井巷工程岩巷施工Word文档下载推荐.docx
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并要注意，使吸出风筒口到工作面的距离，基本上等于炮烟抛掷长度；
压入新鲜空气的风筒口到工作面的距离，要小于或等于压入风流的有效作用长度。
这样才能取得预期的效果。
这种通风方式兼有压入式和抽出式的优点，但抽出式局部通风机仍有污浊风流通过，所以它适用于瓦斯涌出量很低的大断面长巷道的掘进通风。
二、掘进通风设施
巷道掘进通风大多采用BKJ型矿井轴流式局部通风机，其主要技术规格见表4-6，其中最常用的是5.5kW及11kw两种。
近年，沈阳鼓风机厂已制成BKJ66—l型系列矿井局部通风机，其特点是噪声低。
掘进通风用的风筒有金属、胶质、塑料等几种。
金属（铁）风筒直径一般为400～l000mm，每节长度2.0～3.0m。
胶质、塑料等柔性风筒的直径一般为300～600mm，个别有试用直径800mm胶质风筒的，每节长度以10m居多，也有把塑料风筒作成50m一节的。
柔性风筒重量轻、吊挂容易，通风阻力系数小，接头少，使用比较广泛。
三、加强通风管理工作
在现有通风设备的基础上，只要加强通风管理工作就可提高通风效率，实现单机独头长距离通风。
我国山东枣庄煤矿曾以一台11kw的局部通风机和直径580mm的胶质风筒，在巷道掘进中创独头通风3795m的纪录，达到每千瓦局部通风机送风345m。
搞好长距离独头巷道通风，最主要的措施是最大限度地减少风筒阻力和防止风筒漏风，为此可采取如下措施：
首先是增大风筒直径和每节风筒的长度，如淮北煤矿将原每节长10m的胶质风筒，胶贴成每节长40～110m的几种规格，直径为600mm。
这种直径大的长风筒，对提高通风效率起了很大作用；
其次是提高风筒接头质量和改进接头方法。
金属风筒用法兰盘连接时，必须有足够的螺栓，且要拧紧，垫圈材料的质量一定要符合质软而致密的要求。
过去胶质风筒接头多用插接法，此法虽简单易行，但漏风严重，风阻也大，目前已很少采用，而改用单反边、双反边以及胶贴接头、罗圈接头等，使漏风系数和风阻都有显著的下降。
安设风筒时，必须吊挂平直，拉紧拉稳，在直线段内应使风机和风筒安在一条直线上，弯道处尽量使风筒缓慢拐弯，在同一巷道中尽量使用直径相同的风筒。
在日常的维护工作中必须加强检查和维修，发现问题要及时解决。
四、掘进中的综合防尘
掘进岩石巷道时，在钻眼、爆破、装岩、运输等工作中，不可避免地要产生大量的岩石粉尘。
根据测定，这些粉尘中含有游离SiO230～70％，其中大量的是粒径小于5μm的粉尘。
这些粉尘极易在空气中浮游，被人吸入体内，时间久了就易患矽肺病，严重地影响工人的身体健康。
在我们社会主义制度下，党和国家对综合防尘问题非常重视，国务院和煤炭工业部关于防止粉尘危害都有明文规定。
例如《煤矿安全规程》规定：
在工作面，若粉尘中合游离SiO2小于10%时，都必须采用综合防尘措施将粉尘浓度分别降低到10mg/m3或2mg/m3以下，这样就可清除矽肺病的发生。
综合防尘措施有：
1.湿式钻眼综合防尘最主要的技术措施，钻眼过程中用水冲洗炮眼，使岩粉变成浆液从炮眼流出，使粉尘不会飞扬，能显著降低巷道中的粉尘浓度。
2.喷雾、洒水，对防尘和降尘都有良好的作用。
