掘進機司機培訓第一部分第一章掘進通風與巷道掘進本章學習要點：.了解掘進通風的相關(guān)知識.了解地質(zhì)構(gòu)造對巷道掘進的影響.了解礦井開拓方式與煤礦巷道的分類.了解巷道礦壓與巷道支護的相關(guān)知識.了解巷道頂板管理與安全的內(nèi)容.了解巷道掘進工程安全質(zhì)量標準的檢驗、評定方法時間內(nèi)容8：30-10：00掘進通風10:10-11:40巖石性質(zhì)圍巖情況及地質(zhì)構(gòu)造對巷道掘進的影響午餐、午休2:10-3：40礦井開拓與礦井巷道3:50-5:20巷道礦壓與巷道支護及巷道頂板管理與安全第一節(jié)掘進通風一、掘進通風方法與掘進用通風設備（一）掘進通風方法掘進通風方法分為兩大類：利用礦井總風壓通風和使局部通風設備通風。（1）利用礦井總風壓通風這種通風方法就是利用礦井總風壓的一部分能量，借助于各種導風設施，將新鮮風流引入掘進工作面。根據(jù)導風設施的不同，它又分為以下3種方式：①用縱向風墻或風障導風，即用縱向風墻或風障將巷道一分為二，構(gòu)成進、回風風路，其通風阻力由礦井主要通風機克服，擋風墻上設置調(diào)風風窗控制掘進工作面的風量。②利用風筒導風，即利用總風風壓克服導風風筒和獨頭巷道的通風阻力，向掘進工作面供給所需風量。由于風筒的通風阻力較大，所能利用的總風壓有限，因而它一般實用于風量不大、通風距離不長的掘進工作面。③利用平行巷道通風，即當兩條平行巷道同時掘進時，可每隔一定距離開一聯(lián)絡巷，前一聯(lián)絡巷掘通后，后一聯(lián)絡巷即封閉。由兩條巷道與聯(lián)絡巷構(gòu)成一個進、回風系統(tǒng)，由總風壓供風。獨頭巷道部分可利用風障或?qū)эL筒導風。利用總風壓通風的優(yōu)點是安全可靠，管理方便，但須有足夠的風壓以克服通風阻力；其缺點是漏風大、有效風量利用率低，只適用于短距離掘進巷道或兩條長距離巷道同時掘進。(2)使用局部通風設備通風掘進用的局部通風設備有兩類：引射器和局部通風機。引射器通風就是將高壓水或壓縮空氣的部分能量傳遞給風流。克服風流在風筒和獨頭巷道中流動的阻力，達到給掘進工作面供風的目的。根據(jù)高壓流體的不同，有壓力引射器。這種通風方法具有設備簡單、安全、有利于除塵降溫的優(yōu)點，其缺點是風壓低、風量小、效率低。局部通風機通風是目前我國掘進工作面的主要通風方法。其工作方式有壓入式、抽出式和抽壓混合式3種。壓入式通風的局部通風機和啟動裝置必須安裝在離掘進巷道回風口10m以外的進風巷道中，局部通風機把新鮮空氣經(jīng)風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。壓入式通風的優(yōu)點是：污風不通過局部通風機，安全性能好；有效射程遠，工作面通風效果好；由于采用正壓通風，可以使用柔性風筒。其缺點是：污風經(jīng)巷道排出，作業(yè)環(huán)境空氣不良，巷道長時污風排出巷道時間較長，影響工作，并且需風量大。壓入式通風一般適用與各類型的巷道。抽出式通風的局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風流中，新鮮風流沿巷道流入，污風通過剛性風筒由局部通風機排出。抽出式通風的優(yōu)點是：污風經(jīng)風筒排出，巷道作業(yè)環(huán)境好，當風筒吸風口離工作面小于有效吸程時，通風效果良好，所需風量小。其缺點是：有效吸程短，風筒吸入口離工作面過遠時，工作面通風效果差；污風由局部通風機排出，當局部通風機防爆性能不良時，有瓦斯爆炸的危險；由于抽出式采用負壓通風，不能采用普通柔性風筒。抽出式通風一般適用于無瓦斯巷道?；旌鲜酵L是抽出式局部通風機和壓入式局部通風機聯(lián)合工作。其優(yōu)點是：有壓入式、抽出式通風的優(yōu)點，通風效果良好；其缺點是：通風設備多，管理較復雜，抽出部分不能用普通柔性風筒。一般適用于大斷面，長距離的無瓦斯巷道。在有瓦斯巷道使用必須制定安全措施。

（二）掘進通風設備掘進通風設備主要是指局部通風機、風筒及其附屬裝置。掘進工作面通風要求局部通風機體積小、風壓和效率高、噪聲低、性能可靠、堅固防爆。近年來掘進工作面多使用BKJ66—11型局部通風機，它的最高效率達90%。另外，我國還研制生產(chǎn)出對旋軸流式局部通風機，其特點是：噪聲低，效率高，且高效區(qū)寬，可采用單級運轉(zhuǎn)或雙級運轉(zhuǎn)。風筒是最常見的導風裝置。對風筒的要求是漏風和風阻小、質(zhì)量輕、拆裝簡便。風筒按其材料力學性質(zhì)可分為剛性和柔性風筒，還有采用金屬骨架的可伸縮風筒，可應用于抽出式通風的要求。

二、礦井通風設備在礦井正常生產(chǎn)中，為保證風流按設計的路線流動，在災變時期仍能維持正常通風或便于風流調(diào)度，而在通風系統(tǒng)中設置的一系列建筑物，這些構(gòu)筑物稱為通風設施。通風設施按其作用可分為3類：隔斷風流的設施，如防爆門、風門、擋風墻等；引導風流的設施，如風硐、風橋等；調(diào)節(jié)控制風量的設施，如風窗等。煤礦井下常見的通風設施有風門、風橋、擋風墻、風窗等。

1、風門可以使人員和車輛通過又能阻斷風流的通風設施。在建有風門的巷道中，至少要有兩道風門，間距要大于運輸設備的長度，以便一道風門開啟時，另一道風門是關(guān)閉的。風門分為普通風門和自動風門兩類。普通風門是利用人力開啟，利用自重和風壓差來實現(xiàn)自行關(guān)閉。自動風門是利用機械轉(zhuǎn)動、電動、氣動和水動的原理來開啟和關(guān)閉風門。

2、風橋設在進、回風交叉處使進、回風互不混合的設施，叫做風橋。常見的風橋有繞道式風橋、混凝土風橋和鐵筒風橋3種類型。

3、擋風墻（密封）設置在需要隔斷風流，同時又不需要通車行人的巷道中的構(gòu)筑物稱為擋風墻密閉。用它來封閉采空區(qū)、火區(qū)和廢棄的舊巷區(qū)。密閉的構(gòu)造按年限可分為臨時密閉和永久密閉兩類；按密閉的用途可分為臨時密閉和永久密閉兩類；按密閉的用途可分為：通風密閉和防火密閉、防水密閉和防爆密閉。

4、風窗在并聯(lián)風路中，若一個風路中需要增加風量，而另一風路的風量有余，則可在后一風路中安設風窗，達到調(diào)節(jié)風量的目的。風窗就是在風門或風墻的上方，開一個面積可調(diào)的窗口、利用調(diào)節(jié)小窗口的面積來調(diào)節(jié)風量。

