巷道掘砌工专业基础知识

巷道掘砌工专业基础知识第一课时：课题：煤矿地质基础知识教学目的：要求每位掘砌工了解矿井地质基础知识。教学重点及难点：1、重点：理解煤层埋藏特征。2、难点：了解井田开拓划分依据及类型。教学方法：周五集中授课教学内容：一、煤层埋藏特征（一）煤层顶板、底板1、顶板：煤层的顶板按相对位置不同可分为：伪顶、直接顶和老顶。2、底板：煤层的底板为分直接底和老底。（二）煤层的形态与结构1、煤层的形态；有层状、似层状和非层状三类。2、煤层的结构：分为简单结构煤层和复杂结构煤层。（三）煤层厚度：小于1.3米的煤层称为薄煤层；厚度为1.3-3.5米的煤层称为中厚煤层；厚度大于3.5米的煤层称为厚煤层。（四）煤层产状包括煤层的走向、倾向、倾角。二、地质构造（一）褶皱构造是煤层受地壳运动产生的地应力作用被挤得弯弯曲曲，但仍然保持其连续性的构造形态。（二）断裂构造：1、节理，2、断层。（三）地质构造对煤矿安全生产的影响三、井田开拓（一）井田开拓1．煤田划分为井田在同一地质发展过程中形成的具有连续发育的含煤岩系，其分布有规律可循、基本连成一片的地区称为煤田。在煤层赋存条件中，对煤田开发影响较大的是煤层的厚度和倾角。因此，常把煤层按厚度和倾角进行分类。煤田具有较大的范围和丰富的储量，有的面积达数百平方公里，储量达数百亿吨，所含煤层达十几层，甚至几十层。因此，必须把煤田划分为若干部分，每一部分由一个矿井开采。划分为一个矿井开采的那部分煤田，称为井田。2．井田的开拓方式煤田划分成井田后，井田的范围一般还是很大的，走向长度可达数千米到万余米；倾斜长度亦可达数千米。对这样大范围的井田，在目前的技术条件下，必须再划分成适于开采的较小部分，有计划、按顺序地进行回采，达到技术上和经济上都比较合理的要求。第二课时课题：矿井的开拓方式教学目的：要求每位掘砌工了解矿井开拓方式。教学重点及难点：1、重点：掌握和理解井巷断面形状及尺寸确定。2、难点：理解巷道断面确定依据。教学方法：周五集中授课教学内容：（一）根据进入煤层的井硐形式不同，矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓4种。(二)井筒井筒是从地表开掘进入地下的工程，通常作运输煤炭的主井、辅助运输(运输人员、材料、设备、矸石等)的副井或通风井使用。井筒主要有立井、斜井和平硐。(三)主要开拓巷道主要开拓巷道指为井田开拓而开掘的基本巷道，其中包括井筒、井底车场、运输大巷、石门、总回风巷等。(四)井巷断面形状、尺寸的确定原则井巷断面的形状，主要由围岩性质、井巷服务年限和支护材料来决定。1．井筒断面形状、尺寸的确定原则立井井筒断面形状一般为圆形，早期开凿的立井井筒断面采用矩形、椭圆形(目前已很少采用)；斜井井筒断面有拱形、梯形等。井筒断面尺寸的确定原则与其功能有关。布置生产需要的提升设备、满足人员通行的要求、满足通风风量的要求、满足敷设管线的要求、符合《煤矿安全规程》的要求。2．巷道断面形状及选用原则我国煤矿井下使用的巷道断面形状有矩形、梯形、多角形、拱形、圆形、马蹄形、椭圆形等。巷道断面形状选用的原则：巷道围岩的地压大小和方向，也就是巷道所穿过围岩的性质；巷道的用途和服务年限；巷道选用的材料和支护方式；巷道的掘进方式及岩层埋藏情况。3．巷道尺寸的确定原则巷道断面越小稳定性相对越好，最终确定合理的断面大小要兼顾施工技术、巷道的用途和断面利用率。煤矿中巷道的净断面，应满足行人、运输、通风，设备安装检修以及施工的需要。设计巷道断面尺寸，应首先确定巷道的净断面尺寸，并进行风速和优化验算。最后，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(超控值)，计算出巷道的计算掘进断面尺寸。对于软岩巷道，深厚表土层以及受采动影响的井筒，其断面形状与尺寸要特殊研究确定。(五)井巷施工程序和基本原则井巷工程包括井筒、井底车场巷道及硐室、主要石门、运输大巷、采区巷道及回风巷道等全部工程。这些工程中有一些工程构成连锁工程项目，也可以称为矿井建设关键线路或主要矛盾线，也就是决定矿井建设最短总工期的，只能按顺序施工的路线。