第六章 掘進技術第一節 巷道掘進方法一、巷道掘進方法巷道掘進方法是指掘進方法和工藝的總稱，主要包括破巖、裝巖、運巖和支護等工序。1、破巖（1）鉆爆破巖法：就是利用電鉆（或風鉆）打眼、裝藥進行爆破。（2）綜合機械化破巖法：就是利用掘進機對煤巖體進行切割和破碎，具有掘進速度快、效率高、巷道成形規整、巖體免遭炮震破裂、施工質量好等優點。2、裝巖（1）人工裝巖。目前，大、中型礦井的巷道掘進施工有兩種情況采用人工裝巖方法：一種情況是施工現場不具備采用機械裝巖的條件；另一種情況是具備機械化裝巖，由于刮板輸送機的使用，使得裝巖工作量大為減小。(2)機械裝巖。巷道裝載機的主要類型有鏟斗后卸式裝巖機、鏟斗側卸式裝巖機、耙斗裝巖機和蟹爪裝巖機等。3、運巖目前，大、中型礦井煤炭、矸石及材料設備的運輸已基本實現機械化，運輸機械的類型主要有刮板輸送機、帶式輸送機和電機車等。4、支護為了維持巷道必要的斷面尺寸，防止圍巖發生危險的變形和垮落，必須采取各種方式對巷道進行支護。二、巷道施工方法巷道掘進最基本的過程就是把巖石采用一定的手段破碎下來，形成設計所要求的空間，并對掘鑿出的空間進行支護。1、巷道施工方法巷道施工的方法一般主要有兩種：一種是分次成巷；另一種是一次成巷。（1）分次成巷。就是分次將巷道做成。（2）一次成巷。就是把巷道施工中的掘進、支護、水溝及鋪設永久軌道、安設永久管線等四個分部工程視為一個整體，在一定距離內，前后連貫地最大限度地同時施工，一次做成巷道，不留收尾工程。2、一次成巷作業方式按照掘進與支護的相互關系，一次成巷可分為平行作業、單行作業和多巷交替作業三種。（1） 平行作業：采用掘、支平行作業時，一般采用全斷面一次掘進的方式，適用于圍巖穩定，斷面大于8平米的巷道。采用金屬拱形臨時支架或錨桿臨時支架。（2） 單行作業：現將巷道掘進一段距離后，停止掘進，然后邊拆除臨時支架，邊將該段巷道改成永久支護。常用在斷面較小的巷道。圍巖穩定性較差時，可采用短段掘、支的施工方法。（3） 交替作業:當一個綜合工作隊施工兩個以上臨近巷道時，可在一條巷道內掘進，而在另一條巷道內永久支護，輪流交替完成掘進與支護。第二節 巖巷掘進巖巷是指掘進斷面中巖石占4/5以上（包括4/5）的巷道。巖巷的掘進，仍以鉆爆法破碎巖石為掘進的主要手段。一、巖巷掘進破巖方法目前，我國鉆爆法破碎巖石中普遍采用兩類爆破方法：一類為普通爆破；一類為光面爆破，簡稱光爆。（一）微差爆破微差爆破是普通爆破中使用最廣泛的一種。它是把炮眼分組以毫秒級的時間間隔進行順序起爆的一種延期爆破。微差爆破由于延期時間控制在130ms以內，在煤礦工程爆破中普遍采用。選用煤礦毫秒電雷管第一系列5段，第二系列9段，均可實現全斷面一次爆破。（二）光面爆破與光爆錨噴技術1、光面爆破光面爆破是在普通爆破基礎上發展起來的一種控制爆破。光面爆破是一種成本低、工效高、質量好的爆破方法。光面爆破與普通爆破相比，具有四個方面的優點：（1）由于光爆巷道成形規整，消除圍巖凹凸處的應力集中，最大限度地保持了圍巖自身強度，從而增強了圍巖自承能力，為錨噴支護提供了良好基礎。（2）由于光爆大大地減少了掘進超挖量，因此，可減少材料消耗，從而降低成本，加快掘進速度。（3）光爆可有效地減少對工作面圍巖的破壞，使井巷圍巖較為穩定，有利于施工和安全。同時也減少了井巷的維修量，降低了井巷的失修率。（4）光爆消除了圍巖的凹凸不平，從而減少了通風阻力和瓦斯聚集，有利于安全。2、光爆錨噴技術（1）光爆錨噴技術。