1、,第一章 施工准备 第一节 读图与绘图,一、地质构造 地质体的概念地质体：各种成因的自然岩石体或土质体。特点：形态各异，尺度多种，性状多样,（一）产状要素 虽然构造的类型、成因、规模和形态千差万别，但从几何学上看，其基本结构可归纳为面状结构和线状结构。观察和测定这些面状结构和线状结构的空间方位和产出状态即产状，则是构造地质学研究的基础。“产状”是什么？产状要素,产状三要素面状构造的产状指面状构造的空间产出状态，即指其与水平参考面和地理方位之间的关系。任何面状构造或地质体界面的产状均以其走向、倾向和倾角的数据表示。其中，倾向和倾角是必要条件。,一般认为：除盆地（包括洋盆和陆盆）的边缘外，沉积岩层
2、的初始产状都是水平的，受到力的作用发生变形后，它们的产状才有可能发生改变。,走向、倾向、倾角()走向:倾斜面与水平面的交线叫走向线（左图中AE），走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。,倾向：倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线（OD），倾斜线在水平面上的投影所指的（沿平面向下倾斜 的）方位即倾向。倾角() ：指倾斜面与水平面之间的夹角。,产状要素的表示方法图示法长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角数字法 SE 15060象限法 S30E60注意其习惯用法！,60,N,S,E,W,60,产状要素的表示方法图示法长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角数字法 SE 15060象限法 S30E
3、60注意其习惯用法！,60,（二）皱褶,褶皱指地质体中呈弯曲形态的构造形迹（现象）。,褶皱,基本形态:背形、向形,基本形态: 背形、向形,褶皱基本形态,背形指褶皱面上凸式弯曲 向形指褶皱面下凹式弯曲,基本类型根据褶皱面（层）的弯曲形态和地层变新之关系可分：背斜核部老地层、翼部新地层 向斜核部新地层、翼部老地层,向斜 背斜,背斜,向斜,基本要素核 翼 拐点,特征线 枢纽指同一褶皱面上最大弯曲点的连线 轴迹（褶轴） 特征点 顶（脊） 拐点 槽 特征值 波长、波幅、翼间角,特征面褶皱面 轴面各相邻褶皱面的枢纽连成的面 背面 槽面,褶皱的翼间角,褶皱描述术语,褶皱转折端形态,圆弧褶皱,尖棱褶皱,箱状褶
4、皱,挠曲,圆弧褶皱,尖棱褶皱,箱状褶皱,挠曲,直立水平褶皱,直立倾伏褶皱,斜歪水平褶皱,斜卧褶皱,平卧褶皱,倾竖褶皱,斜歪倾伏褶皱,（三）断层,断层指破裂面两侧的岩块发生显著位移的断裂构造。,断层的基本描述术语断层面岩层断裂后形成的破裂面 断层线断层面与地面的交线 断盘断层面两侧发生相对位移的岩块 上盘 下盘,断层面,断层线,断盘（上盘）,断盘（下盘）,断层线,断距断层位移距离滑距是指断层两盘实际的位移距离地层断距 是指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离（在垂直岩层走向剖面上观测）平错和落差 在垂直岩层走向剖面上观测,断层与有关构造的几何关系分类1断层走向与岩层走向的关系：走向断层倾向断
5、层斜向断层顺层断层2断层走向与褶皱轴向的关系：纵断层横断层斜断层,断层两盘相对运动分类,正断层：上盘下降、下盘上升的断层。 特征：断面产状陡，倾角一般在450以上。大型正断层往往上陡下缓呈铲状。,逆断层：上盘上升，下盘下降的断层。高角度逆断层：断面倾角在450以上。低角度逆断层：断面倾角小于450。,平移断层断层两盘顺断面走向相对运动的断层特征：断面近于直立，水平错动,枢纽断层：断层两盘相对发生大的旋转。,断层的识别 地形地貌标志 断层崖、断层三角面、地形错开等 岩石标志体的错开 构造标志断层破碎带、面理化带、断层构造岩、构造突变带等,断层崖,断层三角面,地形错开,岩石标志体的错开,断层破碎带
