第六章 掘进技术

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1、第六章 掘进技术第一节 巷道掘进方法一、巷道掘进方法巷道掘进方法是指掘进方法和工艺的总称，主要包括破岩、装岩、 运岩和支护等工序。1、破岩（1）钻爆破岩法：就是利用电钻（或风钻）打眼、装药进行爆 破。（2）综合机械化破岩法：就是利用掘进机对煤岩体进行切割和 破碎，具有掘进速度快、效率高、巷道成形规整、岩体免遭炮震破裂、 施工质量好等优点。2、装岩（1）人工装岩。目前，大、中型矿井的巷道掘进施工有两种情 况采用人工装岩方法：一种情况是施工现场不具备采用机械装岩的条 件；另一种情况是具备机械化装岩，由于刮板输送机的使用，使得装 岩工作量大为减小。（2）机械装岩。巷道装载机的主要类型有铲斗后卸式装岩

2、机、铲 斗侧卸式装岩机、耙斗装岩机和蟹爪装岩机等。3、运岩目前，大、中型矿井煤炭、矸石及材料设备的运输已基本实现机 械化，运输机械的类型主要有刮板输送机、带式输送机和电机车等。4、支护为了维持巷道必要的断面尺寸，防止围岩发生危险的变形和垮 落，必须采取各种方式对巷道进行支护。二、巷道施工方法 巷道掘进最基本的过程就是把岩石采用一定的手段破碎下来，形 成设计所要求的空间，并对掘凿出的空间进行支护。1、巷道施工方法 巷道施工的方法一般主要有两种：一种是分次成巷；另一种是一 次成巷。（1）分次成巷。就是分次将巷道做成。（2）一次成巷。就是把巷道施工中的掘进、支护、水沟及铺设 永久轨道、安设永久管线等

3、四个分部工程视为一个整体，在一定距离 内，前后连贯地最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。2、一次成巷作业方式 按照掘进与支护的相互关系，一次成巷可分为平行作业、单行作 业和多巷交替作业三种。（1）平行作业：采用掘、支平行作业时，一般采用全断面 一次掘进的方式，适用于围岩稳定，断面大于 8 平米 的巷道。采用金属拱形临时支架或锚杆临时支架。（2）单行作业：现将巷道掘进一段距离后，停止掘进，然 后边拆除临时支架，边将该段巷道改成永久支护。常 用在断面较小的巷道。围岩稳定性较差时，可采用短 段掘、支的施工方法。（3）交替作业 :当一个综合工作队施工两个以上临近巷道 时，可在一条巷道内掘进

4、，而在另一条巷道内永久支 护，轮流交替完成掘进与支护。第二节 岩巷掘进 岩巷是指掘进断面中岩石占4/5 以上（包括4/5）的巷道。 岩巷的掘进，仍以钻爆法破碎岩石为掘进的主要手段。 一、岩巷掘进破岩方法 目前，我国钻爆法破碎岩石中普遍采用两类爆破方法：一类为普 通爆破；一类为光面爆破，简称光爆。（一）微差爆破 微差爆破是普通爆破中使用最广泛的一种。它是把炮眼分组以毫 秒级的时间间隔进行顺序起爆的一种延期爆破。微差爆破由于延期时间控制在130ms以内，在煤矿工程爆破中普 遍采用。选用煤矿毫秒电雷管第一系列5 段，第二系列9 段，均可实现全 断面一次爆破。（二）光面爆破与光爆锚喷技术1、光面爆破光

5、面爆破是在普通爆破基础上发展起来的一种控制爆破。光面爆 破是一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。光面爆破与普通爆破相比，具有四个方面的优点：（1）由于光爆巷道成形规整，消除围岩凹凸处的应力集中，最 大限度地保持了围岩自身强度，从而增强了围岩自承能力，为锚喷支 护提供了良好基础。（2）由于光爆大大地减少了掘进超挖量，因此，可减少材料消 耗，从而降低成本，加快掘进速度。（3）光爆可有效地减少对工作面围岩的破坏，使井巷围岩较为 稳定，有利于施工和安全。同时也减少了井巷的维修量，降低了井巷 的失修率。（4）光爆消除了围岩的凹凸不平，从而减少了通风阻力和瓦斯 聚集，有利于安全。2、光爆锚喷技术（1）光

