8、采区巷道及煤仓.ppt

第八章采区巷道施工,第一节概述,我国矿井开拓布署大致经历两个阶段第一阶段为50年代采用的煤层开拓部署，但很难控制采动压力，从而使巷道维护十分困难。第二阶段为6080年代，大型煤矿大都采用岩巷开拓方式，为矿井的安全生产创造了良好的条件。但该矿井基建投资大，岩巷工程量大及建设周期长的缺陷。1990年改革开拓布置，提出采取上下山要布置在煤层中，有条件的运输大巷也要布置在煤层中的技术发展方向。目前我国煤巷及半煤岩巷的比重占井巷工程量的76以上。,沼气和煤尘威胁加强检查，采取相应安全措施，探水掘进容易，维护困难、采动地压安全条件下经济支护方式通风和运输工作复杂通风系统、运输设备及其调配。褶皱、断层等定向工作。,一.采区巷道的施工特点,（1）应提前施工主副井与风井贯通的采区上山工程，连锁工程的采区上山应先安排施工，工程量大的一般上山也要提早施工。（2）一般应先开轨道上山，以提前安装提升绞车，担负采区工程的施工任务。（3）凡工程量大，距井筒远，直接影响建井工期的采区工程应提前安排施工。（4）为了解决通风问题，有高沼气矿井的采区开拓，一般应在主副井与风井贯通并形成全负压通风系统后，再开拓采区煤巷。,组织采区巷道施工时，应考虑下列一些因素,（5）在建井期间为探明地质情况的采区工程应先行施工。如在煤矿同时开二条上山时，可先开人行通风上山，以提前探清煤层的赋存情况。（6）有煤与沼气突出危险的矿井，一般应先开岩石巷道，然后开溜煤眼、联络眼，从岩石巷中揭开煤层，排放沼气，然后进行煤巷施工。（7）涌水量大的上下山，最好采用上山掘进的方法。（8）巷道地压较大时，为避免施工过早而增大维修量，可在矿井试运转前安排施工。,,第二节煤巷施工,煤巷煤层占掘进断面面积4/5以上。岩巷岩层占掘进断面面积4/5以上。半煤岩巷煤层（岩层）占掘进断面积大于1/5、小于4/5。生产矿井掘进总量的75％以上为煤巷。,煤巷的掘进方法1.钻眼爆破法2.掘进机法3.连续采煤机法,一、掘进机,我国从1962年先后从原苏联、英国、日本、奥地利、匈牙利、美国、德国引进了各种类型的煤与煤-岩巷掘进机，目前我国生产掘进机，平均掘进速度达到600m以上，比钻爆法平均提高2.0～3.0倍，工效提高50％～100％。,根据煤矿掘进机械化程度发展目标测算，“十五”期间全国重点煤矿每年需要配备的重型掘进机数量为150台、中小型掘进机数量为120台左右。目前我国煤巷掘进主要仍采用AM50型和S100型掘进机，这两种设备均属国外20世纪70年代产品。,佳木斯力士隧道掘进机械股份有限公司S100型掘进机,EBJ系列悬臂式掘进机主要用于煤矿中煤巷、半煤岩巷的掘进，经济切割煤岩单轴抗压强度40100MPa，能够切割任意形状的断面，切割断面面积1224m2。,EBH/J-132型掘进机,,,重型掘进机广泛适用于铁路、公路、水利、国防等硬岩隧道的机械化掘进，实现掘进、运输、支护等同时作业，大幅度提高隧道施工的效率。,,EBJ-160型重型掘进机（60吨）EBJ2000G型重型掘进机（65吨）,,,EBJ-75型中型掘进机（25吨）S100型中型掘进机（25吨）,,中型掘进机是掘进软岩到中硬岩范围的隧道掘进机，适用于矿山的巷道掘进以及铁路、公路、上下水道等各种隧道的掘进。可实现掘进、运输、支护等同时作业。,德国STM-100型煤巷掘进机,双向胶带，即上胶带出煤，下胶带运料，能实现长距离连续运输，其能力大于掘进机的生产能力，可最大限度地发挥掘进机的潜力，实现连续掘进。