6、,断层破碎带,构造透镜体,面理化带,断层构造岩,断层构造岩、构造突变带等,二、矿 图 （一）、 矿图的概念和种类为了满足矿井设计、施工和生产管理等工作的需要而绘制的一系列图纸，统称为矿图。矿图是进行矿井设计、科学管理和指挥生产、合理安排生产计划、预防和治理灾害等必备的基础资料。生产矿井必备的基本矿图可分为两大类：矿井测量图，矿井地质图。,矿井测量图中，根据测量成果直接展点绘制的，称为原图；根据原图复制的称为复制图。按照规程的规定，常用的矿井测量图有以下八种：(1) 井田区域地形图，比例尺为12000或15000；(2) 工业广场平面图，比例尺为1500或11000；(3) 井底车场平面图，比例
7、尺为1200或1500；(4) 采掘工程(分层)平面图，比例尺为11000或12000；(5) 主要巷道平面图，比例尺为11000或12000；(6) 井上、井下对照图，比例尺为12000或15000； (7) 井筒断面图，比例尺为1200或1500；(8) 主要保护煤柱图，包括平面图和断面图，比例尺一般与采掘工程平面图一致。,（二）、 矿图的分幅与编号矿图的比例尺一般都不小于1/5000，其分幅方法有正方形分幅和自由分幅两种。 1、 正方形分幅与编号正方形分幅是以纵横坐标的整公里数或整百米数作为图幅的分界线，图廓呈正方形。一幅15000的图分为四幅12000的图；一幅12000的图分为四幅1
8、1000的图；一幅11000的图分为四幅1500的图。,采用正方形分幅时，图幅按下述方法编号：比例尺为15000的图幅的编号由该图幅所在投影带中央子午线的经度与图廓西南角点的坐标(以km为单位)组成，如某幅15000的图，所在投影带中央子午线的经度为117，图廓西南角点的坐标为x=4426 km，y=548 km，则该幅图的编号为：117-4426-548。比例尺为12000至1500的图的编号是在15000的图的基础上进行的：12000的图的编号是在其所在的15000的图的编号后加甲、乙、丙、丁；11000的图是在其所在15000的图的编号后加1、216；1500的图是在其所在15000的图
9、幅编号后加(1)、(2)、（3)(64)。,2、 自由分幅与编号在实际应用中，大部分矿图都是采用自由分幅的方法，即图幅的大小可自由选定，坐标格网线可与图边斜交。但一般应符合以下要求：(1) 便于长期保存；(2) 便于绘制和使用；(3) 在同一矿井中，图幅的大小应尽量一致。自由分幅的矿图，一般不进行统一的编号，而是在规定的图签中加注图名，以便于查找和使用。,（三）、 矿图绘制的基本原理矿图实际上是反映矿区范围内地物、地貌以及井下的巷道、地质构造和煤层空间赋存状态的图件。矿图一般都是根据标高投影的原理绘制的。矿井的井筒、钻孔、测量的控制点等就是根据点的标高投影原理而绘制的；巷道的中心、煤岩层面的交
10、线等在局部可视为直线，煤层面、断层面等在局部可视为平面，因此，绘制和识读的基础就是要掌握点、直线、平面的标高投影的基本方法以及它们间的相互位置关系。,标高投影采用水平面作为投影面，将空间物体上各特征点垂直投影于该投影面上，并将各特征点的高程标注在旁边，这种投影方法称为标高投影。 （一）、 点的标高投影自空间的被投影点向投影面(水平面)作垂线并在垂足处注明点的标高，即得该点的标高投影。如图所示。由此可见，点在投影面上的位置仅由其平面直角坐标x、y决定，高程位置只能通过注记在旁边的标高数值来区分。,（二）、 直线的标高投影 1、直线的标高投影表示方法直线的标高投影可以用直线上两点的标高投影的连线表
11、示，也可用直线上一点与标明该直线倾角(或斜率)的射线表示。两种表示方法如图。,2、 直线的要素及其相互关系直线的实际长度称为直线的实长，以L表示；直线在水平面上投影的长度称为直线的水平长度，也称平距，以D表示；直线与其在水平面上投影线的夹角称为直线的倾角，以表示；直线两端点的高程之差称为直线的高差，以h表示；直线的高差h与其平距D之比称为直线的斜率，也称坡度，以i表示。,3、 空间两直线的相互位置空间两直线的相互位置关系有平行、相交和交错三种。若空间两直线的标高投影彼此平行，且倾斜方向一致、倾角相等，则空间两条直线彼此平行；若空间两直线的标高投影相交，且交点的标高相同，则空间两直线相交；若空间
12、两直线既不平行，又不相交，则必交错。交错有三种情况: 投影相交，交点的标高有两个； 投影平行且倾向相同，但倾角不等； 投影平行，倾向相反。,（三）、平面的标高投影 1 平面标高投影的表示方法平面的标高投影是以平面上的两条等高线在水平面上的投影来表示的。 2 平面的三要素平面的走向、倾向和倾角统称为平面的三要素。平面的三要素表示了平面的空间状态。等高线的延伸方向称为平面的走向；倾斜平面内垂直于等高线由高指向低的直线，称为平面的倾斜线，倾斜线在水平面上的投影，称为平面的倾向线，倾向线的方向称为平面的倾向；倾向线与倾斜线间的夹角(即图中的)，称为平面的倾角。,运用标高投影表示平面，也能反映出平面的三