6、爆锚喷技术。岩巷光爆锚喷技术是光面爆破与喷射混凝 土支护的有效结合。光面爆破能有效地缩小围岩松动范围，最大限度 地保持围岩的完整性。锚喷能及时封闭围岩表面，充填裂缝，调整应 力分布状况，限制围岩变形，尤其在软岩巷道支护中，可伸长锚杆和 柔性喷层相结合，与围岩变形位移相适应，能有效地支护，维持巷道 的稳定性。（2）“三小”光爆锚喷技术。“三小”是指小直径钎头（钻头）、 小直径锚杆和小直径炸药卷。二、岩巷掘进施工安全注意事项（1）严格执行正规循环作业图表和钻眼爆破说明书的规定。（2）加强顶板管理工作。（3）平行作业时，永久支护处的工作台必须搭设牢固。（4）开眼时必须使钻头落在实岩上。（5）不允许在

7、残眼内继续钻眼。（6）开眼时给风阀门不要突然开大。（7）打眼工严禁骑钻打眼。（8）推进凿岩机不要横向用力，应随时提防突然断钎。（9）要注意把胶皮管与风钻接牢，以防脱落伤人。（10）缺水或停水时，应立即停止钻眼。第三节 煤巷、半煤岩巷掘进一、煤巷掘进矿井掘进工作中有 80%左右是在煤层中进行的。把掘进断面中， 煤层面积占 4/5 以上的巷道称为煤巷。（一）钻眼爆破法掘进煤巷1、破煤 由于煤比较容易破碎，在煤巷掘进中广泛采用煤电钻进行打眼， 炮眼深度一般为1.52.5 米。煤巷掘进，同样要推广光面爆破和毫秒电雷管全断面一次爆破。 在有瓦斯的煤层中，毫秒电雷管的总延期时间不能超过130ms,以确 保

8、爆破时的安全。2、装煤方法目前，我国煤巷掘进中常用的装煤机械是ZMZ-17型蟹爪式装载 机。蟹爪式装载机的安全注意事项：（1）蟹爪式装载机在工作之前，要检查控制系统、多路换向阀 手把位置是否正常，机器周围有无妨碍正常运转的障碍物，并向周围 人员发出开车信号。（2）机器在行走过程中，操作人员应让脚躲开履带一定距离， 同时要有专人拖拉电缆，并与机器保持一定距离，避免拉坏或压坏电 缆。司机在机器回转时要注意避免撞伤人员，同时注意棚梁被撞。（3）禁止在大于12的斜坡上使用蟹爪式装载机，在小于 12 斜坡上工作时，为防止机器下滑，应使用木板等物体加以阻止。（4）在检修和撤离机器时，一定要先检查瓦斯情况，

9、严禁带电 作业。同时要注意工作面情况，发现异常，应立即撤离人员。（5）在煤堆上洒水后方可开机装运，以防止煤尘飞扬。（6）当发现有障碍物如大块煤、杂物、工具等卡住蟹爪和刮板 链时，必须停机处理，严禁在机器运行中用工具或手处理。（7）要检查机器的各电气部分的防爆性能。司机或检修人员在 工作结束后，一定要切断机器上的总电源。（8）严禁用蟹爪式装载机的尾部挑架棚梁，严禁装煤蟹爪刮碰 煤壁。（二）煤巷掘进机掘进煤巷1、煤巷掘进机煤巷掘进机能够把掘进中破煤、装煤、转载等工作用一台机器完 成，有的掘进机上还装有锚杆钻装机，可同时完成支护工作。它与钻 眼爆破法相比，具有工序少、速度快、效率高、质量好、施工安全

