(精品)10-2井巷工程 第十章 特殊条件下的巷道施工.ppt

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1、第页资源学院资源学院井巷工程井巷工程第十章第十章 特殊条件下的巷道施工特殊条件下的巷道施工 2023/4/101第页资源学院资源学院 第十章第十章 特殊条件下的巷道施工特殊条件下的巷道施工 第一节 松软岩层巷道施工 第二节 揭开煤与瓦斯突出煤层的施工方法 2023/4/102第页资源学院资源学院第二节 揭开煤与瓦斯突出煤层的施工方法 一、煤和瓦斯突出概述煤和瓦斯突出是在煤矿井下采掘过程中发生的一种煤和煤和瓦斯突出是在煤矿井下采掘过程中发生的一种煤和瓦斯的突然运动，它是一种极复杂的动力现象，即在极短的瓦斯的突然运动，它是一种极复杂的动力现象，即在极短的时间内，由煤体向巷道中突然喷出大量的煤和瓦斯

2、。时间内，由煤体向巷道中突然喷出大量的煤和瓦斯。分析大量的实验资料可以得出，煤和瓦斯突出的原因主要分析大量的实验资料可以得出，煤和瓦斯突出的原因主要是由地压构造应力和矿山压力，瓦斯含量及瓦斯压力、岩石是由地压构造应力和矿山压力，瓦斯含量及瓦斯压力、岩石及煤的物理机械性质这三方面因素作用的结果。及煤的物理机械性质这三方面因素作用的结果。我国煤和瓦斯突出煤层具有下列特征：我国煤和瓦斯突出煤层具有下列特征：煤和瓦斯突出往往煤和瓦斯突出往往发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的地区，例如褶曲向、发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的地区，例如褶曲向、背斜的轴部和断层破碎带背斜的轴部和断层破碎带；煤质松软，

3、干燥且瓦斯含量多、；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，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，强度愈大，煤体受到外力震动，冲击时，突出的次数就愈多，强度愈大，煤体受到外力震动，冲击时，也容易发生突出。也容易发生突出。2023/4/103第页资源学院资源学院二、石门揭开突出煤层的施工方法二、石门揭开突出煤层的施工方法 预防煤和瓦斯突出的措施可分两大类，即区域性预防措施和局部性预防措施。区域性预防措施主要是开采解放层。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

4、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，应测定煤层的瓦斯压力；掘进工作面距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。这一规定，不论我们采用哪种方法，都应该切实遵守。2023/4/104第页资源学院资源学院震动放炮震动放炮震动放炮的实质就是在掘进工作面上多打眼、多装药，全断面一次爆破，揭开煤层，并且利用放炮所产生的强裂震动，在人员撤离到安全地点的条件下，来诱导煤和瓦斯突出，以保证作业的安全。为了给炸开岩柱揭开煤层创造条件，在石门接近安全岩柱以后，尽量把工作面刷成和煤层倾角相近的斜面或台阶，如图10-12所示。2023/4/105第页资

5、源学院资源学院石门揭煤震动放炮的炮眼布置方法一般是；1炮眼个数较一般爆破的炮眼数约多2倍。2煤眼和岩眼要交错相间排列，顺序爆破。3总炮跟中煤眼和岩眼的比例大致为l：2。4炮眼的密度，巷道顶部小于底部，周边眼大于中部。5透煤炮眼深度应超过岩柱，如煤层相当厚,可进入煤层23m。6石门周边眼应适当密一些，以保证爆破后石门周边轮廓整齐，避免在修整石门周边时发生突出。7岩眼眼底应距煤层100200mm，不应透煤，如已透煤，则应停止钻进，并在眼底填塞100200mm长的炮泥。2023/4/106第页资源学院资源学院图10-13为急倾斜岩层中一次穿透岩柱及煤层的炮眼布置图示例。震动放炮的炮眼数目，可根据经验

