井巷工程 第六章 煤巷施工

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第一节 全煤巷施工及配套设备

第二节 半煤岩巷施工

第三节 综采和综放工作面全煤切眼 锚网支 护设计和施工

第四节 全煤巷快速掘进作业规程编制

第六章 煤巷施工

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概述 煤巷施工特点

1 ）煤层巷道沿煤层或在煤层附近的岩层内掘进，易受瓦斯威胁；

2 ）煤层穿过的煤层或岩层一般强度较小，掘进容易，多采用掘进机掘进；但巷道稳定性较差，同时受采动影响；

3 ）施工过程中，远离井底车场，工作面多且分散，工程量大，运输、通风距离长；

4 ）由于煤层褶皱起伏大且有各种断层存在，施工中必须做好定向工作，避免无效进尺；

5 ）由于破碎煤层容易，但装运工作占用时间长。

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概述 煤巷施工的掘进顺序 1 ）在保证重点工程的前提下，只要运输、提升、通

风、排水等条件许可，应开展多工作面施工； 2 ）应先掘上山巷道，有利于展开多工作面施工； 3 ）对于区段运输巷道而言，应先掘区段轨道巷。因

为区段轨道巷一般是沿煤层走向掘进，这样可以探清煤层变化情况，为区段运输巷确定方向；

4 ）当设计有两翼风井且风井提前开工时，可由风井负担全部或部分煤层巷道的掘进任务，此时上山巷道可由上向下掘进，必要时也可上下对头掘进，提前贯通上山巷道，改善采区巷道施工时的通风及运输工作；

5 ）由于破碎煤层容易，但装运工作占用时间长。

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概述 我国煤巷施工现状 施工方法：钻眼爆破法、掘进机掘进法、风镐掘进法及水力掘

进法。 回采和掘进是影响煤矿生产的重要环节，采掘技术及其装备水

平直接关系到煤矿生产的能力和安全。比如： 2005 年国有重点煤矿综采机械化程度为 75.79% ，而综掘机械化程度为 25.87% ，综掘的发展远滞后于综采。

国产综掘设备的代表机组： S100 、 AM50 、 ELMB55 型等，也是我国创水平的 16 个综掘队均采用的三种型号机组，并创造了年平均进尺 8505m ，最高达 15342m 的好成绩。

神华东胜矿区、兖矿等矿井也引进了国外的连续采煤机，也发挥了良好的作用。

在煤层巷道中广泛推广使用煤巷锚杆技术，使巷道围岩地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护技术、施工机具、支护材料都得到了快速发展。

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第一节 全煤巷施工及配套设备

一、钻眼爆破法掘进煤巷

二、掘进机掘进煤巷

三、连续采煤机掘进煤巷

四、其它方式

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一、钻眼爆破法掘进煤巷 ㈠钻眼爆破

钻眼机械 钻眼一般采用 2 ～ 3 台煤电钻同时作业。炮眼深度

应考虑施工组织、技术和围岩性质一般为 1.5 ～ 2m ，炮眼间距视

煤层硬度，一般为 0.6 ～ 1.2m 。 炮眼布置 炮眼布置的原则与岩巷基本相同。由于煤质软，

掏槽容易，多采用单向掏槽 ( 如扇形掏槽、半楔形掏槽 ) ，当炮

眼较深、断面较小时，可用复式掏槽，若断面中有软煤夹层

时，掏槽眼应布置在软煤带中（图 6-1 ）。掏槽眼一般为 3 ～4

个，倾斜角度为 70 ～ 80 。断面较小时，可不设辅助眼。

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爆破器材 在有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤层中掘进巷道，

必须使用煤矿许用炸药，毫秒延期电雷管。使用毫秒电雷管必

须将爆破总延期时间控制在 130ms 以内，并必须全断面一次起

爆。

煤巷掘进同样应推广光面爆破技术，出于煤层较松软，为

达到光面要求，布置周边眼时必须考虑巷道顶、帮由于爆破

作用而产生的松动范围。参考表 l0—1 。

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三软煤层，复合顶板和再生顶板的节理裂隙发育、顶板容易分层、冒落，难以管理，沿这类煤层掘进巷道时，可采用“三小”技术以提高掘进效率和维护好顶板。