10、、 劳动强度小等优点。2、煤巷支护 常采用压缩性较大的金属支架和先进的锚杆联合支护系统支护。 在松软的厚煤层和中厚煤层顶板破碎时掘巷，必须采用前探梁支 架。（三）煤巷掘进施工中应注意的安全事项（1）煤巷掘进一般不破顶板，沿中心线掘进，不设腰线，施工 中应根据不同的破岩方法，做好顶板管理工作。（2）在有瓦斯煤层中爆破时，应采用毫秒雷管实现全断面一次 爆破，其最后一段延期的时间不得超过 130ms。（3）在巷道顶板破碎、煤质松软、层理节理发育或瓦斯浓度降 不到允许放炮的情况下，应采用风镐破煤。（4）使用掘进机掘进煤巷时，应严格控制空顶距，严禁超空顶 作业。二、半煤岩巷掘进 半煤岩巷是指在掘进断面中

11、，岩层（包括夹石层）占掘进工作面 面积大于1/5 小于4/5 的巷道。1、巷道位置的选择 巷道掘进断面的位置，有挑顶、卧底及挑顶兼卧底三种情况。在实际工作中，由于煤层地质条件的变化，同一巷道挑顶、卧底 的情况并非固定不变，有时甚至暂离煤层穿进全岩掘进。2、炮眼布置 半煤岩工作面，由于煤层较软，掏槽眼多布置在煤层中。煤、岩 分次钻眼爆破时应加强顶板管理，防止崩倒支架，造成冒顶。3、施工组织 施工中应尽量采取分掘分运的方式，以利于煤炭资源的回收，保 证煤的质量。第四节 上、下山掘进倾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。一、下山掘进1、钻眼工作 下山掘进的特点是工作面在下面，根据其特点钻眼时应注意以

12、下 四点：（1）在迎头打眼时，应将底部浮煤、浮矸清理到实底，排尽积 水，严禁在水中打眼。（2）在倾角较大的巷道打眼，每打一个眼，钎杆拨出后立即插 上木塞，防止浮煤、浮矸将眼封堵。（3）迎头打眼作业，应时时注意防止发生跑车、透水事故，经 常检查跑车防护装置的有效性，并注意透水预兆，发现问题及时处理。（4）打周边眼时，为了便于把握巷道的坡度和方向，可先在工 作面打一个标准眼，插上木棍，以示钻眼方向。谨防坡度不够，造成 巷道“漂底”。2、装岩运输使用耙斗装岩机时要注意三点：（1）耙斗装岩机下放时，绞车回车速度不要过猛，下山坡度较 大时，要防止滚碴伤人。（2）当箕斗或矿车下放接近装岩机时应减速，避免发

13、生冲撞。（3）用耙斗装岩机装岩，最好选择大容量的矿车或箕斗配套使 用。掘进下山时，一般都采用矿车运输。为了避免发生断绳和脱钩事 故，应按规定设置防止跑车的装置。3、排水 在下山巷道中，每隔一定距离开掘一条横水沟等措施，拦截上部 平巷渗水和煤岩涌水。当下山倾角不超过25,长度不超过300m时，可采用单段排水； 当下山倾角大于 25，长度很大，且水沿巷道全长涌出时，可采用 接力排水,在巷道中设置中间水仓。二、上山掘进1、钻眼工作（1）打眼过程中要时时注意顶帮的变化,及时敲帮问顶和处理 浮石。（2）工作面的支架、临时支护等必须打紧,防止手攀脚蹬,支 架倾倒伤人。（3）打眼时人不要对准眼口,以免钎杆折

