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1、太原理工大学矿业工程概论 第3章 井巷掘进第三章 井巷掘进第一节 井巷断面uu一、井巷断面形状一、井巷断面形状uu围岩物理围岩物理力学性质、矿山压力大小及作用方向、力学性质、矿山压力大小及作用方向、服务年限和用途、支护方式及支护材料服务年限和用途、支护方式及支护材料uu梯形、拱形、矩形、圆形；梯形、拱形、矩形、圆形；uu二、井巷断面尺寸二、井巷断面尺寸uu井巷断面的尺寸，主要取决于井巷的井巷断面的尺寸，主要取决于井巷的用途用途，既要，既要满足巷道中安装和通过的满足巷道中安装和通过的设备尺寸设备尺寸；通过的风量；通过的风量；围岩的物理力学性质和巷道使用条件；支架类型围岩的物理力学性质和巷道使用条
2、件；支架类型和材料；安全规程对巷道断面最小尺寸和安全间和材料；安全规程对巷道断面最小尺寸和安全间隙的要求等。隙的要求等。煤矿安全规程第21条uu第二十一条巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全第二十一条巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：uu（一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于（一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m2m。架线电机车运输巷的净高必须符合本规程第三百五。架线电机车运输巷的净高必须符合本规程第三百五十六条和第三百五十七条的有关要求。十六条和第三百五十
3、七条的有关要求。uu（二）采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、下山和（二）采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、下山和平巷的净高不得低于平巷的净高不得低于2m2m，薄煤层内的不得低于，薄煤层内的不得低于1.8m1.8m。uu采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。或净高，由煤矿企业统一规定。uu巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。算。煤矿安全规程第22、23条uu第二十二条运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设第二十二条运输巷两侧（包括管
4、、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：uu（一）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道（一）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起道碴面起1.6m1.6m的高度内，必须留有宽的高度内，必须留有宽0.8m0.8m（综合机（综合机械化采煤矿井为械化采煤矿井为1m1m）以上的人行道，管道吊挂高度不）以上的人行道，管道吊挂高度不得低于得低于1.8m1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m0.3m（综（综合机械化采煤矿井为合机械化采煤矿井为0.5m0.5m）。巷道内安设输送机时，）。巷道内安设输送机
5、时，输送机与巷帮支护的距离不得小于输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5m0.5m；输送机机头；输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于要，并不得小于0.7m0.7m。巷道内移动变电站或平板车上。巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.30.3mm。煤矿安全规程第22、23条uu（二）生产矿井已有巷道人行道的宽度不符合本条第一款（二）生产矿井已有巷道人行道的宽度不符合本条第一款第（一）项的要求时，必须在巷道的一侧设置躲避硐，第（一）项的
6、要求时，必须在巷道的一侧设置躲避硐，2 2个躲避硐之间的距离不得超过个躲避硐之间的距离不得超过40m40m。躲避硐宽度不得小于。躲避硐宽度不得小于1.2m1.2m，深度不得小于，深度不得小于0.7m0.7m，高度不得小于，高度不得小于1.8m1.8m，躲避，躲避硐内严禁堆积物料。硐内严禁堆积物料。uu（三）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起（三）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m1.6m的高度内，必须留有宽的高度内，必须留有宽1m1m以上的人行道，管道吊挂以上的人行道，管道吊挂高度不得低于高度不得低于1.8m1.8m。uu第二十三条在双轨运输巷中，第二十三条在双轨运
7、输巷中，2 2列列车最突出部分之间的列列车最突出部分之间的距离，对开时不得小于距离，对开时不得小于0.20.2mm，采区装载点不得小于，采区装载点不得小于0.7m0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于，矿车摘挂钩地点不得小于1m1m。车辆最突出部分与巷道。车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。巷道断面尺寸立井断面第二节 岩巷掘进uu工艺：破岩、装岩、运岩；通风、铺轨、水沟、管线；uu一、破岩uu钻眼爆破工序：打眼、装药、放炮；uu掏槽眼、辅助眼、顶眼、帮眼uu风钻、炸药、雷管、炮泥炮眼布置炮眼布置炮眼装药结构雷管结构掘进工艺uu装岩装