巖巷光爆錨噴技術是光面爆破與噴射混凝土支護的有效結合。光面爆破能有效地縮小圍巖松動范圍，最大限度地保持圍巖的完整性。錨噴能及時封閉圍巖表面，充填裂縫，調整應力分布狀況，限制圍巖變形，尤其在軟巖巷道支護中，可伸長錨桿和柔性噴層相結合，與圍巖變形位移相適應，能有效地支護，維持巷道的穩定性。（2）“三小”光爆錨噴技術。“三小”是指小直徑釬頭（鉆頭）、小直徑錨桿和小直徑炸藥卷。二、巖巷掘進施工安全注意事項（1）嚴格執行正規循環作業圖表和鉆眼爆破說明書的規定。（2）加強頂板管理工作。（3）平行作業時，永久支護處的工作臺必須搭設牢固。（4）開眼時必須使鉆頭落在實巖上。（5）不允許在殘眼內繼續鉆眼。（6）開眼時給風閥門不要突然開大。（7）打眼工嚴禁騎鉆打眼。（8）推進鑿巖機不要橫向用力，應隨時提防突然斷釬。（9）要注意把膠皮管與風鉆接牢，以防脫落傷人。（10）缺水或停水時，應立即停止鉆眼。第三節 煤巷、半煤巖巷掘進一、煤巷掘進礦井掘進工作中有80%左右是在煤層中進行的。把掘進斷面中，煤層面積占4/5以上的巷道稱為煤巷。（一）鉆眼爆破法掘進煤巷1、破煤由于煤比較容易破碎，在煤巷掘進中廣泛采用煤電鉆進行打眼，炮眼深度一般為1.52.5米。煤巷掘進，同樣要推廣光面爆破和毫秒電雷管全斷面一次爆破。在有瓦斯的煤層中，毫秒電雷管的總延期時間不能超過130ms，以確保爆破時的安全。2、裝煤方法目前，我國煤巷掘進中常用的裝煤機械是ZMZ-17型蟹爪式裝載機。蟹爪式裝載機的安全注意事項：（1）蟹爪式裝載機在工作之前，要檢查控制系統、多路換向閥手把位置是否正常，機器周圍有無妨礙正常運轉的障礙物，并向周圍人員發出開車信號。（2）機器在行走過程中，操作人員應讓腳躲開履帶一定距離，同時要有專人拖拉電纜，并與機器保持一定距離，避免拉壞或壓壞電纜。司機在機器回轉時要注意避免撞傷人員，同時注意棚梁被撞。（3）禁止在大于12的斜坡上使用蟹爪式裝載機，在小于12斜坡上工作時，為防止機器下滑，應使用木板等物體加以阻止。（4）在檢修和撤離機器時，一定要先檢查瓦斯情況，嚴禁帶電作業。同時要注意工作面情況，發現異常，應立即撤離人員。（5）在煤堆上灑水后方可開機裝運，以防止煤塵飛揚。（6）當發現有障礙物如大塊煤、雜物、工具等卡住蟹爪和刮板鏈時，必須停機處理，嚴禁在機器運行中用工具或手處理。（7）要檢查機器的各電氣部分的防爆性能。司機或檢修人員在工作結束后，一定要切斷機器上的總電源。（8）嚴禁用蟹爪式裝載機的尾部挑架棚梁，嚴禁裝煤蟹爪刮碰煤壁。（二）煤巷掘進機掘進煤巷1、煤巷掘進機煤巷掘進機能夠把掘進中破煤、裝煤、轉載等工作用一臺機器完成，有的掘進機上還裝有錨桿鉆裝機，可同時完成支護工作。它與鉆眼爆破法相比，具有工序少、速度快、效率高、質量好、施工安全、勞動強度小等優點。2、煤巷支護常采用壓縮性較大的金屬支架和先進的錨桿聯合支護系統支護。在松軟的厚煤層和中厚煤層頂板破碎時掘巷，必須采用前探梁支架。（三）煤巷掘進施工中應注意的安全事項（1）煤巷掘進一般不破頂板，沿中心線掘進，不設腰線，施工中應根據不同的破巖方法，做好頂板管理工作。（2）在有瓦斯煤層中爆破時，應采用毫秒雷管實現全斷面一次爆破，其最后一段延期的時間不得超過130ms。（3）在巷道頂板破碎、煤質松軟、層理節理發育或瓦斯濃度降不到允許放炮的情況下，應采用風鎬破煤。（4）使用掘進機掘進煤巷時，應嚴格控制空頂距，嚴禁超空頂作業。