14、断滑下伤人。（4）在倾角超过25以上的巷道打眼时,其后方要设挡板,防止人员下滑，发生事故。（5）要准确掌握周边眼的角度，防止角度不够，造成“顶低”。（6）为防止放炮崩倒棚子，多采用底部掏槽，并要掌握好炮眼 的深度和角度。2、装岩运输 在近水平或缓倾斜煤层中，上山掘进一般用矿车或输送机运输。 如果斜长过大，应安设多台绞车，实行分段接力提升，并应按规定装 设防跑车装置。3、通风 掘进上山时应特别注意通风工作。第五节 特殊巷道施工技术一、大断面硐室施工大断面硐室施工方法一般有三种，即全断面施工法、台阶工作面 施工法和导硐施工法。二、采区煤仓施工 采区煤仓的施工大多采用反井法施工，反井法施工的要点是：

15、先 自下向上掘小反井，再自上向下刷大至设计断面，进行支护。根据 地 质及施工条件可以采用吊罐反井法、垛盘反井法及反井钻机法等。1、吊罐反井法2、垛盘反井法3、反井钻机法第六节 特殊条件下的巷道施工一、巷道通过软岩、煤及断层破碎带的施工在松软易破碎岩层中掘进时，应采用围岩暴露面积小、暴露时间 短的施工方法。掘进工作面临近断层或穿越断层带时，架棚支护巷道 支护应尽量采用“U”形钢可缩性支架支护，棚距要缩小。在断层前 5m 左右时，要采用密集支柱。当顶板特别松软易破碎时，可打撞楔 控制破碎顶板。也可采用对顶板注浆锚固的方法，增强破碎顶板的稳 定性与承载能力。岩巷掘进时，根据支护方式和围岩破碎程度的不

16、同可采用短掘短 砌法、随掘随锚喷法和超前导硐法。二、穿巷掘进 穿巷掘进时，存在以下三种情况：第一种是平面交叉通过；第二 种是从原巷道下面穿过；第三种是从原巷道上面穿过。穿巷掘进小于20m时，掘进工作面每次放炮前，必须派出警戒人 员到通向穿过地点的所有通路设置警戒。三、巷道交岔点施工1、交岔点常用施工方法（1）全断面掘进法。这种方法是随掘进随支护，一次完成。它 用在稳定岩层中，采用锚喷支护方法的交岔点最为合适。（2）扩帮刷大法。（3）掘导硐法。2、施工安全注意事项1）采用扩帮刷大或掘小导硐施工法时，扩帮和挑顶应采用打浅眼、少装药、多打眼、放小炮或用风镐、手镐掘进。（2）交岔点顶板标高和巷道宽度都

17、是变化的，应掌握好炮眼的 方向和深度，以免造成局部超挖或欠挖；更应防止崩倒临时支架，造 成冒顶、片帮。（3）架棚式交岔点应架设抬棚，抬棚要有专门设计。各种抬棚 插梁必须成双数、对称摆放，防止受力不均。抬棚架完后，应架设锁 口棚，锁口棚柱腿应紧贴抬棚柱腿，但深度不得超过抬棚柱腿，锁口 棚高度不应超过主抬棚。（4）在已施工的巷道新开口掘进交岔点时，必须加固开口处及 其附近巷道的支护。四、弯道施工巷道施工中，经常遇到曲线段巷道即弯道。弯道必须按设计曲率 半径掘进，巷道中线的延伸、工作面炮眼布置、支护和装岩机的使用 等具有以下特点和要求：（1）巷道中线的延伸。准确地掌握巷道前进方向是保证弯道施 工质量

