掘进基本知识
主讲：娄殿文
山东龙矿集团技校安全培训中心
第一节 煤的基础知识
第二节 矿井开拓 第三节 巷道掘进
第四节 巷道支护
第一节 煤的基础知识
一、煤的形成与分类 1.煤的形成 煤是由古代植物一体变化而成。 2.煤的分类 按照工业用途，煤可以分以下三类: 动力煤，化工用煤，炼焦煤
通常经验
当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务 年限不长时，一般宜选用矿用工字钢支架、 锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面 形状一般为梯形或矩形。
如采区内的准备巷道和回采巷道。
通常经验
当巷道围岩不太稳定，矿山压力较大，且服 务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土 砌碹、料石砌碹或U型钢可缩性支架进行 支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆 形。 如井底车场巷道、主要运输大巷、回 风大巷或服务年限较长的准备巷道。

二、井田开拓方式的分类 1.按井筒形式分 （1）立井开拓 （2）斜井开拓 （3）平硐开拓 （ 4 ）综合开拓 : 采用立井、斜井、平硐等任何 两种以上井硐形式开拓的方式
立井开拓的优缺点和适用条件 优点：不受其他地质条件影响，适应能力强， 提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两 套提升设备 缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。 适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、 水文爆破周边眼满足以下要求： ⑴周边眼中心都应应布置在巷道设计 掘进断面轮廓线上，而眼底应稍向轮 廓线外偏斜，一般不超过100~150mm ,可使下一循环打眼时凿岩机有足够的 工作空间，同时要尽量减少超挖量。 ⑵底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150~200㎜，以 利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100～200㎜，以免巷道底板漂 高。
2．煤层按倾角分类 ①近水平煤层：开采倾角在8º 以下煤层。 ②缓倾斜煤层：开采倾角在8º ～25º 煤层。 ③倾斜煤层：开采倾角在25º ～45º 的煤层。 ④急倾斜煤层：开采倾角在45º以上的煤 层。
3．煤层按稳定性分类 ①稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显， 煤层结构简单或较简单，全区可采或基本可采的煤 层。 ②较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，变化规律较 明显，煤层结构简单至复杂，全区可采或大部分可 采，可采范围内厚度变化不大的煤层。 ③不稳定煤层：煤层厚度变化较大，变化规律不明 显，煤层结构较复杂至复杂煤层。 ④极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、 鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分 布零星的煤层。