三、《規(guī)程》對掘進通風的有關(guān)規(guī)定（1）掘進通道必須采用礦井全風壓通風或局部通風機通風。1臺局部通風機不得同時向2個掘進機工作面供風，嚴禁使用3臺或3臺以上的局部通風機同時向1個掘進工作面供風。（2）局部通風機必須由指定人員負責管理，保證正常運轉(zhuǎn)；壓入式局部通風機及啟動裝置必須安裝在進風巷道中，距掘進巷道回風口不得小于10m，局部通風機吸入風量必須小于局部通風機安裝地點的供風量，以避免產(chǎn)生循環(huán)風。進風流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%。（3）必須采用抗靜電、阻燃風筒。用抽出式局部通風機通風時不小心采用經(jīng)國家檢定單位對防爆和防磨擦火花檢驗合格的抽出式局部通風機。（4）除塵風機、抽出式局部通風機和位于掘進工作面附近100m范圍內(nèi)的壓入式局部通風機，其噪聲不應超過85dB（A），并應安設配套的消聲器。（5）瓦斯噴出區(qū)域和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出煤層的掘進通風方式必須采用壓入式。煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進通風方式，不得采用抽出式，應采用壓入式；如果采用混合式，必須制定安全措施。掘進巷道的混合式通風，必須采用局部通風機通風，不得采用風障通風。（6）掘進巷道采用混合式通風時，其布置應遵循下列規(guī)定：①混合式通風機應采用“常壓短軸”的方式。壓入式通風筒的出風口或抽出式通風筒吸風口與掘進工作面的距離，應分別在風流的有效射程或有效吸程范圍內(nèi)，且抽出式通風筒吸風口與掘進工作面的距離不得大于5m。②有瓦斯涌出的掘進工作面，抽出式通風筒的吸風口應安設瓦斯自動斷電報警裝置，保證吸入風流中的瓦斯?jié)舛炔怀^1%。③除塵風機或抽出式局部通風機必須與壓入式局部通風機聯(lián)動鎖閉，當壓入式局部通風機停止運轉(zhuǎn)時，抽出式局部通風機自動停止運轉(zhuǎn)；壓入式局部通風機停止運轉(zhuǎn)時，抽出式局部通風機自動停止運轉(zhuǎn)；壓入式局部通風機未啟動時，抽出式局部通風機鎖閉，不能先啟動。（7）在瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中，掘進工作面的局部通風機都應采用三專（專用變壓器、專用開關(guān)和專用線路）供電；也可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，但每天應有專人檢查1次。低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或與采煤工作面分開供電。使用局部通風機通風的掘進工作面，不得停風；因檢修、停電等原因停風時，必須撤出人員，切斷電源。（8）掘進巷道貫通前，綜合機械化掘進巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必須停止一個工作面作業(yè)，做好調(diào)整通風系統(tǒng)的準備工作。做好貫通時調(diào)整風流的準備工作，即繪制貫通巷道兩端附近的通風系統(tǒng)圖，圖上標明風流方向、風量和瓦斯涌出量，并預計貫通后的風流方向、風量和瓦斯量的變化情況；明確貫通時調(diào)整風流設施的布置和要求。貫通時通風部門必須派干部臨場統(tǒng)一指揮，確保施工安全。貫通后，必須停止采區(qū)內(nèi)的一切工作，通風部門組織人員立即進行風流調(diào)整，實現(xiàn)全風壓通風，并檢查風速和瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯積聚，待通風系統(tǒng)風流穩(wěn)定后，方可恢復工作。第二節(jié)一、巖石性質(zhì)及圍巖分類巷道掘進的主要工作是破巖與巷道支護，因此巖石的性質(zhì)對破巖和支護工作有著直接影響。為合理地進行破巖和支護工作，下面對巖石力學性質(zhì)及圍巖分類進行介紹。

（一）巖石力學性質(zhì)

巖石的力學性質(zhì)是指巖石在靜力或動力的作用下巖石產(chǎn)生的變形特征，其主要變現(xiàn)為應力、應變與時間的關(guān)系；巖石的強度特征，其主要表現(xiàn)為巖石的抗壓強度和抗剪強度；巖石的抗破壞性能，其主要用巖石的抗工具壓入性能和抗炸藥破壞性能表示。這些性能，不僅取決于巖石的成分、結(jié)構(gòu)等因素，還與巖石的受力條件有很大關(guān)系。

1、巖石的變形特征巖石的變形特征，是指巖石在載荷作用下形狀或體積發(fā)生了改變直至破壞的情況。巖石在載荷作用下，首先發(fā)生變形，當載荷增大或者超過某一數(shù)值（巖石極限強度）時，就會導致巖石的破壞。也就是說，變形階段包含著巖石破壞因素，破壞則是不斷變形的結(jié)果。由于受力情況不同，巖石的變形可有以下幾種狀態(tài)：（1）彈性變形。巖石在載荷作用下，形狀或體積發(fā)生了改變，在卸去載荷后，又能恢復其原來的形狀或體積，這種變形稱為彈性變形。如井下石灰?guī)r頂板受壓彎曲，在巖層折斷后，會出現(xiàn)彈性恢復。（2）塑性變形。巖石在載荷作用下發(fā)生變形，當卸去載荷后變形不能恢復到原有狀態(tài)。如在軟巖石中掘進巷道出現(xiàn)的底鼓，就是塑性變形。（3）脆性破壞。巖石在載荷作用下，沒有明顯的塑性變形就突然破壞，這種破壞稱為脆性破壞，這種巖石稱為脆性巖石。煤礦井下大部分巖石均為脆性巖石。（4）彈、塑性變形。巖石同時出現(xiàn)彈性變形和塑性變形，稱為巖石的彈、塑性變形。如井下巷道、硐室周圍的煤或巖體處于三向（或雙向）受力狀態(tài)，發(fā)生破壞后，雖然其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但仍能保留一定的承載能力；其側(cè)向應力愈大，其殘余強度也愈大。這個規(guī)律對于井下控制煤柱和巖體的穩(wěn)定性具有現(xiàn)實意義。（5）流變性。許多巖石的變形破壞并非在一瞬間完成，它與時間有著密切的關(guān)系。通常把巖石在長時間載荷作用下的應力、應變隨時間變化的性質(zhì)稱為巖石的流變性。不同的巖石，其流變速率差異很大。如在軟巖中的巷道，由于軟巖流變速率大，開掘后，巷道斷面很快就會縮小到難以通行；而在堅硬巖石（如石灰?guī)r）中的巷道就可以不支護，也能保證安全生產(chǎn)。2、巖石的強度特征巖石的強度特征反映巖石抵抗破壞的能力，用單位面積上所受力的大小表示，單位為Pa(帕)。巖石強度的大小，一般按下列排序：三向等壓＞三向非等壓＞雙向壓力＞單向壓力＞剪切＞彎曲＞單向拉伸。巖石的強度越高，其抵抗外力使其變形、破壞的能力就越強，巷道就越穩(wěn)定。在強度較高圍巖中的巷道，不支護就可維持巷道的穩(wěn)定。

3、巖石的破壞特征巖石的破壞主要有拉斷、剪斷、塑性變形等。在井巷掘進施工中，常見的破壞有：較軟巖體出現(xiàn)曲線形破裂面，堅硬巖體沿結(jié)構(gòu)面滑動，脆性巖體出現(xiàn)突然巖塊式張拉破裂；堅固巖層內(nèi)夾有軟巖層時，軟弱夾層呈現(xiàn)塑性擠出的破壞。

（二）巖石的工程分級為有效地破巖和合理地支護井巷，就必須在研究巖石和巖體的物理力學性質(zhì)的基礎上對巖石進行工程分級，并以此為依據(jù)合理地選擇破巖和井巷支護的方法。巖石工程分級方法較多。我國煤礦常用的是按巖石堅固性對巖石進行分級，即普氏分級法。普氏認為，巖石的堅固性對于各種破巖方法的表現(xiàn)是趨于一致的，因此普氏提出一個表示巖石堅固性的綜合指標—巖石的堅固性系數(shù)，即普氏系數(shù)?，以此來表示巖石破壞的相對易難程度。

?值在數(shù)值上等于巖石單向抗壓強度Rc(MPa)的10%，即：

?=Rc/10

根據(jù)?值的大小，可將巖石分為10級共15中。為了簡化，我國煤炭系統(tǒng)按巖石堅固程度性將煤巖分為：

Ⅰ、相當軟的巖石，

?=1.5，如：碎石土，破碎的頁巖，結(jié)塊的卵石和碎石，堅硬的煤，硬化的黏粘土。Ⅱ、中硬巖石，

?=2~3,如：軟頁巖與軟的石灰?guī)r，凍土，無煙煤，普通的泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)的卵石砂礫、摻石土以及各種不堅硬的頁巖，致密的泥灰?guī)r。

Ⅲ、相當硬的巖石，

?=4~6,如：硬質(zhì)黏土頁巖，不堅硬的砂巖和石灰?guī)r，軟的礫石砂質(zhì)頁巖，片狀砂巖，普通砂巖，鐵礦石。

Ⅳ、硬巖石，

?=8~10,如：堅硬的石灰?guī)r，不硬的花崗巖，硬的砂巖，硬大理石，黃鐵砂，白云巖，緊密的花崗巖，花崗巖巖石，很硬的砂巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，硬的礫巖，很硬的鐵礦石。