13、要素。等高线的箭头所指方向即为平面的走向；垂直于等高线，由高指向低的方向即为平面的倾向；两条等高线间的高差与对应平距之比的反正切即为平面的倾角。,3 空间两平面的相互位置空间两平面的相互位置关系有平行和相交两种。若空间两平面的等高线相互平行、倾向相同、倾角相等则它们彼此平行，。空间两平面相交有如下三种情况：(1) 两平面的等高线平行，倾向相反；(2) 两平面的等高线平行，倾向相同，但倾角不等；(3) 两平面的等高线相交。,空间两平面相交时，在标高投影图上求其交线的方法是：第(3)种情况，两平面等高线的交点的连线即为其交线；第(1)、第(2)种情况，由于两平面的等高线平行，因此，它们的交线也必与
14、等高线平行，这时，只要在标高投影图上沿垂直等高线的方向作垂直剖面，求出交线处的标高即可。,采掘工程平面图 概述采掘工程平面图是将开采煤层或其分层内的采掘工程和地质情况，采用标高投影的原理，按一定比例尺绘制而成的图纸。按照规定，采掘工程平面图上应绘制以下内容：(1) 井田技术边界，保安煤柱及其他边界线，注明名称和批准文号；(2) 本煤层以及与开采本煤层有关的巷道(主要巷道应注明名称和月末工作面位置，斜巷应注记倾向和倾角，巷道交叉口、变坡以及平巷等特征点)，在图上每隔50100 mm应注记轨面或底板的高程；(3) 回采工作面和采空区，注记工作面月末位置、平均采厚、煤层倾角、开采方法、开采年度和煤层
15、小柱状，丢煤应注明丢煤原因和煤量；,(4) 永久导线点和水准点，注明点号和高程；临时点要根据需要注记；(5) 钻孔、勘探线、煤层露头线、风化带、煤层变薄区、尖灭区、陷落柱和火成岩侵入区、煤厚点、煤样点以及实测的主要地质构造；(6) 发火区、积水区、煤和瓦斯突出区、冒流沙区等；(7) 井田边界外100 m以内的邻矿采掘工程和地质情况，井田范围内的小煤窑及其开采范围；(8) 根据图面允许和实际要求，还可加绘煤层底板等高线、地面重要工业建筑、居民区、铁路、重要公路、大的河流和湖泊等。可分为设计图和测量图两种。设计图主要用于对采掘工程的规划和设计；测量图主要用于实际指挥生产，必须随测随绘，反映采掘工程
16、的现状。采掘工程平面图一般都要求分煤层绘制。,（二）、采掘工程平面图的识读搞清煤层的产状要素和地质构造以及井下各种巷道间的相互位置关系。1 煤层的产状要素和地质构造的识读主要是通过煤层底板等高线和有关矿图符号来识别。煤层的走向即煤层底板等高线的延伸方向，煤层的倾向是垂直于煤层底板等高线由高指向低的方向；煤层的倾角则需要通过计算煤层底板等高线的等高距和等高线平距之比的反正切来求取。煤层的地质构造则需要通过煤层底板等高线结合有关矿图符号一起来识读。,2、 各种巷道间相互关系的识别 竖直巷道、水平巷道和倾斜巷道的辨别在采掘工程平面图上竖直巷道是用专门符号来表示的，这时关键是区分它们与钻孔符号间的差异
17、，钻孔符号一般是孤立的，而竖直巷道都是与其他巷道连通的。另外，还可利用注记的巷道名称进行区分。水平巷道和倾斜巷道主要是通过巷道内导线点的标高来辨别，也可利用巷道名称来辨别。 煤巷和岩巷的辨别煤巷和岩巷的辨别主要是通过巷道处煤层底板等高线的标高与巷道内导线点的标高间的关系来区分。若二者标高很相近，则为煤巷，否则为岩巷；也可通过巷道名称来区分一部分煤巷和岩巷。 巷道相交、相错或重叠的辨别区分巷道相交和相错主要是通过两条巷道内导线点标高间的关系。重叠巷道是指两条标高不同的巷道位于同一竖直面内。此时，在采掘工程平面图上，它们是重叠在一起的，但通过巷道内导线点的标高可区分出上部巷道和下部巷道；另外，上部
18、巷道是用实线绘出的，下部巷道则是用虚线绘制的。,（三）、 采掘工程平面图的应用采掘工程平面图是了解矿井采掘工程情况和地质构造情况，进行矿井采掘工程设计和采掘工作地质预报以及指挥矿井生产的重要资料，同时还可利用它来绘制生产计划图、通风系统图、井上下对照图和“三量”计算图等图纸。除此之外，采掘工程平面图还有以下用途。,1、 用于求巷道的长度和倾角要求巷道AB的实际长度L和倾角。首先用比例尺量取AB两点的水平长度d并利用注记的标高计算出A、B两点间的高差h，再计算L和。 2、 计算煤炭产量要求月煤炭产量,可按下述步骤进行计算：(1) 计算四月份回采区域的水平面积S(2) 计算实际回采面积S(3) 计
