井巷工程安全知識

井巷工程安全知識

一)井田開拓

1.煤田劃分為井田

在同一地質(zhì)發(fā)展過程中形成的具有連續(xù)發(fā)育的含煤巖系，其分布有規(guī)律可循、基本連成一片的地區(qū)稱為煤田。在煤層賦存條件中，對煤田開發(fā)影響較大的是煤層的厚度和傾角。因此，常把煤層按厚度和傾角進行分類。

煤田具有較大的范圍和豐富的儲量，有的面積達數(shù)百平方公里，儲量達數(shù)百億噸，所含煤層達十幾層，甚至幾十層。因此，必須把煤田劃分為若干部分，每一部分由一個礦井開采。劃分為一個礦井開采的那部分煤田，稱為井田。

2.井田的開拓方式　　煤田劃分成井田后，井田的范圍一般還是很大的，走向長度可達數(shù)千米到萬余米;傾斜長度亦可達數(shù)千米。對這樣大范圍的井田，在目前的技術(shù)條件下，必須再劃分成適于開采的較小部分，有計劃、按順序地進行回采，達到技術(shù)上和經(jīng)濟上都比較合理的要求。

3.礦井的開拓方式

根據(jù)進入煤層的井硐形式不同，礦井開拓方式分為斜井開拓、立井開拓、平硐開拓和綜合開拓4種。

(二)井筒

井筒是從地表開掘進入地下的工程，通常作運輸煤炭的主井、輔助運輸(運輸人員、材料、設(shè)備、矸石等)的副井或通風(fēng)井使用。井筒主要有立井、斜井和平硐。

(三)主要開拓巷道

主要開拓巷道指為井田開拓而開掘的基本巷道，其中包括井筒、井底車場、運輸大巷、石門、總回風(fēng)巷等。

(四)井巷斷面形狀、尺寸的確定原則

井巷斷面的形狀，主要由圍巖性質(zhì)、井巷服務(wù)年限和支護材料來決定。

1.井筒斷面形狀、尺寸的確定原則

立井井筒斷面形狀一般為圓形，早期開鑿的立井井筒斷面采用矩形、橢圓形(目前已很少采用);斜井井筒斷面有拱形、梯形等。

井筒斷面尺寸的確定原則與其功能有關(guān)。布置生產(chǎn)需要的提升設(shè)備、滿足人員通行的要求、滿足通風(fēng)風(fēng)量的要求、滿足敷設(shè)管線的要求、符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。

2.巷道斷面形狀及選用原則

我國煤礦井下使用的巷道斷面形狀有矩形、梯形、多角形、拱形、圓形、馬蹄形、橢圓形等。

巷道斷面形狀選用的原則：巷道圍巖的地壓大小和方向，也就是巷道所穿過圍巖的性質(zhì);巷道的用途和服務(wù)年限;巷道選用的材料和支護方式;巷道的掘進方式及巖層埋藏情況。

3.巷道尺寸的確定原則

巷道斷面越小穩(wěn)定性相對越好，最終確定合理的斷面大小要兼顧施工技術(shù)、巷道的用途和斷面利用率。煤礦中巷道的凈斷面，應(yīng)滿足行人、運輸、通風(fēng)，設(shè)備安裝檢修以及施工的需要。設(shè)計巷道斷面尺寸，應(yīng)首先確定巷道的凈斷面尺寸，并進行風(fēng)速和優(yōu)化驗算。最后，根據(jù)支架參數(shù)，道床參數(shù)，計算出巷道的設(shè)計掘進斷面尺寸，并按允許加大值(超控值)，計算出巷道的計算掘進斷面尺寸。對于軟巖巷道，深厚表土層以及受采動影響的井筒，其斷面形狀與尺寸要特殊研究確定。

(五)井巷施工程序和基本原則

井巷工程包括井筒、井底車場巷道及硐室、主要石門、運輸大巷、采區(qū)巷道及回風(fēng)巷道等全部工程。這些工程中有一些工程構(gòu)成連鎖工程項目，也可以稱為礦井建設(shè)關(guān)鍵線路或主要矛盾線，也就是決定礦井建設(shè)最短總工期的，只能按順序施工的路線。該線路上的各單位工程統(tǒng)稱關(guān)鍵工程。其中包括井筒、井底車場重車線、主要石門、運輸大巷、采區(qū)車場、采區(qū)上山、最后一個采區(qū)切割巷道或與風(fēng)井貫通巷道、風(fēng)井等。