Ⅴ、很硬巖石，

?=12~14，介于Ⅳ~Ⅵ之間的巖石。Ⅵ、堅硬巖石，?=15~20，如：很硬的花崗巖，石英斑巖，硅質(zhì)頁巖，最硬的砂巖和石灰?guī)r，很硬、很致密與韌性最大的石英巖與玄武巖，及其他特堅硬的巖石。實際工作中，可根據(jù)巖石分級確定鉆眼爆破各項參數(shù)和鉆眼器具等。（三）圍巖的分類為區(qū)分在各種巖石中支護的難易程度，并為巷道支護提供科學依據(jù)，將各類巖石按圍巖穩(wěn)定性分為五類：第Ⅰ類：穩(wěn)定巖層。為整體狀及層間結(jié)合良好的厚層狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)造影響輕微，偶有小斷層；層間結(jié)合良好，一般不出現(xiàn)不穩(wěn)定塊體。第Ⅱ類：穩(wěn)定性較好巖層。為塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)造影響較重，有少量斷層；結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，層間結(jié)合較好，偶有層間錯動和層面張開現(xiàn)象。第Ⅲ類：中等穩(wěn)定巖層。層間結(jié)合良好的薄層和軟硬巖互層結(jié)構(gòu)及碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，構(gòu)造影響較重；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，層間結(jié)合良好，少數(shù)有軟弱夾層或泥質(zhì)充填、層間錯動和層面錯動和層面張開現(xiàn)象，但塊體間牢固咬合。第Ⅳ類：穩(wěn)定性較差巖層。巖體結(jié)構(gòu)為：碎裂狀結(jié)構(gòu)、層間結(jié)構(gòu)不良的薄層、中厚層和軟硬巖層結(jié)構(gòu)、散塊結(jié)構(gòu)等。構(gòu)造影響嚴重，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，層間結(jié)合不良，多數(shù)夾泥，層間錯動明顯，多數(shù)為斷層破碎帶或風化帶等。第Ⅴ類：不穩(wěn)定巖層。散體狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造影響很嚴重，多數(shù)為破碎帶、嚴重風化帶；塊體間多數(shù)為泥質(zhì)充填，甚至呈石英土狀或土夾石狀等。根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性程度分類，可選擇不同用途、服務年限和斷面巷道的支護類型和參數(shù)，以及作為制定加強頂板管理措施的依據(jù)。二、地質(zhì)構(gòu)造及其對巷道掘進的影響在地殼運動的作用下，煤和巖層改變原始的埋藏狀態(tài)（原始狀態(tài)一般呈水平或近水平且在一定范圍內(nèi)連續(xù)完整）所產(chǎn)生的變形或變位的形跡稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，較為常見的有褶曲、斷層和節(jié)理。（一）褶皺構(gòu)造

1、褶皺的形成巖層或煤層由于地殼升降或水平方向的擠壓運動，被擠成彎彎曲曲但仍保持巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)稱為褶皺。巖層褶皺構(gòu)造中的每一個彎曲為一基本單位，稱做褶曲。其中向上凸起的部分稱作背斜，向下凹陷的部分稱作向斜。

2、單斜構(gòu)造當一個向斜構(gòu)造或背斜構(gòu)造的范圍較大時，它的一翼又稱為單斜構(gòu)造（因為巖層大致向同一方向傾斜）。3、褶皺構(gòu)造對巷道掘進的影響（1）大型向斜的軸部頂板壓力常有增大的現(xiàn)象，必須加強支護，否則容易發(fā)生冒頂事故，給頂板管理帶來很大困難。（2）有瓦斯突出的礦井，向斜軸部是瓦斯突出的危險區(qū)。由于向斜軸部頂板壓力大，再加上強大的瓦斯壓力，向斜軸部極易發(fā)生瓦斯突出。（二）斷裂構(gòu)造

1、斷裂構(gòu)造巖層受地質(zhì)作用力后遭到破壞，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)稱為斷裂構(gòu)造。斷裂面兩側(cè)的巖層沒有發(fā)生明顯位移的稱為裂隙或節(jié)理。

當斷裂面兩側(cè)的巖層發(fā)生了明顯的位移時，稱之為斷層。斷層在各礦區(qū)分布很廣，其形態(tài)、類型繁多，規(guī)模大小不一。一般將落差大于50m的稱為大型斷層；落差在20~50m之間的稱為中型斷層；落差小于20m的稱為小型斷層。

2、斷層要素及其分類斷層的性質(zhì)及其在空間的位置和形態(tài)，可用斷層要素來表示，它包括：斷層面、斷層線、斷盤及斷距等。（1）斷層面：巖層被斷層切斷時，兩部分巖體總是沿著破裂面發(fā)生相對位移，斷裂后產(chǎn)生相對位移的破裂面稱為斷層面。有的斷層面是較規(guī)則的平面，大多數(shù)則是由破碎巖石構(gòu)成的所謂的斷層破碎帶。（2）斷層線：斷層面與水平面的交線。（3）斷盤：斷層面兩側(cè)的巖體稱為斷盤。位于斷層面上方的巖體稱為上盤，斷層面下方的巖體稱為下盤。上盤相對下降、下盤相對上升的斷層稱為正斷層;上盤相對上升、下盤相對下降的斷層稱為逆斷層；如果兩盤巖塊沿斷層面作水平移動的斷層稱為平移斷層。

（4）斷距：斷層上盤沿斷層面發(fā)生相對位移的距離叫斷距。常用的斷距有垂直斷距（又叫落差）和水平斷距。

3、斷層出現(xiàn)的征兆（1）煤層的走向與傾斜發(fā)生較大的變化。（2）煤層頂、底板出現(xiàn)嚴重凹凸不平，頂?shù)装鍘r石裂隙增多，而且越接近斷層裂隙越多。（3）煤層厚度發(fā)生顯著變化，煤層松軟，光澤變暗，滑動面和摩擦痕增加。（4）破碎帶有滴水或涌水出現(xiàn)，瓦斯涌出量增多。下圖為斷距示意圖

4、斷失煤層的尋找方法（1）斷層擦痕處痕跡細而深，移動方向?qū)挾鴾\；用手摸時，感覺順向光滑，逆向粗糙刺手。（2）牽引現(xiàn)象。牽引是指斷層滑動面附近巖層變彎變薄，可以據(jù)其觀察斷盤移動方向。

（3）導脈。在斷層夾縫里出現(xiàn)厚度為幾厘米的碎煤稱為導脈，也稱為煤線。根據(jù)煤線分布可以分析斷層錯動方向。（4）小斷層類推法。主要斷層附近有一系列小斷層，觀察小斷層的動向，與主要斷層是一致的，由此可判斷出主要斷層。（5）對比分析法。分析鄰近巷道或采區(qū)中已查明的斷層，比較其狀況是否一致，在圖紙上是否連接，從而判斷斷層的方法。（6）煤巖層的層位對比法。根據(jù)斷層兩側(cè)的煤巖層，確定斷層的性質(zhì)，尋找斷失的煤巖層。我們研究斷層的目的在于保證安全生產(chǎn)與采掘工作的正常進行。

5、裂隙根據(jù)裂隙形成的原因，裂隙可分為以下三類：（1）原生裂隙。在沉積作用階段，主要由于沉積物脫水收縮而形成，一般肉眼不容易發(fā)現(xiàn)，但煤層中都有原生裂隙。（2）構(gòu)造裂隙。受構(gòu)造變動作用力形成。在煤層和圍巖中常見，且與原生裂隙斜交。在斷層附近常有與斷層面平行或斜交的裂隙且比較發(fā)育。（3）壓力裂隙。由礦山壓力作用而產(chǎn)生，又稱地壓裂隙。壓力裂隙平行于工作面而略向采空區(qū)傾斜，與其他裂隙斜交。壓力裂隙與埋藏深度關(guān)系密切，深度越大，裂隙分布范圍越廣泛。

