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知識
.了解地質構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知識
.了解巷道頂板管理與安全的內容
.了解巷道掘進工程安全質量標準的檢驗、評定方法
第一節掘進通風
一、掘進通風方法與掘進用通風裝置
（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區域性通風裝置通風。
（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，借助於各種導風設施，將新鮮風流引入掘進工作面。根據導風設施的不同，它又分為以下3種方式：
①用縱向風牆或風障導風，即用縱向風牆或風障將巷道一分為二，構成進、回風風路，其通風阻力由礦井主要通風機克服，擋風牆上設定調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。由於風筒的通風阻力較大，所能利用的總風壓有限，因而它一般實用於風量不大、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絡巷，前一聯絡巷掘通後，後一聯絡巷即封閉。由兩條巷道與聯絡巷構成乙個進、回風系統，由總風壓供風。獨頭巷道部分可利用風障或導風筒導風。
利用總風壓通風的優點是安全可靠，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，只適用於短距離掘進巷道或兩條長距離巷道同時掘進。
( 2 )使用區域性通風裝置通風
掘進用的區域性通風裝置有兩類：引射器和區域性通風機。
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。根據高壓流體的不同，有壓力引射器。
這種通風方法具有裝置簡單、安全、有利於除塵降溫的優點，其缺點是風壓低、風量小、效率低。
區域性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。
壓入式通風的區域性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，區域性通風機把新鮮空氣經風筒壓送到掘進工作面，汙風沿巷道排出。
壓入式通風的優點是：汙風不通過區域性通風機，安全效能好；有效射程遠，工作面通風效果好；由於採用正壓通風，可以使用柔性風筒。其缺點是：
汙風經巷道排出，作業環境空氣不良，巷道長時汙風排出巷道時間較長，影響工作，並且需風量大。壓入式通風一般適用與各型別的巷道。
抽出式通風的區域性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，汙風通過剛性風筒由區域性通風機排出。
抽出式通風的優點是：汙風經風筒排出，巷道作業環境好，當風筒吸風口離工作面小於有效吸程時，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；汙風由區域性通風機排出，當區域性通風機防爆效能不良時，有瓦斯**的危險；由於抽出式採用負壓通風，不能採用普通柔性風筒。抽出式通風一般適用於無瓦斯巷道。
混合式通風是抽出式區域性通風機和壓入式區域性通風機聯合工作。其優點是：有壓入式、抽出式通風的優點，通風效果良好；其缺點是：
通風裝置多，管理較複雜，抽出部分不能用普通柔性風筒。一般適用於大斷面，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）掘進通風裝置
掘進通風裝置主要是指區域性通風機、風筒及其附屬裝置。
掘進工作面通風要求區域性通風機體積小、風壓和效率高、雜訊低、效能可靠、堅固防爆。近年來掘進工作面多使用bkj66—11型區域性通風機，它的最高效率達90%。另外，我國還研製生產出對旋軸流式區域性通風機，其特點是：
雜訊低，效率高，且高效區寬，可採用單級運轉或雙級運轉。
風筒是最常見的導風裝置。對風筒的要求是漏風和風阻小、質量輕、拆裝簡便。風筒按其材料力學性質可分為剛性和柔性風筒，還有採用金屬骨架的可伸縮風筒，可應用於抽出式通風的要求。
二、礦井通風裝置
在礦井正常生產中，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於風流排程，而在通風系統中設定的一系列建築物，這些構築物稱為通風設施。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、擋風牆等；引導風流的設施，如風硐、風橋等；調節控制風量的設施，如風窗等。
煤礦井下常見的通風設施有風門、風橋、擋風牆、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，間距要大於運輸裝置的長度，以便一道風門開啟時，另一道風門是關閉的。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自行關閉。自動風門是利用機械轉動、電動、氣動和水動的原理來開啟和關閉風門。
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種型別。
3、擋風牆（密封）
設定在需要隔斷風流，同時又不需要通車行人的巷道中的構築物稱為擋風牆密閉。用它來封閉採空區、火區和廢棄的舊巷區。密閉的構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
