第八章水平及倾斜巷道掘进-采煤概论-精品教学课件.ppt
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1、采煤概论精品课程第三篇第三篇井巷掘进与支护井巷掘进与支护井巷掘进与支护井巷掘进与支护第第第第8章章章章 水平及倾斜巷道掘进水平及倾斜巷道掘进水平及倾斜巷道掘进水平及倾斜巷道掘进 2/19/20232/19/20231 1本章主要内容第第8章章 水平及倾斜巷道掘进水平及倾斜巷道掘进第一节第一节第一节第一节 巷道断面形状巷道断面形状巷道断面形状巷道断面形状第二节第二节第二节第二节 巷道掘进巷道掘进巷道掘进巷道掘进第三节第三节第三节第三节 煤及半岩巷掘进煤及半岩巷掘进煤及半岩巷掘进煤及半岩巷掘进第四节第四节第四节第四节 倾斜巷道施工特点倾斜巷道施工特点倾斜巷道施工特点倾斜巷道施工特点第五节第五节第五
2、节第五节 硐室及交岔点的施工方法特点硐室及交岔点的施工方法特点硐室及交岔点的施工方法特点硐室及交岔点的施工方法特点思考题思考题思考题思考题2/19/20232第一节第一节 巷道断面形状及尺寸巷道断面形状及尺寸一、巷道断面形状选择一、巷道断面形状选择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8-1所示。2/19/20233 图图8-1 8-1 巷道断面形状巷道断面形状2/19/20234第一节第一节 巷道断面形状及尺寸巷道断面形状及尺寸设计巷
3、道断面尺寸时,应根据上述诸因素和有关规程、规范的规定,首先定出巷道的净断面尺寸,并进行风速验算;其次,根据支架参数,道床参数,计算出巷道的设计掘进断面尺寸,并按允许加大值(超挖值),计算出巷道的计算掘进断面尺寸;最后,按比例绘制包括水沟、墙角在内的巷道断面图,编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。2/19/20236第一节第一节 巷道断面形状及尺寸巷道断面形状及尺寸巷道断面尺寸的确定方法和步骤如下:巷道断面尺寸的确定方法和步骤如下:1.1.巷道净宽度;巷道净宽度;2.2.巷道净高度;巷道净高度;3.3.巷道净断面;巷道净断面;4.4.风速校核净断面;风速校核净断面;5.5.巷道设计掘进
4、断面积。巷道设计掘进断面积。2/19/20237图8-2 梯形双轨巷道断面尺寸计算图2/19/20238第一节第一节 巷道断面形状及尺寸巷道断面形状及尺寸巷道的净宽度必须满足从道渣面起1.6m的高度内,留有宽度不小于0.8m的人行道。在设计梯形巷道净宽时,常常采用根据标准顶梁的尺寸、棚腿斜角来推算巷道净宽度的办法定出巷道的净宽度。2.巷道的净高度梯形巷道的净高系指渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。巷道设计计算掘进高度:巷道计算掘进高度:渣面起巷道沉实前的净高:渣面起巷道沉实后的净高:轨面起巷道沉实前的净高:2/19/202310第一节第一节 巷道断面形状及尺寸巷道断面形状及
5、尺寸式中:h1轨面起巷道沉实后的净高:t背板厚度,计算掘进断面时取25mm;d坑木直径,若为金属棚子则为柱截面高度;hb道渣高度;预留下沉量。ha规平面到道渣棉高度;巷道的净断面积梯形巷道的支架棚腿常有80左右倾角,所以有了巷道的净宽与净高,还要求出巷道顶板净宽B1与底部净宽B2,然后才计算出巷道的净断面。梯形巷道净断面:式中:3.风速校核净断面积生产矿井的巷道通常兼作通风用,因此还应按照煤矿安全规程等规定的允许最大风速进行验算,即2/19/202311第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进岩巷掘进在我国煤矿目前主要仍采用岩巷掘进在我国煤矿目前主要仍采用钻眼爆破钻眼爆破破岩破岩法,其主要工序包括:法,
6、其主要工序包括:打眼、装药放炮、工作面通打眼、装药放炮、工作面通风、装运岩石及巷道支护风、装运岩石及巷道支护等作业。这些工序组成工等作业。这些工序组成工作循环环,不断重复这种循环,使巷道掘进不断向作循环环,不断重复这种循环,使巷道掘进不断向前推进。前推进。打眼、清理岩石和巷道支护打眼、清理岩石和巷道支护是最繁重的三个工序,是最繁重的三个工序,所占时间比较长。工作面通风主要是为了排除爆破所占时间比较长。工作面通风主要是为了排除爆破后的有毒气体和供给新鲜空气,是一种辅助作业。后的有毒气体和供给新鲜空气,是一种辅助作业。另外,架设保安用的临时支护,敷设各种管道、修另外,架设保安用的临时支护,敷设各种
