端安设推进器。凿岩机在推进器的导轨上,因推进机械的作用而前后移动,完成钻进和退钻的动作。钻臂可上下、左右摆动,以便将凿岩机安置在所需钻眼的位置。
台车行走机构有轨轮、履带及轮胎三种形式。国产台车目前以轨轮式为主 。 二、钻眼工具1、凿岩机钎子:钎头的形状较多,但最常用的是一字形和十字形钎头 。
2、电钻钻具
第三节 爆破工作?一、炮眼的种类和作用
岩石与空气相接触的表面称为自由面。
药包中心到自由面的垂直距离叫最小抵抗线。
掏槽眼:首先爆炸的炮眼,其作用在于增加自由面。
辅助眼:在掏槽眼的外围,除崩落岩石外,还能扩大所掏的槽,提高周边眼的爆破效果。
周边眼:靠近巷道的周边,其作用在于使巷道获得一定的形状和规格。 炮采工作面常用的炮眼布置图 (演示)
二、矿用炸药 炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。当这种物质受到一定的外界能量作用时 (遇热、机械冲撞力、其它炸药爆炸的影响),就能迅速分解,同时产生大量的气体和热量。
在炸药迅速分解的过程中,由于气体的膨胀作用对周围介质产生突然的冲击压力,致使介质破坏,同时发生巨大的音响和振动,这种现象称为爆炸。
爆炸与燃烧的区别:爆炸与燃烧的共同点均是散发气体和热量,但燃烧的反应速度很慢,所以热量不能聚积,气体产生随即溢散。爆炸则反应速度很快,每秒钟达几百乃至几千米,而且产生很高的温度(1500—4500℃)和大量的气体。
1.硝甘炸药
硝甘炸药的优点是爆炸力强,并具有良好的抗水性,所以特别适用于爆破含水较多的坚硬岩石或矿石。例如多在开凿水量较大的井筒时使用。
硝甘炸药的缺点是敏感性很强,受到撞击或摩擦就可能引起爆炸。而且还易于冻结、失效和出现汗渍。
2.硝铵炸药
硝铵炸药是我国煤矿中广泛采用的炸药。它的主要成分是硝酸铵(NH4NO3),此外,还含有三硝基甲苯(T.N.T.)、锯末及炭粉等。
适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中的硝铵炸药称为安全炸药。在爆炸时它产生短而温度较低的火焰,可避免引起瓦斯或煤尘爆炸。
三、起爆器材
起爆器材就是供给炸药能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤矿中包括导爆索、雷管及发爆器。
1.导爆索
导爆索(又称导爆线)是用来传递爆炸波,并直接引爆炸药的。但它本身需要雷管引爆。
2.雷管
雷管是用来起爆炸药和导爆索的。它是最常用的起爆器材。
雷管呈圆柱形,管壳用纸、铜和铝制成,内盛起爆炸药,直径为6~8mm,长约40~50mm。
国产毫秒延期电雷管各段的微差时间从25ms到300ms,最大延期可达2000ms。段数可达20段。
3.发爆器: 发爆器是电雷管起爆的电源,目前我国矿山中普遍得到推广使用的是电容式发爆器。
根据是否防爆,发爆器可分为防爆型及非防爆型两种。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中,必须使用防爆型发爆器。
四、装药
1.炮眼装药量的计算
每爆破一次的炸药总消耗量(Q),根据下式计算: Q=qV kg
式中:
q——每爆破1m岩石所需之炸药消耗量,kg/m3; V——岩石爆破量m3。
每—个炮眼的平均炸药消耗量(r): r=Q/N, kg/个
式中:
N——炮眼数目,个。
2.装填方法
楔形掏槽两边炮眼的角度对称,装药量也要一致,否则,爆破力量偏向一边,易打倒支架。周边眼最好多—些,装药量则少些,这样,有利于巷道轮廓面的规整和围岩的稳定。
起爆药卷在炮眼里的位置应靠近眼口,作为最外面一个(或第二个)药卷,使雷管有聚能穴的一端朝向眼底,并堵上炮泥 。
《煤矿安全规程》规定:封泥应用水炮泥,也可用不燃性的、可塑性的松散材料制成,如砂子、粘土和砂子混合物等。禁止使用块状材料或可燃性材料作封泥。无封泥的炮眼,严禁放炮。
封泥多用粘塑性好的砂、土混合而成;也有用水炮泥的(塑料套装水)。水炮泥既起堵孔的作用,又起消尘和减少有害气体的作用。
3.联线方式
井巷掘进爆破中,可有三种雷管联线方式,即串联、并联和混联(串并联及并串联)。