6、斷裂構(gòu)造對巷道掘進的影響（1）煤（巖）層受斷層、裂隙的影響，巖石破碎，壓力增大，容易造成冒頂、片幫。（2）在煤巷掘進中如遇斷層，煤層就會失去連續(xù)性甚至斷失。為尋找斷失的煤層就需要掘進一些探巷或停產(chǎn)打探眼，這會產(chǎn)生一些廢巷及盲巷，形成瓦斯庫，增加掘進量和安全管理的復雜性。（3）斷層破碎帶和向、背斜結(jié)構(gòu)能積聚大量瓦斯，裂隙則是釋放瓦斯的通道。巷道通過這些地區(qū)時，瓦斯涌出量會突然增加，不僅會出現(xiàn)瓦斯超限、停產(chǎn)，而且可能引發(fā)瓦斯爆炸事故。在瓦斯突出礦井，揭露突出煤層或在突出煤層中掘進時，由于構(gòu)造破碎帶的煤巖強度低，在瓦斯壓力和地壓的共同作用下，可能發(fā)生煤與瓦斯突出事故，應采取防突措施。（4）在背斜軸部、張性破碎帶機裂隙發(fā)育的巖層中，往往是地下水的富水區(qū)。斷層溝通地表和各含水層，使巷道涌水量增加，甚至會造成突水事故；導水斷層的存在，可能使防水閘、墻完全失效；掘進工作面淋水加大，積水增多，惡化作業(yè)條件；有的巖石，如凝灰?guī)r、黏土巖，遇水膨脹而底鼓，更將增加支護和維修的難度。因此，在巷道掘進施工前，要查明地質(zhì)構(gòu)造的情況，采取相應的對策；在施工中慎重對待，防止頂板、瓦斯及水災事故的發(fā)生。

三、礦井開拓方式與礦井巷道（一）礦井開拓方式礦井開拓巷道在井田內(nèi)的布置方式稱為礦井開拓方式。開拓方式包括井硐的形成、數(shù)目和位置的確定；開采水平數(shù)目和標高的確定；劃分開采單元（采區(qū)和盤區(qū)）；布置井底車場和大巷；確定開采程序和礦井延伸等問題。由于井田及階段內(nèi)的劃分是礦井開拓的共性問題，所以，通常主要以井硐形式來表示礦井開拓方式。礦井開拓方式成斜井開拓、立井開拓、平硐開拓和綜合開拓4種。

1、斜井開拓斜井開拓是利用傾斜巷道由地面進入，并通過一系列巷道通達礦體的一種開拓方式。斜井開拓是我國礦井廣泛采用的一種開拓方式，按斜井與井田內(nèi)的劃分方式的配合不同，可分為集中斜井開拓（有的地方也稱階段斜井）和片盤斜井開拓。（1）片盤斜井開拓將井田沿傾斜按一定標高劃分為若干個分段（每個分段又稱為片盤），自地面沿煤（巖）層傾斜開拓斜井，然后依次開采各個片盤的開拓方式，稱作片盤斜井開拓。片盤斜井是斜井開拓中最簡單的一種形式，多用在媒田的淺部采區(qū)。片盤斜井的開掘程序是：在井田走向中部沿煤層開掘主、副斜井，兩斜井平行相距30~40m，掘至第一片盤下部邊界時，掘片盤甩車場，再向兩翼掘片盤運輸巷及鋪巷，在片盤上部邊界掘片盤回風巷，一直掘至井田邊界，沿煤層傾斜方向開掘開切眼貫通運輸巷和回風巷。采煤工作就從開切眼開始，向井筒方向連續(xù)推進，到達距井筒30~40時停止，留作井筒保護煤柱。在第一片盤采完之前，為保證采煤工作面正常接續(xù)，應提前延伸井筒，布置出第二片盤工作面。上一片盤運輸巷可作為下一片盤的回風巷。

片盤斜井的主要優(yōu)點是建設建設周期，井巷工程量少，設備簡單，施工技術(shù)要求不高，投資少。主要缺點是生產(chǎn)能力小，服務年限短，只能在地質(zhì)條件簡單、煤層傾角小于25o、埋藏較淺的煤層中采用。（2）集中斜井開拓當井田劃分為階段或片盤時，利用斜井來集中開拓，稱為集中斜井開拓，亦稱斜井分區(qū)式開拓或階段斜井開拓。當井田劃分一個水平開采，就稱斜井單水平分區(qū)式開拓；劃分為多水平時，則稱斜井多水平分區(qū)式開拓。集中斜井的開拓程序是：在斜井走向中央沿煤層底板巖石開掘一對斜井（相距30~50m）掘至開采水平，然后掘井底車場、主要運輸大巷。達到第一采區(qū)上山開口位置后，掘采區(qū)軌道上山、運輸上山。在第一區(qū)段上下分別布置區(qū)段運輸平巷、區(qū)段回風平巷，用開切眼貫通后即可采煤。開采順序一般采用“采區(qū)前進，區(qū)內(nèi)后退”，即先采靠近井筒的采區(qū)，在每個采區(qū)內(nèi)部，采煤工作面從采區(qū)邊界向采區(qū)上山方向后退采煤。按照井田再劃分方式及階段內(nèi)的布置不同，斜井開拓還有單水平帶式1、多水平連續(xù)式等開拓方式。集中斜井開拓與片盤斜井相比，主要優(yōu)點是：同時生產(chǎn)的工作面多，生產(chǎn)能力大；可使用較大型的技術(shù)裝備，有利于集中生產(chǎn)；階段的服務年限長，生產(chǎn)較穩(wěn)定。主要缺點是：開拓工程量大，建井工期長，投資多。對于井田內(nèi)煤層埋藏不深、表土層不厚、水文地質(zhì)情況簡單、井筒不需特殊法施工的緩傾斜煤層，且要求生產(chǎn)能力較大的礦井，一般可采用集中斜井開拓。2、立井開拓立井開拓是利用垂直巷道由地面進入，并通過一系列巷道通達礦體的一種開拓方式，是廣泛應用的一種開拓方式。立井開拓除井筒形式與斜井開拓不同外，其他基本都與斜井開拓相同，既可以在井田內(nèi)劃分為階段或盤區(qū)，也可以多水平或單水平，還可以在階段內(nèi)采用分區(qū)、分段或分帶布置等。（1）立井單水平開拓立井單水平開拓是將井田沿傾斜劃分為兩個階段，利用一個開采水平服務與上、下山兩個階段。在階段內(nèi)視頻層傾角及地質(zhì)構(gòu)造等條件，立井單水平開拓分為立井單水平分區(qū)式開拓和立井單水平帶式開拓。①立井單水平分區(qū)式開拓。這種開拓方式將井田沿走向劃分為幾個采區(qū)，一般先采上山階段，然后開采下山階段。常用的開拓順序是由井田的邊界向井筒方向逐次開采各采區(qū)。井巷掘進順序：首先在井田走向的中部開鑿主井和副井，掘至開采水平后掘井底車場、石門、主要運輸大巷和回風大巷。達到第一采區(qū)開口位置后，掘采區(qū)軌道上下山、運輸上下山。分別布置區(qū)段運輸平巷、區(qū)段回風平巷，用開切眼貫通后，即可安裝采煤設備采煤。②立井單水平分帶式開拓。采用這種開拓方式時，井田劃分為上、下兩個階段，階段內(nèi)分為帶式布置方式。井巷開掘順序為：在井田中央從地面開鑿主井和副井；當掘至開采水平標高后，開鑿井底車場、主要運輸大巷、回風石門和總回風巷；當階段運輸大巷向兩翼開掘一定距離后（約一個采煤工作面長），即可由大巷掘進人進風斜巷、運料斜巷；進入煤層后掘分帶運輸巷、溜煤眼和分帶回風巷；最后沿煤層走向掘進開切眼貫通分帶運輸巷及回風巷，在切眼安裝采煤設備后即可進行采煤。

立井單水平開拓適用于煤層傾角在20o~25o以下，井田傾斜長度一般不超過2000~3000m，瓦斯及涌水量較小的礦井。（2）立井多水平開拓立井多水平開拓利用兩個以上開采水平來開采整個井田，按開采水平服務的階段布置方式不同，可分為多水平上山開拓，多水平上、下山開拓和多水平混合式開拓。