二、半煤巖巷掘進半煤巖巷是指在掘進斷面中，巖層（包括夾石層）占掘進工作面面積大于1/5小于4/5的巷道。1、巷道位置的選擇巷道掘進斷面的位置，有挑頂、臥底及挑頂兼臥底三種情況。在實際工作中，由于煤層地質條件的變化，同一巷道挑頂、臥底的情況并非固定不變，有時甚至暫離煤層穿進全巖掘進。2、炮眼布置半煤巖工作面，由于煤層較軟，掏槽眼多布置在煤層中。煤、巖分次鉆眼爆破時應加強頂板管理，防止崩倒支架，造成冒頂。3、施工組織施工中應盡量采取分掘分運的方式，以利于煤炭資源的回收，保證煤的質量。第四節 上、下山掘進傾斜巷道有斜井、上山、下山、溜煤眼等。一、下山掘進1、鉆眼工作下山掘進的特點是工作面在下面，根據其特點鉆眼時應注意以下四點：（1）在迎頭打眼時，應將底部浮煤、浮矸清理到實底，排盡積水，嚴禁在水中打眼。（2）在傾角較大的巷道打眼，每打一個眼，釬桿撥出后立即插上木塞，防止浮煤、浮矸將眼封堵。（3）迎頭打眼作業，應時時注意防止發生跑車、透水事故，經常檢查跑車防護裝置的有效性，并注意透水預兆，發現問題及時處理。（4）打周邊眼時，為了便于把握巷道的坡度和方向，可先在工作面打一個標準眼，插上木棍，以示鉆眼方向。謹防坡度不夠，造成巷道“漂底”。2、裝巖運輸使用耙斗裝巖機時要注意三點：（1）耙斗裝巖機下放時，絞車回車速度不要過猛，下山坡度較大時，要防止滾碴傷人。（2）當箕斗或礦車下放接近裝巖機時應減速，避免發生沖撞。（3）用耙斗裝巖機裝巖，最好選擇大容量的礦車或箕斗配套使用。掘進下山時，一般都采用礦車運輸。為了避免發生斷繩和脫鉤事故，應按規定設置防止跑車的裝置。3、排水在下山巷道中，每隔一定距離開掘一條橫水溝等措施，攔截上部平巷滲水和煤巖涌水。當下山傾角不超過25，長度不超過300m時，可采用單段排水；當下山傾角大于25，長度很大，且水沿巷道全長涌出時，可采用接力排水，在巷道中設置中間水倉。二、上山掘進1、鉆眼工作（1）打眼過程中要時時注意頂幫的變化，及時敲幫問頂和處理浮石。（2）工作面的支架、臨時支護等必須打緊，防止手攀腳蹬，支架傾倒傷人。（3）打眼時人不要對準眼口，以免釬桿折斷滑下傷人。（4）在傾角超過25以上的巷道打眼時，其后方要設擋板，防止人員下滑，發生事故。（5）要準確掌握周邊眼的角度，防止角度不夠，造成“頂低”。（6）為防止放炮崩倒棚子，多采用底部掏槽，并要掌握好炮眼的深度和角度。2、裝巖運輸在近水平或緩傾斜煤層中，上山掘進一般用礦車或輸送機運輸。如果斜長過大，應安設多臺絞車，實行分段接力提升，并應按規定裝設防跑車裝置。3、通風掘進上山時應特別注意通風工作。第五節 特殊巷道施工技術一、大斷面硐室施工大斷面硐室施工方法一般有三種，即全斷面施工法、臺階工作面施工法和導硐施工法。二、采區煤倉施工采區煤倉的施工大多采用反井法施工，反井法施工的要點是：先自下向上掘小反井，再自上向下刷大至設計斷面，進行支護。根據 地質及施工條件可以采用吊罐反井法、垛盤反井法及反井鉆機法等。1、吊罐反井法2、垛盤反井法3、反井鉆機法第六節 特殊條件下的巷道施工一、巷道通過軟巖、煤及斷層破碎帶的施工在松軟易破碎巖層中掘進時，應采用圍巖暴露面積小、暴露時間短的施工方法。掘進工作面臨近斷層或穿越斷層帶時，架棚支護巷道支護應盡量采用“U”形鋼可縮性支架支護，棚距要縮小。在斷層前5m左右時，要采用密集支柱。當頂板特別松軟易破碎時，可打撞楔控制破碎頂板。也可采用對頂板注漿錨固的方法，增強破碎頂板的穩定性與承載能力。