在併聯風路中，若乙個風路中需要增加風量，而另一風路的風量有餘，則可在後一風路中安設風窗，達到調節風量的目的。風窗就是在風門或風牆的上方，開乙個面積可調的視窗、利用調節小視窗的面積來調節風量。
三、《規程》對掘進通風的有關規定
（1）掘進通道必須採用礦井全風壓通風或區域性通風機通風。1臺區域性通風機不得同時向2個掘進機工作面供風，嚴禁使用3臺或3臺以上的區域性通風機同時向1個掘進工作面供風。
（2）區域性通風機必須由指定人員負責管理，保證正常運轉；壓入式區域性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於10m，區域性通風機吸入風量必須小於區域性通風機安裝地點的供風量，以避免產生迴圈風。進風流中的瓦斯濃度不得超過0.5%。
（3）必須採用抗靜電、阻燃風筒。用抽出式區域性通風機通風時不小心採用經國家檢定單位對防爆和防磨擦火花檢驗合格的抽出式區域性通風機。
（4）除塵風機、抽出式區域性通風機和位於掘進工作面附近100m範圍內的壓入式區域性通風機，其雜訊不應超過85db（a），並應安設配套的消聲器。
（5）瓦斯噴出區域和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出煤層的掘進通風方式必須採用壓入式。煤巷、半煤巖巷和有瓦斯湧出的巖巷的掘進通風方式，不得採用抽出式，應採用壓入式；如果採用混合式，必須制定安全措施。掘進巷道的混合式通風，必須採用區域性通風機通風，不得採用風障通風。
（6）掘進巷道採用混合式通風時，其布置應遵循下列規定：
①混合式通風機應採用「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範圍內，且抽出式通風筒吸風口與掘進工作面的距離不得大於5m。
②有瓦斯湧出的掘進工作面，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濃度不超過1%。
③除塵風機或抽出式區域性通風機必須與壓入式區域性通風機聯動鎖閉，當壓入式區域性通風機停止運轉時，抽出式區域性通風機自動停止運轉；壓入式區域性通風機停止運轉時，抽出式區域性通風機自動停止運轉；壓入式區域性通風機未啟動時，抽出式區域性通風機鎖閉，不能先啟動。
（7）在瓦斯噴出區域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中，掘進工作面的區域性通風機都應採用三專（專用變壓器、專用開關和專用線路）供電；也可採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區域性通風機，可採用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或與採煤工作面分開供電。
使用區域性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，必須停止乙個工作面作業，做好調整通風系統的準備工作。做好貫通時調整風流的準備工作，即繪製貫通巷道兩端附近的通風系統圖，圖上標明風流方向、風量和瓦斯湧出量，並預計貫通後的風流方向、風量和瓦斯量的變化情況；明確貫通時調整風流設施的布置和要求。貫通時通風部門必須派幹部臨場統一指揮，確保施工安全。
貫通後，必須停止採區內的一切工作，通風部門組織人員立即進行風流調整，實現全風壓通風，並檢查風速和瓦斯濃度，防止瓦斯積聚，待通風系統風流穩定後，方可恢復工作。
第二節一、岩石性質及圍岩分類
巷道掘進的主要工作是破岩與巷道支護，因此岩石的性質對破巖和支護工作有著直接影響。為合理地進行破岩和支護工作，下面對岩石力學性質及圍岩分類進行介紹。
（一）岩石力學性質
岩石的力學性質是指岩石在靜力或動力的作用下岩石產生的變形特徵，其主要變現為應力、應變與時間的關係；岩石的強度特徵，其主要表現為岩石的抗壓強度和抗剪強度；岩石的抗破壞效能，其主要用岩石的抗工具壓入效能和抗炸藥破壞效能表示。這些效能，不僅取決於岩石的成分、結構等因素，還與岩石的受力條件有很大關係。
1、岩石的變形特徵
岩石的變形特徵，是指岩石在載荷作用下形狀或體積發生了改變直至破壞的情況。岩石在載荷作用下，首先發生變形，當載荷增大或者超過某一數值（岩石極限強度）時，就會導致岩石的破壞。也就是說，變形階段包含著岩石破壞因素，破壞則是不斷變形的結果。
由於受力情況不同，岩石的變形可有以下幾種狀態：
（1）彈性變形。岩石在載荷作用下，形狀或體積發生了改變，在卸去載荷後，又能恢復其原來的形狀或體積，這種變形稱為彈性變形。如井下石灰岩頂板受壓彎曲，在岩層折斷後，會出現彈性恢復。
（2）塑性變形。岩石在載荷作用下發生變形，當卸去載荷後變形不能恢復到原有狀態。如在軟岩石中掘進巷道出現的底鼓，就是塑性變形。
（3）脆性破壞。岩石在載荷作用下，沒有明顯的塑性變形就突然破壞，這種破壞稱為脆性破壞，這種岩石稱為脆性岩石。煤礦井下大部分岩石均為脆性岩石。
（4）彈、塑性變形。岩石同時出現彈性變形和塑性變形，稱為岩石的彈、塑性變形。如井下巷道、硐室周圍的煤或岩體處於三向（或雙向）受力狀態，發生破壞後，雖然其結構發生了變化，但仍能保留一定的承載能力；其側向應力愈大，其殘餘強度也愈大。
這個規律對於井下控制煤柱和岩體的穩定性具有現實意義。
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