1、掘進班組長專業技術知識掘三：杜祥富 第一章 掘進技術巷道掘進方法巖巷掘進煤巷、半煤巖巷掘進上、下山掘進22第一節 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。破巖鉆爆破巖法：就是利用電鉆（或風鉆）打眼、裝藥進行爆破。這種破巖法目前在我國大部分煤礦仍在廣泛應用。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。這種破巖方法目前在我國部分煤礦的煤巷掘進中得到應用。33人工裝巖。目前，多數小煤礦仍以人工裝巖為主，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：施工現場不具

2、備采用機械裝巖的條件；具備機械化裝巖的條件裝巖機械裝巖。巷道裝載機的主要類型有鏟都后卸式裝巖機、鏟斗側卸式裝巖機、耙斗裝巖機和蟹爪裝巖機等。44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。小煤礦仍以人力運輸為主。55支護 為了維持巷道必要的斷面尺寸，防治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。支護的主要目的在于控制圍巖的移動，保持巷道安全使用空間，防治頂板事故的發生，確保煤礦生產的順利進行。66二、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

3、間進行支護。巷道施工方法 巷道施工方法一般主要有兩種：一種是分次成巷；另一種是一次成巷。77分次成巷。就是分次將巷道做成。具體做法是：先把巷道掘出來一段，并用臨時支架暫時維護，以后再進行永久支護。這種方法只有在掘進對頭貫通的巷道時，為了避免發生較大的誤差,在貫通前60100m范圍內，或亟待貫通的通風、疏水、運料及采煤巷道才允許使用。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。88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

4、鉆爆法破碎巖石為掘進的主要手段。 99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。1010光 面 爆 破光面爆破 光面爆破是在普通爆破基礎上發展起來的一種控制爆破。其實質是在井巷掘進設計斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼，控制每個炮眼的裝藥量，選用低密度和低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥同時起爆，使炸藥的爆炸作用剛好產生炮眼連線上的貫穿裂縫，并沿各炮眼的連線井巷輪廓線，將巖石崩落下來。應用光面爆破可使掘出的巷道輪廓平整光潔，便于錨噴支護，巖幫裂隙少、穩定性高、超挖量小，所以光面爆破是一種成本低、工效高、質量好的爆破方法。111

5、1具有以下四個方面的優點：由于光爆巷道成型規整，消除圍巖凸凹處的應力集中，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。由于光爆大大地減少了掘進超挖量（一般普通爆破的超挖量為20%30%，而光爆的超挖量只有4%6%）,因此，可減少材料（支護和炸藥等）消耗，從而降低成本，加快掘進速度。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。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。1212二、巖巷掘進施工安全注意事項嚴格執行正規循環作業圖表和鉆眼爆破說明書的規定。在炮眼布置

6、、爆破方法、鑿巖操作、裝巖運輸和架設臨時支護及永久支護時，應按各項操作規程操作，并執行其安全技術規定。加強頂板管理工作，特別在采用掘進與支護單行作業時，對臨時支架要班班進行檢查，發現安全隱患時，要先修復再掘進，防止出現冒頂將人員堵在里面。平行作業時，永久支護處的工作臺必須搭設牢固，并且不準影響運輸設備的通過。人員和車輛通過工作臺時要有專設的聯絡信號。13131414第三節、煤巷、半煤巖巷掘進鉆眼爆破法掘進煤巷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1.52.5m。炮眼布置方式和巖巷的炮眼布置方式基本相同，一般情況下都采用斜眼掏槽形式，為了防止崩倒支架，掏槽眼布置在

7、工作面中下部。當煤巷掘進斷面內有較軟煤層時，掏槽眼應布置在軟煤層中，可用扇形或半楔形掏槽。 煤巷掘進，同樣要推廣一道費時的工序。由于人工裝煤工人勞動強度大，生產率低，影響巷道掘進速度，已逐漸被機械裝煤所替代。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。該裝載機能連續裝載，效率高；用履帶行走，機動靈活，適應性強，裝載寬度不受限制。15151616（二）.煤巷支護針對煤巷壓力大、巖石變形和移動速度大的特點，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，為了施工作業的安全，必須采用前探梁支架。1717煤巷掘進施工中應注意的安全事