巖巷掘進時，根據支護方式和圍巖破碎程度的不同可采用短掘短砌法、隨掘隨錨噴法和超前導硐法。二、穿巷掘進穿巷掘進時，存在以下三種情況：第一種是平面交叉通過；第二種是從原巷道下面穿過；第三種是從原巷道上面穿過。穿巷掘進小于20m時，掘進工作面每次放炮前，必須派出警戒人員到通向穿過地點的所有通路設置警戒。三、巷道交岔點施工1、交岔點常用施工方法（1）全斷面掘進法。這種方法是隨掘進隨支護，一次完成。它用在穩定巖層中，采用錨噴支護方法的交岔點最為合適。（2）擴幫刷大法。（3）掘導硐法。2、施工安全注意事項（1）采用擴幫刷大或掘小導硐施工法時，擴幫和挑頂應采用打淺眼、少裝藥、多打眼、放小炮或用風鎬、手鎬掘進。（2）交岔點頂板標高和巷道寬度都是變化的，應掌握好炮眼的方向和深度，以免造成局部超挖或欠挖；更應防止崩倒臨時支架，造成冒頂、片幫。（3）架棚式交岔點應架設抬棚，抬棚要有專門設計。各種抬棚插梁必須成雙數、對稱擺放，防止受力不均。抬棚架完后，應架設鎖口棚，鎖口棚柱腿應緊貼抬棚柱腿，但深度不得超過抬棚柱腿，鎖口棚高度不應超過主抬棚。（4）在已施工的巷道新開口掘進交岔點時，必須加固開口處及其附近巷道的支護。四、彎道施工巷道施工中，經常遇到曲線段巷道即彎道。彎道必須按設計曲率半徑掘進，巷道中線的延伸、工作面炮眼布置、支護和裝巖機的使用等具有以下特點和要求：（1）巷道中線的延伸。準確地掌握巷道前進方向是保證彎道施工質量的主要因素。（2）炮眼布置。由于彎道外幫較內幫長，要使巷道沿設計曲線前進，每茬炮的進度外幫就要比內幫大，掏槽眼的位置向外幫適當偏移，同時外幫的幫眼要適當加深，并相應增加裝藥量，相反，內幫的炮眼深度要減小。進入直線后恢復原直線炮眼布置，但當采用隨掘進隨架設普通臨時支架時，為了防止爆落矸石崩倒支架，靠外幫的炮眼應稍多裝些藥，以便使爆落的矸石沿合力方向朝向巷道中心線方向飛落，不致偏向外幫打倒棚腿。（3）支護。采用棚式支護時，頂梁的方向應正對曲線圓弧的圓心呈扇形排列。由于外幫的棚距比內幫大，架設支架時，一定要注意掌握好外幫、內幫及巷道中心線上的三個間距，并使頂梁中心正對巷道中心線。（4）耙斗裝巖機在彎道中的使用。耙斗裝巖機在曲線段巷道裝巖時，由于各巷道的曲率大小不同，以及耙斗裝巖機距工作面的距離不同，耙斗往往不能直接由工作面把矸石扒到機體裝車，因此，就要分次扒運矸石。五、遇突出空洞及陷落柱時的掘進巷道通過突出空洞時，應注意以下事項：（1）在探清情況下直接通過時，距空洞2-3m就應采用放小炮的方法掘進，以防冒頂或掉底。（2）對巷道頂、幫的較大空洞應按規定采取封閉措施，以防瓦斯積聚，造成隱患。（3）對大的空洞應提前停掘，以防掘透空洞，發生二次突水或透水事故。巷道通過陷落柱時，應注意以下安全事項：（1）在接近含水的陷落柱時，應提前探水前進。（2）采用鉆爆法掘進時，應縮小循環進度，改變支護參數或方式，加強頂板管理。（3）煤巷綜掘時，應由地質部門給出腰線，嚴格按中心、腰線施工。（4）陷落柱巖石較軟時，掘進機直接淺刀截割破巖；巖石較硬時，鉆爆法破巖，掘進機出碴。六、石門揭開有煤與瓦斯突出危險煤層的施工（一）國家規定（1）在工作面距煤層法線距離10m之外，至少打兩個前探鉆孔，掌握煤層賦有條件、地質構造、瓦斯情況等。（2）在工作面距煤層法線距離5m以外，至少打兩個穿透煤層全厚或見煤深度不少于10m的鉆孔，測定煤層瓦斯壓力或預測煤層突出危險性。（3）工作面與煤層之間的巖柱尺寸應根據防突措施要求、巖石性質、煤層傾角等確定。（二）震動