该线路上的各单位工程统称关键工程。其中包括井筒、井底车场重车线、主要石门、运输大巷、采区车场、采区上山、最后一个采区切割巷道或与风井贯通巷道、风井等。第三课时课题：矿井通风教学目的：要求每位掘砌工了解矿井通风知识。教学重点及难点：1、重点：掌握和理解矿井瓦斯爆炸条件及预防措施。2、难点：理解瓦斯爆炸预防措施。。教学方法：周五集中授课教学内容：一、矿井通风的任务是：用安全、经济的方法源源不断地向井下用风场所供给新的空气；冲淡和排除井下各种有害气体和矿尘；创造良好的气候条件；增强矿井的抗灾能力，保证矿工的安全健康和正常生产。二、瓦斯的性质及危害（一）瓦斯的性质：瓦斯具有燃烧和爆炸性。（二）矿井瓦斯的危害：1、瓦斯窒息；2、瓦斯的燃烧和爆炸。三、矿井瓦斯的赋存、涌出及矿井等级的划分（一）瓦斯的赋存状态：为为游离状态和吸附状态。（二）矿井瓦斯涌出（三）矿井按其等级划分：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。四、矿井瓦斯爆炸与预防措施（一）瓦斯爆炸的条件：一是瓦斯浓度在5%-16%爆炸界限内；二是有一定温度的热源，在650度-750度之间；三是有足够的氧气，不低于12%的氧气含量。（二）瓦斯爆炸的危害（三）瓦斯爆炸的预防措施：一是消灭瓦斯超限和瓦斯积聚；二是消灭引燃瓦斯的火源。五、煤与瓦斯突出及防治措施（一）煤（岩）与瓦斯突出及其危害（二）煤与瓦斯突出的预兆（三）防止突出的措施第四课时：课题：矿尘的产生与危害教学目的：要求每位掘砌工了解矿尘的产生于危害基础知识。教学重点及难点：1、重点：掌握和理解矿井矿尘危害性。2、难点：掌握矿尘预防措施。。教学方法：周五集中授课教学内容：一、矿尘的产生与危害（一）矿尘的产生及存在状态矿尘是煤矿生产过程中产生的各种矿物质微粒的总称，一般分为煤尘和岩尘两种。（二）矿尘的危害有三个方面：（1）污染劳动环境，降低工作场所的可见度，影响劳动效率和操作安全。（2）工人长期在矿尘环境中工作，吸入大量矿尘后，轻者会引起呼吸道炎症、重者可导致尘肺病，严重影响人体健康。（3）矿尘中的煤尘具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火灾，而有的煤尘还会发生爆炸，造成人员伤亡和巨大的财产损失。二、煤矿尘肺病及其预防（一）煤矿尘肺病分为矽肺、煤矽肺、煤肺三类。（二）煤矿尘肺病的预防措施：1、定期体检，2、建立档案，3、治疗、疗养，4、综合防尘。三、煤尘爆炸及其预防措施（一）煤尘爆炸的条件（二）煤尘爆炸的危害：煤尘爆炸后可产生高温、高压、形成冲击波和火焰，并产生大量有害气体等。（三）防止煤尘爆炸的措施：（1）局部冒顶；（2）大面积冒顶。2、按其发生的力学原理分类：（1）压垮型冒顶；（2）漏垮型冒顶；（3）扒垮型冒顶第五课时课题：矿井井巷施工期间常见的事故教学目的：要求每位掘砌工了解矿井井巷施工期间常见的事故基础知识。教学重点及难点：1、重点：掌握掘进工作面常见事故征兆。2、难点：掌握掘进工作面常见事故预防措施。教学方法：周五集中授课教学内容：一、顶板事故的预防措施（一）掘进工作面顶板事故的预兆及预防措施预兆：（1）、响声（2）、掉渣（3）、片帮（4）、裂缝（5）、离层（6）、漏顶（7）、瓦斯涌出量突然增大（8）、顶板的淋水明显增加。预防措施：为了确保巷道掘进和支护的安全，预防的主要措施有：（1）掘进工作面严禁空顶作业。（2）在松软的煤岩层或流砂性地层及地质破碎带掘进巷道时，必须采用前探支护或其他措施。（3）在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必须制定安全措施。（4）支架间应设牢固的撑木或拉杆。（5）严格执行敲帮问顶制，顶帮必须背严背实。二、水灾事故井巷施工时，岩层中的地下水和与井下相通的地表水突然大量涌入井下空间，均可能发生水灾事故。水灾事故的危害：1、顶板淋水；2、增加矿井并排水工作；3、腐蚀金属设备、设施；4、淹没井巷。