采用串联时,联线简单,而且通过每个雷管的电流相等,故串联法在煤矿的巷道掘进爆破中使用最广,缺点是只要一个雷管断路则整个串联组拒爆。
并联方法可靠,但所需起爆电流较大。
在井下大爆破中,一般炮孔的数目都比较多,因此多采用混联。 五、毫秒爆破
利用毫秒雷管或其它设备控制放炮的顺序,使每段之间只有几十毫秒的间隔,叫做毫秒爆破或微差爆破。
第7章 巷道支护
第一节 巷道围岩压力的概念一、巷道围岩压力
地下岩体在开挖以前,由于自重和构造所引起的应力是处于平衡状态。 当开掘巷道或进行回采工作时,破坏了原来的应力平衡状态,就会引起岩体内部应力的重新分布。
表现为巷硐周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏,直到煤、岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止。
在此过程中,巷道本身或安设在其中的支护物会受到各种力的作用。这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力,就叫做“矿山压力”。
在矿山压力的作用下,会引起各种力学现象,如顶板下沉,底板臌起,巷道变形后断面缩小,岩体破坏散离甚至大面积冒落,煤被压松产生片邦或突然抛出,支架严重变形或损坏,充填物被压缩,以及大量岩层移动地表塌陷等等。这些由于矿山压力作用,使围岩、煤体和各种人工支护物产生的种种力学现象,统称为“矿山压力显现”。
围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力,称为膨胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水膨胀而引起的。从现象上看,属于变形压力范畴,但两者的变形机制截然不同,前者是指与水发生物理化学反应,后者主要是围岩应力与结构效应。
二、影响巷道围岩压力的地质因素
影响围岩压力的因素很多,通常可分为地质、开采和支护等类,影响围岩压力的地质因素有:原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。
(1)原岩应力状态
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加而增长。所以,随采深的增加,巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和方向不同,对巷道的影响作用不同,也直接影响到围岩压力。
(2)围岩力学性质
围岩力学性质是指它的强度(包括抗压、抗拉、抗剪等各种强度和粘聚力c、内摩擦角φ等值)和变形性质及其它力学属性。不言而喻,强度小的岩体,围岩压力必然大,反之亦然。C、φ值大的岩体,其围岩压力小,反之亦然。其中φ的影响要较c大。岩体的变形性质是指它的弹性、塑性和粘性。岩体的塑性变形和粘性流动是影响围岩压力大小的重要因素,许多围岩压力较大的巷道,常常是由它引起的。
(3)岩体结构
当结构面强度远小于结构体强度时,结构对围岩压力的影响极大。通常岩体破坏首先从弱面开始,这是围岩压力在节理和层理等弱面发育区、破坏带、断层和褶皱区显现强烈的重要原因。由于层状岩体具有定向弱面,所以层状岩体的走向和倾角也与围岩压力密切相关。如果岩层走向与巷道轴向平行或夹角很小,则岩体结构容易与巷道轴线形成不稳定的松动体,因而围岩压力大。水平岩层沿巷道侧帮的稳定性较好,因而帮压较小,而顶压较大。
(4)膨胀压力的影响因素
影响膨胀压力的因素主要有岩石的组成与胶结状态,物理化学性质,围岩中水分的补给状况,水与岩石的接触条件,支护和充填层的可塑性等。
三、巷道矿压控制原理
巷道中的矿压显现是客观的自然现象,除了一些特殊情况外,在采掘过程中企图完全消除这种现象是不可能的。然而在掌握巷道矿压显现规律的基础上,以岩石力学理论为指导,有可能在不同程度上减轻矿压显现对巷道的危害,从而达到安全生产和取得较好技术经济效果的目的,这是巷道矿压控制的基本任务。
巷道矿压控制的三类方法及途径:
第一类:巷道保护 第二类:巷道支护
第三类:巷道维护(维修)
目前所采用的各种矿压控制方法,从其对付矿压的原理来看不外“抗压”、“让压”、“躲压”、“移压”等几种 。
