51110作业规程11.docx

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51110作业规程11

第一章概况

第一节概述

一、巷道名称

本作业规程掘进的巷道为51110综采工作面巷道。

二、掘进目的及用途

为了形成51110综采工作面系统,满足该工作面回采、运输、通风、行人和管路敷设等需要。

三、巷道设计长度及服务年限

1、巷道设计总长度1609米,可采面积3.1万平方米,可采储量10.1万吨。

2、服务年限:

至到工作面回采完毕。

四、巷道断面形状和尺寸

巷道设计为矩形,运输巷、运输巷运料通道及探巷锚网支护时净宽4000mm,净高2200mm(运料巷净高2200mm)。

切眼采用矩形设计,先掘出4000×2200mm,后扩为6000×2200mm断面。

附图:

51110综采工作面巷道布置平面图

51110综采工作面巷道断面图

五、预计开竣工时间

本掘进工作面自2011年12月份开工,预计2012年6月份完工。

第二节编写依据

一、设计说明书及批准时间

设计说明书名称为《51110综采工作面设计说明书》。

批准时间为2011年8月。

二、地质说明书及批准时间

地质说明书名称为《51110工作面掘进地质说明书》。

批准时间为2011年8月。

三、矿压观测资料

资料显示,影响掘进的断层较多,过断层破碎带时,顶板压力会明显增大,易出现顶板离层、片帮等情况,必要时加密支护或改变支护方式。

第二章地面相对位置及地质情况

第一节地面相对位置及邻近采区开采情况

表1工作面位置及井上下对照情况

煤矿层名称

5煤

水平名称

-210

采区名称

51100

工作面名称

51110

地面标高(m)

+87

工作面标高(m)

-50~-120

地面位置

紧邻南水北调干渠(在建)及邢汾高速(在建),西风井西南1000米。

井下位置

及四邻

采掘情况

东至SF1断层,南至51100采区轨道上山,西至51112采空区,北至3DF6断层。

走向长

(m)

406~443

倾斜长

(m)

101

面积

(m2)

43158

434

101

第二节煤(岩)层赋存特征

本区域所采煤层为5号煤,煤层为一宽缓向斜构造,属稳定可采中厚煤层,沥青光泽,煤岩类型为光亮型,煤质类型为1/3焦煤,煤层结构简单。

煤层最大厚度2.7米,最小1.39米,平均厚度1.8米。

该煤层直接顶为厚3.5~7.6米的粉砂岩,灰黑色,水平层理,含植物化石。

直接底为厚3.1~4.96米的粉砂岩,深灰色,含植物化石,含云母片,块状构造。

表2煤层顶底板情况表

煤矿

层顶

底板

情况

顶底板名称

岩石名称

厚度(m)

岩性特征

老顶

细砂岩

2~3.3

灰白色,钙质胶结,缓波状层理。

直接顶

粉砂岩

3.5~7.6

灰黑色,水平层理,含植物化石。

直接底

粉砂岩

3.1~4.96

深灰色,含植物化石,含云母片,块状构造。

老底

细砂岩

4.78~12.75

浅灰色,细粒砂状结构,发育灰色泥质条带,层面含少量白云母及少量植物化石碎片,上部发育较完整,下部发育细小裂隙,较破碎。

附图:

51110综采工作面综合柱状图

第三节地质构造

该区影响掘进的主要构造是断层,由于本地区靠近3DF5、3DF6、SF1、SF2断层,使本采区地质构造相对复杂。

下面断层发育情况详述如下:

表3影响掘进工作面的断层

构造名称

走向

倾向

倾角

性质

落差

对掘进影响程度

3DF5

90

180

65

正断层

18~30

影响大

3DF6

65

155

70

正断层

25

影响大

f511-17

125

215

60

正断层

2

影响大

f511-8

135

225

60

正断层

1.8

影响大

f511-25

100

190

60

正断层

0.5

影响小

f5112-1

75

345

65

正断层

1

影响大

f5112-2

75

165

65

正断层

6.5

影响大

f5112-5

80

350

80

正断层

0.8

影响小

f5112-6

90

180

60

正断层

4.6

影响大

f5112-7

45

135

39

正断层

2

影响大

f511-24

105

195

60

正断层

0.6

影响小

f511-23

100

190

42

正断层

5.4

影响大

f511-11

80

170

65

正断层

5

影响大

f511-14

41

131

60

正断层

4.5

影响大

工作面掘进及回采期间,受断层因素影响,将给掘进、回采工作带来较大的困难,此外,由于51100采区是新采区,区域内断层发育情况不明,是工作面掘进的最大难点之一,掘进时期的顶板管理和防治水也应当得到重视。