6、确定，也可按北票矿务局总结的经验公式进行估算：0.2m0.2m0.2m0.2m2023/4/107第页资源学院资源学院采用震动放炮应注意的几个问题：1震动放炮必须所有炮眼一次起爆，炸开石门的全断面岩柱和煤层的全厚。2当发现工作面的岩层特别破碎，有突出预兆，应立即停止作业，人员撤离至安全地区。3当煤层的厚度在lm以下时，必须全部随岩柱一次崩开；当煤层水平厚度在lm以上时，应至少有有lm的煤层随岩柱揭出。4在缓斜，倾斜煤层中沿底板或顶板揭煤时，可能岩柱一次没有全部揭开，留有“门坎”或“门帘”，时，要特别小心，2023/4/108第页资源学院资源学院 5每次震动放炮都应对作详细记录，以便总结经验和分

7、析。6震动放炮只准使用带食盐被筒的煤矿安全炸药，雷管事先要严格检查和分组。7煤矿安全规程规定：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，8为了限制突出规模，人为地降低突出强度，可在距工作面45m的地方构筑木垛或金属栅栏。9人员撤离范围，应根据突出的危险程度和通风系统给以规定。2023/4/109第页资源学院资源学院 金属骨架金属骨架 金属骨架是用于石门揭穿煤层的一种超前支架，其施工方法如图10-14所示。当石门掘进距离煤层2m时，停止掘进，在其顶部和两帮上打一排或两排直径为70l00mm、彼此相距200300mm的钻孔。钻孔钻透煤层并穿入顶板岩层300500，孔内插入直径为50

8、70mm的钢管或钢轨。钢管或钢轨的尾部固定在用锚杆支撑的钢轨环上，也可固定在其它专门支架上，然后一次揭开煤层。用金属骨架时，一般配合震动放炮，一次揭开煤层。金属骨架应用于地压和瓦斯压力不太大的急倾斜薄煤厚和中厚煤层，其效果是比较好的；在倾斜厚煤层中，因骨架长度过大，易于挠曲，不能有效地阻止煤体的位移，所以预防突出能力较差。2023/4/1010第页资源学院资源学院2023/4/1011第页资源学院资源学院钻孔排放钻孔排放钻孔排放就是石门工作面掘到距煤层适当距离停止掘进，向煤层打适当数量的排放瓦斯钻孔，在一定范围内形成卸压带，降低煤体中的瓦斯压力，缓和煤体应力，以防止煤和瓦斯突出。这一方法适用于

9、煤层松软透气性较大的中厚煤层。排放钻孔数目可按下式计算：式中 N石门全断面排放瓦斯钻孔的总数，个；K系数，一般取1.2；S1应排放瓦斯的面积m（石门周围1.5m范围内）；S2一个钻孔可排放瓦斯面积，m2。2023/4/1012第页资源学院资源学院图10-15 天府煤矿排放瓦斯钻孔布置图0号孔测压孔；1号孔排放瓦斯孔2023/4/1013第页资源学院资源学院 水力冲孔水力冲孔 水力冲孔是在石门岩柱未揭开之前，利用岩柱岩柱作安全屏障，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排煤管中进行小突出，这样在煤体内部就引起强烈地移动，在孔洞周围形成卸压带，解除了煤体压力紧张状态，从而消除了煤

10、和瓦斯突出的危险。这种方法用于揭开具有自喷现象的软煤层，比较安全可靠。水力冲孔工艺流程见图10-16所示。2023/4/1014第页资源学院资源学院2023/4/1015第页资源学院资源学院三、沿突出煤层掘进平巷的技术措施三、沿突出煤层掘进平巷的技术措施震动放炮和松动爆破震动放炮和松动爆破 对于煤质较坚硬、透气性较差、顶板良好的煤层，其突出的原因主要是地压的作用，掘进时，可以采用震动放炮措施。震动放炮炮眼深度一般为2.53.0m，炮眼装药量控制在每米炮眼不超过0.5kg，为了提高爆破效果，应采用延期总时间不超过130ms的毫秒雷管起爆。震动放炮在急倾斜薄煤层和缓倾斜中厚煤层的炮眼布置见图10-