爆破时，由于破碎岩石和爆破冲击波的作用，会产生大量粉尘。
故在爆破前要用水冲洗岩帮，爆破后立即进行喷雾，装岩前要向岩堆上洒水，水能粘结细粒粉尘，
使它不致在装岩时被铲斗扬起。
实践表明，岩堆单位体积的耗水量与粉尘浓度成反比，见表4-7。
从表中可以看出，当耗水量8L/m3时粉尘平均浓度即可降至2mg/m3以下。
3.加强通风排尘工作。
通风工作除不断向工作面共给新鲜空气外，还可将含尘空气排出，以降低工作面的含尘量。
为了做好通风排尘工作，首先应在掘进巷道周围建立通风系统，以形成主风流；
其次应在各作业点搞好局部通风工作，保证工作面能得到足够的风量和一定的风速，以便迅速把工作面的粉尘稀释并排到主回风流中去。
4.加强个人防护工作。
工人在工作面作业一定要戴防尘口罩，并要定期进行身体健康检查，发现病情及时治疗。
第三节岩石的装载与转运
平巷掘进中，岩石的装载与转运是最繁重、最费工时的工序。
一般情况下它要占掘进循环时间的35～50%。
因此不断研究和改进装运岩石的工作，提高其机械化水平，对加快掘进速度，提高劳动效率，减轻工人劳动强度及降低成本具有重要意义。
目前国内已生产各种类型，适应不同条件的岩石装载和转载设备井正在逐步完善和配套，组成各种型式的机械化作业线。
一、岩石装藏设备
岩石装载机的类型较多，其中常用的有铲斗后卸式、铲斗侧卸式、耙斗式、蟹爪式和立爪式等。
（一）铲斗装载机
这种装载机有后卸式和侧卸式两大类，工作原理和主要组成部分基本相同
一般包括铲斗、行走、操纵、动力几个主要部分。
工作过程为间歇式。
1.铲斗后卸式装载机：
这种装载机按动力分为电动和风动两种；
行走方式多为轨轮式；
工作方式前装后卸。
其型号有多种，但在煤矿上使用最多的是Z-20B型电动铲斗后卸式装载机（图4-14）。
它装岩时，通过操纵按钮驱使装载机沿轨道前冲并将铲斗插入岩堆，铲满岩石后后退，并同时提起铲斗把岩石往后翻入矿车，即完成了一个装岩动作。
随着装岩工作面的向前推进，必须延伸轨道，延伸的方法多用爬道（图4-15）。
2.铲斗侧卸式装载机：
这种装载机是正面铲取岩石，在设备前方侧转卸戴，行走方式多为履行式。
它与铲斗后卸式比较，铲斗插入力大、斗容大、提升距离短，履带行走机动性好，装岩宽度受限制小，铲斗还可兼作活动平台，用于安装锚杆和挑顶等。
但履带在软岩底板上行走困难，结构较复杂，维修保养要求高。
国产ZLC-60型铲斗侧卸式装载机如图4-16所示，该机适用于宽度大于或等于4m、高度大于或等于3.5m的巷道。
（二）耙斗装载机
耙斗装载机是一种结构简单的装岩设备，动力为电动，行走方式为轨轮。
它不仅适应于水平巷道装岩，也可用于倾斜巷道和弯道装岩。
近年来在煤矿系统得到了广泛应用。
这种装载机按其传动方式不同，分为行星式和摩擦式两种。
耙斗装载机主要由绞车、耙斗、台车、槽体、滑轮组、卡轨器、固定楔等部分组成如图4-17所示。
耙斗装载机在工作前，用卡轨器将台车固定在轨道上，并用固定楔将尾轮悬吊在工作面的适当位置上。
工作时，通过操纵手把启动行星轮或摩擦轮传动装置，驱使主绳滚筒转动，并缠绕钢丝绳牵引耙斗把矸石耙到卸料槽，此时，副绳滚筒从动，并放出钢丝绳，矸石靠自重从槽口漏入矿车后，使副绳滚筒转动，主绳滚筒从动，耙斗空载返回工作面。
这样就能使耙斗往复运行进行装岩。