进行永久支护时可接长胶带。该作业线在巷道长度大于600m时，其优越性更明显。,二、以掘进机为主的机械化作业线,1、掘进机一胶带转载机一可伸缩双向胶带输送机机械化作业线,2、掘进机胶带转载机链板输送机机械化作业线,链板输送机的运输能力大于掘进机的生产能力，可实现连续运输。采用链板输送机虽有链板接长频繁、占用循环时间长、劳动强度大等缺点，但它适用于坡度变化大、掘进长度较短的巷道。,该作业线主要由掘进机、胶带转载机、梭车（或仓式列车）组成。可将几辆梭车搭接成列车，将1个截割循环中的煤、岩经装载机构卸载于梭（仓）式列车内，然后用绞车或电机车将梭（仓）式列车拉到卸载地点卸载。它适用于卸载距离短，并有卸载仓的施工条件。,3、煤巷掘进机一仓式列车机械化作业线,三、掘锚机组机械化作业线,除掘进机本身可靠性影响外，主要配套环节，包括支护、转载、运输、供电、供排水、通风、通讯、安全等，是掘进速度受到制约的关键因素。据测算，在一个循环中支护时间占总时间的50～60，切割占20～30，系统的故障影响占10～15。如能解决支护与切割的同步或交叉同步作业，就可大大提高单位时间内的掘进速度。除神华、大同以及个别煤矿空顶距可达10m外，我国其它矿区顶板条件较差，为确保及时支护，只能停机作业。掘进与支护无法平行作业，所以速度普遍不高。,由于国内采准巷道断面较小，而掘进机机载锚杆机体积偏大，加之在采用Ｗ钢带时需定位钻孔。难度较大，因此未能在国内推广。,煤炭科学研究总院南京研究所研制的JMZ型掘锚机组,掘锚机组可节省移动和装钻机的时间，掘进速度可提高50至100，使顶板及时支护，安全可靠。,四、以连续采煤机为主的机械化作业线,连续采煤机是一种具有较大截割宽度的集落、装运及行走为一体的联合机械化综掘设备，广泛应用于矩形断面煤巷的双巷或多巷快速掘进，以及房柱或房式开采、边角煤开采、残留煤及煤柱回收。已成为现代高产高效矿井的重要设备。,,为了便于配套设备的换位作业，一般是采用三巷或四巷式掘进，而不适于掘进单巷。在同时掘进多条巷道时，最合适的巷道条数是三条，巷道条数过多会影响综采工作面的准备速度，少一条则不利于设备的换位作业。,1.连续式采煤机快速掘进成巷技术连续式采煤机在我国一些煤矿获得了应用，并取得了良好的效果。我国除少数煤矿如神华的上湾矿使用连续式采煤机专门用于采煤外，大多数矿井主要是用于掘进煤层巷道，其主要配套设备有连续式采煤机、锚杆钻车、铲车、运煤车、破碎机、胶带输送机等设备。,锚杆钻车,运煤梭车,2.采掘锚一体化快速掘进成巷技术将采煤、掘进与支护结合在一起，实现快速掘进成巷。核心设备是采掘锚机组，它实际上是连续式采煤机与锚杆打眼、安装机复合的一体化设备，可以完成切割、装煤工序，又能够完成钻孔、安装锚杆等工序，从而减少了掘进工作面的设备和人员，掘进工作面的空顶距可以缩短到0.75～1.4m。并且采用了临时支护措施，使得掘进与支护作业更加简单和安全，掘进成巷速度也较快，还能适应巷道布置方式的变化。在国外已经成熟并得到广泛应用。例如澳大利亚长壁工作面顺槽80以上采用掘锚一体化的掘锚机组施工。奥钢联开发的ABM锚杆机采煤机，3min内即可完成巷道掘进、锚杆安装的循环作业，可以满足月产60～80万吨长壁回采工作面顺槽巷道掘进的要求，是一种理想的、可靠的、快速掘进的机械。