第六章采区巷道与煤仓施工

山东科技大学资源与环境工程学院1井巷工程第六章采区巷道及煤仓施工山东科技大学资源与环境工程学院2第六章采区巷道与煤仓施工重点与难点：概述；采区巷道掘进顺序及定向方法；煤巷施工；半煤岩巷道施工；上下山施工；采区巷道施工安全技术措施；采区煤仓施工。技能要求：识记：采区巷道和煤仓的特点、施工特点及安全技术措施；领会：采区巷道施工方法及定向方法；综合应用：根据采区巷道的具体条件选择合理的施工与定向方法。掌握：全煤巷道的设计施工的步骤和作业规程的编制。山东科技大学资源与环境工程学院3第一节全煤巷施工及配套设备第二节半煤岩巷施工第三节采区上下山施工第四节采区煤仓施工第六章采区巷道与煤仓施工山东科技大学资源与环境工程学院4概述一、概念采区巷道——直接为生产服务的巷道。采区车场、上（下）山、煤仓、绞车房运输平巷、回风平巷、开切眼煤巷、岩巷、半煤岩巷煤巷的主要施工方法—机掘和锚杆支护山东科技大学资源与环境工程学院5山东科技大学资源与环境工程学院6概述二、采区巷道的特点1）位置：煤层中或者附近，瓦斯和旧矿井水害。2）巷道掘进容易、稳定性差、多受采动影响。3）工作面多且分散，通风和运输比较复杂。4）巷道定向比较困难。5）巷道服务期相对较短，允许变形量大。应选择适应大变形、可以复用、施工容易的支护方式。山东科技大学资源与环境工程学院7第一节全煤巷施工及配套设备一、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、其它方式山东科技大学资源与环境工程学院8一、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。炮眼布置炮眼布置的原则与岩巷基本相同。由于煤质软，掏槽容易，多采用单向掏槽(如扇形掏槽、半楔形掏槽)，当炮眼较深、断面较小时，可用复式掏槽，若断面中有软煤夹层时，掏槽眼应布置在软煤带中（图6-1）。掏槽眼一般为3～4个，倾斜角度为70°～80°。断面较小时，可不设辅助眼。山东科技大学资源与环境工程学院9山东科技大学资源与环境工程学院10爆破器材在有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤层中掘巷，必须使用煤矿许用炸药，毫秒延期电雷管。使用毫秒电雷管必须将爆破总延期时间控制在130ms以内，并必须全断面一次起爆。光面爆破技术，出于煤层较松软，为达到光面要求，布置周边眼时必须考虑巷道顶、帮由于爆破作用而产生的松动范围。参考表l0—1。山东科技大学资源与环境工程学院11三软煤层，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。山东科技大学资源与环境工程学院12㈡装煤煤巷施工，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6-2所示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。山东科技大学资源与环境工程学院13山东科技大学资源与环境工程学院14山东科技大学资源与环境工程学院15zmj-a-17装煤机zmz2b-17装煤机煤岩分装机液压蟹爪式装煤机山东科技大学资源与环境工程学院16二、掘进机掘进煤巷掘进机破煤、装煤并能将煤转载到运输设备上。优点：工序少、进度快，效率高，质量好、施工安全、劳动强度小等。掘进施工煤巷是我国煤巷施工的发展方向。掘进机的工作原理基本相同，图6-5为ELM形掘进机结构图。山东科技大学资源与环境工程学院17山东科技大学资源与环境工程学院18煤巷施工中采用掘进机掘进，再加上与之相适应的机械运输设备与其配套形成一条机械化作业线，是加快煤巷掘进速度和提高劳动生产率的根本途径，目前常用的配套方式有以下几种。