当台车需要向前移动时，可用人推，或用电机车顶动均可，亦可借助两个滚筒同时缠绕拉紧钢丝绳，使机器向前移动。
固定楔的楔眼应布置在岩堆面以上800～1000mm处，眼数视巷道宽度而定，眼距以不大1000mm为宜。
楔子固定方法有两种：
一种是由45号钢制成的是由带楔头的钢丝绳套与紧楔组成（图4-18，b），长度600～800mm，软、梗岩层均可用。
耙斗装载机距工作面距离，一般以6～20m为宜，这个距离能保证较高的生产率，放炮时加上其它措施，也不会被崩坏。
耙斗装载机与铲斗后卸式装载机比较，具有结构简单、维修量小、操作容易、工作可靠、岩尘量小、适用面广等优点。
但机械体积大、移动麻烦、耙齿和钢丝绳磨损严重。
1—圆环，2—楔体，3—紧楔，4—楔眼，5—楔头，6—钢丝绳
（三）蟹爪装载机
这种装载机的特点是装岩工作连续，其主要组成部分有蟹爪、履带行走部分、转载输送机、液压系统和电气系统等。
见图4-l9。
这类装载机的前端的铲板上设有一对蟹爪，在电机或液压马达驱动下，连续交替地扒取岩石，岩石经刮板输送机运到机尾的胶带输送机上，而后装入运输设备。
或者不没胶带输送机，出刮板输送机直接装入运输设备。
输送机的上下、左农摆动，以及铲板的上下摆动都由液压驱动。
机器用履带行走，工作时机慢速推进，使装载机徐徐插入岩准。
这类装载机装载宽度大，动作连续，生产率高，机器高度低，产生粉尘少，但结构复杂，履带行走对软岩巷道不利，适于装硬岩的机器其制造工艺和耐磨材料要求高，维修保养要求高。
（四）立爪装载机
这是一种新型的装载机，它由机体，刮板输送机及立爪耙装机构三部分组成，见图4-20。
其装岩过程是，立爪耙装岩石，刮板输送机转送岩石至运输设备。
其立爪耙装机构的结构是：
两个立爪铰接在两个小臂上；
两个小臀绞结在两个大臂上；
大臂绞结在机体上。
控制立爪的油缸，能使立爪沿垂直方向作圆弧运动，以便从岩堆向刮板输送机扒集岩石；
控制小臂的油缸，可使小臂与立爪向左右两侧摆动，以便收集巷道两侧岩石.扩大装载灾度，控制大臂的油缸，可使大臂、小臂和立爪共同完成俯仰起落动作，使立爪始终保持从岩堆顶部开始扒集岩石，这比铲斗式装岩机要先插入岩堆内而后铲取岩石更合理。
立爪装载机的主要优点是立爪插入与耙集出岩石的阻力小，功容消耗少，生产率高，耙取范围大，巷道断面和岩石块度适应性强，能挖水沟和清理底板。
但爪齿容易磨损，操作与维修要求高。
另外，还有一种蟹立爪装载机，它以蟹爪为主，立爪为辅，综合了两种装载机的优点，有较高的生产能力。
（五）装载机的选择与装岩生产率的提高
合理选择装载机的因素较多，主要应考虑断面大小，装载机的适应性能和生产率，操作、维修的难易程度和可靠性，造价及与其它设备的配套等。
目前国内使用较多的装载机仍然是耙斗式和铲斗后卸式装载机，侧卸式次之。
蟹爪式和立爪式等装载机正在不断发展和完善。
在实际工作中，应根据工程情况，货源情况，及上述考虑的因素，参照各种装岩机的技术特征（表4-8）进行选取。
为了提高装岩生产率，除了要求装载机本身生产率高，使用可靠，机器事故少，维修量少外，还必须在其它方面为提高装岩生产率创造条件。
首先要做好爆破工作，当岩石的块度均匀、适宜、堆放集中，底板平整时，装岩的效率就高。
如Z-20B铲斗装载机当岩块小于200～250mm时工作效率最高。