(六)井巷掘進的主要施工方法

井筒施工根據(jù)施式方法及地層賦存條件的不同，分為普通鑿井法與特殊鑿井法。普通鑿井法是在穩(wěn)定或含水較少的地層中采用鉆眼爆破或其他常規(guī)手段鑿井的方法。特殊鑿井法是在不穩(wěn)定或含水量很大的地層中，采用非鉆爆法的特殊技術(shù)與工藝的鑿井方法。通常采用的有凍結(jié)法鑿井、鉆井法鑿井、注漿鑿井法。

1.普通鑿井法

(1)鉆眼爆破法破巖。在巖體上鉆鑿一定直徑、一定深度及數(shù)量的炮眼，并在其中裝入炸藥，靠炸藥爆炸的力量破碎巖體，從而達到井巷掘進的目的，這種方法就叫做鉆眼爆破法。它的優(yōu)點是操作簡單、易于掌握、設(shè)備簡單、安全可靠、可以根據(jù)要求，在巖體中鉆爆出不同形狀，不同深度的井筒或巷道。

(2)爆破方法。根據(jù)炮眼深度與直徑將鉆爆法分為淺孔爆破法、中深孔爆破法和深孔爆破法。炮眼直徑小于50 mm，深度小于2 m時稱為淺孔爆破，多用于井巷工程;炮眼直徑小于50mm，深度2-4m稱為中深孔爆破，多用于井筒及大斷面硐室掘進;炮眼直徑大于50mm、深度大于5 m則稱為深孔爆破，主要用于立井井筒及溜煤眼、大斷面硐室的掘進以及露天開采的臺階爆破。

(3)爆破設(shè)計。爆破是用炸藥破碎巖體的作業(yè)，為達到預(yù)期的爆破效果及作業(yè)安全應(yīng)對爆破所用的炸藥及巖體以及爆破方式進行認(rèn)真的設(shè)計。

(4)炸藥和雷管。炸藥一般有硝銨炸藥、水膠炸藥、硝化甘油炸藥和乳膠炸藥。其中硝酸銨類炸藥是我國煤礦最廣泛使用的工業(yè)炸藥。經(jīng)硝酸銨為主加有可燃劑或再加敏化劑(硝化甘油除外)，可用雷管起爆的稱為混合炸藥。該炸藥的特點是氧平衡接近于零，有毒氣體產(chǎn)生量受到嚴(yán)格限制。硝銨炸藥為粉狀，用紙包裝加工成圓柱形藥卷，外涂一層石蠟防水。硝銨炸藥的貯存期為4～6個月。

水膠炸藥是20世紀(jì)70年代研制成功的新型炸藥，是硝酸甲胺的微小液滴分散在含有多孔物質(zhì)、以硝酸鹽為主的氧化劑水溶液中，經(jīng)調(diào)化、交聯(lián)制成的凝膠狀含水炸藥。水膠炸藥具有抗水性，密度高，威力大，安全性好，生產(chǎn)工藝簡單，使用方便，改變了硝銨炸藥的主要缺點。硝化甘油炸藥是硝化甘油被可燃劑和(或)氧化劑等吸收后組成的混合炸藥。通稱為膠質(zhì)炸藥。其優(yōu)點是威力高、耐水(可在水下爆破)、密度大、具有可塑性、爆炸穩(wěn)定性高。缺點是會“老化”、“滲油”、機械敏度高、生產(chǎn)和使用安全度較差、價格昂貴，現(xiàn)已經(jīng)很少使用。

乳化炸藥是通過乳化劑的作用，使以硝酸鹽為主的氧化劑水溶液微滴均勻地分散在含有氣泡或多孔性物質(zhì)的油相連續(xù)介質(zhì)中而形成的油包水型膏狀含水炸藥。在有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤礦井下工作面或工作地點應(yīng)使用經(jīng)主管部門批準(zhǔn)、符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的煤礦許用炸藥。

雷管是爆破工程的主要起爆材料，它由外界能激發(fā)，能可靠地引起其后的起爆材料或各種工業(yè)炸藥爆炸。雷管有火雷管與電雷管兩種。由于煤礦井下存在易爆炸的瓦斯和煤塵，因此，煤礦井下禁止使用明火起爆，只能采用電能激發(fā)的電雷管。

電雷管可以分成如下幾種：激發(fā)后瞬時爆炸的稱瞬發(fā)電雷管，隔一定時間爆炸的稱延期電雷管，按延期間隔時間不同，又可以分成秒延期雷管和毫秒延期雷管。延期電雷管是為了提高爆破效果，加大自由面，使工作面各種炮眼的爆炸有一定的先后順序。此外，還有抗靜電性能的雷管，稱抗靜電電雷管。