㈠掘进机—链板输送机机械化作业线㈡掘进机—胶带转载机—链板输送机机械化作业线㈢掘进机—胶带转载机—可伸缩双向胶带输送机机械化作业线。㈣煤巷掘进机—仓式列车机械化作业线山东科技大学资源与环境工程学院19山东科技大学资源与环境工程学院20三、连续采煤机掘进煤巷切割机构为横轴式，宽度较大（3m左右）。连续采煤机包括截割系统、行走系统、转载系统等。房柱式采煤的主要设备，在美国和南非,井下煤产量的60%是用连续采煤机开采的。㈠优点⑴设备投资小而效益高。⑵连续采煤机能够实现回采和掘进合一，矿井建设期短，出煤快。⑶连续采煤机可用于房柱式采煤法，连续采煤机设备多采用履带或胶轮行走机构，移动十分方便。(4)连续采煤机可用于巷道掘进，掘进速度快、效率高。山东科技大学资源与环境工程学院2112CM27连续采煤机山东科技大学资源与环境工程学院22㈡影响连续采煤机在我国正常使用的主要因素(1)连续采煤机及其配套设备体积大、吨位高，且有些设备(如梭车)不能解体，因此，设备下井困难。在我国现有煤矿使用的连续采煤机，大多数都涉及到设备下井路线和生产系统的改造问题。⑵缺乏支护、清道、除尘等方面的配套设备，生产能力受到一定限制。⑶引进连续采煤机设备在电气防爆性能上与我国防爆标准的要求不相一致，使用前需报有关部门审批。⑷设备主要部件或零件损坏时，在国内买不到配件，同时，引进设备价格昂贵，许多十分适合采用连续采煤机的地方、乡镇煤矿没有资金购置。山东科技大学资源与环境工程学院23㈢我国使用连续采煤机前景展望连续采煤机用于回采，煤层应具备以下条件：(1)埋藏深度小于300m；(2)煤层倾角一般小于10°，最大不超过12°；(3)煤层顶板要求中等稳定以上，具有良好的自控性和可锚性，即能在较长时间内不冒落，顶板允许悬露面积30-50m2；(4)底板平整、无积水、抗压强度不能太低；(5)低瓦斯矿井。山东科技大学资源与环境工程学院24四、风镐掘进山东科技大学资源与环境工程学院25五、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。山东科技大学资源与环境工程学院26第二节半煤岩巷施工一、半煤岩巷采石位置的选择二、炮眼布置特点三、施工组织四、掘进机掘进山东科技大学资源与环境工程学院27一、半煤岩巷采石位置的选择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的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。如图6-9所示。a—挑顶；b—卧底；c—挑顶兼卧底课本图8.4山东科技大学资源与环境工程学院28二、炮眼布置特点掏槽眼：多布置在煤层部分，图6-10。钻机选择：尽量做到动力单一，但也可选用两种不同动力的钻机。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。山东科技大学资源与环境工程学院29三、施工组织半煤岩巷道的施工组织方式：（1）全断面一次掘进,煤、岩不分掘分运；（2）煤、岩分掘分运。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。1.2m≮0.65m山东科技大学资源与环境工程学院30四、掘进机掘进EBJ-160重型掘进机+ES-800转载机+SSJ-800/240可伸缩皮带机。岩石强度132MPa，断面比例46%，月进尺468m。EBJ-132型，EBJ-120TP型。山东科技大学资源与环境工程学院31EBJ-120TP型掘进机山东科技大学资源与环境工程学院32第三节上下山施工倾斜巷道施工方式：由上向下施工；由下向上施工。双巷同时掘进、每隔一定距离贯通；先施工一条，完成后再施工另一条。倾斜巷道施工特点：破岩以钻爆法为主，凿岩多采用气腿式凿岩机提升多采用矿车。激光定向。