19、算回采体积V(4) 计算四月份的煤炭产量Q,其他矿井测量图 1、 井田区域地形图井田区域地形图与一般地形图基本类似，只不过加绘了一些井田范围内的特别地物和境界线，如井筒、钻孔和井田开采边界线等。 2、 工业广场平面图工业广场平面图的绘制内容和绘制方法与井田区域地形图很相似，但绘制范围要小，一般只绘制工业广场(包括洗煤厂)范围内的主要地物和地貌。 3、 井底车场平面图井底车场平面图是将井底车场内所有巷道和硐室，按照标高投影的原理，投影到水平面上而绘制的。,4、 主要巷道平面图主要巷道平面图与采掘工程平面图基本相同，不绘制一些次要的巷道，但要加绘水闸门、水闸墙、永久风门、防火门、突水点和抽放水钻孔
20、等信息。 5、 井上下对照图井上下对照图是以井田区域地形图为基础加绘主要巷道综合平面图上一部分信息以及井田开采边界和主要保护煤柱边界绘制而成的。 6、 井筒断面图包括井筒垂直剖面图和横断面图两部分，同时还要以附表形式列出井中坐标、井筒直径和深度、井口和井底高程、提升方位、开工与竣工日期以及施工单位等。 7、 主要保护煤柱图保护煤柱图是为了保护矿区地表的铁路、建筑物和水体免受地下开采影响所划定的煤层开采边界的综合图纸。主要保护煤柱图由平面图、若干剖面图和附表组成。,第二节 掘进施工工艺,巷道通过松软破碎带的施工方法,概述 松软岩层具有松、散、软、弱四种不同属性。所谓“松”，是指岩石结构疏松、密度
21、小、孔隙度大的岩层；“散”，则指岩石胶结程度很差或未胶结的颗粒状岩层；“软”，是指岩石强度很低、塑性大或含粘土矿物质易膨胀的岩层；“弱”，则指受地质构造的破坏，形成许多弱面，如节理、层理、裂隙等，破坏了原有的岩体强度。,2019/4/30,在松软岩层中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难，采用常规的施工方法和支护形式、支护结构，往往不能奏效，因此解决软岩支护问题便成为井巷施工的关键问题。 其中最主要的是必须根据岩层性质和地压显现特点选择合理支护方式和结构，正确选择巷道位置和断面形状，同时加强巷道底板的管理，采用合理的掘进破岩工艺以及对围岩进行量测监控等，如能结合工程的具体地质条件，采取相应的技
22、术措施，就有可能顺利地在松软岩层中进行施工，并使巷道易于维护且处于稳定状态。,2019/4/30,松软岩层巷道施工的几个问题(一)正确选择巷道位置 正确选择巷道位置是保证巷道处于稳定状态最关键的条件之一。选择巷道位置应着重考虑以下两个方面：(1)岩石性质。应尽量将巷道布置在遇水膨胀量小、质地均匀、较坚硬的岩层中。在同一条巷道内，即使围岩性质只有微小的差异，巷道压力的显现也有明显的差别。 如：辽源梅河三井+180m水平运输大巷，原布置在具有膨胀流变性质的第三纪泥灰质页岩内，采用料石砌碹，收敛量达620mm，60天后碹体逐渐破坏。当大巷后移70m，开掘在白垩纪赤色砂岩中之后，虽然延长了石门长度，但
23、巷道地压显现大为减弱，围岩变形仅有2mm。,2019/4/30,2019/4/30,(2)支承压力的影响。 回采动压是造成煤层底板岩石大巷破坏的主要原因。煤层开采以后，其底板岩石大巷的压力就有明显的增加。底板岩石大巷与煤层距离的大小和落煤方式有关。用风镐落煤时，岩石大巷距煤层达2030m时，基本上可不受动压的影响；而用爆破落煤时，岩石大巷距煤层40m以外仍然遭到破坏。 除了要避免支承移动压力的影响外，还必须避开采场上下固定支承压力的影响范围，应把巷道布置在应力降低区或原岩应力区内。 某煤矿是将岩巷布置在距煤层垂距2030m，与采场上端煤柱上角水平线成45角的范围内，受到压力较小，如图14-1所