8、項1818二、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。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。多說情況下應盡可能不挑頂，而采取臥底，以保證頂板的完整性與穩定性。只有在煤層具有薄層假頂時，才將假頂挑去。另外在支護時，為了不破壞頂板可采用斜梁棚子或短腿棚子等。 對于區段回風巷，由于它兼有向回采工作面送料的用途，為了送料方便，可采用挑頂掘進。 在實際工作中，由于煤層地質條件的變化，為了滿足生產的需要，保持巷道的方向和坡度要求，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。19192、炮眼布置

9、半煤巖工作面，由于煤層較軟，掏槽眼多布置在煤層中。掏槽形式、炮眼間距和深度應根據巷道斷面大小、煤層厚度和位置以及循環進度而定。煤、巖分次鉆眼爆破時應加強頂板管理，防治崩倒支架，造成冒頂。施工組織半煤巖巷掘進的施工組織有煤、巖不分，全斷面一次掘進和煤、巖分掘分運兩種形式。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。在分掘分運施工中應對煤、巖采用不同鉆眼爆破、裝運方法，絕不能為了方便混在一起。2020第四節 上、下山掘進傾斜巷道斜井、上山、下山、溜煤眼等。斜井、下山一般由上而下施工；上山、溜煤眼多由下向上施工。由于巷道的傾斜角度和掘進方向不同，與平巷施工相比，在鉆眼爆破、裝

10、巖運輸、通風、排水等方面具有不同的特點。21211.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幾點：在迎頭打眼時，應將底部浮煤、俘矸清理到實底，排盡積水，嚴禁在水中打眼。在傾角較大的巷道打眼，每一個眼，釬桿拔出后立即插上木塞，防止浮煤、俘矸將眼封堵。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。打周邊眼時，為了便于把握巷道的坡度和方向，可現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”。 22222.排水下山掘進時，上部平巷的滲水，煤層或巖層本身及其頂底板的涌水，都可能流至工

11、作面。為了減少掘進工作面的排水工作量，有利于掘進施工，可以封閉上部平巷靠下山一段水溝，在下山巷道中，每隔一定距離（如1015m）開掘一條橫水溝等措施，攔截上部平巷滲水和煤巖涌水。 下山掘進的排水方式，根據下山傾角和長度大小以及涌水地點的不同，可采用不同的方法。掘進時如水量不不大，可直接用礦車或箕斗排水，如水量較大，需要用噴射泵排水。當下山傾角不超過25，長度不超過300m時，可采用單段排水，將水泵設置在工作面附近，直接把水排到上部水平；當下山傾角大于25，長度很大，且水巖巷道全長涌出時，可采用接力排水，在巷道中設置中間水倉。隨著下山掘進的延伸，中間水倉和水泵也應向下移設。2323二、上山掘進1

12、.鉆眼工作24242.通風掘進上山時應特別注意通風工作。由于瓦斯的相對密度小，常常積聚在上山掘進工作面附近，如果不采取措施，有可能發生瓦斯爆炸。因此，在瓦斯礦井上山掘進時，必須加強通風，采取雙巷掘進（一個進風，一個回風）；甚至采取自上而下的開掘方式。2525 第二章 頂板管理第一節 巷道支護 1.架棚支護 2.錨噴支護 3.錨索支護第二節 掘進巷道頂板管理 1.掘進工作面頂板管理的主要內容 2.巷道掘進期間日常頂板管理內容第三節 頂板事故防治 1.頂板事故的分類及其易發地點 2.頂板冒落的預兆 3.處理巷道冒頂的方法 4.巷道發生底鼓時的處理方法26第一節 巷道支護 開掘巷道后，破壞了周圍巖體

13、的應力平衡，巖體就會向巷道空間擠壓，出現礦山壓力，使井巷發生變形甚至坍塌。因此，必須加強頂板管理，對井下巷道進行有效的支護。常用的巷道支護形式有架棚支護、砌碹支護和錨噴支護等。2727一、架棚支護 棚式支架俗稱棚子，由一梁（頂梁）兩柱（柱腿）組成。是煤礦井下常用的支護形式。2828金屬支架金屬支架具有堅固、耐用、防火、架設方便，可制成各種構件，可回收復用等優點。金屬支架有金屬梯形支架和金屬拱形支架。金屬梯形支架金屬梯形支架有兩種類型，一種為梯形剛性支架；另一種為梯形可縮性支架，一般多用梯形剛性支架，梯形可縮性支架應用較少。 梯形剛性支架為一梁兩柱結構。梁柱連接方式多采用在柱腿上焊接一塊槽板，梁