这种宽头高效连续采煤机装有2～3台液压锚杆机。,具体操作工序是先将4个或6个自动临时顶柱油缸支撑在巷道中，为液压锚杆机提供基础。同时，机械（包括截割、装载、运输机装置）用液压向前推进，进入煤壁工作面掏槽、截割。掏槽的深度由顶板锚杆排距确定。安装好锚杆和完成截割循环后（正常情况下需2.5～3.0min），收回顶柱油缸，后撤截割滚筒和装载铲板，整机向前移动，开始下一个循环。该机日进尺可达165m，1999年3月曾创最高班进尺98m的纪录。与连续采煤机、机载锚杆机相比，其主要优点是实现了连续采煤机掘进和锚杆安装机安装锚杆平行作业，能适应斜巷作业；机械长度很小，液压推进掏槽掘进，具有易掘进弯道和交岔点的特点。,（1）大力开发推广掘锚联合机组。为适应日产万吨级综采工作面快速推进的需要，20世纪90年代初期发达国家研制开发了集快速掘进、锚杆支护为一体的掘锚机械化平行作业装备掘锚联合机组。该设备在英、澳等国应用中取得良好效果，在大断面煤巷掘进中年进尺高达15000～20000m。目前掘锚机组在国外已趋成熟并得到了广泛应用。,“七五”以来，国有重点煤矿综掘机械化水平不断提高，但采用锚杆支护的综掘巷道月进尺始终在300m左右。其原因是，采用锚网支护的综掘巷道大都是用单体气动或单体液压锚杆钻机与掘进机配套，这种配套方法机械化程度低、劳动强度大、安全性差、速度慢。,五、煤巷快速掘进与支护技术发展趋势,（2）广泛采用连续采煤机。连续采煤机多巷掘进是美、澳等主要采煤国家长期采用的掘进技术。我国神华集团采用连续采煤机掘进高产高效工作面煤层平巷，取得了极其显著的技术经济效益。2000年大柳塔矿创出年进22324m巷道的水平。兖矿集团南屯煤矿也达到了11000m/a的水平。同时，在综采工作面生产强度不断增大的情况下，多巷系统是满足工作面通风、运输、行人和设备安设的最佳选择。我国已研制开发了连续采煤机多巷掘进的防爆柴油机胶轮车、连续运输系统等相关配套设备。,（3）全面推广锚杆支护技术。我国煤巷锚杆支护技术与成套装备已基本形成，煤巷锚杆支护技术已得到广泛应用，从薄及中厚煤层中回采巷道到综采放顶煤工作面沿煤层底板掘进的顶煤巷道，从顶板比较稳定的煤巷到复合破碎顶板巷道，从实体煤巷到沿空掘巷，从小断面巷道到大断面开切眼，锚杆支护的使用范围越来越广，为矿井实现高产高效创造了良好条件，取得了巨大的技术经济效益。,,第三节半煤岩巷施工,采石位置的选择挑顶生产需要采石位置卧底影响因素施工需要挑顶兼卧底维护需要,,,2．炮眼布置特点掏槽眼布置在煤层中钻机的选择,3．施工组织全断面一次掘进煤质不好的薄煤层（小于0.5m）煤岩分掘分运（采掘平衡）,,第四节上下山施工,一.上山掘进上山自运输水平向上倾斜的巷道。上山掘进自下向上掘进（无瓦斯突出）。1.破岩与通风,2.装岩与运输装岩与排矸容易巷道坡度装岩运输＞30人工溜槽或自溜＜10ZMZ17型装煤机链板机或矿车10～30耙斗机固定溜槽,第四十七条由下向上掘进25以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。,我国斜井施工，从1972年湖南建井三处创月成井364.5m以来，陕西煤炭基建公司二处、四处又分别创造了452，504，605，705.3m的月成井速度，使我国斜井施工速度在世界上保持领先地位；鸡西、开滦、阜新、涟邵等矿区，也都创造了斜井施工速度的较高水平，并总结出了具有我国特色的“两光三斗”（激光定向、光面爆破、耙斗装岩、箕斗提升、漏斗排矸）机械化配套作业线施工经验。