水平及倾斜巷道掘进精品文稿.ppt
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1、水平及倾斜巷道掘进第1 页,本讲稿共57 页本章主要内容 第8 章 水平及倾斜巷道掘进第一节第一节 巷道断面形状巷道断面形状第二节第二节 巷道掘进巷道掘进第三节第三节 煤及半岩巷掘进煤及半岩巷掘进第四节第四节 倾斜巷道施工特点倾斜巷道施工特点第五节第五节 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思考题思考题第2 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 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
2、 所示。第3 页,本讲稿共57 页 图 图8-1 8-1 巷道断面形状 巷道断面形状第4 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 二、巷道断面尺寸的确定 煤矿安全规程规定,巷道净断面,必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。因此,巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途;存放和通过它的机械、器材或运输设备的数量和规格;人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。第5 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 设计巷道断面尺寸时,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
3、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。第6 页,本讲稿共57 页第一节 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.巷道设计掘进断面积。巷道设计掘进断面积。第7 页,本讲稿共57 页图8-2 梯形双轨巷道断面尺寸计算图第8 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 1.巷道的净宽度 梯形
4、巷道的净宽度是指:当其内通行矿车、电机车时,车辆顶面水平的巷道宽度;当其内不通行运输设备时,净宽度系指底板起1.6m 高水平的巷道宽度。单轨巷道:双轨巷道:式中:a 巷道不行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于200mm 或250mm。A 所用电机车或矿车中最大的宽度,从运输设备规格表中可以查到,mm;c巷道行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于700mm 以上。n 运输设备之间的最小间隙,不得小于200mm。第9 页,本讲稿共57 页第一节 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。
5、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:第10 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 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
6、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,即第11 页,本讲稿共57 页第一节 巷道断面形状及尺寸 式中:式中:v v 通过巷道风流的速度,通过巷道风流的速度,m/s m/s;Q Q 通过巷道的风量,通过巷道的风量,m m3 3/s/s;S S 巷道的净断面机,巷道的净断面机,m m2 2;Vm Vm 巷道允许通过的最高风速,巷道允许通过的最高风速,m/s m/s。煤矿工业设计规范规定:矿井主要进风巷的风速一般不大于 煤矿工业设计规范规定:矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s 6m/s,输送机巷或采区风,输送机巷或采区风巷一般不大于 巷
7、一般不大于4m/s 4m/s。设计时,应在不违反煤矿安全规程的原则下,按规范要求确定巷。设计时,应在不违反煤矿安全规程的原则下,按规范要求确定巷道断面,以留有余地。道断面,以留有余地。设计出的巷道净断面积,不符合上述风速要求的,须加大断面尺寸。设计出的巷道净断面积,不符合上述风速要求的,须加大断面尺寸。4.4.巷道设计掘进断面积 巷道设计掘进断面积 巷道净尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的设计掘进尺寸,进而求算出巷道 巷道净尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的设计掘进尺寸,进而求算出巷道的设计掘进断面积。在实际工作中,爆破后的巷道表面不可能很光滑,会有一些 的设计掘进断面积。在实际工作中,爆
8、破后的巷道表面不可能很光滑,会有一些凹凸不平的现象,因此,实际掘进断面要比计算断面加大 凹凸不平的现象,因此,实际掘进断面要比计算断面加大3%3%左右。掘进断面面 左右。掘进断面面积,是计算巷道掘进工作量是不可缺少的一个数据。积,是计算巷道掘进工作量是不可缺少的一个数据。第12 页,本讲稿共57 页第二节 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 破岩法,其主 破岩法,其主要工序包括:要工序包括:打眼、装药放炮、工作面通风、装运岩石打眼、装药放炮、工作面通风、装运岩石及巷道支护及巷道支护等作业。这些工序组成工作循环环,不断重复等作业。这些
9、工序组成工作循环环,不断重复这种循环,使巷道掘进不断向前推进。这种循环,使巷道掘进不断向前推进。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,所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后的有占时间比较长。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。另外,架设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、修筑排水沟、铺设保安用的临时支护,敷设各种管道、修筑排水沟、铺设轨道等,也都是掘进中的辅助作业。轨道等,也都是掘进中的辅助作业。第13 页,本讲稿共57 页第二节 岩巷掘进一、钻眼爆破1
10、工作面炮眼布置掘进工作面的炮眼,按其用途和位置可分为掘进工作面的炮眼,按其用途和位置可分为掏槽掏槽眼、辅助眼和周边眼眼、辅助眼和周边眼三类。其起爆顺序依次为掏三类。其起爆顺序依次为掏槽眼、辅助眼和周边眼。槽眼、辅助眼和周边眼。掏槽眼的作用时首先在工作面上将某一部分岩石掏槽眼的作用时首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出,在一个自由面的基础上蹦出第二个破碎并抛出,在一个自由面的基础上蹦出第二个自由面来,为其它炮眼的爆破创造条件。按掏槽自由面来,为其它炮眼的爆破创造条件。按掏槽眼的方向可将掏槽眼的布置方式分为三类:即斜眼的方向可将掏槽眼的布置方式分为三类:即斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。眼掏槽、