14、上焊接一塊擋板，限制梁和柱腿上為了防止柱腿受壓陷入底板，可在腿下焊一塊鋼板底座。 梯形可縮性支架，也是一梁兩柱結構。頂梁用礦工字鋼，柱腿用“U”形鋼，由兩節構件組成，用卡纜連接，具有可縮性能。2929架設梯形金屬支架時應遵守下列規定：3030架棚巷道防止倒棚的措施所有架棚巷道施工，迎頭10棚必須使用棚撐或多功能探防器。大于10（含10）的傾斜巷道必須使用永久性棚撐。地質構造變化帶及巖石破碎地帶，必須使用永久性棚撐。棚撐材料可用鋼材，也可直徑不小于50mm的塘材棍或40mm40mm的方木。可縮性拱形支架，每棚都必須使用永久性拉桿，其數量、規格、質量要在作業規程中規定。3131架棚支護安全注意事項

15、3232三、錨噴支護錨噴支護時錨桿與噴射混凝土聯合支護的簡稱。二者又可單獨使用，稱為錨桿支護與噴射混凝土支護。錨桿支護錨桿支護就是在巷道掘進后，先向圍巖打眼，在眼孔內錨入錨桿，把巷道圍巖予以加固，充分利用圍巖自身的強度，從而達到支護巷道的目的。錨桿不同于一般的支架，它不只是消極地承受巷道圍巖所產生的地壓和阻止破碎巖石的冒落，而是通過錨入圍巖內的錨桿來改變圍巖本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而穩定的巖石帶，錨桿與圍巖共同作用而達到支護巷道的目的。錨桿支護時一種積極防御的支護方法。33333434錨桿分類按照錨桿的錨固方式可分為機械錨固式錨桿：包括楔縫式、倒楔式及脹殼式錨桿。黏結式錨固錨桿：

16、包括樹脂錨桿、水泥錨桿及水泥砂漿錨桿。摩擦錨固式錨桿：包括管縫錨桿及脹管式錨桿。混合錨固式錨桿：同時使用兩種或兩種以上錨固方式的錨桿。3535錨桿支護形式錨桿支護按組合構件可分為七類支護：單體錨桿；錨桿網；錨桿鋼帶；錨桿梁；錨桿桁架；錨桿錨索；多種組合，包括錨帶網、錨梁網、錨桿桁架網、錨帶（梁）網索等。根據巷道圍巖穩定性，采用合適的錨桿支護形式。錨桿支護施工安全注意事項巷道錨桿支護施工必須依據作業規程進行，并且嚴格按照作業規程的規定組織施工。錨桿眼必須按作業規程要求得間距和排距布置，錨桿至迎頭的間距必須小于錨桿的設計排距。打眼前必須敲幫問頂，撬掉活矸，按規定架設臨時支護，嚴禁空頂作業。鉆眼時應

17、按事先確定的眼位標志處鉆進。鉆完后應將眼內的巖粉和積水吹（掏）干凈。3636錨桿眼應做到當班打的眼應當班錨。錨桿的外露長度要符合作業規程的規定，一根錨桿上不允許上兩個托板或螺帽。錨桿眼必須按照規定角度打眼，不得打穿皮眼或沿順層面，裂縫打眼。使用樹脂錨桿時應用防護手套，未固化的樹脂藥包和固化劑具有毒性和腐蝕性，應避免與皮膚接觸。破損的藥包應及時處理，嚴禁樹脂藥包接觸明火。錨桿安裝時的預應力必須符合作業規程的規定，否則將可能導致重大事故的發生。3737錨桿施工要執行“五不”制度3838噴射混凝土支護噴射混凝土是將水泥、沙、石子（也即瓜子片）按一定比例混合攪拌后，送入混凝土噴射機中，用壓縮空氣將干拌