近10多年来，阳泉、丰城、大同等矿区在大断面斜井施工中又有了突破性进展，取得了优异成绩。但是，全国斜井年平均施工速度却较低50年代平均为月进30～45m，60年代为30～55m，70年代为35～55m，80年代以来为50～60m。,二.下山掘进（斜井掘进）,1.破岩、装岩及运输①破岩中深孔光面爆破、抗水炸药、抛渣爆破、坡度经过“七五”中深孔爆破科技攻关，一次爆破深达2.5～3.0m。近年来我国斜井施工炮眼深度普遍采用1.8～2.5m。国内目前最常用的凿岩机是中频YT-28型。一般是按井筒断面配置风钻台数，可取4m2/台，3～5台同时作业，工作面钻眼平均生产率可达86.1102.6m/h。为了保证准确的井筒掘进方向，使掘进断面超挖量控制在3％以内和测量工作不影响掘进其他工序的进行，在斜井施工中采用激光指向仪进行测量，已得到推广。在铜川矿区下石节斜井施工中，采用的激光仪指向，以激光束为依据，曾用一根带有刻度的木尺，可以准确、迅速地为井筒掘进、支护、铺轨指示方向。,②装岩耙斗机，固定（增设2个大卡轨器）70年代，斜井施工设备配套能力小，耙斗容积为0.17～0.6m3；80年代至今，耙斗机整机系列化，斗容朝大型化方向发展，如P型系列斗容为0.3、0.6、0.9、1.2m3，可满足快速施工要求。其中P120B型耙斗装岩机技术生产率高达120～180m3/h。在斜井施工中，为了配合箕斗提升，加长了耙斗装岩机的卸料槽；为防止机体下滑，在两侧增设了两根可调整高度的支撑，在后部增设了大型卡轨器。耙斗装岩机使用台数，可根据工作面掘进宽度选用。当大断面斜井施工时，如没有相应的大型耙斗装岩机，可使用两台较小的耙斗装岩机装岩,③提升运输箕斗－－矸石仓调节运输＜25链板机＜30矿车或箕斗＞30箕斗（无卸载轮前卸式箕斗，8m3，提升速度3m/s）我国斜井施工提升设备由矿车串车提升逐渐发展到目前的箕斗提升。箕斗容积由60年代的2m3左右发展到当今的3，4，6，8m3，8m3以上的大型箕斗也已开始使用。地面矸石仓由过去的4～6m3的简易木结构发展到目前的金属装配式的16，24，32，40m3的大型储矸仓；辅以自卸卡车后，地面排矸能力大大加强。陕西煤科院与西安矿院联合研制装配式40m3矸石仓，拆、装、搬迁方便，卸载高度1.5m和2.5m。,2.支护70年代以前我国普遍采用料石砌碹，之后现浇混凝土支护和锚喷支护逐渐将其取代；现浇混凝土支护具有整体性强、防水性好等特点，实现机械化作业较料石砌碹具有较好条件。但至目前，锚喷支护在基岩段施工中已占较大优势。通化矿务局于1974年创干拌合料输送距离1013m纪录，华亭矿务局于1994年又取得了连续送料1110m的好成绩。锚喷支护机械化作业线主要由砂石筛洗机、输送机、储料罐（砂、石、水泥）、搅拌机和机械手等组成，筛洗机、输送机、储料罐和计量器设在地面，搅拌机设在井口附近或邻近硐室内，喷射机在井下随支护工作面移动。,3.排水与治水①避位置②防井口标高③截上部含水层的水横向水沟、截，导至临时水仓。④堵上部水沟漏水⑤排5～6m3/h（过去采用喷射泵进行工作面排水，目前广泛应用潜水泵。风动、电动潜水泵配合箕斗或转水仓各施工单位均在使用。近年研制的风动隔膜泵性能更为优越，如QOB-15N型，噪音小于80db，最大流量15m3/h，最大扬程58m。