《井巷工程重点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《井巷工程重点（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、井巷工程：是研究地层中井筒、巷道、硐室设计和 施工基本原理、方法和技术的应用技术科学。在矿 井建设总工程量中占50%70%。井巷工程的基本理论主要研究井巷破岩机理和围 岩压力，为进行工程设计和施工做理论准备。工程 设计是指按照矿井生产需要，服务年限围岩性质 等经济条件，经济合理地确定井巷的断面形状，尺 寸和支护结构等。施工则是按照设计要求和施工条 件采用不同方法和手段开凿井筒巷道或硐室。岩石：是由一种或多种矿物组成的。每种矿物都有 一定的内部结构和固定的化学成份，因而各具有一 定的物理性质和形态。岩块：从地壳岩层中切取出 来的小块体，通常是指岩石材料。岩体：指岩石工 程周围较大范围内的自然地质
2、体。岩石的碎胀性：岩石破碎以后空隙增多而总体积比 整体状态下增大的性质岩石在不同应力状态下的强度值的规律：三向等压 抗压强度三向不等压抗压强度 双向抗压强度 单向抗压强度 单向抗剪强度单向抗弯强度单 向抗拉强度岩石的可钻性与可爆性：用来表示钻眼或爆破岩石 的难易程度普氏岩石分级法的实质是：由岩石的单向抗压强度 （MPa）除以10（MPa）得到的数值即坚固系数f，它表 示岩石在各种采矿作业（钻凿、爆破等）以及地压等 外力作用下受破坏的相对难易程度。优点是：指标 单一，分类方法简单易行；缺点是：只反映了岩石 开挖的难易程度，不能反映围岩维护的难易程度； 由于定级的标准以岩块强度为基础，不能说明岩体
3、 的完整性和稳定性等特征，因而不能指导巷道支护 设计；由于分类等级较多，使用起来不很方便。围岩松动圈：巷道开挖后，一方面在巷道周围形成 很大的应力集中，另一方面由于围岩受力状态从三 向受压变为两向或单向受压使得围岩强度下降，当 应力值大于围岩强度时就会在巷道周围形成一定 厚度的破碎区，该破碎区就称为围岩松动圈。围岩松动圈分类有三个突出优点：1绕过了地应力、 围岩强度、结构面性质测定等困难问题，但又着重 抓住了它们的影响结果，即松动圈是一个综合指 标；（2）松动圈系实测所得，未在重要方面作任何 假设；（3）松动圈大小很容易用声测法获得，确定 支护参数时直观简单，现场应用十分方便。岩体分级遵循的主
4、要原则：1：分级形式要简单， 含义要明确，应具有科学意义和实用价值2：分级 指标不宜过多并应容易获得3：分级应明确表达出 岩体的基本特性和影响岩体稳定性的主要因素4： 分级方案应体现超前预报性，即在巷道设计施工 之前人们要了解到未来巷道开挖后围岩稳定状态 和不同稳定类型岩体的空间分布常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩风动凿岩机原理：以压缩空气为动力的钻孔机具， 用钢管和软管将压气输入凿岩机，使其产生冲击和 旋转作用，带动钎杆和钻头凿出炮眼。凿岩机动力来源可分为：风洞凿岩机、液压凿岩机、 电动凿岩机。按其支架方式凿岩机可分为：手持式、 气腿式、向上式（伸缩式）和导轨式凿岩机。低频、 中频和高频凿
5、岩机风动凿岩机的工作机构：冲击机构，转钎机构，排 粉机构，润滑机构用空气压缩机产生的压缩空气做原动力，与使用电 力相比较有如下优点：1在有瓦斯矿井中，可以避免因电动机具产生的电 火花而引起瓦斯爆炸；2不会因为过载而损坏机 具，适用于钻削坚硬岩石的冲击式机具和负载变化 很大的风动工具；3压缩空气可进行能量储存，不 凝结，输送方便；4压缩空气以及风动机具排出的 空气不污染环境并有助于井下通风。尽管空压机 和风动机具的效率较低，风动机具工作时的展动和 噪声较大。但因上述优点空压机仍然广泛地应用于 煤矿生产。爆炸：物质发生急剧变化，瞬间发出大量能量，对 周围介质做功，使之发生破坏，同时可能伴随声、 光
6、、热效应的现象，称为爆炸。爆炸现象分：物理爆炸；核爆炸；化学爆炸， 爆炸三要素：反应的放热性、生成大旦气体产物、 化学反应和传播的快速性炸药分类按组成划分单质炸药混合炸药用途分， 起爆药猛炸药发射药氧平衡当Kbo时，即当炸药中的氧完全氧化可 燃元来后尚有剩余时，称为正氧平衡。正氧平衡炸 药未能充分利用其中氧量，且剩余的氧与游离氮化 合时，可生成氮氧化物有毒气体并吸收热量。氮氧 化物还能对瓦斯爆炸起催化作用。当义Kb Vo时， 即当炸药中的氧不足以完全氧化可燃元素时，称为 负氧平衡。负氧平衡炸药未能充分利用可燃元素且 生成可燃性气体co和H2,甚至还有固态碳。co是 有毒气体，生成CO的热量只约