石门——和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。 煤门——开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。 平巷——没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。 根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道分为开拓巷道、准备巷 道和回采巷道三类。 ⑴开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。 ⑵准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风 巷道。 ⑶回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。
炮眼布置
㈠掏槽眼 ㈡辅助眼 ㈢周边眼 ㈣炮眼布置
（一）掏槽眼
㈠掏槽眼 1.斜眼掏槽法
⑴单向掏槽法 ⑵多向掏槽法
2．直眼掏槽法
⑴直线掏槽 ⑵螺旋掏槽 ⑶角柱式掏槽
3．混合式掏槽
（一）掏槽眼
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，在一个自由面的基础上崩出第二个 自由面来，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽 效果的好坏对循环进尺起着决定性作用。 掏槽眼一般布置在巷道断面中央靠近底板处这 样便于打眼时掌握方向，并有利于其它多数炮眼的岩 石能借助于自重崩落。在掘进断面中如果存在有显著 的软弱岩层，一般应将掏槽眼布置在这些软弱层中。
四、 巷道断面
煤矿巷道类型 巷道断面形状 三类九种
巷道断面形状
影响巷道断面选择的因素
（1）作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷 道断面形状时起主要作用。 （2）巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形 状不可缺少的重要因素。 （3）矿区的支架材料和习惯使用的支护方式， 也直接影响巷道断面形状的选择； （4）掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的 选择也有一定影响。 （5）需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断 面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。
斜井开拓的优缺点和适用条件 优点：（与立井相比）施工简单，工期短， 井筒装备简单，投资少，掘进速度快。 缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用 高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。 适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾 斜煤层。
平峒开拓方式的优缺点及适用条件 优点： 1.开拓形式最简单、最有利； 2.出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少， 地面设施简单（无井架、绞车房）； 3.不需较大的井底车场及其硐室； 4.施工速度快，建井快； 5.无需排水设备，利于预防水灾。 适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山 岭、丘陵、沟谷。
煤层分类 1．煤层按厚度分类 ①薄煤层：地下开采厚度在1.3m以下，露 天开采在3.5m以下的煤层。 ②中厚煤层：地下开采厚度在1.3m～3.5m， 露天在3.5m～10m的煤层。 ③厚煤层：地下开采厚度在3.5m以上，露 天在10m以上的煤层。 在我国，6米以上的煤层称为特厚煤层
直眼掏槽法
⑴直线掏槽
⑵螺旋掏槽 •中心空眼为小 直径的螺旋掏槽 •中心空眼为大 直径 (d=l00~120mm) 的螺旋掏槽
直眼掏槽法(续)
⑶角柱式掏槽 三角柱掏槽
菱形掏槽
五星掏槽
直眼掏槽法(续)
直眼掏槽的特点是： 所有掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行；炮眼深度不受 断面限制，利于采用中、深孔爆破，便于采用高效凿岩机和凿岩台 车钻眼；直眼掏槽炮眼眼距较小，每一个装药炮眼的爆炸都可以破 坏两个炮眼之间的岩石；直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起者 附加自由面的作用。 空眼的作用，一方面对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用；另 一方面使受压岩石有必需的碎胀补偿空间。
三、矿井巷道
矿井井巷按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜 巷道。 1．垂直巷道 立井——有直接通达地面出口的垂直巷道，一般位于井田中部。 暗立井——没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备。 溜井——担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。 2．倾斜巷道 斜井——有直接出口通达地面的倾斜巷道。 暗斜井——没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的斜巷。 上山——无直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服 务的斜巷。 下山——位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。 3．水平巷道 平硐——有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。
根据巷道所在岩层分类： 岩巷：当岩层占掘进工作面4/5以上时（包括 4/5），即称为岩巷 煤巷：沿煤层方向掘进时，当煤层占掘进工 作面4/5以上时（包括4/5），即称为煤巷 半煤岩巷：沿煤层方向掘进时，当煤层占掘 进工作面1/5~4/5时，即称为半煤巷 其中：巷道顶（底）板：构成巷道顶(底)部 的岩石面，叫巷道顶(底)板，两侧的岩石面 叫两帮 工作面：正在施工的井巷，其末端随掘进工 作不断向前移动的岩石面称为工作面
斜眼掏槽法
⑴单向掏槽法
这种方法炸药集中程度低，在均质坚硬的岩石中很少使用，只是 在有明显松软夹层时才能取得良好的爆破效果。
斜眼掏槽法(续)
⑵多向掏槽法
斜眼掏槽法(续)
斜眼掏槽的特点是： 适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围； 掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道，但因炮眼倾斜， 掏槽眼深度受到巷道宽度的限制， 循环进尺也同样受到限制； 碎石抛掷距离大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称 时尤其如此。
直眼掏槽法(续)
缺点是： 凿岩工作量大，钻跟技术要求高，一般 需要雷管的段数也较多。
混合式掏槽
为了加强直眼掏槽的抛渣力和提高炮眼利用率， 形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式 掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为： 75~85°，装药系数不要太大，以0.4~0.5为宜。其 起爆顺序应安排在所有垂直槽眼起爆之后，以发挥抛 渣扩槽的作用。

二、煤层的分类及顶、底板 煤层分类 1．煤层按厚度分类 ①薄煤层：地下开采厚度在1.3m以下， 露天开采在3.5m以下的煤层。 ②中厚煤层：地下开采厚度在1.3m～ 3.5m，露天在3.5m～10m的煤层。 ③厚煤层：地下开采厚度在3.5m以上， 露天在10m以上的煤层。 在我国，6米以上的煤层称为特厚煤层
2、装药、爆破
注意事项： 装药
（1）装药前，首先必须清除炮眼内的煤粉或岩粉，再用 木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实。炮 眼内的各药卷必须彼此密接。有水的炮眼，应使用抗水 型炸药。 （2）从成束的电雷管中抽取单个电雷管时，不得手拉脚 线硬拽管体，也不得手拉管体硬拽脚线，应将成束的电 雷管顺好，拉住前端脚线将电雷管抽出。抽出单个电雷 管后，必须将其脚线扭结成短路。 （3）必须在顶板完好、支架完整、避开电气设备和导电 体的爆破工作地点附近进行。严禁坐在爆炸材料箱上装 配起爆药卷。装配起爆药卷数量，以当时当地需要的数 量为限。
（二）辅助眼
辅助眼又称崩落眼，既是大量崩落岩石和继续扩大掏 槽的炮眼。 辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距 一般为500~700㎜，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系 数（装药长度与炮眼长度之比）一般为0.45~0.60，如采 用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个 理想的光面层，即光面层厚度要比较均匀，且等于周边眼 的最小抵抗线。
定义：在煤岩体中采用一定的破岩手段将部 分煤、岩石破碎下来，形成掘进空间，接着 对这个空间进行支护的工作叫做巷道掘进。 根据掘进中的机械化程度，将巷道掘进分为 钻爆法掘进和综合机械化掘进。
一、钻爆法掘进
一）、钻眼爆破 1、钻眼：工具：电钻、风钻、凿岩机等 注意事项：检查设备完好 检查瓦斯浓度 检查巷道支护