①立井多水平上山開拓只為一個階段服務，每個階段開采的媒炭均向下運至相應的開采水平，由各水平提至地面。立井多水平上山開拓適應于煤炭傾角在15o~20o以上，尤其是急傾斜煤層更適應。②立井多水平上、下山開拓每一個水平都為上、下山階段服務，該方式比立井多水平上山開拓減少了水平數(shù)目及井巷工程量。這種開拓方式的適用條件與立井單水平開拓方法相同，但井田傾斜長度可達5000m左右。③立井多水平混合式開拓，第一水平開采上山階段，第二水平采上、下山階段。這種方式一般淺部水平只開采上山階段，當深部儲量不多時，采用一個水平開采上、下山階段，可以相應地減少開拓工程量及運輸工作量。立井開拓的優(yōu)點是井筒短、提升速度快、提升能力大、管線敷設短，通風阻力小，維護較容易，同時對地質(zhì)條件適應性強，不受煤層傾角、厚度、瓦斯和水文等條件的限制。其缺點是井筒掘進施工技術(shù)要求高，開鑿井筒所需設備和井筒裝備復雜，井筒掘進速度慢，基建投資大等。

3、平硐開拓平硐開拓是用水平巷道由地面進入礦體進行開采的一種開拓方式。處在山嶺和丘陵地區(qū)的礦井，廣泛采用平硐開拓。由于地形條件與煤層賦存狀態(tài)不同，平硐有不同的布置方式。按平硐與煤層的相對位置不同有走向平硐、垂直平硐和斜交平硐3種方式。平行于煤層走向分布的平硐，稱作走向平硐；垂直于煤層走向布置的平硐，稱作垂直平硐；當平硐與煤層走向斜交布置時，稱作斜交平硐。

如果地形條件允許，也可以在不同的高度開掘平硐，設置多個水平，這就稱為階梯平硐開拓。采用平硐開拓時，一般以一條主平硐開拓井田，負擔運煤、出矸、運料、通風、排水、敷設管纜及行人等任務；而在井田上部回風水平開拓回風平硐。當?shù)匦螚l件允許和生產(chǎn)建設需要，且又不增加過多的工程量時，可以在主平硐和回風平硐之外，另掘排水、排矸等專用平硐。

平硐開拓的優(yōu)點：井下出煤不需提升轉(zhuǎn)載即可由平硐直接外運，因而運輸環(huán)節(jié)和運輸設備少、系統(tǒng)簡單、費用低；地面工業(yè)建筑較簡單，不需結(jié)構(gòu)復雜的井架和絞車房；一般不需要設硐口車場，更無需再平硐內(nèi)設水泵房、水倉等硐室，減少許多井巷工程量；施工條件較好，掘進速度較快，可加快礦井建設；無需排水設備，對預防井下水災也較有利。采用平硐開拓時，應注意平硐的硐口要選擇在地勢平緩地帶，以便有足夠的面積布置工業(yè)場地，且硐口位置不受洪水、滑坡、雪崩等自然災害的威脅。硐口到主要交通干線要便于鋪設鐵路或盡可能利用其他機械化運輸設備。另外，平硐開拓的上山部分應由足夠的開采儲量。

4、綜合開拓一般情況下，礦井開拓的主、副井都是同一種井筒形式。但是，有時會在技術(shù)上出現(xiàn)困難或經(jīng)濟上出現(xiàn)效益不佳的問題，在實際礦井開拓中往往會有主、副井采用不同的井硐形式，這就是綜合開拓。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和生產(chǎn)技術(shù)條件，綜合開拓可以有立井—斜井、立井—平硐、斜井—平硐等多種形式。（二）礦井巷道

為進行采掘工作在煤層或巖層內(nèi)所開鑿的一切空硐稱為井巷。井巷有巷道、井筒和硐室之分。根據(jù)全國自然科學名詞審定委員會公布的《煤炭科學名詞》的解釋，開鑿在巖體和礦層中的不直通地面的水平或傾角通道為巷道，巷道外的其他井巷則可歸為井筒或硐室。但習慣上廣義的巷道也泛指各種井巷。礦井開采需要在地下煤巖層中開掘大量的井巷和硐室。這些井巷種類較多，按其所處空間位置和形狀可分為垂直巷道、水平巷道、傾斜巷道和硐室；按其作用和服務范圍看分為開拓巷道、準備巷道、回采巷道；按巷道掘進時煤巖多少可分為煤巷、巖巷和半煤巖巷。

1、按井巷空間位置分類（1）垂直巷道立井—有直接通達地面出口的垂直巷道又稱豎井。立井一般位于井田中部，負擔全礦煤炭提升任務的稱主井，負擔人員升降和材料、設備、矸石等輔助提升任務的稱副立井。

暗立井—沒有直接通達地面出口的立井，裝有提升裝備，也有主、副暗立井之分。暗立井通常用作上下兩個水平之間的聯(lián)系，即將下水平的煤炭通過主暗井提升到上一個水平，將上一個水平中的材料、設備和人員等運轉(zhuǎn)到下水平。（2）傾斜巷道斜井—有直接出口通達地面的傾斜巷道稱斜井。負擔全礦井下煤炭提升任務的斜井稱主斜井；只負擔礦井通風、行人、運料等輔助提升任務的斜井稱副斜井。

暗斜井—沒有直接通達地面的出口、用作相鄰的上下水平聯(lián)系的傾斜巷道，其任務是將下部水平的煤炭運到上部水平，將上部水平的材料、設備等運到下部水平。上山—服務于一個采區(qū)（或盤區(qū)）的傾斜巷道，也稱采（盤）區(qū)上山。上山用于開采其開采水平以上的煤層。按上山的用途和裝備可分為輸送機上山（或叫運輸上山）、軌道上山、通風上山和人行上山等。輸送機上山內(nèi)的煤炭運輸方向為上向下運到水平大巷。

下山—由運輸大巷向下，沿著巖層開掘的為一個采區(qū)（或盤區(qū)）服務的傾斜巷道，也稱采（盤）區(qū)下山。按其用途和裝備分為輸送機下山、軌道下山、通風下山和人行下山。

除此之外，傾斜巷道還有人行斜巷、聯(lián)絡巷、溜煤斜巷、管子道等。

(3)水平巷道平硐—有出口直接到地面的水平垂直稱為平硐。一般以一條主平硐擔負全礦運煤、出矸、運材料設備、進風、排水、供電和行人等任務。專作通風用的平硐稱為通風平硐。石門—與煤層走向垂直或斜交的水平巖石巷道稱為石門。服務于全階段、一個采區(qū)、一個區(qū)段的石門，分別稱為階段石門、采區(qū)石門和區(qū)段石門。用作運輸?shù)氖T稱運輸石門；用作通風的石門稱為通風石門。煤門—開掘在煤層中并與煤層走向垂直或斜交的水平巷道想成為煤門。煤門的長度取決于煤層的厚度，只有在厚煤層中才有必要掘進煤門。平巷—沒有出口直接通達地面，沿煤層走向開掘的水平巷道。開掘在巖層中的叫巖石平巷；開掘在煤層中的叫煤層平巷。根據(jù)平巷的用途，可將平巷分為運輸平巷、通風平巷等。按平巷服務范圍，將為全階段、分段、區(qū)段服務的平巷分別稱為階段平巷、分段平巷和區(qū)段平巷。（4）硐室