7、为c02生成热的1 /3,可降低炸药的发热量。当Kb = o时，即当 炸药中的氧恰好能完全氧化可燃元素时，称为零氧 平衡。零氧平衡炸药的氧和可燃元素都得到充分利 用，能放出大量热量且不会生成有毒气体。爆热：单位质量炸药在定容条件下爆炸时放出的热 量称为爆热，单位是kJ/ m01或kJ/ kg。燃烧和爆 轰：在外界能量激发下炸药的化学变化过程则有燃 烧和爆轰两种形式。区别：燃烧靠热传导传递能量 和激发化学反应，而爆轰则靠压缩冲击波作用传递 能量和激发化学反应；燃烧速度通常约为每秒数十 毫米到每秒数米爆轰波与爆速及其影响因素：压力继续向前传播。这种伴随有化学反应的冲击波，称为爆轰波。冲击 波头与紧
8、跟其后的化学反应区以相同的速度向前 传播，这个速度称为爆轰波传播速度，简称爆速。爆速除与炸药本身的化学性质如燥热、化学反应速 度有关外，还受装药直径、装药密度和粒度、装药 外壳等因素影响。炸药的猛度是指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物 对邻近局部固体介质的破碎能力炸药爆力：是指爆生气体在高温下膨胀做功破坏周 围介质的能力。炸药的敏感度：炸药在外界起爆能的作用下发生爆 炸的难易程度（简称炸药的感度）。热感度是指在 热能作用下引起炸药爆炸的难易程度。加热感度火 焰感度。机械感度，是炸药对冲击、摩擦、挤压、 针刺等机械作用的敏感程度。爆轰感度，是指炸药 对别的炸药爆炸时所产生的爆轰冲击的敏感程度。 殉爆
9、，是指装有雷管的主动药包爆炸时，能使相隔 一定距离的另一同种药包发生爆炸的现象。最大安全电流：给电雷管通以恒定电流5mm不爆的 电流最大值叫做最大安全电流，又称工作电流。最 小发火电流：若从最大安全电流开始将电流逐渐增 大，则雷管爆炸的百分数也逐渐增高，当电流达到 某一数值时将会达到99. 99%发火率（考虑万分之 一的由于雷管内部疵病造成不爆），这时的电流值 称为最小发火电流。最小抵抗线：如果将一个球形或立方体形药包（爆 破上称之为集中药包埋入岩石中，岩石与空气相 接触的表面叫做自由面，药包中心到自由面的垂直 距离叫做最小抵抗线。通常把爆破漏斗半径r与最 小抵抗线W的比值叫做爆破作用指数M炮
10、眼利用率：通常把实际爆落深度与炮眼深度之比 叫做炮眼利用率，用n表示。炸药爆炸可能引爆瓦斯与煤尘爆炸的因素有三：空 气冲击波，炽热的固体微粒相爆炸生成的高温气 体。在瓦斯矿井放炮必须使用煤矿许用炸药，常用 的煤矿许用炸药有被筒炸药、当量炸药和离子交换 炸药等。毫秒爆破：利用毫秒雷管或其他设备控制放炮的 顺序，使每段之间只有几十毫秒间隔，叫做毫秒爆 破或微差爆破。光爆：根据施工图纸的要求，在巷道和地下工程掘 进爆破后，成形规整、表面光滑，轮廓线以外的岩 石不受扰动或破坏很小，尽可能地保持围岩自身强 度。这种人为控制的爆破方法，就叫做光面爆破， 简称“光爆”。光面爆破优点：光面爆破是一种先进的、科
11、学的爆 破方法，可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于采用 锚喷支护涸岩裂隙少、稳定性高；超挖量小。所以 光面怨破是一种成本低、工效高、质量好的爆破方 法。原国家煤炭部规定的光面爆破的质量标准如 下：围岩面L留下均匀眼痕的周边限数应不少于 其总数的50%超挖尺寸术得大于150 mm，欠挖 不得超过质量标被规定；围岩面上不应有明显的 炮震裂缝。巷道断面设计的内容与步骤是：首先：选择巷道断 面形状、确定巷道净断面尺寸并进行风速验算，其 次，跟据支架参数和道床参数，计算出巷道的设计 掘进断面尺寸，并按允许超挖值求算巷造的计算掘 进断面尺寸；再次，布置水沟和管缆；最后，绘制 巷道断面施工图，编制巷道特征表和