7、管道、修筑排水沟、铺设轨道等,也都是掘进中的辅助作业。筑排水沟、铺设轨道等,也都是掘进中的辅助作业。2/19/202313图8-3 斜眼掏槽炮眼布置图2/19/202315第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进2 2爆破参数的确定爆破参数的确定爆破参数包括爆破参数包括:炸药消耗量炸药消耗量;炮眼直径:炮眼直径:炮眼直径是根据药包直径来确定的。一般的炮眼直径是根据药包直径来确定的。一般的标准药卷直径为标准药卷直径为3232及及35mm35mm,炮眼直径要比药卷直径大,炮眼直径要比药卷直径大4 47mm,7mm,这样炮眼直径就是这样炮眼直径就是363642mm42mm。炮眼深度炮眼深度 :合理的炮眼深度确
8、定的依据是:炮眼利用率比合理的炮眼深度确定的依据是:炮眼利用率比较高(一般不低于较高(一般不低于858590%90%);钻眼和掘进速度快;巷);钻眼和掘进速度快;巷道掘进成本低。道掘进成本低。炮眼数目炮眼数目:炮眼数目可以按照一个循环的总装药量平均装炮眼数目可以按照一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算,作为实际排列炮眼的参考。入所有炮眼的原则进行估算,作为实际排列炮眼的参考。2/19/202316第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进4.钻眼工作1)定向工作为了在工作面正确布置炮眼和掌握巷道掘进方向为了在工作面正确布置炮眼和掌握巷道掘进方向和坡度,钻眼前应检查巷道的中线和腰线。和坡度,钻眼
9、前应检查巷道的中线和腰线。利用矿用激光指向仪指示中线位置既准确又省时。利用矿用激光指向仪指示中线位置既准确又省时。激光指向仪固定在距工作面激光指向仪固定在距工作面100m100m远的巷道中线远的巷道中线位置上,激光光束在工作面岩壁上显现的红光点,位置上,激光光束在工作面岩壁上显现的红光点,即为中线位置。掘进时,根据它既可确定炮眼位即为中线位置。掘进时,根据它既可确定炮眼位置,又可确定腰线位置。置,又可确定腰线位置。2/19/202318第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进2)多台凿岩机工作为缩短钻眼总时间,组织快速施工,在采用气腿式凿岩机钻眼时,一般多采用多台凿岩机平行作业,在中硬岩石中可按1.52
10、.0m2配备一台,在坚硬岩石中可按1.01.5m2配备一台的标准确定。2/19/202319第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进3)3)钻眼工作的机械化钻眼工作的机械化 随着高速高频凿岩机的出现和中深孔爆破方法的使用,以及光面爆随着高速高频凿岩机的出现和中深孔爆破方法的使用,以及光面爆破的推广,为进一步提高钻眼效率、降低劳动强度和实现快速掘进破的推广,为进一步提高钻眼效率、降低劳动强度和实现快速掘进的迫切需要,在岩巷掘进中正在积极推广应用的迫切需要,在岩巷掘进中正在积极推广应用凿岩台车及凿装联合凿岩台车及凿装联合机组。机组。采用采用凿岩台车凿岩台车并配以并配以重型凿岩机钻眼重型凿岩机钻眼,具有凿岩速
11、度快,作业人员,具有凿岩速度快,作业人员少,钻眼效率高,劳动强度低,钻眼质量高等优点。但钻眼与装岩少,钻眼效率高,劳动强度低,钻眼质量高等优点。但钻眼与装岩不能平行作业,凿岩台车与装岩机更换进出工作面的时间较长,在不能平行作业,凿岩台车与装岩机更换进出工作面的时间较长,在双轨大断面巷道中才便于使用。双轨大断面巷道中才便于使用。采用采用钻装机钻装机并配以并配以重型凿岩机钻眼重型凿岩机钻眼,除具备凿岩台车的全部优点外,除具备凿岩台车的全部优点外,它本身带有装岩设备,实现了钻眼、装岩综合机械化,同时一机多它本身带有装岩设备,实现了钻眼、装岩综合机械化,同时一机多用,提高了设备利用率,但由于钻装机构比