其次是要提高装载机的工时利用率，根据一些矿山的实际资料表明，在单轨巷道中掘进，当用矿车运输时，往往调车时间是装岩时间的数倍，即装载机装满一矿车后停下来，等待下一个空车到来继续装岩，等待时间要比装一矿车的时多几倍。
因此，装岩机的实际生产率是很低的。
为此，必须因地制宜地采用合适的调车设备与缩短调车距离，采用大容量矿车或转载设备，保证轨道质量防止车辆掉道，以及积极研究推广装岩、运输机械化作业线，以提高装载机的工时利用率，加快装运速度。
再次就是要加强装岩调车的组织工作，提高工人的操作技术，保证稳定的电压及高风动装岩机的风压，加强调度，及时供应空车等。
二、调车工作
在巷道掘进的装岩过程中，当采用矿车运输时，一个矿车装满后，必须退出，调换一个空车继续装岩，这就需要调车工作。
合理选择调车方法与设备，以缩短调车时间、减少调车次数，是提高装岩效率与加快巷道掘进速度的重要因素。
（一）固定错车场调车法（图4-21）
这种调车方法比较简单易行，一般可以用电机车调车，或辅以人力。
但错车场不能经常紧跟工作面，不能经常保持较短的调车距离，因此装岩机的工时利用率只有20～30%。
在单轨巷道中，一般还需要加宽一部分巷道来安设错车道岔。
可用于工程量不大，工期要求较缓的工程。
（二）活动错车场调车法
为了缩短调车的时间，将固定道岔改为翻框式调车器、浮放道岔等专用调车设备。
这些设备可以紧随工作面而前移，能经常保持较短的调车距离，装载机的工时利用率可达30～40%。
1.浮放道岔浮放道岔是临时安设在原有轨道上的一组完整道岔，它结构简单，可以移动，现场可自行设计与加工。
菱形浮放道岔（图4-22），它是用于双轨巷道的浮放道岔。
这种浮放道岔在两台装载机同时装岩的情况下使用方便，图4-23为两台装载机装岩利用菱形浮放道岔的调车示意图。
若只用一台铲斗后卸式装载机装岩，装载机可通过浮放道岔调换轨道，在两条轨道上交替装岩。
其缺点是结构笨重，搬运困难。
另外还有用于单轨巷道的单轨浮放双轨道岔，如图4-24所示。
2.翻框式调车器（图4-25）翻框式调车器是由一个活动盘和一个固定盘组成，两盘之间用螺栓铰结，活动盘可绕螺栓翻起到竖向位置。
在活动盘上设一个四轮滑车板，滑车板可在框架上横向移动。
工作时，将活动盘浮放在轨面上，而固定盘则在巷道的一侧。
调车时将调来的空车先推到活动盘的滑车板上，再连同滑车板一起横向推到固定盘上，然后翻起活动盘让出轨道，待工作面重车推出后，更新放下活动盘，将空车和滑车板推回到活动盘上并推至工作面装岩。
图4-26为翻框式调车器调车示意图。
（三）利用转载设备
为了减少调车次数，以缩短调车时间，并尽可能使装载机连续作业，以提高装栽机的工时利用率，可利用胶带转载机和梭式矿车等转载设备。
1.胶带转载机
1）胶带转载机作业方法装岩时，由电机车推入一组空车至转载机下。
当然最好是转载机下的矿车的容量应能容纳一个循环的爆破岩石量。
但这样设计的转载机将过长且笨重，反而限制了转载机的使用。
因此多采用反复调车的方法，增加连续装车的数目，如图4-27所示。
连续装车数目可按下式计算：
式中x—连续装车数目，个；
n—转载机下能容纳矿车数目，个。
2）胶带转载机的类型平巷掘进用胶带转载机按其结构形式，可分为悬臂式、支撑式和悬挂式。