18、和料或潮料送到噴頭處，在噴頭的水環處加水后，高速噴射到巷道圍巖表面而起到支護作用的一種支護形式和施工方法，是一種不用模板，沒有澆注和搗固工序的快速、高效的混凝土施工工藝。噴射混凝土支護具有及時、密貼、早強、封閉的特點。根據使用機具或施工方法的不同，噴射混凝土大致可分為干式噴射法、半濕式噴射法和濕式噴射法三種。目前，使用較多的是半濕式噴射法，半濕式噴射法采用的是潮料。所謂的潮料就是先將噴射混凝土的骨料在地面或井下礦車內用水澆透，停放最少10h以上，其含水率保持在7%8%，然后按水泥配比拌合過篩。3939錨噴工應做好的安全工作錨噴工應佩戴勞動保護用品，如防塵口罩、護眼紗罩、風帽、長筒乳膠手套等。檢

19、查錨噴支護作業地段的圍巖情況，尤其是初噴前要先敲幫問頂，清楚危巖活石，以保證安全。把機械布置在圍巖穩定或已有支護的安全地帶。噴射機、注漿機、水箱、風包等均應安設壓力表、安全閥。高空作業搭設的工作臺應堅固可靠，操作人員應佩戴安全帶。發生堵管時，應盡量采用敲擊法疏通，若用高壓風吹通時，工作風壓不超過0.5MPa，同時要放直輸料管，噴射手應緊按噴頭，前方嚴禁站人。4040在錨噴支護區作業，噴后或注漿管嚴禁直接對人，非操作人員不得隨便進入作業區。施工中應經常檢查輸料管，出料彎管及注漿管有無磨薄擊穿現象，噴射機必須保持密封性能良好，發現問題及時處理。處理機械故障時，必須及時停機、斷電；開機送電時，必須要

20、先通知有關人員，以防發生安全事故。帶式上料機的傳動部分應有防護罩。噴射機內積料，嚴禁用手處理，繁殖發生人身事故。打錨桿眼前必須檢查頂、幫，處理危石。打眼前前方嚴禁站人，防止斷釬傷人。 4141聯合支護錨桿和噴射混凝土支護各有優點，但也都有不足之處。錨噴聯合支護，能使兩者取長補短，互為補充，是一種性能更好的支護形式。錨桿與其穿過的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土層防止圍巖風化剝落，并和圍巖結合在一起，對錨桿表面間的巖石起支護作用，從而提高了巖石拱的承載能力。噴射混凝土可以有效控制錨桿間巖石的掉落，但其本身是脆性的，當巖石變形較大時，易于開裂剝落。因此，可以再錨桿與噴射混凝土之前敷設金屬網，噴成鋼筋

21、混凝土層，提高噴層的整體性，改善噴層的抗拉性能，能有效地支護松散破碎的軟弱巖層，形成了錨網噴聯合支護。金屬網用鋼筋直徑一般為612mm，鋼筋間距一般為200400mm。4242采用錨桿、錨噴等支護形式時，應遵守下列規定：錨桿、錨噴等支護的端頭與掘進工作面的距離，錨桿的形式、規格、安裝角度，混凝土標號、噴體厚度，掛網所采用金屬網的規格以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織設計或作業規程中規定。打錨桿眼，必須首先敲幫問頂，將活矸處理掉，在確保安全的條件下方可作業。使用錨固劑固定錨桿時，應將孔壁沖洗干凈，砂漿錨桿必須灌滿填實。軟巖使用錨桿支護時，必須全長錨固。錨桿必須按規定做拉力試驗。煤巷還必須進行頂

22、板離層監測，并用記錄牌顯示。對噴體必須做好厚度和強度檢查，并有檢查和試驗記錄。在井下作錨固力試驗時，必須有安全措施。錨桿必須用機械或力距扳手擰緊，確保錨桿的托板緊貼巷壁。采用人工上料；噴射機噴射混凝土、砂漿時，必須采用潮料，并使用除塵機對上料口、余氣口除塵。噴射前，必須沖洗巖幫。噴射后應由養護措施。作業人員必須佩帶勞動保護用品。4343四、錨索支護錨索支護在煤礦的應用錨索支護技術在我國煤礦的發展較快，現在煤巷應用比較廣泛。錨索通常用來加強支護。煤巷錨索的主要作用是將下部不穩定巖層懸吊在上部穩定巖層中，因而可按懸吊理論進行支護設計。錨索支護適用于大斷面、地質構造破壞地段、頂板軟弱且較厚、高地應力