12、每米巷道工程 量和材料消耗量表。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工 要求条件下，力求提高断面利用率，以取得最佳经 济效果。巷道断面形状的选择：主要应考虑巷道所处的位置 及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方 向、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和 支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因 素。验算风速的原因巷道的风量确定后，断面越小风速 越大。风速太大不仅会扬起煤尘、影响工人身体健 康和工作效率，而且易引起煤尘爆炸事故。为此，煤矿安全规程规定了各种不同用途的巷道所允 许的最高风速对钻眼要求平、直、齐、准炮眼要按照以下要求施 工：所有的周边眼应彼此平行，其深度一般不应比
13、 其他炮眼深。各炮眼均应垂直于工作面，实际施工 时，周边眼不可能完全与工作面垂直，必然有一个 角度，根据炮眼深度一般此角应取35如果工 作面不齐，应按实际情况调整炮眼深度和装药量， 力求所有炮眼底均落在同一横断面上。开眼位置要 准确，偏差值不大于30mm。对于周边眼开眼位置均 应位于井巷断面的轮廓线上，不允许有偏向轮廓线 里面的误差。掘进工作面的炮眼掏槽眼、辅助眼和周边眼，其爆 破顺序必须足延期起爆，先掏槽眼，其次辅助眼， 最后周边眼，以保证爆破效果。掏槽眼的作用是首先在工作面上将某一部分岩石 破碎并抛出，在一个自由面基础上崩出第二个自由 面来，以便为其他炮眼爆破创造有利条件。掏槽方 式按照掏
14、槽眼的方向斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式 掏槽辅助眼又称崩落眼是大量崩落岩石和继续扩大掏 槽的炮眼。周边眼是爆落巷道周边岩石最后形成巷道设计断 面轮廓的炮眼。炮眼布置方法和原则如下：工作面上各类炮眼布 置是“抓两头、带中间”。即首先选择掏槽方式和 掏槽眼位冒，其次是布置好周边眼，最后根据断面 大小布置崩落眼。掏槽眼通常布置在断面的中央 偏下，并考虑崩落服的布置较为均匀和减少崩坏文 护及其他设施的可能。周边眼一般布置在巷道断 面轮廓线上，预眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼 相互平行，眼底落在同一平面上。崩落眼均匀地 布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔 为自由面层层进行布置。 巷道掘进的爆破参
15、数：炮眼直径，数目，深度，单 位炸药消耗量掏槽眼和辅助眼的装药结构根据起烃药包所在位 置不同，有正向装药和反向装药起爆方法岩巷掘进一般采用发爆器起爆，所以雷管 多采用串联方式，联接简单不易遗漏，可用于有瓦 斯与煤尘爆炸危险的工作面。掘进通风方式有哪些？各自的优缺点是什么？ 答：掘进通风方式有压入式、抽出式和混合式。 压入式优点是污风不通过局部通风机，安全性高； 有效射程远，工作面通风效果好；正压通风，可使 用柔性风筒。缺点是污风经巷道排出，作业环境差； 巷道较长时，污风排出巷道的时间长，需要风量大。 抽出式优点是污风经风筒排出，巷道作业环境好； 当风筒吸入口距工作面小于有效吸程时，通风效果 好
16、，所需风量少。缺点是污风通过局扇，当局扇防 爆性能不良时，有瓦斯爆炸危险；有效吸程较短， 风筒吸入口距工作面较远时，通风效果差；不能使 用柔性风筒。混合式通风兼有压入式、抽出式的优点，通风效果 最佳；但通风设备较多，管理较复杂，抽出式风机 安全性较差，并且不能使用柔性风筒。传统锚杆支护机理（1）悬吊理论机理：将巷道顶 板较软弱岩层悬吊在稳定岩层上，以避免较软弱岩 层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬 吊的岩层重量。缺点：没有考虑围岩的自承能力， 而且将被锚固体与原岩体分开。（2）组合梁理论机 理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加岩层间的摩擦 力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现 象，提高其自撑能力。将几层薄岩层锁紧成一个较 厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下， 这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大 大减小，组合梁的