630m3/h，临时水仓－卧泵排水⑥注注浆封水,斜井施工安全挡车器的种类很多，各具特色，如兜车安全绳、钢丝绳挡车器、安全门挡车器、钢丝绳挡车帘、气动安全门、电动挡车器、手拉常闭式钢轨挡车器等，各施工单位多根据习惯选用。预防跑车事故①加强对提升钢丝及连接装置的检查；②操车设备（推车机、阻车器等，人员疏忽占70）③上部设置挡车板；④下部设置阻车器钢丝绳阻车器,摆杆挡车器示意图1一限位架；2一摆动阻车杆；3一阻车活动插杆；4一支承转动架；5一滑轮固定立柱；6一配重块；7一手动拉勾；8一提升固定环,5.辅助作业与设施电视监控。大同矿务局马脊梁新高山主斜井快速施工中，采用电视监控装置，井口调度室设一台电视，井下采用远红外射像探头，直接反应井下施工过程实况。绞车房设置一台电视，井口栈桥安置摄像机，将卸载全过程直接反应给绞车司机，平均每次提升节约卸载时间20～30s。目前我国斜井机械化作业线，机械掘进装备程度比较高，施工生产能力较大，施工速度较快，达到了国际先进水平；但工效较低，掘进工效为2～3m3/（工日），全员工效1～1.2m3/（工日）。而日本掘进工效达9.45m3/（工日），全员工效5.85m3/（工日）。我国工效仅为其1/6～1/4。从整体配套看，还不能实现动力单一化。,,第五节煤仓的施工,⑴煤仓的位置主井井底、采区下部车场⑵煤仓的形式垂直煤仓圆形断面；倾斜煤仓拱形断面，55-70⑶煤仓的支护混凝土浇注，壁厚300～400mm；锚喷支护⑷施工方法和步骤①开凿反井；②刷大断面；③自下向上进行支护。,一.煤仓基本情况,1.普通反井法,二.反井的施工方法,2.吊罐反井法用吊罐施工反井，先在煤仓顶部平巷按煤仓中心线向下钻出一个直径大于130mm的绳孔。钢丝绳上端与绞车相接，通过绳孔下放到煤仓底部平巷，挂上吊罐。工人在保护伞下的吊罐工作台上进行作业。这种施工法比普通反井法有所改进，但仍然是自下而上打反井，普通施工法的弊端并未消除，而且各种杂物和石块易坠入绳孔，放炮也会挤压绳孔，钢丝绳损失不易发现，随时有断绳卡罐和过卷危险。,3.深孔爆破法山东兖州矿务局北宿煤矿东西各有一个立式圆筒煤仓，高度分别为7米和8米，净直径为3.4米，喷射混凝土支护，厚度为150mm。煤仓上口与17层煤胶带输送机上山机头硐室相接，下口与运输大巷相通。,4．反井钻机法,国外六十年代就开始生产使用反井钻机进行反井施工，反井钻机钻井工艺不断得到完善和发展，目前在工业发达的国家中使用反井钻机钻凿反井的比重已超过60以上，有的达到90。,,反井钻机是一种机械化程度高、安全高效的反井施工设备。尤其是用它钻凿煤矿的反井、井下煤仓、溜煤眼、延伸井筒及各种暗立井时可大大提高建设速度。它还具有减轻工人劳动强度、作业安全、成井质量好等优点。,⑴准备工作①施工上下水平硐室（操作空间）②砌筑钻机基础（320.3m）③钻机安装（上顶下锚）与调试。⑵开凿先导孔（216-311mm）⑶反井施工，扩孔钻进，直径1.0-1.8m，下巷装运矸石。⑷爆破拆除上硐室底板以下的2.0m岩柱,,本章要求,,1．采区巷道施工有哪些特点2．应如何安排采区巷道的掘进顺序3．采用爆破落煤时，钻、爆工作有何特点4．部分断面掘进机有何优点怎样才能保证不间断快速施工5．应如何选择半煤岩巷的采石位置怎样组织半煤岩巷道的施工6．简述上下山各自的施工特点7．煤巷锚杆支护的材料有哪些8．煤仓有哪些施工方法9．反井钻机法施工煤仓有何优点,