巷道掘进与支护;第一节井巷施工概述;2.岩石的重度
岩石的重度是指单位体积岩石所受重力大小,用γ表示。
3.非均质性和异向性
岩体是地质体的一部分,按组成结构,岩体可分为两类:一类为层状岩体,如沉积岩及其变质岩;另一类为块状岩体,如岩浆岩及其变质岩。
煤矿中所见到的岩体多属于层状岩体,如页岩、砂岩、石灰岩等。由于成分和胶结物不同以及各种弱面的存在,使这类岩体表现为非均质性和各向异性。;5.岩石的碎胀性
岩石破碎以后的体积比整体状态下增大,这种性质称为岩石的碎胀性。
4.岩石的孔隙性
岩石的孔隙性是指岩石中孔洞和裂隙的发育程度,常用孔隙度表示。孔隙度时岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积的比,用n表示。孔隙度越大岩体强度越低,透水性越大,则越不稳定。;6.岩石的强度
岩石强度是指岩石抵抗外力破坏的能力。岩石强度对于巷道掘进具有重大意义。
岩石强度与受力状态有关,岩石因受力状态不同,其强度也不同,而且相差悬殊,一般符合下列顺序:三向等压抗压强度>三向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>单向抗拉强度。
7.岩石的硬度
岩石的硬度是指岩石抵抗其他硬物压入的能力。;二、围岩分类
1.岩石的普氏分级
在生产实践中,为了方便,一般采用“坚固系数f”来表示岩石破碎的难易程度。f值的求法,是用岩石的单向抗压强度R0(MPa)除以10。根据f的大小,将岩石分为十级十五种。
2.锚喷支护围岩分类
为合理选择锚喷联合支护类型,科学确定支护参数,及时指导设计与施工,根据煤矿岩石性质的特点和构造情况,我国制定了煤矿锚喷支护围岩分类,把围岩稳定性分为五类。
3.煤巷围岩稳定性分类
现场常采用的分类指标包括三个强度,即煤层顶板、底板岩石及煤层的单向抗压强度;三个距离:即巷道埋深、护巷煤柱宽度、直接顶初次垮落步距(岩体完整指数);一个比值:即直接顶厚度与采高之比。将煤巷的围岩稳定性分为五类:Ⅰ类为非常稳定,Ⅱ类为稳定,Ⅲ类为中等稳定,Ⅳ类为不稳定,Ⅴ类为极不稳定。
;三、巷道地压
1.地压现象和???压
在原岩中开掘空间(井巷或采场)后,将引起空间周围岩体的应力重新分布,出现次生应力,围岩产生变形、移动或破坏,支护体也随之出现变形、移动或破裂、折断等一些特殊的力学现象。通常把次生应力引起围岩及支护体的变形、移动和破坏的全过程称为地压现象。
在脆性岩体中,可能发生冒顶、片帮等围岩的破坏现象;在塑性岩体中,围岩向巷道空间产生较大的变形,表现为巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等现象。;2.巷道顶压的产生
在岩体内开掘出巷道后,若新掘出的巷道断面未得到及时、有效支护,巷道顶板在上覆岩层重力作用下,就会向下弯曲变形,表面岩层在拉应力作用下,遭到破坏,产生次生裂隙,随时间的增加,裂隙将加深、加宽,顶板岩层开始冒落,新暴漏出的顶板,在上覆岩层重力作用下继续变形破坏、岩石冒落,直至形成一个拱形的冒落区后,顶板形成新的应力平衡,顶板冒落暂时停止。;3.巷道侧压和巷道底压的产生
在自然平衡拱形成过程中,巷道上部岩层压力不断传给巷道两帮。若巷道两帮岩石坚硬,则两帮不会被压坏;若岩石松软,则巷道两帮岩石将沿如图4—2a所示的斜面垮落,即所谓片帮。这部分垮落的岩石所产生的水平分力,就是巷道的侧压。当片帮达到一定宽度而停止时如图虚线所示位置。这时岩体内又处于新的平衡状态。;第二节巷道施工;2)旋转式钻眼机具
①煤电钻由电动机、减速器、散热风扇、开关、手柄和外壳组成。煤电钻主要用于煤层或很软的岩层中钻眼。他功率小、机体轻,钻眼时可用人力抱钻和推进。
②岩石电钻与煤电钻构造基本相同,只是岩石电钻功率大,重量大,钻眼时需要很大的轴向推力,必须有推进和支撑设备。;3)掘进凿岩台车
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。
4)液压凿岩机是以液压为动力的凿岩机,它和风动凿岩机一样,也由冲击机构、转钎机构及排粉系统等组成。;(3)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。
在掘进巷道断面上,根据位置和作用将炮眼分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三种。;1)掏槽眼。位于当道断面中部,首先起爆拉开槽口,创造第二自由面,为周边眼爆破创造有利条件。1~8号炮眼。掏槽方式有直眼掏槽法、斜眼掏槽法和混合掏槽法。
2)辅助眼。在掏槽眼的外围,除崩落岩石外,还能扩大掏槽眼所掏的槽口,提高周边眼的爆破效果。9~29号炮眼。
3)周边眼。靠近巷道的周边,起爆后崩落岩石,形成巷道轮廓。30~51号炮眼。;(4)矿用炸药
1)硝甘炸药的优点是感度和爆力较强,具有良好的抗水性,但是使用过程中安全性较差。所以适用于