2.特殊鑿井法

特殊鑿井法是當(dāng)井筒(或巷道)穿過不穩(wěn)定含水地層時，一般是第四系地層和第三紀(jì)地層，用普通鑿井法無法通過時采用的特殊施工方法。通常指凍結(jié)法、鉆井法、注漿法。曾經(jīng)采用過沉井法和混凝土帷幕法，因施工中經(jīng)常出現(xiàn)故障目前在煤礦已較少采用。

(七)井巷支擴及維護

井巷支護的目的是為了防止圍巖破壞，因此，一般井巷掘進出空間后，都要進行臨時支護或永久支護。

1.錨桿支護與錨噴支護

(1)錨桿支護。掘進后即向巷道圍巖鉆孔，然后向孔中安裝錨桿，單獨采用錨桿的支護。必要時也可安裝錨索(如在大斷面巷道或硐室支護時)，目的是使錨桿和錨索與圍巖共同作用起支護作用。錨桿支護的作用機理有多種：懸吊作用、組合梁作用、擠壓連接和加固拱作用、松動圈支護理論等。

(2)錨噴支護。指聯(lián)合使用錨桿和噴射混凝土或噴漿的支護，從廣義上講可以將除錨桿支護以外的其他與錨桿聯(lián)合的支護都納入此范圍。如噴漿支護、噴混凝土支護、錨網(wǎng)支護、錨噴網(wǎng)支護、錨梁網(wǎng)(噴)支護以及錨索支護等。

2.混凝土及鋼筋混凝土支護

混凝土支護是用預(yù)制混凝土塊或澆注混凝土砌筑的支架所進行的支護。鋼筋混凝土支護是用預(yù)制的鋼筋混凝土構(gòu)件或澆注的鋼筋混凝土砌筑的支架所進行的支護，是立井井筒及運輸大巷及井底車場主要支護方式。

3.棚狀支架　　棚狀支架根據(jù)材質(zhì)不同可以分為木支架和金屬支架。

(八)井巷施工的常見事故及防治技術(shù)

井巷施工期間常見的事故有：頂板冒落事故、主井施工的懸吊與提升事故、水災(zāi)事故、火災(zāi)事故、瓦斯煤塵等事故。

1.頂板冒落事故

巷道冒頂事故主要發(fā)生在掘進工作面、巷道開岔或貫通處、大斷面硐室、破碎帶等。

2.立井的懸吊與提升事故

(1)立井提升事故。建井過程曾發(fā)生過提升吊桶上提時井蓋門未打開而相撞以及吊桶下放到工作面未減速的蹲罐事故，吊桶底部粘結(jié)雜物墜物入井筒事故，吊桶翻轉(zhuǎn)使人員墜井事故等。這些事故均可造成重大人身事故，特別是提升機及其減速器的主軸斷軸事故更是要注意。提升設(shè)備的操作系統(tǒng)及保護裝置如不進行定期檢修運行時超載，均可發(fā)生提升事故。因而要求完善提升機的各項保護裝置及信號裝置;完善井口設(shè)施，加強對吊桶與罐籠的檢修，對提升鋼絲繩要驗收、檢查、定期維護。

(2)立井懸吊事故。立井懸吊事故中比較危險的是吊盤翻盤事故，其發(fā)生的原因可能是穩(wěn)車提升不同步，也可能是提升罐籠或吊桶與喇叭口的碰撞。吊盤翻轉(zhuǎn)對吊盤與掘進工作面的人和設(shè)備傷害極大。懸吊鋼絲繩斷裂，懸吊物品超載而造成跑車，懸吊的各種盤該封閉處未嚴(yán)格管理而造成人員從封口盤、固定盤等處墜落也均可能發(fā)生人身事故。因此，各種懸吊設(shè)備設(shè)計時必須符合“礦山井巷工程施工與驗收規(guī)范”，平時要定期檢查加強管理。

3.水災(zāi)事故

井巷施工時，巖層中的地下水和與井下相通的地表水突然大量涌入井下空間，均可能發(fā)生水災(zāi)事故。

4.火災(zāi)事故

井巷施工期間的火災(zāi)事故根據(jù)火源不同可以分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。違章使用明火、電氣著火或機械摩擦產(chǎn)生電火花、瓦斯和煤塵爆炸均可能引發(fā)外因火災(zāi);煤炭在常溫下氧化而產(chǎn)生熱量，可能導(dǎo)致煤炭自然發(fā)火，形成內(nèi)因火災(zāi)。

5.瓦斯煤塵事故

井巷施工的瓦斯煤塵事故一般可能在井筒揭開煤層時或掘進采區(qū)巷道時發(fā)生。為防止揭開煤層時的煤與瓦斯突出事故，應(yīng)首先確認(rèn)所建礦井是否存在這種危險，以便采取預(yù)防措施。