井下各種硐室，實際上就是根據(jù)不同用途在井下開鑿和建造的斷面較大或長度較短的空間建筑物，有變電所、水泵房、水倉、火藥庫、候車室、醫(yī)務室等。這些硐室大部分位于井底車場附近。2、按井巷的服務范圍分類（1）開拓巷道為全礦井、一個水平或兩個以上采區(qū)服務的巷道稱為開拓巷道。如井筒、井底車場、運輸大巷、總回風巷、總石門、采區(qū)回風和采區(qū)運輸石門等井巷，以及掘進這些巷道的輔助巷道都屬于開拓巷道。開拓巷道的作用在于形成新的或擴展原有的階段或開采水平，為構(gòu)成礦井完整的生產(chǎn)體系奠定基礎。（2）準備巷道為采區(qū)、一個以上區(qū)段、分段服務的運輸、通風巷道稱為準備巷道。屬于這類巷道的有：采區(qū)上山、采區(qū)下山、采區(qū)車場、區(qū)段集中巷、區(qū)段石門等。準備巷道的作用在于準備新的采區(qū)，以便構(gòu)成采區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)。（3）回采巷道形成采煤工作面及為其服務的巷道稱為回采巷道。屬于這類巷道的有：開切眼、工作面運輸巷、工作面回風巷等。回采巷道的作用在于切割出新的采煤工作面并進行生產(chǎn)。四、巷道礦壓與巷道支護（一）巷道礦壓1、巷道礦壓的概念地下巖體在采動前，由于自身重力作用在巖體內(nèi)部引起的應力，通常稱為原巖應力。開采前的巖體處于相對靜止狀態(tài)。所以原巖體處于應力平衡狀態(tài)。井下采掘活動破壞了原巖應力的平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部的應力重新分配；在重新分配過程中促使圍巖產(chǎn)生運動，導致圍巖發(fā)生變形、斷裂、位移，直至垮落。這種由于進行采掘活動在采掘空間周圍巖體中及支護物上產(chǎn)生的壓力稱為礦山壓力，簡稱礦壓。

在礦山壓力作用下，圍巖及支護物會產(chǎn)生一系列現(xiàn)象，如頂板下沉、冒頂、片幫、底鼓、煤與瓦斯突出、沖擊地壓，支架壓縮、變形、折斷，地表發(fā)生移動、塌陷等。這種在礦山壓力作用下圍巖和支護物上產(chǎn)生的一系列力學現(xiàn)象稱為礦山壓力顯現(xiàn)，簡稱礦壓顯現(xiàn)。

2、巷道變化的原因一般情況，巷道頂板主要受水平拉力的作用，巷道兩幫主要受垂直應力的作用，而四角主要受剪切應力的作用。巷道變形破壞的主要原因是受到頂壓、測壓和底壓的作用，其中主要是頂壓的作用；只有在底板松軟并且頂壓、測壓大的情況下，才會出現(xiàn)底壓，即底鼓。（1）頂壓

掘進巷道后，暴露出來的頂板形成一個巖梁。由于巖梁上部巖層和巖梁自重的作用，必然會使其產(chǎn)生彎曲變形、裂隙及離層等現(xiàn)象。此時，如果巷道無支架支撐，裂隙和離層會不斷發(fā)展，最后頂板就會垮落。架設支架后，頂板巖層的變形、破壞就會轉(zhuǎn)為對支架形成壓力。支架所受頂壓的大小，決定于冒落拱的形狀的大小。冒落拱的形狀和大小主要與頂板巖石性質(zhì)及巷道寬度有關(guān)。在松軟巖層中冒落拱一般為拋物線形；在堅硬有層理巖石中，冒落拱一般近似三角形；在中硬巖石中，冒落拱介于上述兩者之間。

（2）測壓測壓是指巷道兩幫對支架的壓力。它是由于兩幫巖石或煤向巷道內(nèi)擠壓形成的。如果巷道兩幫不支護或支護壁后的背幫不嚴實，其變形得不到控制，并繼續(xù)發(fā)展下去，就會造成片幫。如果巷道使用剛性支架，當變形嚴重時，柱腿可能折斷、彎曲或砌墻被破壞。巷道測壓的大小與兩幫巖石性質(zhì)及所承受的支撐壓力的大小有關(guān)。巷道所處深度大小，在巷道兩幫所產(chǎn)生的支承壓力就越大，兩幫巖石破壞就越嚴重，作用在支架上的壓力也就越大。當兩幫巖石較軟或穩(wěn)定性較差時，遭受破壞就較嚴重，作用在支架上的壓力也就越大。在采區(qū)巷道中，當兩幫煤壁松軟時，如果不進行支護或支護強度不夠大，則倆幫煤壁的變形很大。在這種情況下，即使對頂板進行了支護，頂板的下沉量也會較大。因此，在采區(qū)巷道支護中，特別是錨桿支護的巷道，尤其要重視對兩幫的支護。為了抵抗測壓，要求棚式支護的棚腿要有岔腳。岔腳就是梁腿親口向下的垂直線到腿窩邊的水平距離。岔腳（ι）一般取棚腿長度（L）的1/4~1/5。（3）底壓當巷道兩幫受到支撐壓力作用時，底板內(nèi)部將會產(chǎn)生側(cè)壓力，并產(chǎn)生向上的底壓，使底壓鼓起，并產(chǎn)生離層、彎曲和破壞。由于巷道支架一般不設底梁來阻止底鼓，因此有時底板向上鼓起比頂板下沉、兩幫移近容易得多，也嚴重的多。有的巖石，如凝灰?guī)r、黏土質(zhì)巖石，當巷道有積水或巷道空氣潮濕時，會使巖石吸水鼓脹，產(chǎn)生底壓。

巷道底鼓的破壞作用大，主要表現(xiàn)在減少巷道的實際斷面，造成通風、行人和運輸困難，以致影響安全，底鼓破壞了底板的完整性，擠碎了底板，使支架兩幫的柱腿容易插入底板，減少了支架的支撐力，使頂板下沉、破碎，給巷道維護帶來困難。底鼓會破壞軌道，輸送機、水溝等巷道設施，影響生產(chǎn)。（4）傾斜巷道的礦壓水平巷道頂壓的方向是垂直巷道的頂、底板的。在傾斜巷道卻不同，頂壓雖然是重力線方向，但頂壓（P）可分解為兩個方向的壓力，一個垂直于頂板的垂直壓力（N），另一個是平行于頂板的傾斜壓力，即下推力（H）。傾斜巷道的支架既要承受垂直壓力，又要承受重力在巷道傾斜方向的分力，即下推力。因此，傾斜巷道的支架就不能垂直于巷道頂、底板架設，應向上迎一個角度。我們把棚腿中心線與頂?shù)装宕怪本€之間的夾角稱為迎山角。支架迎山角的作用力是克服下推力，防止支架向下傾倒。支架的迎山角（β）是按照巷道傾角（α）來計算的，一般迎山角等于巷道傾角的1/6~1/8，即

β＝(1/6~1/8)α,例如巷道傾角為30o，則迎山角為3.75o~5o。圖斜巷礦壓示意圖

αβαPN3、影響巷道礦壓大小的因素巷道礦壓的大小，主要受巷道所處深度、巷道斷面大小、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖性質(zhì)等因素的影響。（1）深度的影響。巷道所處深度大時，上覆巖石質(zhì)量大，直接影響到巷道圍巖中原巖應力的大小。淺部巷道的壓力主要表現(xiàn)在頂板，深部巷道的壓力來自四周，而且容易出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，有的巷道還有巖石沖擊現(xiàn)象。（2）巷道斷面與支護形式。不同的巷道斷面形狀與大小，以及采取不同的支護方式，直接影響巷道圍巖應力狀態(tài)及穩(wěn)定狀況。采用錨桿支護的巷道圍巖應力狀況優(yōu)于架棚、砌喧等支護的巷道；大斷面巷道受力在同等條件下比小斷面巷道要大。（3）地質(zhì)構(gòu)造的影響。在向斜軸、背斜軸、斷層附近等構(gòu)造處應力集中、地壓較大。平行于這些構(gòu)造走向的巷道很難維護。（4）圍巖性質(zhì)的影響。圍巖強度的大小及穩(wěn)定程度是影響巷道礦壓的主要因素。巖石堅硬、穩(wěn)定，產(chǎn)生的礦壓就小；巖石松軟破碎、不穩(wěn)定，產(chǎn)生的礦壓就大。（5）巷道相對于開采煤層和采煤工作面的位置。巷道與采煤工作面所處位置直接影響著巷道受采動影響的大小。此外，在掘進過程中，如果受到水的影響，則巖石強度會降低，圍巖維護強度大，就應特別加強工作面頂板管理工作。

（3）地質(zhì)構(gòu)造的影響。在向斜軸、背斜軸、斷層附近等構(gòu)造處應力集中、地壓較大。平行于這些構(gòu)造走向的巷道很難維護。（4）圍巖性質(zhì)的影響。圍巖強度的大小及穩(wěn)定程度是影響巷道礦壓的主要因素。巖石堅硬、穩(wěn)定，產(chǎn)生的礦壓就小；巖石松軟破碎、不穩(wěn)定，產(chǎn)生的礦壓就大。（5）巷道相對于開采煤層和采煤工作面的位置。巷道與采煤工作面所處位置直接影響著巷道受采動影響的大小。此外，在掘進過程中，如果受到水的影響，則巖石強度會降低，圍巖維護強度大，就應特別加強工作面頂板管理工作。