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㈡装煤 煤巷施工，装煤是一项费时的主要工序，目前主要

采用ZMZ—17 型装煤机、耙斗装岩机和转载机。 1 ． ZMZ—17 型装煤机 此机用履带行走，机动灵活，适应性强，能连续装

载，效率高。适用于掘进断面 8m2以上，净高 1.6m 以上及坡度

10° 以下的煤巷。如图 10-2所示，它由蟹爪、可弯曲链板输送

机和履带等组成。

2．转载机 转载机是安装在平板车上的胶带输送机（图

6-3）。装载效率为人工直接装车的 5倍以上。如果与装煤机

配合（图 6-4），可使装运连续作业，效率更高。

　　在煤巷和半煤岩巷断面能满足装载要求时，同样也可以

采用耙斗装载机进行装载。

为满足小断面煤巷装车的需要，各矿可自制一些小型装煤

转载机械。

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zmj-a-17装煤机 zmz2b-17装煤机

煤岩分装机 液压蟹爪式装煤机

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二、掘进机掘进煤巷 煤巷掘进机能够破煤、装煤并能将煤转载到运输设

备上。

它具有工序少、进度快，效率高，质量好、施工安

全、劳动强度小等优点。掘进施工煤巷是我国煤巷施工的发展

方向。

掘进机的工作原理基本相同，图 6-5为 ELM形掘进机结构

图。

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煤巷施工中采用掘进机掘进，再加上与之相适应的机械运输

设备与其配套形成一条机械化作业线，是加快煤巷掘进速度和

提高劳动生产率的根本途径，目前常用的配套方式有以下几

种。

㈠掘进机—链板输送机机械化作业线㈡掘进机—胶带转载机—链板输送机机械化作业线此

机械

化作业线。 ㈢掘进机—胶带转载机—可伸缩双向胶带输送机机

械化

作业线。㈣煤巷掘进机—仓式列车机械化作业线

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三、连续采煤机掘进煤巷 连续采煤机和掘进机在结构上的不同之处在于它的切割机

构为横轴式，宽度较大，可以一次掘出宽 3m左右的巷道。连续

采煤机包括截割系统、行走系统、转载系统等。连续采煤机是

房柱式采煤的主要设备，在美国和南非 , 井下煤产量的 60% 是

用连续采煤机开采的。

㈠ 连续采煤机的优点

⑴ 设备投资小而效益高。

⑵ 连续采煤机能够实现回采和掘进合一，矿井建设期短，出煤快。

⑶ 连续采煤机可用于房柱式采煤法，连续采煤机设备多采用履带或胶轮行走机构，移动十分方便。

(4) 连续采煤机可用于巷道掘进，掘进速度快、效率高。

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12CM18-10连续采煤机

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㈡ 影响连续采煤机在我国正常使用的主要因素有。

(1) 连续采煤机及其配套设备体积大、吨位高，且有些设备( 如梭车 ) 不能解体，因此，设备下井困难。在我国现有煤矿使用的连续采煤机，大多数都涉及到设备下井路线和生产系统的改造问题。

⑵ 缺乏支护、清道、除尘等方面的配套设备，生产能力受到一定限制。

⑶ 引进连续采煤机设备在电气防爆性能上与我国防爆标准的要求不相一致，使用前需报有关部门审批。

⑷ 设备主要部件或零件损坏时，在国内买不到配件，同时，引进设备价格昂贵，许多十分适合采用连续采煤机的地方、乡镇煤矿没有资金购置。

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㈢ 我国使用连续采煤机前景展望

连续采煤机用于回采，煤层应具备以下条件。

(1) 埋藏深度小于 300 m；

(2) 煤层倾角一般小于 10° ，最大不超过 12°；

(3) 煤层顶板要求中等稳定以上，具有良好的自控性和可锚

性，即能在较长时间内不冒落，顶板允许悬露面积 30 ～ 50 m2；

(4) 底板平整、无积水、抗压强度不能太低；

(5) 低瓦斯矿井。

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四、风镐掘进

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五、水力掘进 在水力采煤中使用。由高压水射流破下的煤，被

水冲到铺在巷道底板上的溜槽内，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。

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第二节 半煤岩巷施工

一、半煤岩巷采石位置的选择

二、炮眼布置特点

三、施工组织

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一、半煤岩巷采石位置的选择

巷道在薄煤层中掘进时，为了保证巷道的使用高度，必须

挑顶或卧底。因此，在巷道断面上既有煤层，又有岩层。当

岩层占掘进工作面面积， 1/5～ 4/5时，即称为半煤岩巷道。

半煤岩巷道掘进，采石位置有挑顶、卧底及挑顶兼卧底

有三种情况。如图 6-9所示。

a—挑顶； b—卧底； c—挑顶兼卧底

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二、炮眼布置特点 由于煤层较软，掏槽眼多布置在煤层部分，图6-10。