11、直眼掏槽和混合式掏槽。第14 页,本讲稿共57 页第二节 岩巷掘进 22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。一般的标准 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 药卷直径为32 32 及 及35mm 35mm,炮眼直径要比药卷直径大,炮眼直径要比药卷直径大4 4 7mm,7mm,这样炮眼直径就是 这样炮眼直径就是36 36 42mm 42mm。炮眼深度 炮眼深度:合理的炮眼深度确定的依据是:炮眼利用率比较高 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(一般不低于85 85
12、90%90%);钻眼和掘进速度快;巷道掘进成本低。);钻眼和掘进速度快;巷道掘进成本低。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入所有炮 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。眼的原则进行估算,作为实际排列炮眼的参考。第15 页,本讲稿共57 页第二节 岩巷掘进3.装药结构与起爆掏槽眼与辅助眼的装药结构,有正向连续装药与掏槽眼与辅助眼的装药结构,有正向连续装药与反向连续装药两种。反向连续装药两种。在煤矿巷道掘进中,最好使用多段毫秒雷管,按在煤矿巷道掘进中,最好使用多段毫秒雷管,按照规定的起爆顺序全断面一次起爆。照规定的起爆
13、顺序全断面一次起爆。第16 页,本讲稿共57 页第二节 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,
14、又可确定腰线位置。置,又可确定腰线位置。第17 页,本讲稿共57 页第二节 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1.5 2.0m2配备一台,在坚硬岩石中可按1.0 1.5m2配备一台的标准确定。第18 页,本讲稿共57 页第二节 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,以及光面爆破的推广,为 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的迫切需要,在岩巷掘进中 进一步
15、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 正在积极推广应用 凿岩台车及凿装联合机组。凿岩台车及凿装联合机组。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,具有凿岩速度快,作业人员少,钻眼效率高,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。但钻眼与装岩不能平行作业,凿岩台车与装岩机更 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,在双轨大断面巷道中才便于使用。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。采用 采用 钻装机 钻装机 并配以
16、 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,它本身,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,同时一机多用,提高了 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,但由于钻装机构比较复杂,作业环节多,目前只在一些大 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。型矿山使用。第19 页,本讲稿共57 页第二节 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
17、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。第20 页,本讲稿共57 页第二节 岩巷掘进(一)岩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 梭式矿车第21 页,本讲稿共57 页耙斗装岩机的外形图 第22 页,本讲稿共57 页图 图8-13 8
18、-13 固定错车场 固定错车场1 1 装载机;装载机;2 2 矿车;矿车;3 3 空车;空车;4 4 重车方向;重车方向;5 5 空车方向;空车方向;6 6 电机车 电机车 第23 页,本讲稿共57 页图 图8-14 8-14 单轨浮放双轨道岔 单轨浮放双轨道岔1 1 道岔;道岔;2 2 浮放轨道;浮放轨道;3 3 支撑装置 支撑装置第24 页,本讲稿共57 页图 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;2 2 车帮;车帮;3 3 传动链;传动链;4 4 底盘;底盘;5 5 车轮底架;车轮底架;6 6 车轮;车轮;7 7 减速装置。减速装置。第25
19、页,本讲稿共57 页第二节 岩巷掘进三、岩石平巷掘进机械化作业线三、岩石平巷掘进机械化作业线 1 1 多台气腿式凿岩机钻眼 多台气腿式凿岩机钻眼 铲斗后卸式或耙斗式装载机装岩 铲斗后卸式或耙斗式装载机装岩 固定错车场或浮放道岔或调车器调车 固定错车场或浮放道岔或调车器调车 矿车及电机车运输;矿车及电机车运输;这种作业线简单易行,但机械化程度较低,在我国煤矿应用 这种作业线简单易行,但机械化程度较低,在我国煤矿应用最多。最多。2 2 多台气腿式凿岩机钻眼 多台气腿式凿岩机钻眼 铲斗侧卸式或耙斗式装载机装岩 铲斗侧卸式或耙斗式装载机装岩 胶带转载机转载 胶带转载机转载 矿车及电机车运输;这种作业线
20、与上述 矿车及电机车运输;这种作业线与上述第一条作业线相比,是以增加胶带转载机来实现快速掘进的。第一条作业线相比,是以增加胶带转载机来实现快速掘进的。3 3 多台气腿式凿岩机钻眼 多台气腿式凿岩机钻眼 蟹爪式装载机或耙斗式装载机装 蟹爪式装载机或耙斗式装载机装岩 岩 梭式矿车转运 梭式矿车转运 电机车牵引;这种作业线以采用梭式矿 电机车牵引;这种作业线以采用梭式矿车来实现快速掘进,但必须有直接卸载条件,设备较复杂。车来实现快速掘进,但必须有直接卸载条件,设备较复杂。第26 页,本讲稿共57 页第二节 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-
21、胶带转载机转 胶带转载机转载 载-矿车及电机车运输;这种作业线提高了钻眼机械化水平,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(加快了凿岩速度,它适用于大断面岩石巷道(12m 12m2 2以上)掘进。以上)掘进。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-矿车及电机车运输;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,不需花费凿岩台车 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。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,如还能打锚杆眼,我 一
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