（二）巷道支護

巷道被開鑿后，為維護有效空間，防止圍巖變形、塌陷，必須對巷道進行有效支護。巷道支護分為巷道臨時支護和巷道永久支護2種。巷道臨時支護常見的種類有錨噴支護、錨桿支護、金屬拱形支護、金屬拱形無腿支護、前探梁支護等。巷道永久支護的服務年限長，一般不可能回收重復利用。根據(jù)支護的特點，一般將永久支護分為噴錨支護、架棚支護和砌喧支護向下種。

1、噴錨支護噴錨支護是錨桿支護、噴射混凝土支護和錨桿與噴射混凝土聯(lián)合支護的總稱。（1）噴錨支護作用原理噴錨支護的作用原理有懸吊作用、組合梁作用、加固拱作用、圍巖補強作用和減小壓力拱高度作用等。

①懸吊作用。錨桿上端錨固在圍巖內(nèi)部較堅硬的巖層中，把一層或幾層穩(wěn)定（不穩(wěn)定）且比較平薄的直接頂通過錨桿下端的托板及螺栓錨固在比較堅硬的巖層上，起到懸吊作用。②組合梁作用。在沒有穩(wěn)定巖層的薄層狀巖層中，通過錨桿的預拉應力，將視為組合梁的各薄巖層擠緊，提高其自承能力。決定組合梁穩(wěn)定性的主要因素是錨桿的預拉應力及桿體強度和巖層性質(zhì)。③加固拱作用。對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪程度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。④減少壓力拱高度作用。巷道頂板打上錨桿，可減小壓力拱高度。（2）錨桿類型按照錨桿的材質(zhì)可分為金屬錨桿和非金屬錨桿（木錨桿、竹錨桿及聚酯錨桿）按照錨固方式分為機械錨固式、黏結(jié)錨固式、摩擦錨固式和混合錨固式等。按照錨桿的錨固位置可分為頂板錨桿、幫錨桿和地板錨桿。（3）噴射混凝土支護噴射混泥土支護具有及時、密貼、早強、封閉的特點。噴射混凝土支護作用原理為：①支撐作用。噴射混凝土支護具有良好的物理學性能。特別是抗壓強度較高，能起支撐礦壓作用。

②充填作用。由于噴射速度快，混凝土能及時充填巷道圍巖的裂隙、節(jié)理以及凹穴的巖石，提高了圍巖的強度。

③隔絕作用。噴射混凝土層封閉了圍巖表面，隔絕空氣、水與圍巖的接觸，能有效地防止風化而引起的圍巖破壞與剝落。

④轉(zhuǎn)化作用。混凝土層與圍巖形成了一個共同工作的力學統(tǒng)一體，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石結(jié)構(gòu)的作用。（4）聯(lián)合支護聯(lián)合支護有錨噴聯(lián)合支護、錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護和錨梁網(wǎng)支護3種。①錨噴聯(lián)合支護。錨噴聯(lián)合支護是噴射混凝土支護與錨桿支護兩者聯(lián)合使用的結(jié)構(gòu)。起主要作用、提供主要支護抗力的是錨桿，噴層起輔助、封閉圍巖、防止風化的作用。②錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護。錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護增加了金屬網(wǎng)，改善了噴射混凝土的性能，減少了混凝土層的厚度，使噴層不易開裂，防止風化、防水和防止錨桿間巖體的松動掉落，從而更好地起到封閉圍巖的作用。③錨桿梁支護。錨桿梁支護主要用在圍巖強度低、節(jié)理裂隙發(fā)育、易片幫塌落、自穩(wěn)能力較差的巷道。（5）錨桿支護的安全注意事項采用錨桿、錨噴等支護形式時，應遵守下列規(guī)定：①錨桿、錨噴等支護的端頭與掘進工作面的距離。錨桿的形式、規(guī)格、安裝角度，混凝土標號，噴體厚度，掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織設計或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。②采用鉆爆法掘進的巖石巷道，必須采用光面爆破。

③打錨桿眼前，必須首先敲幫問頂，將活矸處理掉，確認安全后方可作業(yè)。

④使用錨固劑固定錨桿時，應將孔壁沖洗干凈，砂漿錨桿必須灌滿填實。

⑤軟巖使用錨桿支護時，必須全長錨固。

⑥采用人工上料噴射機噴射混凝土、砂漿時，必須采用潮料，并使用除塵機對上料口、余氣口除塵。噴射去，必須沖洗巖幫。噴射后應有養(yǎng)護措施。作業(yè)人員必須佩戴勞動保護用品。⑦錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗。煤巷還必須進行頂板離層檢測，并使用記錄牌記錄顯示。對噴體必須做厚度和強度檢查，并有檢查和試驗記錄。在井下作錨桿試驗時，必須有安全措施。⑧錨桿必須用機械或力矩扳手擰緊，確保錨桿的托板緊貼。⑨巖幫的涌水地點，必須處理。⑩處理堵塞的噴射管路時，噴槍口的前方及其附近嚴禁有其他人員。2、架棚支護按架棚支護的材料構(gòu)成，可分為木支架、金屬支架和裝配式鋼筋混凝土支架3種；按巷道斷面形狀可分為梯形支架和拱形支架等；按支架結(jié)構(gòu)可分為剛性支架和可縮形支架。

《規(guī)程》規(guī)定：支架間應設牢固的撐木或拉桿?？煽s性金屬支架應用金屬拉桿，并用機械或力矩扳手擰緊卡纜。支架與頂板之間的空隙必須塞緊、背實。

3、砌喧方式砌喧支護的主要形式是直墻拱形式、該支護具有堅固、耐久、防火、阻力、通風阻力小、材料來源廣、便于就地取材等優(yōu)點。缺點是施工復雜，勞動強度大，成本高，進度慢。直墻拱頂支護由拱、墻和基礎3部分組成。（1）拱的作用是承受頂壓，并傳給墻和基礎。（2）墻的作用是支撐和抵抗測壓，在拱基處傳給墻的壓力是斜的，要求壁后必須充密實，防止拱與墻開裂，測壓過大，可用彎曲的墻。（3）基礎的作用是把墻傳來的載荷和自重均勻傳給底板。

在進行砌喧作業(yè)前應首先拆除臨時支架?！兑?guī)章》規(guī)定，更換巷道支護時，在拆除原有支護前，應先加固鄰近支護。拆除原有支護后，必須及時除掉頂幫活矸和架設永久支護，必要時還應采取臨時支護措施。巷道砌喧時，喧體與頂幫之間必須用不燃物充滿填實；巷道冒頂空頂部分，可用支護材料接頂，但在砌喧上部必須充填不燃物墊底，其厚度不得小于0.5m。在傾斜巷道中，必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。

4、巷道支護的安全注意事項

《規(guī)章》對巷道支護與安全都有專項規(guī)定：掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)，靠近掘進工作面10m內(nèi)的支護，在爆破前必須加固；爆破蹦倒，崩壞的支架必須先行修復，之后方可進入工作面作業(yè)；修復支架時必須先檢查頂、幫，并由外向里逐架進行；在松軟的煤、巖層或流沙性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進巷道時，必須采取前探支護或其他措施。五、巷道頂板管理與安全

1、掘進工作面頂板管理的主要內(nèi)容（1）掌握巷道開掘后圍巖體的影響范圍及圍巖應力分布情況。這就需要了解與巷道圍巖應力分布有關(guān)的因素：圍巖的性質(zhì)、巷道所處的深度、巷道周圍地質(zhì)構(gòu)造、水文變化、巷道的橫斷面形狀和尺寸等。了解了圍巖應力分布情況及在此應力作用下圍巖的變化和位移，才能選擇合適的支護材料、支護形式，達到維護巷道的目的。