半煤岩巷道掘进钻机选择应尽量做到动力单一，但也可选

用两种不同动力的钻机。一般原则是当煤、岩的强度都不高

时，应选用煤电钻钻眼，当煤、岩的强度都较高时可都采用凿

岩机钻眼，当煤、岩的强度相差很大时，则可同时选用煤电钻

和凿岩机，或选用岩石电钻钻眼。

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三、施工组织

半煤岩巷道的施工组织有两种方式： 一种是全断面一次掘进 ,煤、岩不分掘分运； 一种是煤、岩分掘分运。 采用煤、岩分掘分运的方式时，形成煤工作面超前岩石

工作面的台阶工作面。

>1.2m

≮0.65m

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第三节 综采和综放工作面全煤切眼锚网支护设计和施工一、综放切眼锚网支护特点

⑴ 综放切眼断面及形式

断面：净宽为 7.5~8m;

断面积： 22~24㎡

断面形状：梯形或矩形

支护形式：工字钢梯形棚和木棚梁，单 体支柱。

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开切眼

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㈡综放切眼锚网支护技术要求

⑴ 高锚固力锚杆；

⑵ 长锚杆或锚索加强支护；

⑶ 两帮锚杆向煤体倾斜一定角度；

⑷ 导硐施工，加强临时支护；

二、综放切眼锚网支护

㈠地质生产条件

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㈡支护设计

1.断面形状选择微拱，拱高 200～ 500㎜，顶板逐渐下沉，变为平

顶。2.支护形式的选择

树脂全长锚固锚杆 +金属网 +钢梯为基本支护预应力锚索加强支护

3.锚网支护参数的确定

⑴ 顶部锚杆： φ20×2500㎜，间排距，导硐部分 600㎜×800㎜，扩帮部分， 700㎜ ×700㎜

⑵ 帮锚杆： φ16×2000㎜可切割玻璃钢锚杆，间排距，扩帮部分， 600㎜ ×700㎜

⑶ 金属网： 8号镀锌铁丝，网孔 50㎜ ×50㎜

⑷ 钢筋带： φ12㎜圆钢焊接

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4.锚索补强加固参数确定长度为 6.0m， φ15.4×6000㎜，破断力 260KN， 3块树脂药卷，预紧力大于 100KN。每排 4跟，间距1600㎜ ×1400㎜

1—锚索； 2—锚杆； 3—钢筋梯； 4—棱形网

5.支护说明

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㈢施工工艺

综掘落煤→清掉危矸→临时支护→铺顶网、布设钢梯、

加固前探梁→打中部锚杆孔→清孔→放树脂药卷→将锚杆下端

装上快速按装器插入孔内→开动锚杆掘拌药卷→停止掘拌保持

气腿腿力→开动锚杆钻机，拧紧螺母→按装其余顶部锚杆

顶部锚杆安装顺序由中间向两侧安装

滞后工作面 10m安装帮锚杆，安装锚索

㈣支护 效果验证

三、综放切眼锚网支护应用结论

⑴ 顶板支护重要，锚索加强支护很重要

⑵ 切眼帮角是支护的重要部位⑶ 全长锚固锚、网、带配合锚索支护适应性强

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第四节 全煤巷快速掘进作业规程编制

一、概述1.巷道名称

2.巷道位置

4.巷道用途

3.工程量

二、地质与水文概况

1.地质构造2.煤岩性质

3.水文情况

三、巷道断面设计及支护

1.断面设计

2.支护形式

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四、机械化割煤方式及工艺流程

1.切割顺序

2.工艺流程

铺帮锚网、安帮锚杆

割煤→临时支护→铺顶网→上钢带

顶部锚杆、锚索清底

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五、支护设计及质量要求

1. 锚杆支护参数

⑴锚杆⑵锚固剂⑶托板⑷钢带⑸锚杆间排距

⑹锚固力

⑺锚杆角度

2.铺网顶网、帮网参数3. 锚索

4. 质量要求

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六、循环组织及配套设备

1.施工组织

2.劳动组织

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3.循环组织

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4.设备及技术经济指标

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第六章 习题

2. 什么是煤巷，掘进机掘进煤巷常用的配套方式？

3. 什么是半煤岩巷，半煤岩巷的采石位置有几种，施工组织形式有几种？