12、较复杂,作业环节多,用,提高了设备利用率,但由于钻装机构比较复杂,作业环节多,目前只在一些大型矿山使用。目前只在一些大型矿山使用。2/19/202320第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进二、装岩与调车装岩与调车是巷道掘进中比较繁重的工作,一般装岩与调车是巷道掘进中比较繁重的工作,一般情况下,装岩时间约占掘进循环时间的情况下,装岩时间约占掘进循环时间的353550%50%,个别情况甚至达到,个别情况甚至达到75%75%。因此,提高装岩机械。因此,提高装岩机械化水平及其生产率是实现快速掘进的主要措施。化水平及其生产率是实现快速掘进的主要措施。2/19/202321第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进(一)岩
13、石装载设备铲斗装岩机、耙斗装岩机、蟹爪式装岩机铲斗装岩机、耙斗装岩机、蟹爪式装岩机等。等。(二)调车工作常用调车方法有以下几种:常用调车方法有以下几种:固定错车道调车法固定错车道调车法 浮放道岔调车法浮放道岔调车法转载输送机转载输送机梭式矿车梭式矿车 ZS-60型蟹爪式装岩机 2/19/202322图图8-13 8-13 固定错车场固定错车场11装载机;装载机;22矿车;矿车;33空车;空车;44重车方向;重车方向;55空车方向;空车方向;66电机车电机车 2/19/202324图图8-14 8-14 单轨浮放双轨道岔单轨浮放双轨道岔11道岔;道岔;22浮放轨道;浮放轨道;33支撑装置支撑装置
14、2/19/202325图图8-17 8-17 梭式矿车梭式矿车1 1板式输送机转载轮;板式输送机转载轮;22车帮;车帮;33传动链;传动链;44底盘;底盘;55车轮底架;车轮底架;66车轮;车轮;77减速装置减速装置。2/19/202326第二节第二节 岩巷掘进岩巷掘进 4 4由凿岩台车钻眼由凿岩台车钻眼-铲斗侧卸式装载机装岩铲斗侧卸式装载机装岩-胶带转载胶带转载机转载机转载-矿车及电机车运输;这种作业线提高了钻眼机矿车及电机车运输;这种作业线提高了钻眼机械化水平,加快了凿岩速度,它适用于大断面岩石巷道械化水平,加快了凿岩速度,它适用于大断面岩石巷道(12m12m2 2以上)掘进。以上)掘进。
15、5 5钻装机钻眼与装岩钻装机钻眼与装岩-胶带转载机转载胶带转载机转载-矿车及电机车矿车及电机车运输;这条作业线实现了钻眼、装岩综合机械化,不需运输;这条作业线实现了钻眼、装岩综合机械化,不需花费凿岩台车与装载机更换进出的调动时间。花费凿岩台车与装载机更换进出的调动时间。钻装机钻装机一机多能,既能钻眼又能装岩,如还能打锚一机多能,既能钻眼又能装岩,如还能打锚杆眼,我国习惯称它为杆眼,我国习惯称它为钻装锚机钻装锚机。图。图8-188-18为为ZZM8-ZZM8-1212型钻装锚机组。型钻装锚机组。2/19/202328图图8-18 ZZM8-128-18 ZZM8-12型钻装锚机组型钻装锚机组1
16、1中间挂斗钻臂;中间挂斗钻臂;22钻臂;钻臂;33转柱油缸;转柱油缸;44溜槽;溜槽;55台车;台车;66支承油缸;支承油缸;77前支千斤顶;前支千斤顶;88推进器;推进器;99耙斗;耙斗;1010尾轮尾轮2/19/202329第三节 煤及半煤岩巷掘进沿煤层掘进的巷道,如果在掘进断面中,煤层占4/5以上者(包括4/5在内),称为煤巷。在巷道掘进断面上既有煤层,又有岩层。当岩层(包括夹石层)占掘进工作面面积的1/54/5时,即称半煤岩巷道。2/19/202331第三节 煤及半煤岩巷掘进一、煤巷掘进(一)破煤方法1.1.钻眼爆破破煤法钻眼爆破破煤法图图8-19 8-19 煤巷掘进的掏槽方法煤巷掘进
17、的掏槽方法aa扇形掏槽;扇形掏槽;bb半楔形掏槽;半楔形掏槽;cc复式掏槽复式掏槽2/19/202332第三节 煤及半煤岩巷掘进2.风镐破煤风镐破煤是一种简单易行的方法,所需设备少,风镐破煤是一种简单易行的方法,所需设备少,并能减少瓦斯爆炸的危险,也有利于通风。因并能减少瓦斯爆炸的危险,也有利于通风。因此,在巷道顶板破碎或煤质松软易于塌落的巷此,在巷道顶板破碎或煤质松软易于塌落的巷道,以及虽经通风而瓦斯浓度仍降不到允许放道,以及虽经通风而瓦斯浓度仍降不到允许放炮的浓度时,用风镐落煤就比较合适。炮的浓度时,用风镐落煤就比较合适。(二)装煤方法人力装煤人力装煤装煤机装煤装煤机装煤2/19/2023
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