（2）從有利于巷道圍巖的穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇巷道的施工方法，合理確定鉆眼爆破等工序的有關(guān)參數(shù)，減少對頂板管理的影響。（3）按作業(yè)規(guī)程規(guī)定控制工作面空頂距離和臨時支護巷道的長度，盡可能縮短工作面空頂時間和臨時支護巷道的長度。（4）施工中。做好基礎材料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時，按井巷工程質(zhì)量標準進行檢驗和驗收。

2、新掘巷道開口安全措施（1）掘進地點要選在頂板穩(wěn)定，支護完好的并且避開地質(zhì)構(gòu)造區(qū)、壓力集中區(qū)和頂板冒落區(qū)。（2）新掘巷道與原有巷道的方位要保持較大的夾角（一般應大于45o）。（3）必須加固好開掘處及其附近的巷道支護。（4）新巷開掘施工，用鉆眼爆破方法時一次進尺要小，或用手鎬挖掘。（5）新巷開掘處應及時進行支護，縮短頂板暴露時間和減小暴露面積。

3、沿空掘巷頂板破碎的安全措施（1）避開動壓影響，巷道施工必須在上區(qū)段采煤工作面巖層活動完全穩(wěn)定后再進行。（2）減小掘進時的空頂面積。爆破前或掘進機截割前支護緊跟到工作面，爆破后或掘進機截取后及時架設支架，或鋪金屬網(wǎng)并用錨桿錨固。（3）巷道支架要加密，同時將下幫腿與底板的夾角縮小，將頂幫用木板等被嚴接實。（4）擦邊掘進時，如遇上區(qū)段巷道的棚腿外露時，其下幫棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到擋矸簾的作用。

4、有淋水的工作面頂板管理安全措施掘進工作面有淋水時，要通過水文地質(zhì)工作，弄清水的來源，掌握水量的變化，再根據(jù)實際條件分別采用預注漿封水、快硬砂漿堵水、截水槽或截水鵬截水等方法。頂板淋水不大時，用風管邊吹邊噴砂漿止水。有淋水的地段，要加大支架密度，背嚴頂幫，提高支架的穩(wěn)定性，防止冒頂事故的發(fā)生。5、掘進巷道過斷層等構(gòu)造變化帶時的安全措施掘進巷道在通過斷層、褶曲等構(gòu)造變動劇烈、圍巖松軟、節(jié)理裂隙發(fā)育地帶，以及頂板巖性突變地帶時，由于圍巖強度低、穩(wěn)定性差，在安全管理方面做好以下幾方面的工作：（1）加強地質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)所掌握的地質(zhì)資料（包括地質(zhì)構(gòu)造分布情況與產(chǎn)狀，以及巖性變化的大致可能地段等），及時制定具體的施工方法與安全措施。特殊地段，應當有相應的針對性措施，否則不能開工。（2）巷道在破碎帶中掘進，應做到一次成巷，盡可能縮短圍巖暴露時間，減少頂板暴露后的撓曲離層，提高頂板穩(wěn)定性。（3）施工中嚴格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度；隨時注意觀察圍巖穩(wěn)定狀況的變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常征兆要及時處理。（4）掘進工作面臨近斷層或穿斷層帶時，巷道支護應盡量采用砌喧或U型鋼可縮性支架支護，棚距要縮小。在距斷層前5m左右時采用密集支柱。（5）減少爆破裝藥量，降低因爆破對斷層帶附近破碎頂板的震動。如果爆破中頂板難以控制與管理，有冒頂?shù)耐{，應改用手鎬方法掘進。（6）減少空頂距離，及時支設臨時支架，永久支架泄后距離得得大于2~4m，采用砌喧式支護時，每次掘砌寬度不得超過1m。（7）巷道支架背板要嚴實，一方面提高支架對圍巖的支護能力，另一方面防止掘進中漏頂或漏幫。（8）當斷層帶處頂板特別松軟、破碎時，要采用超前探梁支護的方法管理端面不穩(wěn)定頂板。有條件時也可采用對頂板注漿錨固的方法，增強破碎頂板的穩(wěn)定性和承載能力嚴禁空頂作業(yè)。（9）在頂板巖性突變地帶，要及時打點柱支護突變帶頂板。對傘檐狀危巖要及時敲掉，敲不下時，要在傘檐下打上撐柱，并在其下加密柱棚，或加打抬板棚。（10）巷道臨近斷層等構(gòu)造帶時，爆破前還必須檢查瓦斯等有害氣體的積存情況，工作面附近20m內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度不得超過1%。另外，如果斷層與某含水層有水力聯(lián)系，事先還必須做好斷層水的疏排工作，以防巷道過斷層時發(fā)生透水事故。復習思考題一、單項題1、除塵風機、抽出式局部通風機和位于掘進工作面附近100m范圍內(nèi)的壓入式局部通風機，其噪聲不應超過（），并應安設配套的消聲器。A.85dB(A)B.60dB(A)C.100dB(A)D.120dB(A)\2、設在進、回風交叉處使進、回風互不混合的設施，叫（）A.石門B.擋風墻C.風窗D.風橋

3、巖石的堅固性系數(shù)，即普世系數(shù)f,當f＝2~3，表示巖石屬于（）

A.很硬巖石B.硬巖石C.中硬巖石D.相當軟巖石二、多選題

1、掘進通風中，礦井總風壓通風方法根據(jù)導風設施的不同，它可以分析以下哪3種方式（）

A.利用風筒導風B.利用鼓風機吹風C.利用平行巷道通風D.用縱向風墻或風障導風

2、掘進通風中，局部通風機通風方法按其工作方式可分為以下哪3種（）

A.壓入式B.抽出式C.抽壓混合式D.利用風筒導風

3、掘進通風設備主要是指（）

A.局部通風機B.風筒C.附屬裝置D.以上均對

4、礦井開拓方式可分為（）

A.斜井開拓B.立井開拓C.平硐開拓D.綜合開拓

三、判斷題1.掘進通風中，利用總風壓的優(yōu)點是安全可靠，管理方便，但須有足夠的風壓以克服通風阻力。（）2.掘進通風中，壓入式通風方式的優(yōu)點是:污風不通過局部通風機，安全性能好（）

3.巷道支護分巷道臨時支護和巷道永久支護，巷道永久支護是永遠都不能回收利用的。（）

4.巷道支護分巷道臨時支護和巷道永久支護，巷道永久支護是永遠都不能回收利用的。（）

5.礦井通風中，風門可以阻斷風流，但不可以使人員和車輛通過。（）四、簡述題1.簡述工作面頂板管理的主要內(nèi)容。

2.沿空掘巷頂板破碎的安全措施有哪些？復習題答案一、單選題1.A2.D3.C二、多選題1.ACD2.ABC3.ABCD4.ABCD三、判斷題1.對2.對3.對4.錯5.錯四、簡述題1.掘進工作面頂板管理的主要內(nèi)容（1）掌握巷道開掘后圍巖體的影響范圍及圍巖應力分布情況。這就需要了解與巷道圍巖應力分布有關(guān)的因素：圍巖的性質(zhì)、巷道所處的深度、巷道周圍地質(zhì)構(gòu)造、水文變化、巷道的橫斷面形狀和尺寸等。了解了圍巖應力分布情況及在此應力作用下圍巖的變化和位移，才能選擇合適的支護材料、支護形式，達到維護巷道的目的。

（2）從有利于巷道圍巖的穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇巷道的施工方法，合理確定鉆眼爆破等工序的有關(guān)參數(shù)，減少對頂板管理的影響。（3）按作業(yè)規(guī)程規(guī)定控制工作面空頂距離和臨時支護巷道的長度，盡可能縮短工作面空頂時間和臨時支護巷道的長度。（4）施工中。做好基礎材料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時，按井巷工程質(zhì)量標準進行檢驗和驗收。2.掘進巷道過斷層等構(gòu)造變化帶時的安全措施掘進巷道在通過斷層、褶曲等構(gòu)造變動劇烈、圍巖松軟、節(jié)理裂隙發(fā)育地帶，以及頂板巖性突變地帶時，由于圍巖強度低、穩(wěn)定性差，在安全管理方面做好以下幾方面的工作：

（1）加強地質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)所掌握的地質(zhì)資料（包括地質(zhì)構(gòu)造分布情況與產(chǎn)狀，以及巖性變化的大致可能地段等），及時制定具體的施工方法與安全措施。