第二节 巷道支护及其材料传统的巷道支护有木支护、料石及混凝土砌碹、矿工钢支护、U型钢支护。目前,广泛采用的有锚杆支护以及喷射混凝土支护。 一、木材支架
二、料石和混凝土砌碹
三、金属支架 :承载能力大,可多次复用,储运方便,安装容易及迅速等优点 。
①矿用工字钢刚性支架 ②微拱形刚性金属支架
③矿用工字钢梯形可缩性支架 ④U型钢拱形可缩性支架 ⑤U型钢梯形可缩性支架 四、锚杆支护
1.普通圆钢粘结式锚杆 2.可拉伸锚杆
3.高强度和超高强度锚杆 4.管缝式锚杆
5.可切割锚杆和可回收锚杆 6.桁架锚杆 7.组合锚杆
五、喷射混凝土支护
喷射混凝土支护是用喷射机将混凝土混合物喷射在岩石表面上硬化而成的一种支护。先将砂、石过筛,按配合比和水泥一同送入搅拌机内搅拌,然后用矿车将拌合料运送至工作面,经上料机装入以压缩空气为动力的喷射机,在经输料管吹送到喷头处与水混合后喷射在岩面上。 六、锚喷支护
锚杆和喷射混凝土虽各有优点,但也都有不足之处。锚喷联合支护,恰能做到使二者取长补短,互为补充,是一种性能更好的支护形式。锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱,喷射混凝土的作用则在于封闭围岩,防止风化剥落,和围岩结合在一起,对锚杆间的表面岩石起支护作用。 第8章 水平及倾斜巷道掘进
第一节 巷道断面形状及尺寸
一、巷道断面形状选择我国煤矿巷道常用的断面 形状是梯形、矩形和直墙拱形(如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形,简称拱形),只是在特定的岩层和围岩压力条件下才选用不规则的形状(半梯形)、圆形、椭圆形、封闭拱性等。巷道断面形状如图8-1所示。
二、巷道断面尺寸的确定《煤矿安全规程》规定,巷道净断面,必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。因此,巷道断面尺寸主
要取决于巷道的用途;存放和通过它的机械、器材或运输设备的数量和规格;人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。
设计巷道断面尺寸时,应根据上述诸因素和有关规程、规范的规定,首先定出巷道的净断面尺寸,并进行风速验算;其次,根据支架参数,道床参数,计算出巷道的设计掘进断面尺寸,并按允许加大值(超挖值),计算出巷道的计算掘进断面尺寸;最后,按比例绘制包括水沟、墙角在内的巷道断面图,编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
巷道断面尺寸的确定方法和步骤如下: 1.巷道净宽度; 2.巷道净高度; 3.巷道净断面; 4.风速校核净断面; 5.巷道设计掘进断面积。
1.巷道的净宽度
?梯形巷道的净宽度是指:当其内通行矿车、电机车时,车辆顶面水平的巷道宽度;当其内不通行运输设备时,净宽度系指底板起1.6m高水平的巷道宽度。
单轨巷道: 双轨巷道: 式中:
a——巷道不行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于200mm或250mm。
A——所用电机车或矿车中最大的宽度,从运输设备规格表中可以查到,mm; c——巷道行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于700mm以上。
n——运输设备之间的最小间隙,不得小于200mm。
巷道的净宽度必须满足从道渣面起1.6m的高度内,留有宽度不小于0.8m的人行道。在设计梯形巷道净宽时,常常采用根据标准顶梁的尺寸、棚腿斜角来推算巷道净宽度的办法定出巷道的净宽度。
2.巷道的净高度
梯形巷道的净高系指渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。
巷道设计计算掘进高度: 巷道计算掘进高度:
渣面起巷道沉实前的净高: 渣面起巷道沉实后的净高: 轨面起巷道沉实前的净高: 式中:
h1——轨面起巷道沉实后的净高:
t——背板厚度,计算掘进断面时取25mm;
d——坑木直径,若为金属棚子则为柱截面高度; hb——道渣高度;