24、示。,(二)巷道断面形状的选择 由于松软岩层地质情况非常复杂，巷道支护不单纯受岩层的重力作用，有时周围还受到很大的膨胀压力。有时巷道的测压比顶压大几倍，若采用常规的直墙半圆拱或三心拱形断面显然难以适应，往往造成巷道的破坏和失稳。因此，合理选择断面形状对维护松软岩层巷道的稳定尤为重要。 巷道断面形状应根据地压的大小和方向来选择。若地压较小，选用直墙半圆拱形是合理的；巷道周围均受到很大的压力，则以选择圆形巷道断面为宜；若垂直方向压力特别大而水平压力较小时，则选用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面；若水平方向压力特别大而垂直方向比力较小时，则应选用曲墙或矮墙半圆拱带底拱、高跨比小于1的断面，或平卧椭圆形
25、断面。,2019/4/30,(三)破岩方式的选择 在松软岩层中掘进巷道，破岩方法最好以不破坏或少破坏巷道围岩为原则。若采用钻眼爆破破岩，也应采用光面爆破。 淮南潘一矿在软岩中采用光面爆破，用超声波测定围岩松动范围，两帮大约为1.0m左右，而拱顶则为1.31.5m，对围岩还是有一定的破坏作用。 龙口北皂煤矿在软岩中光爆效果不好，采用只放开心炮，而后用风镐或手镐刷大，对围岩稳定有利。沈北前屯矿基本上不用钻眼爆破法，而全部采用风镐掘进。舒兰丰广五井用煤巷掘进机破岩，巷道几乎没有变形。,2019/4/30,(四)支护方式和支护结构的选择 在松软岩层中，巷道一经掘出，若不及时控制，则围岩变形发展很快，甚
26、至围岩深处也有不同程度的位移，继而可能出现围岩碎裂、流变以致垮落。如果架设一般的梯形支架，将会出现断梁、折腿等现象。即使采用拱形料石或混凝土整体支护，也会因巨大的不均匀地压作用而导致巷道失稳和破坏。为了解决松软岩层巷道的支护问题，许多生产和科研部门正在加强这方面的研究工作，并已取得初步成果。他们研究的共同结论是：对于这种特殊的不良地层，其支护结构有“先柔后刚”的特性，一般需要进行二次支护。 松软岩层的地压显现属于变形地压，初始支护应按照围岩与支架共同作用的原理，选用刚度适宜、具有一定柔性的可缩性支架。它既允许围岩产生一定量的变形移动，以发挥围岩自承能力，同时又能限制围岩发生过大的变形移动。锚喷
27、支护是具有上述特性的支护形式，因而是一种比较理想的初始支护结构。此外，U形金属可缩性支架也基本上符合上述要求，也可用作初始支护。,2019/4/30,应该指出，由于各矿区松软岩层的工程地质条件千差万别，必须从实际出发，选用适合本矿区岩层特点的支护形式。有的地层岩石流变很突出，若不立即封闭，围岩就要流动，此时不必采用二次支护，可从支架的结构上采取措施，使之具有一定的可缩量，以便有效地抵御变形地压，仅采用一次支护就可使巷道稳定。有的巷道围岩变形长期不能稳定，二次支护的时间不易控制，有可能初始支护就需要多次，直至巷道基本稳定之后才能进行最后一次支护(即所谓二次支护)。,2019/4/30,(五)加强
28、巷道底板管理软岩巷道，特别是在具有膨胀性的围岩中掘进巷道，多数是要发生底鼓的，因此安设底拱的作用是不可忽视的。分析一些软岩巷道屡遭破坏的原因，除了施工程序、巷道断面形状和巷道布置等不合理之外，很重要的原因就是底鼓。有的虽然设置了底拱，但因质量不好，等于虚设，底板仍然鼓起，巷道仍遭破坏。目前我国防止底鼓的措施一般是用砌块砌筑底拱，也有个别用锚杆加固的，但效果不好，一旦发生底鼓，锚杆翘起，很难处理。底拱的安置时间应视巷道支护方式而定。若用圆碹或近似圆碹作二次支护，则以先底拱、后墙、最后砌拱的顺序施工，一次完成。若用锚喷支护作初始支护，则可在初始支护完成一段时间，底板应力得以充分释放之后再砌筑底拱，
29、与一次支护同时完成较好。不论采用何种底拱结构，都必须使底拱两端压在墙下，与墙连为一个整体。,2019/4/30,(六)重视围岩的量测监控 在松软岩层巷道采用锚喷支护，一定要配合进行量测监控，以便及时调整支护参数，尤其对巷道围岩的收敛变形应该特别重视，可用收敛计量测巷道的收敛变形，亦可用水准仪测量顶板下沉量和底鼓量，用各种多点式位移计量测岩层内不同深度的位移，从而可以算出位移速度。通过这些量测数据，有助于评价围岩的稳定程度，可以论证各设计参数是否合理和锚喷效果，也是修改设计和确定二次支护时间的依据。锚杆的锚固力可用中空千斤顶式的锚杆拉力计来量测。锚杆的应力状态，可用专门设计的空心“锚杆”(它的构