山东科技大学资源与环境工程学院33一、下山掘进㈠破岩、装岩及提升⑴下山破岩施工中应特别注意坡度，使其符合设计要求。⑵下山掘进时没有瓦斯积聚问题，通风工作比向上掘进时容易。⑶下山掘进时装岩工作比较困难，装岩时间通常占循环时间的60％，因此它尽量采用机械装岩，而不采用人工装岩。⑷装岩使用的主要机械是耙斗装岩机。使用时应持别注意安设牢固，防止下滑。除了装岩机本身带有的四个卡轨器之外，还应另外加设两个大卡轨器。装岩机距工作面不要超过15m。下山掘进使用耙斗装岩机能起到阻挡跑车的作用，掘进工作面比较安全。第三节上下山施工山东科技大学资源与环境工程学院34图8.7（218页）山东科技大学资源与环境工程学院35⑸下山提升运输链板输送机：倾角小于25º；矿车：30º以下；30º以上只能用箕斗。我国在下山或斜井施工中，多使用一种无卸载轮的箕斗，利用安设在矸石仓中的活动轨翻卸，见图9-5和9-6。山东科技大学资源与环境工程学院36㈡排水视其来源不同而采取不同的对策。1）上部平巷漏水，采用混凝土或陶管将上部水沟密封起来。2）下山上部通过的含水层涌水，可将水流截引至腰泵房水仓，不使它流到工作面，必要时可以在含水层进行注浆封水。3）工作面的积水，可以用水泵排除。涌水量在5～6m3/h左右时，可用潜水泵直接将水排入矿车或箕斗内，随矸石一齐排出。涌水量在30m3/h以内时，用喷射泵将水从工作面排至腰泵房水仓澄清后，再用卧泵排除，如图。山东科技大学资源与环境工程学院37山东科技大学资源与环境工程学院38㈢支护⑴棚式支护，如图9-9，沿重力方向作用于斜巷的地压P有两个分量：分力N=Pcosα（α为巷道倾角）；分力T=Psinα。在架棚时，棚腿要与顶、底板垂线间向上方呈一夹角，这个夹角称为迎山角（β）。其数值取决于巷道的倾角及围岩的性质，当巷道的倾角小于40～45º时，一般每倾斜6～8º，便应具有1º的迎山角。当巷道倾角大于40～45º时，支架之间须设撑木或拉条。山东科技大学资源与环境工程学院39⑵采用石材（混凝土块）砌碹支护时，砌碹工作应由下往上进行。随着α的增大，基础应采用台阶式，若底板岩石松软，则应砌筑底拱，甚至每隔一定距离还应修筑壁座。⑶采用锚喷支护时，顶板的锚杆应尽量做到垂直于顶板岩层。锚喷支护能适应采区地压的特点目前应大力推广。山东科技大学资源与环境工程学院40㈣安全工作1．下山掘进的安全问题，最突出的就是防止跑车。2．防止跑车的安全设施1）下山上部运输水平防止跑车的安全设施⑴要严格按《规范》的规定使用钢丝绳，经常上油防锈，建立定期检查制度。⑵应该使用符合要求的插销，加强铺轨质量，采用绳套连接。山东科技大学资源与环境工程学院41⑶由于井口把钩工疏忽，忘记挂钩或挂钩不合格而发生跑车事故。为此，斜巷巷道口应设逆止阻车器（9-10）或安全挡车板（9-11）等挡车装置。此种阻车器设于巷道口，矿车只能单方向上提，只有用脚踩下踏板后才可向下行驶。山东科技大学资源与环境工程学院42在矿车底盘下安设一个活动闸；当矿车挂钩时，销子插入孔内，而把活动闸短端压下，使长端翘起；矿车摘钩后，活动闸由于重心作用自动垂直向下。在斜巷口平台两轨中心的地下，埋入钢板作为挡板，当矿车没有挂钩时，活动闸被挡板顶住，矿车不能通过。山东科技大学资源与环境工程学院432）阻挡已跑车的安全措施。⑴在工作面上方20～40m处设各种可移动式挡车器，常用的有钢丝绳挡车器，型钢挡车器和钢丝绳挡车帘等。铜丝绳挡车器如图9-12所示。矿车通过时，拉起绳圈，矿车即可由圈中通过。矿车过去之后，放下绳圈，使其顶部高出轨面约0.6～0.7m，若万一发生跑车，绳圈即可将矿车挡住。山东科技大学资源与环境工程学院44钢丝绳挡车帘是以两根150mm的钢管为立柱，用钢丝绳与直径为25mm的圆钢编成帘形，手拉悬吊钢丝绳将帘上提，矿车可以通过；放松悬吊绳，帘子下落而起挡车作用。山东科技大学资源与环境工程学