11、17所示。2023/4/1016第页资源学院资源学院2023/4/1017第页资源学院资源学院 煤层松动爆破煤层松动爆破的做法是在震动放炮的基础上，在煤体深部的应力集中带内，布置几个长炮眼进行爆破，其目的在于利用炸药爆炸能量破坏煤体前方的应力集中带，以便在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。此外深孔炸药的爆破还可以在炮眼周围形成破碎圈和松动圈，如图10-18所示，这有利于缓和煤体应力和排放瓦斯，对防止突出也是有利的。煤矿安全规程规定，采用松动爆破时，超前于掘进工作面的距离不得小于5m。2023/4/1018第页资源学院资源学院 超前支架超前支架 超前支架多用于有突出危险的急倾斜煤层和

12、缓倾斜厚煤层的煤巷掘进。在工作面前方巷道顶部事先打上一排超前支架，如图10-19所示。在掘进道程中使支架的最小超前距离保持1.01.5m，掘进工作始终在超前支架保护下进行，从而避免了因巷道顶部煤体的垮落而引起突出。2023/4/1019第页资源学院资源学院 大直径超前钻孔大直径超前钻孔 在工作面前方始终保持一定数量和一足深度的大直径超前钻孔，能够引起煤体应力重新分布，使巷道应力集中带移至煤体深部，在钻孔周围造成卸压带，同时，又能排放钻孔周围煤体内的瓦斯，降低瓦斯压力，可以消除突出的危险。大直径超前钻孔孔径一般是120300mm，孔数一般为35个，孔深1015m，超前距离5m。如图图10-20所

13、示。由于煤的物理力学性质不同，其排放半径也有差异，一般为0.51.0m。大直径超前钻孔适用于煤层较厚、煤质较软、透气性较大的突出煤层，而瓦斯排放半径小于0.5m的煤层，不宜使用。2023/4/1020第页资源学院资源学院2023/4/1021第页资源学院资源学院 水力冲孔水力冲孔 在突出煤层中掘进煤巷应用水力冲孔效果很好，它的作用原理与石门揭煤水力冲孔完全相同，其布孔方式如图10-21所示。煤矿安全规程规定，水力冲孔开始时，工作面的前方应保持不小于5m的安全煤住。每循环煤巷掘进进尺，要以本层冲孔的最可靠范围而定，在任何情况下，都保持有不小于5m的超前距离。2023/4/1022第页资源学院资源

14、学院2023/4/1023第页资源学院资源学院 2004年，据新华社郑州11月13日电经过国务院郑煤集团大平煤矿“1020”事故调查组认真工作，大平煤矿“1020”事故原因基本查明。11月13日，国务院郑煤集团大平煤矿“1020”事故调查组组长、国家煤矿安全监察局副局长赵铁锤向记者通报，经初步调查分析，大平煤矿大平煤矿“1020”事故是一起特大型煤与瓦斯突出而引事故是一起特大型煤与瓦斯突出而引发发的特大瓦斯爆炸事故的特大瓦斯爆炸事故,造成造成148人死亡，人死亡，32人受伤人受伤。调查组对事故原因初步分析认为，21岩石下山掘进工作面进入矿井深部，处于地质构造复杂地带处于地质构造复杂地带；该矿为高瓦斯矿，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。调查组认为，该矿局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦斯突调查组认为，该矿局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新鲜气流，达到爆炸出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新鲜气流，达到爆炸界限，遇到架线式电机车产生的火花，发生瓦斯爆炸。界限，遇到架线式电机车产生的火花，发生瓦斯爆炸。2023/4/1024第页资源学院资源学院第十章 习题1.松软岩层的特点，软岩巷道围岩变形和压力特征，软岩巷道的支护结构特点？2.巷道底鼓类型机理，防治方法？2023/4/1025