采用此种形式。

⑶、工字钢梯形刚性支架

主要用于围岩比较稳定、变形较小、压力不太大的巷道中。

支架由顶梁、柱腿、架间拉杆、背板材料等组成。

在顶梁下加设中柱能大为提高顶梁的承载能力。

⑷、支架支护施工要点

①.严格控制空帮、漏顶；

②.支架受力均匀，梯形支架肩窝接口刹紧；

③.可缩支架保证可缩量，连接件（卡缆）螺母要紧；我矿现规定卡缆螺母扭矩为120N.m。

④.平巷支架垂直顶底板，斜巷迎山角合理。

四、巷道掘进施工

（一）、水平岩巷施工

有炮掘和机掘二种，以炮掘为多，机掘处于发展阶段。

下面介绍炮掘，其一般施工工序有：打眼、装药爆破、通风、装岩、运岩、支护等

1、打眼