18、的主要因素。（2）炮眼布置。由于弯道外帮较内帮长，要使巷道沿设计曲线 前进，每茬炮的进度外帮就要比内帮大，掏槽眼的位置向外帮适当偏 移，同时外帮的帮眼要适当加深，并相应增加装药量，相反，内帮的 炮眼深度要减小。进入直线后恢复原直线炮眼布置，但当采用随掘进 随架设普通临时支架时，为了防止爆落矸石崩倒支架，靠外帮的炮眼 应稍多装些药，以便使爆落的矸石沿合力方向朝向巷道中心线方向飞 落，不致偏向外帮打倒棚腿。（3）支护。采用棚式支护时，顶梁的方向应正对曲线圆弧的圆 心呈扇形排列。由于外帮的棚距比内帮大，架设支架时，一定要注意 掌握好外帮、内帮及巷道中心线上的三个间距，并使顶梁中心正对巷 道中心线。（

19、4）耙斗装岩机在弯道中的使用。耙斗装岩机在曲线段巷道装 岩时，由于各巷道的曲率大小不同，以及耙斗装岩机距工作面的距离 不同，耙斗往往不能直接由工作面把矸石扒到机体装车，因此，就要 分次扒运矸石。五、遇突出空洞及陷落柱时的掘进巷道通过突出空洞时，应注意以下事项：（1）在探清情况下直接通过时，距空洞 2-3m 就应采用放小炮的 方法掘进，以防冒顶或掉底。（2）对巷道顶、帮的较大空洞应按规定采取封闭措施，以防瓦 斯积聚，造成隐患。（3）对大的空洞应提前停掘，以防掘透空洞，发生二次突水或 透水事故。巷道通过陷落柱时，应注意以下安全事项：（1）在接近含水的陷落柱时，应提前探水前进。（2）采用钻爆法掘进时

20、，应缩小循环进度，改变支护参数或方 式，加强顶板管理。3)煤巷综掘时，应由地质部门给出腰线，严格按中心、腰线施工。(4) 陷落柱岩石较软时，掘进机直接浅刀截割破岩；岩石较硬 时，钻爆法破岩，掘进机出碴。六、石门揭开有煤与瓦斯突出危险煤层的施工 (一)国家规定(1) 在工作面距煤层法线距离10m之外，至少打两个前探钻孔, 掌握煤层赋有条件、地质构造、瓦斯情况等。(2) 在工作面距煤层法线距离5m以外，至少打两个穿透煤层全 厚或见煤深度不少于10m的钻孔，测定煤层瓦斯压力或预测煤层突出 危险性。(3) 工作面与煤层之间的岩柱尺寸应根据防突措施要求、岩石 性质、煤层倾角等确定。(二)震动放炮 震动放

21、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烈震动来诱导煤和瓦斯突 出，以保证作业的安全。1、炮眼布置方法2、采用震动放炮时应注意的几个问题(1)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，岩柱崩落和压出，地压加 大，瓦斯涌出量剧增，温度迅速下降以及产生震动声响等异常现象时， 应立即停止作业，人员撤离至安全地区。（3）当煤层的厚度在 1m 以下时，必须全部随岩柱一次崩开。（4）在缓倾斜、倾斜煤层中沿煤层底板或顶板揭煤时，有时可 能岩柱一次没有全部揭开，留有“门槛”或“门帘”。（5）每次震动放炮都应对岩柱

22、性质、厚度、眼数、眼深、眼位 装药量、连线方式、起爆顺序、爆破效果等作详细记录。（6）震动放炮只准使用带食盐被筒的煤矿安全炸药；使用毫秒 雷管时，其总延期时间不得超过130ms;装药后全部炮眼必须填满炮 泥。（7）石门揭煤采用远距离爆破时，必须制定包括爆破地点，避 灾路线及停电、撤人和警戒范围等的专门措施。（8）为了限制突出规模，可在距工作面4-6m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而定。（三）使用金属骨架 金属骨架是用于石门揭穿煤层的一种超前支架，用金属骨架时，一般配合震动放炮，一次揭开煤层。（四）钻孔排放 钻孔排放就是石门工作面掘到距煤层适当距离时停止掘进，适用 于煤层松软、透气性较大的中厚煤层。（五）水力冲孔水力冲孔用于揭开具自喷现象的软煤层比较可靠。