第四节水文地质

根据51100采区及临近51112工作面开采资料综合分析,51110工作面水文地质条件相对较复杂,煤层上距底砾弱含水层28~57米,上距野青灰岩弱含水层8~12米,下距大青灰岩含水层62~71米,该区伏青灰岩缺失;面内断层构造、岩溶裂隙较发育,野青灰岩局部富水,大青灰岩含水层十分富水,且水量较大,在f5112-12断层附近,煤层底板下30~40米岩层裂隙较发育且富水,存在大青含水层的补给。

在51110工作面掘进中,主要受局部未疏放的野青灰岩水、底板砂岩水及构造水的影响,预计正常涌水量10~15m³/h,最大涌水量80m³/h。

第五节影响掘进的其它地质情况

本工作面瓦斯涌出量较低,瓦斯绝对涌出量0.07m³/min,对生产无很大影响。

工作面属有煤尘爆炸危险性煤层工作面,爆炸指数32.75~38.11%,掘进时应加强防灭尘工作,防止煤尘爆炸事故的发生。

煤层自然发火期为12~18个月,属Ⅱ类自燃煤层,地温正常,地压正常。

第三章巷道布置及支护说明

第一节巷道布置

1、运输巷运料通道的布置

为方便运输巷掘进期间运料和(前期)出煤需要,在51112工作面停采线和51100运输上山之间布置一条运料通道,开口位置在51112运料巷出煤通道3#点后24米,按设计方位角70°26′58″沿5#煤顶掘进,采用锚网锚索联合支护,规格4.0×2.2米,顶板破碎时,改为3.6×2.6米工字钢。

2、运输巷的布置

51110运输巷平行51112运输巷布置,净皮3米,运输巷由运料通道反勾,按设计方位角183°25′51″沿5#煤顶掘进,从51100轨道上山下方通过,和轨道上山净皮6.5米,在51100运输上山76#点后9.5米和运输上山贯通。

贯通后按设计方位角3°25′51″沿5#煤顶正掘,采用锚网锚索联合支护,规格4.0×2.2米,顶板破碎时,改为3.6×2.6米工字钢。

3、运料巷的布置

51110运料巷平行运输巷布置,开口位置位于51100运输上山74#点前29.6米,按设计方位角3°25′51″,和轨道上山净皮5.4米,沿5#煤顶掘进,采用锚网锚索联合支护,规格4.0×2.4米,顶板破碎时,改为3.6×2.6米工字钢。

4、设备通道的布置

设备通道由运料巷反勾,开口位置位于运料巷开口后80.6米,按设计方位角131°19′48″掘进,和51100轨道上山底对底标高贯通,留10米平坡头和6.5米平坡底,采用锚喷支护,规格3.7×3.25米。

5、探巷的布置

为了探清SF2及SF1断层的产状,在运输巷掘进期间,施工2条探巷,探巷1开口位置位于51112探巷F点处,方位角93°10′20″;探巷2开口位置位于运输巷开口后336米,方位角93°25′51″;探巷内使用锚网锚索联合支护,规格4.0×2.2米,顶板破碎时,改为3.6×2.6米工字钢。

探清断层产状后,及时优化工作面设计。

6、切眼的布置

51110切眼沿3DF5断层防水煤柱线布置,切眼长度92.5米,规格4.0×2.2米锚网支护,后扩为6.0×2.2米锚网支护。

7、停采线布置

51110综采工作面停采线布置在f5112-2断层前10米。

8、泵站及干变布置

干变布置在51110运输巷运料通道,泵站布置在51110运料巷和设备通道交叉点以外段。

9、卡轨车布置

掘进期间,4吨卡轨车布置在51110运输巷和运料通道交叉点以外段;回采期间,9吨卡轨车布置在51110运料巷和设备通道交叉点以外段。

第二节矿压观测

一、观测目的:

通过观测安装在顶板的离层的变化推测顶板的位移量,预测顶板冒顶事故的发生。

二、观测对象:

51110掘进工作面各巷道及交叉点的顶板离层仪。

三、观测内容:

观测顶板离层仪(深基点6米,浅基点2米)的变化。

四、顶板离层仪的安装:

1、用φ28mm的钻头在顶板上打眼,深6米。

2、用安装杆将深基点锚固弹簧推至眼底,轻拉一下钢丝绳,确认锚固弹簧已锚住。

3、用安装杆将浅基点锚固弹簧推至距孔口2米轻拉一下细钢丝绳,确认锚固弹簧已锚住。

4、将套管组件(其下端为固定点)沿钢丝绳自下向上顶入钻孔,同时将细钢丝绳从刻度尺端外拉,确保两个刻度坠移动正常,不受任何卡组,并确认套管组件已固定在钻孔中,下端和顶板平齐。

将积水盘安装于套管组件的下方,并联接牢固。

5、将两刻度坠沿各自的钢丝绳自下向上至积水盘的下方,使两刻度坠的初始刻度于积水盘的下面平齐,并使两刻度坠平面对住,用钳子捏紧钢丝绳上的绳卡分别卡住两刻度坠的下面钢丝绳,并卡紧卡牢。

然后截去多余的钢丝绳,确认刻度坠移动顺畅。

6、记录下两刻度坠在和积水盘下面平齐的刻度,即分别为顶板离层仪深部、浅部的初始数据。

五、观测方法

1、测点布置。

正常条件下,巷道每隔30~60米安装一个顶板离层仪。

特殊条件下,断层处、巷道拐弯处、交叉点处必须安装。

2、观测时间,从安装起观测一周,以后每周至少观测一次。

六、数据处理。

掘进边施工、边观测,及时对量测的数据加以分析、判断,并把量测的结果反馈到施工中,从而不断修改设计、补充措施、指导措施。

对于安装一周内浅基点离层累计数据超过30mm,应进行具体分析,属于锚固范围内离层,采取缩小锚杆排距措施;属于锚杆锚固范围以外离层,加密锚索,并及时在后路补打锚索,必要时补加棚子支护,当巷道明显变形但观测离层仪深、浅基点的离层变化不大,则有可能深基点也已离层,必须及时补加棚子支护。

第三节支护设计

一、临时支护

锚网支护临时支护采用前探梁做为临时支护。

前探梁由矿用14#槽钢制作,长度不低于3米,采用顶锚杆和吊环固定(首先将槽钢伸到空顶部分,将钢带梁放置在槽钢上,要贴顶,并将网连好,而后人员站在原支护下进行打锚杆),前探梁上使用半原木或大板接顶,前探梁必须及时跟头。

无法使用前探梁时,要采用带帽点柱做为临时支护,严禁空顶作业。

二、正规支护

本工作面所掘巷道正规支护为锚网加锚索联合支护。

正规支护巷道规格、支护形式及工程量见表4。

表4支护巷道规格、支护形式及工程量

巷道名称

支护规格(米)

支护形式

工程量(米)

运输巷运料通道

4.0×2.2米

锚网支护

100

运输巷

4.0×2.2米

锚网支护

499

运料巷

4.0×2.42米

锚网支护

448

切眼

4.0×2.2米

锚网支护

92.5+92.5

探巷

4.0×2.2米

锚网支护

50+290

设备通道

3.7×3.25米

锚喷支护

37

合计

1609

第四节支护工艺

一、巷道支护

51110综采工作面运输巷、运料巷、探巷和运料通道均采用锚网支护,运输巷、探巷和运料通道断面规格为:

宽×高=4.0×2.2米,运料巷断面规格为:

宽×高=4.0×2.4米。

两巷内考虑到掘进和回采期间的物料码放,均要求每隔150-200米扩一个料场,长度10米,扩帮深度1米。

切眼采用锚网支护,断面规格为:

宽×高=4.0×2.2米,先掘出4.0×2.2米断面,后扩成设计断面:

宽×高=6.0×2.2米;设备通道采用锚喷支护,规格3.7×3.25米

二、锚网支护参数:

根据邢台矿务局《煤巷锚杆支护技术规范》,选用直径Φ22mm、

长度L=2000mm高强度左旋螺纹钢杆体锚杆;选用树脂锚固剂全长锚固。

以下按自然平衡拱原理计算锚杆支护参数。

(一)有关参数计算(按4.0×2.4m计算)

1、两帮煤体受挤压破坏深度C值:

C=(

cos

-1)h×tg(45-

式中:

K--自然平衡拱角应力集中系数,和巷道断面形状有关,该巷道矩形断面取2.8

r--顶板岩层平均容重,取2.4t/m3

H--巷道埋深,巷道平均埋深为207m

B--(残余)固定支撑压力影响系数,按实体煤取1

fc--煤层普氏坚固性系数,fc=1.0~1.5,取fc=1.0

Kc--煤体完整性系数,Kc=0.9~1.0,取Kc=0.9

α--煤层倾角,取α=1°~16°,取α=8°

h—巷道掘进高度,2.4m

Φ--煤体内摩擦角,Φ=arctgfc=arctg1.0=45°,

则:

C=(

×cos

-1)×2.4×tg(45-

=0.54×2.4×0.41

=0.53m

2、潜在冒落拱高度b:

b=

式中:

a--顶板有效跨度之半,a=2.0m

Ky--直接顶煤岩类型性系数。

当围岩f=3~4时,取Ky=0.45

fr--直接顶普氏坚固性系数;取fr=3.5

则:

b=

=1.59m

3、两煤帮侧压值Qs

Qs=KuCr煤〔hsinα+b*cos

*tg(45-

)〕

式中:

Ku--采动影响系数,2~5,取Ku=3

r煤--煤体容重,r=13.5KN/m3

则Qs=3×0.53×13.5×〔2.4sin8+1.59×cos

×tg(45-

)〕

=19.44×0.99

=19.2KN/m

(二)顶锚杆参数确定

1、锚杆间距D:

D≤

L=

×2000=1000

根据实际情况取D=950mm

2、锚杆排距Lo:

Lo=

式中:

n--顶板每排锚杆根数,n=5

N--每根锚杆锚固力,N=130KN

k--安全系数,2~3;取k=3

r--顶板岩层容重,r=24KN/m3

a--巷道掘进跨度之半,a=2.0m

则Lo=

=1.42m

取Lo=0.9m

3、锚杆预紧力确定

锚杆预紧力不小于80N·m。

4、钢带及顶网

钢带为Φ14mm的A3圆钢制成,长度4.0m,由一条主筋和中间的横筋焊接而成;主筋首尾焊接长度不小于0.1m,主筋间距为50mm。

锚杆托盘为10mm厚钢板制成的规格为130×130mm的碟型托盘,再配一个球型垫。

顶网为4.5×1.0m菱形金属网,网间搭接不小于0.1m,用双股不小于14#铁丝连接,连接间距不大于0.3m。

5、锚固剂

顶锚杆为全长锚固,孔径28mm,使用直径23mm树脂药卷。

锚杆锚固段体积V1、药卷体积V2和锚杆眼锚固段体积V3之间应满足:

V1+V2≥V3

即d12S1+d22S2≥d32S3

式中:

d1——锚杆直径,d1=22mm

S1——锚杆锚固段长度,S1=1800mm

d2——药卷直径,d2=23mm

S2——药卷长度,

d3——锚杆眼孔直径d3=28mm

S3——锚杆眼锚固段长度,S3=1800mm

则S2≥

=

=1021mm

选用一卷S2350和一卷Z2350树脂药卷。

(三)帮锚杆参数的确定

1、锚杆长度的确定

锚杆长度应满足,L=L1+L2+L3

式中L——锚杆长度

L1——锚杆外露长度,L1=0.1m

L2——即C,两帮煤体受挤压破坏深度,L2=C=0.53m

L3——锚杆插入破碎带之外稳定煤体的长度,L3≥0.35m

则L≥0.1+0.53+0.35

=0.98m

根据以往工作经验,帮锚杆长度暂定为1.9m。

2、帮锚杆排距

根据实际情况,为使帮锚杆和顶锚杆保持一致,帮锚杆排距取0.9m。

3、帮锚杆间距D

D=

式中:

N--设计帮锚杆的锚固力,N=50KN

K--安全系数,2~3,取K=3

L0--煤帮锚杆排距,L0=0.9m

Qs--两帮侧压值,巷道断面形状为4.0×2.4m时,Qs=19.2KN/m则D=

=2.31m

取D=0.9m

帮锚杆采用矩形布置,每排布置3根,间距0.9m,最上根帮锚杆距顶0.2m,向上倾斜15°;最下根帮锚杆距底板0.4m,向下倾斜15°。

4、帮锚杆及锚固剂

帮锚杆孔径为28mm,帮锚杆选用φ16mm,A3钢质钢筋制成的等强度锚杆,其尾部的丝扣用机械滚压而成,锚固段350mm制成“糖葫芦”状;锚固剂选用一卷S2350和一卷Z2350树脂药卷,经计算锚固长度为1250mm。

5、托盘及网

托盘为厚度10mm,规格130×130mm的铁托盘。

帮网为2.2×1.0m的菱形金属网;网间搭接不小于0.1m,用双股不小于14#铁丝连接,连接间距不大于0.3m,铺网时网长边垂巷铺设。

三、锚网支护参数设计

根据5#煤实际情况,结合以往支护经验,设计本工作面支护参数如下:

1、顶锚杆采用φ22mm螺纹钢锚杆,长度2.0m,锚杆眼孔径28mm,树脂药卷用量为一支S2350,一支Z2350。

顶锚杆每排布置5根,顶网采用菱形金属网,规格为4.5×1.0m;网间搭接要≥100mm,用双股不小于14#铁丝联接,间距不大于300mm。

锚杆托盘为10mm厚钢板制成的规格为130×130mm的碟型托盘,再配一个球型垫。

2、帮锚杆采用φ16mmA3圆钢锚杆,长度1.9m,孔径28mm,树脂药卷用量为1卷S2350,1卷Z2350,帮锚杆矩形布置,每排3根(顶板倾角大时,上帮布置4根,以最下排距底板不超过400mm为原则),帮网采用2.2×1.0m菱形金属网,网间搭接要≥100mm,用双股不小于14#铁丝联接间距不大于300mm,托盘为厚度10mm,规格100×100mm的钢托盘。

帮网铺设时长边垂巷铺设。

3、顶锚杆间距为950mm,排距为900mm,间排距允许偏差±100mm;帮锚杆间距为900mm,排距为900mm间排距允许偏差±100mm(根据不同的地质条件随时调整间排距)。

4、顶锚杆:

预紧力:

≥80N·m,锚固力:

≥130KN;外露长度:

≤50mm;锚杆角度:

两端≥75度,其余要垂直顶板。

5、帮锚杆:

预紧力:

≥50N·m;锚固力:

≥50KN;外露长度:

≤50mm;锚杆角度:

上下两端15度;最上一排帮锚杆距顶板不得超过200mm,最下一排距底不超过400mm,否则必须补打。

帮锚杆最多滞后迎头2排。

6、钢带:

顶梁选用Φ14mmA3圆钢梯子钢带,长度4.0m。

顶钢带垂巷布置托住顶网。

7、锚索采用φ15.24×8米防滑锚索,钢带为14#槽钢长2.4米,顺巷单排迈步布置,组距为8.0米(正常情况下锚索距迎头不得超过20米,如遇岩性变软或顶板变坏要及时跟头),树脂药卷用量S2350和Z2350各两卷。

如顶板岩性破碎严重时要改为双排齐头布置。

锚索预紧力≥150KN(30MP),锚固力≥200KN,外露长度≤350mm。

8、顶锚杆操作要求:

打好顶眼后冲孔,然后用锚杆把一卷S2350和一卷Z2350药卷轻轻送入眼孔,用锚杆机边推进边搅拌,时间约30秒。

然后上托盘紧螺母,紧螺母应在搅拌后1~2分钟进行。

9、帮锚杆操作要求:

打好帮眼后冲孔,然后用锚杆把一卷S2350和一卷Z2350药卷轻轻送入眼孔,用风钻边推进边搅拌,时间约30秒。

然后上托盘紧螺母,紧螺母应在搅拌后1~2分钟进行。

10、锚索操作要求:

打好顶眼后冲孔,然后向孔内放入二卷S2350和二卷Z2350药卷,药卷要放在钢绞线正顶上,然后用钢绞线轻轻将药卷送入孔底,搅拌头上的两个螺丝必须上紧,然后用锚杆机边搅拌边推进,搅拌时推力要恒定,注好后用锚杆机顶锚索一会儿(约3分钟),然后卸下锚杆机及搅拌头,15分钟以后上槽钢,然后用千斤顶拉紧锁具。

涨拉:

涨拉前把眼口找平,上好槽钢,托盘,不接顶处用道木或木墩等垫实,上好锁具、千斤顶后进行涨拉。

涨拉施工要求:

A:

液压系统用油不得一种以上混用,现场尽量不要分离快速接头,防止杂物污染堵塞液压系统。

B:

移动千斤顶及涨拉泵时,不许用手拉动高压胶管来回拖动。

C:

涨拉时,千斤顶应和钢绞线保持同一轴线,千斤顶下方45度范围内严禁站人。

D:

锚索锁定48小时内,如果发现有明显松弛,应进行补拉或补打。

11、最大控顶距2.0米,顶板压力大或破碎时要一掘一锚,严禁空顶作业。

12、质量要求:

(1)、顶锚杆

①间排距允许误差:

-100~+100mm。

②予紧力:

≥80N·M

③锚固力:

≥130KN

④外露长度:

≤50mm。

(2)、帮锚杆

①间排距允许误差:

-100~+100mm。

②予紧力:

≥50N·M。

③锚固力:

≥50KN。

④外露长度:

≤50mm。

(3)、锚索 

①予紧力:

≥150KN。

②锚固力:

≥200KN。

③外露长度:

≤350mm。

(4)、巷道规格要求:

①净高:

允许误差为0~+350mm

②净宽:

巷道中线至任一帮允许误差为-50~+250mm。

四、技术要求:

1、严格控制锚杆眼打眼深度,使其和锚杆长度配合适当。

2、锚杆眼内的岩粉要冲洗干净。

3、锚杆安装完毕后,按设计要求施加足够预紧力。

4、掘进后应及时铺网,固定钢带,要求钢带压双网,安装树脂锚杆,最大空顶距2.0m,顶板破碎时缩小锚杆排距,减少空顶距;顶板较破碎及交岔点等特殊地段可用锚索加固;不能使用锚网地段改为相应梯形架棚支护,最上排帮锚杆滞后迎头距离不大于2.0m,当片帮严重时,帮锚杆跟头。

5、及时对顶板岩性进行钻探,掌握其变化情况。

6、巷道掘进后及时安装顶板离层仪等矿压观测仪器,对顶帮进行监控。

7、严格执行锚固力检查制度,达不到设计要求时,必须及时补打。

8、根据检查结果并结合顶板岩性及矿压观测数据,及时调整锚杆参数。

五、文明生产严格按照《煤矿安全质量标准化标准及考核评比办法》中有关文明生产的规定执行。

第四章施工工艺

第一节施工方法

一、施工顺序

1、先施工运输巷运料通道,到达设计位置后反勾运输巷。

2、运输巷和运输上山贯通后,按设计方位角正掘运输巷。

3、掘进至设计位置拐掘探巷1和探巷2,探巷施工完后退掘进机继续掘进运输巷并掘至设计位置后拐掘切眼。

4、切眼掘进至设计位置后在运输上山开口按设计方位角掘进运料巷。

5、运料巷掘进至设计位置后反勾设备通道。

6、设备通道和轨道上山贯通后,退掘进机继续掘进运料巷并最后和切眼贯通,最后进行扩切眼工作。

7、在掘进施工期间,受打钻等因素影响,会造成探巷2和切眼交替施工的现象。

二、施工方法

巷道开口施工:

巷道开口采用炮掘施工。

正常掘进施工:

正常掘进采用机掘施工,胶带运输机运煤,激光定向,后路采用皮带输送机运输,巷道铺设临时轨道运料,采用无极绳牵引车、绞车联合运输,轨道距迎头不超过80米。

按照地测科给定的中(边)线施工,运输巷、运料巷都沿顶掘进。

第二节爆破作业

一、炮掘施工工艺流程

班评估---迎头加固---打眼前找掉----打眼――放炮---迎头维护、找掉――临时支护---正规支护---打眼前找掉----打眼――放炮---迎头维护、找掉――临

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