23、、綜放巷道等困難、復雜的巷道中。我國煤巷錨索支護，一般采用質量較大、穩定性較好的地質鉆機鉆孔，孔徑較大，大多在89mm及以上，錨索的坡斷力也較大，采用注水泥漿或注樹脂錨固。這種錨索錨固力雖大，但施工復雜、需設備較多，如用水泥漿錨固需養護67天、注樹脂膠泥錨固需養護45天h后才能張拉，不能及時承載，影響了錨索在煤巷中的應用。44444545第二節 掘進巷道頂板管理一、掘進工作面頂板管理的主要內容掌握巷道開掘后為圍巖體的范圍及圍巖應力分布情況。根據影響巷道圍巖應力的因素：圍巖的性質、巷道所處的深度、巷道周圍的地質構造、水文變化、巷道的斷面形狀與尺寸等，了解圍巖應力分布情況及在此應力作用下圍巖的變形

24、和位移后，才能選擇合適的支護材料、支護形式，達到維護巷道的目的。從有利于巷道圍巖的穩定性出發，合理選擇巷道的施工方法，減少各工序對頂板管理的影響。按作業規程規定控制工作面空頂距離和臨時支護的長度，盡可能縮短工作面空頂時間和臨時支護巷道的長度。施工中，做好基礎資料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時，按井巷工程質量標準進行檢查和驗收。4646二、巷道掘進期間日常頂板管理的內容敲幫問頂。上班進入工作面，打眼放炮前均應敲幫問頂，處理隱患，排除不安全因素后再作業。控制工作面空頂距離，超過規定的空頂距應先支護后掘進。單孔長距離掘進，要經常檢查工作面后方支架的情況，對于斷梁、折腿或變形嚴重的支架，應

25、加固修復。修復巷道時，修復地點以里的人緣應全部撤出，預防冒頂堵人。工作面內放炮崩倒的棚子應由外向里逐架扶棚復位。熟悉掘進巷道出現冒頂事故的原因，加強日常檢查，采用針對性措施，預防冒頂片幫事故的發生。4747第三節 頂板事故防治一、頂板事故的分類及其易發地點1.頂板事故礦井開采過程中的采掘工作面或在已掘的巷道內所發生的冒頂、片幫、掉矸等造成的人身傷亡和生產事故統稱為頂板事故。2.巷道頂板事故分類從巷道頂板事故發生力源出發，可以把巷道頂板事故分為壓垮型冒頂、漏垮型冒頂和推垮型冒頂三個類型。巷道頂板事故多發生在掘進工作面及巷道交岔點。3.掘進巷道易發生冒頂、片幫事故的地點4848掘進工作面容易發生冒

26、頂、片幫的地點主要有：4949二、頂板冒落的預兆響聲。巖層下沉斷裂、頂板壓力急劇加大時，支架會發生很大聲響；有時也能聽到采空區內頂板發出斷裂的悶雷聲。掉渣。頂板巖石已有裂縫和碎塊，其中小矸石稍受震動就掉落。片幫。冒頂前煤壁所受壓力增加，變得松軟，片幫煤比平時多。漏頂。破碎的偽頂或直接頂，在大面積冒頂以前，有時因為背頂不嚴實或支架不牢而出現漏頂。若不及時處理，會使棚頂托空，支架松動。頂板巖石繼續冒落，就會造成沒有聲響的大冒頂。裂縫。頂板的裂縫張開，裂縫增多。脫層（離層）。檢查頂板是否脫層要用“敲幫問頂”的方法，如果聲音清脆，表明頂板完好；如果頂板發出“空空”的響聲，說明上下巖層以及脫離。瓦斯涌出量突然增大。頂板淋水增大。5050三、處理巷道冒頂的方法1.按照處理冒頂的方法劃分5151直接支架法。在巷道圍巖已經穩定，冒落矸石又不多，冒頂范圍約為23架時，可采取直接支架法，即先在兩幫掏出柱窩，然后立好柱腿，緊接著架設頂梁，并且插背好，最后清理底部煤矸。再往前依次照上述程序操作，直至處理完畢為止。撞楔法。當巷道冒落矸石很碎時，可采用撞楔法處理。在冒頂的