悬臂式胶带转载机（图4-28，a）一般长度较短，结构简单，行走方便，能适应弯道装岩，但容纳矿车数目少，连续装载能力小。
支撑式胶带转载机，机架、胶带由门框式支撑架支承（图4-28，b）或油缸式支腿支承（图4—28，c）。
门框式支撑要铺设辅助轨道，供支撑架行走。
油缸式支腿有两排，前排为内支腿，轨轮式，用于转载机进出工作面时支撑机架，并运行于轨道上；
后排为外支腿，箱式，用于转载机转载时支撑机架。
即转载机进入工作面后，操纵把手，使内支腿油缸折起，外文腿油缸伸出；
转载机移动时，外支腿油缸缩回，内支腿油缸放下。
这类转载机胶带较长，存放矿车较多，转载能力大，适用于大、中断面，长直巷道。
悬挂式胶带转载机（图4—28，d），利用固定在巷道顶部的单轨架空轨道悬挂胶带转载机，胶带长度较大，存放矿车较多，转载能力大，但悬挂辅助工作量较大，适用于大断面的长宜巷道。
2.棱式矿车
按式矿车由前车体、后车体、刮板输送机、前后横梁、转向架、传动系统和电气控制系统等组成，如图4-29所示。
梭车由前后车体构成一个窄长大容积箱体，并通过前后横梁放在两个转向架上，全车重量通过转向架上，全车重量通过转向架传递到轨道上。
棱式矿车既是大容积矿车，又是—种转载设备。
刮板输送机安设在车箱底部。
装岩时，装载机把岩石装入车箱的前端，每当岩堆达到车箱高度时，即开动刮板输送机将岩堆向车箱后端移运一段，直至装满整个车箱为止。
然后用电机车拉至卸载点，开动刮板输送机将梭车内的岩石全部卸出。
根据工作面的条件，可以一次进一台梭车，亦可把梭车搭接组列使用，一次将工作面爆落的岩石装走。
梭式矿车具有装载连续，转载、运输和卸载设备合一，性能可靠等优点。
但井下使用一般需要有专门的卸载点，如溜井、矸石仓等。
如若有丁字巷道，亦可采取将梭车尾部抬高宜接卸入矿车的方法。
也可采取由梭车卸入固定地点的转载机，再由转载机装入矿车的办法。
第四节岩巷掘进机
全断面掘进机是实现连续破岩、装岩、转载、临时支护：
喷雾防尘等工序的一种联合机组。
岩石全断面掘进机机械化程度高，可连续作业，工序简单，施工速度快。
掘进机施工的巷道质量高，支护简单，工作安全。
全断面掘进机效率高，作业条件好，但构造复杂，成本高，对掘进巷道的岩石性质和长度有一定要求。
岩巷掘进机一般由移动部分和固定支撑推进两大部分组成，见图4-37。
其中主要包括破岩装置、行走推进装置、岩碴装运装置、驱动装置、动力供给装置、方向控制装置、除尘装置和锚杆安装装置。
（1）破岩装置由刀盘和工作头组成，刀盘装在工作头的前端，上面装有若干滚刀。
工作时，由电动机驱动刀盘回转带动滚刀滚动，同时由工作头传递推进油缸产生的推进力，使滚刀向工作面岩石施加压力进行破岩。
1—工作头；
2—输送机；
3—操纵室；
4—后撑靴；
5—水平支撑板
6—上、下大粱；
7—推进油缸；
8—前撑靴；
9—水平支撑油缸；
10—机架
（2）行走推进装置一般多采用支撑迈步式，由前撑靴、后撑靴和支撑板组成。
前撑靴位于移动部，用来定位，使工作头对准掘进方向。
后撑靴位于推进部，和前撑靴共同支撑机器重量。
支撑侧板则紧撑岩帮，起固定机身作用。
一次推进行程结束后，松开支撑板，向推进油缸反向给油，即可将固定支撑部位向前移，支撑板再次紧撑岩帮，又可开始新的推进切割工作。
（3）岩碴装运装置由铲斗、卸碴溜槽和运输机组成。