8、岩耙斗装岩机耙斗装岩机铲斗装岩机铲斗装岩机uu运岩（矿车）运岩（矿车）uu支护支护U U型钢拱形可缩性支架型钢拱形可缩性支架料石或混凝土砌暄支护料石或混凝土砌暄支护锚杆支护锚杆支护喷浆支护喷浆支护调车轨道线路支护锚杆支护原理uu由图3-11(a)可知，在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受拉力来自被悬吊的岩层。uu图3-11(b)表示在没有稳固岩层的薄岩层中，安装锚杆后，锚杆的夹紧力(即锚杆预紧力)就会使层面间的摩擦力增大，这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动，从而将数个薄岩层通过锚杆锁紧成一个较厚的岩层。这种厚岩梁内的最大弯曲应力和应变与梁的厚度的平方成反比，集
9、成的岩梁越厚，最大弯曲应力和应变就越小。uu同时，锚杆本身的强度也增加了梁的整体抗剪能力。锚杆支护原理锚杆支护原理uu图图3-11(c)3-11(c)表示锚杆组合拱原理，在拱形巷道围岩的表示锚杆组合拱原理，在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥体形式分布的压应力。若在沿顶板布置锚杆群，各个体形式分布的压应力。若在沿顶板布置锚杆群，各个锚杆形成的压应力圆锥体将交错重叠，形成一个防止锚杆形成的压应力圆锥体将交错重叠，形成一个防止破裂区扩展的承压拱，这个组合拱可以承受其上部破破裂区扩展的承压拱，这个组合拱可以承受其上部破碎岩石施加
10、的径向载荷。沿锚杆轴向的预紧力在组合碎岩石施加的径向载荷。沿锚杆轴向的预紧力在组合拱中产生环向应力，从而明显地改善了承压拱应力状拱中产生环向应力，从而明显地改善了承压拱应力状态，使围岩应力状态由单轴、双轴变为三轴受压。这态，使围岩应力状态由单轴、双轴变为三轴受压。这样，在围岩中形成一个均匀压缩的连续承压区，从而样，在围岩中形成一个均匀压缩的连续承压区，从而大大提高组合拱的承载能力。大大提高组合拱的承载能力。锚喷支护uu锚杆支护锚杆支护是一种主是一种主动支护技术，与其动支护技术，与其他支护相比，具有他支护相比，具有支护工艺简单、支支护工艺简单、支护效果好、材料消护效果好、材料消耗和支护成本低、耗
11、和支护成本低、运输和施工方便等运输和施工方便等优点，但不能防止优点，但不能防止围岩风化。围岩风化。uu锚喷支护锚喷支护：由锚杆：由锚杆和混凝土组成的围和混凝土组成的围岩支护方式。岩支护方式。辅助工序uu 巷道掘进的辅助工序包括通风、铺轨、测量、巷道掘进的辅助工序包括通风、铺轨、测量、砌水沟、接风筒、移电缆等工作。砌水沟、接风筒、移电缆等工作。uu压入式通风；铺轨；测量压入式通风；铺轨；测量第三节立井开凿uu立井从上到下是由井颈、井立井从上到下是由井颈、井身和井窝组成。如图身和井窝组成。如图3-143-14所所示。示。uu井窝（井底装备，井底水窝）井窝（井底装备，井底水窝）uu普通凿井法普通凿井
12、法uu特殊凿井法特殊凿井法普通凿井法uu准备工作与表土施工准备工作与表土施工1.1.水、电、路、设备水、电、路、设备2.2.测量定位测量定位3.3.安设锁口圈、临时支架安设锁口圈、临时支架4.4.表土挖掘：长井段掘砌（表土挖掘：长井段掘砌（2040m2040m）短井段掘砌（短井段掘砌（16m16m）；）；uu基岩施工基岩施工1.1.主要设施：凿井井架、天轮平台、卸矸平台、封主要设施：凿井井架、天轮平台、卸矸平台、封口盘、固定盘、吊盘口盘、固定盘、吊盘2.2.工序：钻眼、爆破、通风、装岩、提升矸石、排工序：钻眼、爆破、通风、装岩、提升矸石、排水、临时支护；隔段永久支护。水、临时支护；隔段永久支护
13、。特殊凿井法uu1、沉井法uu沉井法就是在土层开挖前，把预制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保护下掘进。uu如图3-23 所示。uu2、注浆法uu注浆法是将胶结材料配制成浆液，通过钻孔注入地层的裂隙或空洞中去，浆液凝结硬化后堵塞孔隙、裂隙或溶洞，封闭水源，加固地层，使掘进工作易于进行。uu如图 3-24 所示为地面预注浆的注浆法。特殊凿井法uu3 3、冻结法、冻结法uu为防止大量涌水和流砂涌向井筒掘进工作面，在为防止大量涌水和流砂涌向井筒掘进工作面，在井筒开掘之前预先在井筒外围由地表钻一圈冻结井筒开掘之前预先在井筒外围由地表钻一圈冻结孔，孔距为孔，孔距为1.0-1.3m1.0-1.
14、3m，孔径为，孔径为 200-250mm 200-250mm，孔深应穿入不透水的稳定基岩孔深应穿入不透水的稳定基岩10m10m以上。在冻结以上。在冻结孔内安装冻结管，并送入孔内安装冻结管，并送入-20-20至至-25-25的盐水，的盐水，盐水在冻结管内循环并吸收周围的热量，使孔的盐水在冻结管内循环并吸收周围的热量，使孔的周围冻成一个圆柱，并逐渐扩大交叉圈而互相连周围冻成一个圆柱，并逐渐扩大交叉圈而互相连接成一个密闭而坚固的圆筒，然后在这个冻土圆接成一个密闭而坚固的圆筒，然后在这个冻土圆筒的保护下进行井筒的掘砌。筒的保护下进行井筒的掘砌。uu如图如图 3-25 3-25 所示。所示。uu这个方法虽然费用高，但很可靠。这个方法虽然费用高，但很可靠。复习思考题uu一、名词解释 uu 锚喷支护uu 立井uu二、简答题uu1 简述井巷断面形状所要考虑的因素。uu3 简述岩巷掘进的各个工序。uu5 简述锚杆支护的基本原理。