矿井透水预兆：1、挂汗2、挂红3、水的气味和颜色有变化4、空气变冷5、煤层变潮、变暗、无光彩6、发生雾气7、水叫。三、火灾事故井巷施工期间的火灾事故根据火源不同可以分为外因火灾和内因火灾。违章使用明火、电气着火或机械摩擦产生电火花、瓦斯和煤尘爆炸均可能引发外因火灾；煤炭在常温下氧化而产生热量，可能导致煤炭自然发火，形成内因火灾。四、瓦斯煤尘事故井巷施工的瓦斯煤尘事故一般可能在井筒揭开煤层时或掘进采区巷道时发生。为防止揭开煤层时的煤与瓦斯突出事故，应首先确认所建矿井是否存在这种危险，以便采取预防措施。第六课时课题：煤层的顶板、底板、顶底板含义教学目的：要求每位掘砌工了解煤层的顶板、底板含义知识。教学重点及难点：1、重点：掌握煤层顶底板划分依据。2、难点：掌握煤层顶板划分类型。教学方法：周五集中授课教学内容：煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在下常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。（一）煤层的顶板1、伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3m～0.5m,多由页岩，炭质页岩等组成。2、直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1m～2m,多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。3、基本顶：又叫老顶，是位于直按顶之上或直接位于煤层这上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。（二）煤层底板1、伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2m～0.3m。2、直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭爱严重破坏。3、老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。第七课时：课题：井巷支护及维护教学目的：要求每位掘砌工了解井巷支护及维护基础知识。教学重点及难点：1、重点：掌握井巷支护知识。2、难点：了解井巷维护知识。教学方法：周五集中授课教学内容：井巷支护的目的是为了防止围岩破坏，因此，一般井巷掘进出空间后，都要进行临时支护或永久支护。1．锚杆支护与锚喷支护(一)锚杆支护。掘进后即向巷道围岩钻孔，然后向孔中安装锚杆，单独采用锚杆的支护。必要时也可安装锚索(如在大断面巷道或硐室支护时)，目的是使锚杆和锚索与围岩共同作用起支护作用。锚杆支护的作用机理有多种：悬吊作用、组合梁作用、挤压连接和加固拱作用、松动圈支护理论等。锚杆支护及其分类锚杆支护实质上是把锚杆安装在巷道的围岩中，使层状的、软质的岩体以不同的形态得到加固，形成完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同阻抗其外部围岩的位移和变形。(1)木锚杆。我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。(2)钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。以水泥砂桨作为锚杆与围岩的粘结(3)倒楔式金属锚杆。这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一。由于它加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此这种锚杆在一定范围内至今还在使用。(4)管缝式锚杆。是一种全长摩擦锚固式锚杆。这种锚杆具有安装简单、锚固可靠、初锚力大、长时锚固力随围岩移动而增长等特点。(5)树脂锚杆。用树脂作为锚杆的粘结剂，成本较高。(6)快硬膨胀水泥锚杆。采用普通硅酸盐