工作时，装在回转刀盘周边的铲斗，随刀盘一起回转，以铲取破碎下来的岩屑。
岩屑由机器上方卸入卸碴溜槽，再由溜槽溜人运输机，转载到机器后方，由运输设备运出。
（4）驱动装置刀盘由电动机通过减速箱和齿轮来驱动，采用液压油缸给推进压力和支撑、固定、移动机体。
所有传动系统的设备都固定在主机体上，操作室位于机器后部，控制箱、操作台、油泵的启动和操作系统均集中于操作室内。
（5）动力供给装置由液压站、配电箱和变压器等组成，均布置于机器后部。
（6）方向控制装置采用激光导向。
激光发射器安装在靠拱部一侧的岩壁上，掘进时，可根据光点偏离十字准线交点的方向和距离调整掘进方向。
（7）除尘装置一般采用完善的湿式空气过滤集尘系统，这样也有利用强力抽风机排尘。
（8）锚杆支护安装装置在机器的两侧各装一台锚杆钻机，可沿两根与掘进机纵向中心线平行的滑轨移动，使之能在掘进中钻凿锚杆眼，安装锚杆。
煤炭科学研究总院上海分院于20世纪60年代开始研制岩巷全断面掘进机，70年代曾在萍乡矿区试用，后经长期试验研究，于80年代先后研制成功适用于煤矿双轨岩巷、直径3.2m和直径5m的全断面岩巷掘进机，其技术特征见表4-12。
表4-12岩巷全断面掘进机型号及主要技术特征表
直径5m全断面掘进机，包括主机和后配套系统，见图4-38。
主机由刀盘工作机构、传动导向机构、推进操纵机构、大梁、主带式输送机及司机房等部件组成。
主机上配备了环形支架安装机、锚杆钻机。
在工作系统中，配备了激光导向、坡度指示及浮动支撑调向等机构，可以不停机调向，控制掘进方向。
此外有内喷雾及水膜除尘设施，有通风、消音装置，有瓦斯自动检测报警断电仪等。
后配套系统主要由斜带式输送机、转载机和喷雾泵站组成。
图4-38直径5m全断面掘进机系统示意图
1——刀盘；
2——机头架；
3——水平支撑板；
4——锚杆钻机；
5——司机房；
6——斜带式输送机；
7——转载机；
8——龙门架车；
9——激光指向仪；
10——环形支架机；
11——矿车；
12——电机车
进入20世纪80年代后，全断面掘进机在国外也广泛用于各种隧道工程，尤其是大断面长距离硬岩隧道的掘进。
据统计，仅美国、日本、瑞典等国家就已生产了四百多台全断面掘进机，累计完成隧道工程项目超过1千多个，掘进总长度超过3680km。
世界著名的英吉利海峡海底隧道就是用11台全断面掘进机完成的。
国外全断面掘进机刀盘直径范围为2～10.5m，单刀推力超过220kN，可切割抗压强度达400MPa的岩石。
1997年铁道部在18.4k长的秦岭隧道工程中引进了2台德国WIRTH开敞式掘进机，现已转场到桃花铺、蘑沟岭隧道，创造了我国硬岩用掘进机施工连续二个月月进尺超500m（552m/月、527m/月）的记录。
在山西引黄人晋工程中，继1993年引进1台美国罗宾斯公司双护盾掘进机后，1998年至今先后引进了5台同类型双护盾掘进机。
这6台掘进机现共完成8条长隧洞、总长121.8km的施工，开创了我国在同一大工程范围内用掘进机施工超过100km的先例，并创造了月进尺1821.5m的国内最高记录，为我国南水北调等大型跨流域调水工程提供了宝贵的经验。
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