30、造是聚氯乙烯塑料管内壁用101号胶粘贴电阻片)来测定，以检验锚杆不同深度处的受力状态，从而能推知围岩内应力重新分布的情况，进而可调整锚杆的设计参数。 对于重要工程的大断面巷道，还要进行接触应力的量测，可采用电阻应变砖和钢弦压力盒等测试元件；根据测量结果，可以了解喷层的受力状态，有助于设计喷射混凝土的厚度。 地应力特大的矿区，还应量测构造应力场，这对巷道合理布置，减轻地应力对巷道支护的破坏影响具有重要意义。理论和实践证明，巷道沿最大主应力的作用方向布置比较有利，如果巷道走向垂直最大主应力的作用方向，则巷道围岩中受力变形现象比较严重，易使巷道的稳定状态恶化，导致失稳破坏。,2019/4/30,一、
31、坚持正规循环作业循环作业 在巷道掘进过程中，包括主要工序(钻眼、爆 破、装岩和临时支护)和辅助工序(通风、铺轨和接长管线 等)，同样，在永久支护过程中，如锚喷支护，也包括打锚杆 眼、安装锚杆和喷射混凝上等工序。这些工序是按一定顺序 周而复始进行的，故称循环作业。循环图表 为了组织施工，循环作业要以循环图表的形式表示出来。即是将一个循环中各工序的工作持续时间，先后顺序以及相互衔接的关系，周密地用图表形式固定下来，使全体施工人员心中有数，一环扣一环地进行操作。 正规循环作业 在规定的循环时间内，按作业规程、爆破图表和循环图表的规定，完成全部工序和工作量，取得预期的进度，称为正规循环作业。,正规循环
32、作业图表的编制,二、多工序平行作业为了使一个循环内的时间得到充分利用，将每个循环所 耗用的时间压缩到最低限度。凡一个循环内能同时施工的工 序，应尽量安排使其同时进行，实现多工序平行作业。例如:在掘进中，钻眼和装岩这两个工序的工作量大，占用时间长。因此，如果采用气腿式凿岩机钻眼，在工序安排 上应使钻眼与装岩两工序进行最大限度的平行作业。具体办 法是，爆破后在岩堆上钻上部炮眼(有时包括钻锚杆眼)与装 岩平行作业，另外还可适当采取抛碴爆破，减少被矸石所遮 盖住的巷道断面使装岩时能多钻些炮眼。装岩工作结束后， 钻下部炮眼可与铺没临时轨道，检修维修装岩机平行作业。,在目前我国巷道施工机械化水平和设备生产
33、率不高的情况 下，实现多工序平行作业对提高掘进速度和工效是十分必要的， 而且是切实有效的。但是，随着大型高效率的掘进设备，特别是 一机多用设备的出现，顺序作业必将被扩大使用。,三、循环图表的编制编制图表的原则是：应充分利用时间和空间确保达到先 进的技术经济指标和安全施工条件：确定日工作制度我国煤矿采用“三八”作业制、”四八交叉”作业、“四六”作业 制，有的矿井实行按工作量分班的“滚刀制”。,中国煤炭工业纲领性文件国务院关于促进煤炭工业 健康发展的若干意见今日(2005年06月29日 )在国家发改委官 方网站上全文公布。该文件敦促有关方面改革煤矿工作制度， 尽快实行四班六小时工作制。这份被视为矿
34、工“福音书”的新政 明确提出，提高矿工劳动保障水平，将矿工入井时间缩短至八 小时之内，并尽快实行四班六小时工作制。 目前，中国诸多煤 矿实施的是三班八小时工作制，加之下井及升井时间，不少矿 工每班在井下时间均超过十小时。,确定作业方式 确定循环方式和循环进度循环方式 一般条件下可采用每班一个循环或多循环，主要 取决于巷道断面大小和施工技术装备。每班的循环次数应为整 数，即一个循环不要跨(班)日完成。循环进度 巷道施工中，每个循环使巷道向前推进的距离称 为循环进度，又称循环进尺。循环进尺取决于炮眼深度和爆破效 率。根据当前的钻眼爆破技术水平，炮眼深度以1.52.0 m为 宜。随着高效凿岩机、凿岩
35、台车的使用和爆破器材的改进，宜采 用2.03.5m的中深孔爆破。循环进尺确定后，每个循环各工序 的工作量也就确定了，根据施工定额、工作制度使可求出每循环 所需的时间和每班的循环次数。,计算循环时间在所需的全部作业时间中，扣除能够与其他工序平行 作业的时间便是一个循环所需要的时间，即：,式中，T1 安全检查及交接班时间，一般为20min。T2为装岩时间，min。t1钻上部眼时间，min 。t2钻下部炮眼时间，min。钻眼工作单行作业系数，钻眼、装岩平行作业时，一般为0.30.6；钻眼、装岩顺序作业时，为1。T3装药联线时间，min。T4放炮通风时间，一般为1520min。,装药联线时间T3，与炮
36、眼数目和同时参加装药联线的工人组数有关：,式中，N工作面炮眼总数，个；t一个炮眼装药所需时间，min/个；A在工作面同时装药的工人组数。,钻眼时间,L炮眼平均深度，m； m同时工作的凿岩机(或钻机)台数；v凿岩机的实际平均钻速，m/min。,装岩时间：,S一巷道掘进断面积，； 一炮眼利用率，一般为0.80.9；P一装岩机实际生产率(指实体岩石)，m3/h；n一同时工作的装岩机台数。,将以上各式代入71式得；,在实际工作中，有l%的备用时间，故循环时间：,第三节 开工准备,钻眼工作的好坏直接影响着爆破效果、循环进尺和巷道的工程质量，所以必须严格按照爆破图表进行打眼，特别要注意掌握好巷道掘进的方向
37、和坡度。 一、准备工作 为了安全，钻眼前要检查并处理顶、帮的话石、浮矸，靠近工作面的支架要打紧打牢。同时，要检查凿岩机、气腿并上足润滑油，备齐钎子和钎头，并检查钎子中心孔是否通气，检查压气管、水管是否有漏损现象，水压、气压是否满足要求等。 为了掌握巷道掘进的方向和坡度，正确布置炮眼的位置，钻眼前应检查巷道的中线和腰线，如图77所示。,2019/4/30,巷道施工测量,其简易测量方法如下： 巷道中线需由测量人员用仪器测定，并在巷道顶板上每隔一定距离设有标桩与挂线。如果巷道的方向不改变，掘进工人即可用如图7-8所示的“三点延线法”延长中线，并以此为准，在工作面上布置炮眼。,2019/4/30,10
38、5,为了控制巷道的坡度，可用腰线测量。通常腰线点设在无水沟一侧巷道的侧墙支架腿上，腰线点距轨面标高通常取1m。延长腰线的方法可用半圆仪(又称度尺)挂在腰线上测定，如图7-9所示；或把腰线的坡度折合成巷道单位长度上升或下降的高度，并用透明软塑料管装水测定出水平后再度量。,2019/4/30,106,近年来已研制生产了供井巷掘进定向用的矿用激光指向仪。利用矿用 激光指内仪指示中线位置既准确又省时。,激光指向仪标定示意图,第二章 巷道掘进,一、炮眼布置,掏槽眼 辅助眼 周边眼,掏槽眼 1.斜眼掏槽法单向掏槽法多向掏槽法 2直眼掏槽法直线掏槽螺旋掏槽 角柱式掏槽 3混合式掏槽,掏槽眼,掏槽眼的作用是首
39、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。,1.斜眼掏槽法,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。,多向掏槽法,1.斜眼掏槽法,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
40、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。,1.斜眼掏槽法,2直眼掏槽法,直线掏槽,螺旋掏槽,角柱式掏槽 三角柱掏槽菱形掏槽五星掏槽,2直眼掏槽法,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
41、必需的碎胀补偿空间。,2直眼掏槽法,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。,3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： 7585，装药系数不要太大，以0.40.5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。,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500700，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0.450.60，如采用光面爆破，则
42、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。,周边眼,周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。,式中，K为炮眼密集系数，一般为0.61.0，岩石坚硬时取大 值，较软时取小值；E为周边 眼间距，一般取400600，W为最小抵抗线。,现在光面爆破已较成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布 置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关 系，即,底眼负责控制标高。底眼眼口位置应比巷道底板高出150200，以利钻眼和防止灌水，但眼底应低于底板标高100200，以免巷道底板漂高。 底眼眼距一般为500700，装药系数一般为0.
43、50.7。 水沟的炮眼应与其它炮眼同时钻眼与爆破。有时为了给钻眼与装岩同时作业创造条件，需采用抛渣爆破，则将底眼眼距缩小为400左右，眼深增加200左右，每个底眼增加12个药卷。,光面爆破周边眼满足以下要求： 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100150mm ,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。,周边眼,二、爆破器材和爆破参数的确定,爆破器材的选择爆破参数的确定,爆破器材的选择爆破参数的确定,爆破器材的选择,爆破器材的选择我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳 化炸药、浆状炸药、水胶炸药），当穿过
44、有瓦斯地段时，应 采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬岩石可考虑采 用粉状高威力炸药。硝铵类炸药价格较为低廉，为煤矿普遍 使用，一般装成直径32、35、38，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。,起爆材料一般采用8号电雷管，其中秒延期雷管、半秒 延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求， 但是在穿过有瓦斯地层时选用豪秒延期雷管，总延期时间不 能超过130ms。,爆破参数的确定,1炮眼直径 2炮眼深度 3炮眼数目 4炸药消耗量,1炮眼直径,炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和 爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，因此，应根据巷道断面大小
45、、 块度要求、炸药性能和凿岩机性能等综合考虑，进行选择。炮眼直径 大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，也可提高爆破效率，但钻速 下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。,在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径来确定。目前国 内岩巷掘进均采用32、35两种药卷。因炮眼直径比药卷直径大10 左右，所以目前的炮眼直径多采用4245。20世纪80年代后期，我国 煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（25、27 ），炮眼直径为30，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高 钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而 且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，
46、这种方法称为“三小”技术。,2炮眼深度,影响炮眼深度的主要因素有：岩石性质、巷道断面大小、循环作业方 式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。确定合理的炮眼 深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般根不低于590%）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性：,1)合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：气腿式轻型凿岩机，较 适宜的钻眼深度一般为2.23.0m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度 在3 m以上则更为有利。 2)合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，为了达到较高的炮眼利 用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破材、 装药结
47、构等有密切关系。 3)合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作 任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的 确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围 内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。,3炮眼数目,合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率(炮眼利用率不小 于8590%)，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求。另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行 估算，作为实际排列炮眼的参考。,一个掘进循环所需总的装药量：,kg,此总的装药量按照一定的炮眼装药系数，平均装入工作面的所有炮眼中去，那么总的装
48、药量又可写成：,kg,以上两式相等，故得总炮眼数为:,个,q单位炸药消耗量，kgm3；S一巷道掘进断面积，； L炮眼平均深度，m；炮眼利用率； N炮眼总数，个；a炮眼的平均装药系数，一般取0.50.7； m每个药卷的长度，m；P每个药卷的质量，kg。,4.炸药消耗量,炸药消耗量q是爆破1m3实体岩石所需要的炸药量，也就是工作面一次爆 破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即,影响炸药消耗量的主要因素有以下儿点： 1）炸药性能 2）岩石的物理力学性质 3）自由面的大小和数目,除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等，总之，因影响因素太多，到目前为止，还没有解决精确计算炸药消耗量的问题。,通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统汁。表4-1所列为1981年颁发的矿山井巷工程预算定额规定的岩巷掘进炸药消耗量定额。,改用新炸药后的q值为：,kg/m3,q采用标准炸药时的炸药消耗量，kg/m3。,P所用炸药的爆力,mL。,4.炸药消耗量,三、装药结构与起爆,1掏槽眼与辅助眼的装药结构 2周边眼装药结构 3炮眼的填塞 4起爆要求,1掏槽眼与辅助眼的装药结构,正向连续装药 (a),反向连续装药 (b),2周边眼装药结构,单段空气柱式装药,空气间隔分段装药,不耦合装药,3炮眼的填塞,
