井巷工程教学课件

井巷工程教学课件井巷工程概述井巷工程的定义与范畴井巷工程是指在地下开挖出用于运输、通风、排水、行人等多种用途的各类巷道、井筒及其附属设施的总称这些人工开凿的通道构成了地下矿山开采的基础框架，是矿山生产系统的血管和骨架井巷工程在矿业开发中处于基础性地位，其设计合理性和施工质量直接影响矿山的安全生产和经济效益据统计，我国每年新建巷道总长度超过2000公里，工程投资规模庞大应用领域•煤矿开采系统•金属矿山开发•非金属矿产资源开采•地下工程（如地铁、隧道）井巷工程是矿山开发的命脉，其安全与效率直接影响整个矿山的生产能力随着我国矿业向深部开采方向发展，井巷工程面临的地质条件更加复杂，技术要求也随之提高井巷工程发展简史1古代时期世界首例井巷工程可追溯至古埃及法老时期的矿山，约公元前3000年古埃及人开凿简易竖井和横向巷道开采金矿和铜矿中国古代矿业活动始于商周时期，《考工记》中已有关于开凿矿井的记载汉代采矿业已具规模，采用天井法开采2近代发展18世纪工业革命后，欧洲出现了蒸汽机辅助提升和排水系统，井巷工程规模显著扩大19世纪末，机械钻孔和炸药爆破技术在井巷施工中得到广泛应用，极大提高了施工效率3中国现代化中国20世纪初开始大规模应用机械掘进技术，1953年建立的阜新矿务局引进苏联先进设备，标志着中国井巷工程进入机械化时代改革开放后，国产EBZ系列掘进机逐步替代进口设备，井巷施工技术实现了自主创新4现代智能化近年来，自动化和信息化掘进设备在中国矿山广泛普及2015年后，远程控制掘进机、智能监测系统等技术迅速发展目前，我国已实现井巷工程全过程的数字化管理，BIM技术在设计和施工中得到广泛应用，5G通信技术支持的远程操控系统提高了施工安全性井巷工程主要任务开拓矿井生产系统掘进安全高效的作业空间支撑井巷结构稳定井巷工程首要任务是构建矿井完整的生产系统，包井巷工程需要为矿工提供安全的地下作业环境确保井巷结构长期稳定是工程的关键任务括•确保足够的工作面积与高度（一般工作面高度不•控制围岩变形，防止冒顶片帮•运输系统负责矿石、人员、设备和材料的运送低于

1.8米）•承受地应力作用，维持巷道形状•通风系统提供新鲜空气，稀释有害气体•提供紧急避险设施与逃生通道•抵抗岩爆、底鼓等地质灾害•排水系统排除地下水，防止水灾•防范瓦斯、煤尘、水害等安全风险•延长使用寿命，减少维修成本•供电系统保障地下设备正常运行•满足机械设备操作与维修需求我国深部开采井巷（800米以下）的围岩压力可达这些系统共同构成矿井生产的基础设施网络，相互配据统计，合理设计的工作空间可提高工作效率15%以20-30MPa，支护系统必须能够有效抵抗这一压力合，保障矿井安全高效运行根据我国《煤矿安全规上，同时减少20%的安全事故发生率现代井巷设计统计数据显示，合理的支护设计可将巷道使用寿命从程》要求，通风系统必须实现三专两独立（专用进中，人机工程学原理得到越来越多的应用3-5年延长至8-10年，大幅降低矿山总体成本风、专用回风、专用安全出口、独立通风系统、独立供电系统）巷道类型与功能按用途分类按空间位置分类主井主要提升矿石的井筒，是矿山的生产主动脉副井用于人员、材料运送和辅助提升的井筒风井专用于通风的井筒，分为进风井和回风井石门在岩石中开凿的水平巷道，连接井筒与煤层运输巷用于运输矿石、材料的水平巷道联络巷连接不同巷道系统的横向通道硐室用于安置设备的地下空间，如泵房、变电所井筒垂直或近似垂直的通道，连接地表与地下平巷水平或接近水平的巷道（倾角3°）斜巷倾斜的巷道，分为上山（3°-45°）和下山规模数据主井/副井直径多为5-7米，最大可达10米；典型煤矿年产300万吨规模需要巷道总长约50-70公里；大型金属矿山巷道网络可达100公里以上巷道断面设计基础12常用断面形状断面选择决定因素矿山井巷工程中常见的断面形状主要有以下几种巷道断面形状的选择主要受以下因素影响矩形断面施工简单，空间利用率高，但应力集中现象明围岩稳定性围岩越破碎，越需选择受力均匀的圆形或拱显，适用于围岩较稳定的条件形断面圆形断面力学性能最佳，受力均匀，适用于高应力地区地应力状态垂直应力大于水平应力时，宜选用矩形；反和永久性井筒之则宜选用圆形马蹄形断面顶部为拱形，底部平直，综合了矩形和圆形通风需求同等面积下，圆形断面通风阻力最小，其次是的优点，是煤矿巷道最常用的形式马蹄形梯形断面在矩形基础上两侧向外倾斜，增强侧壁稳定使用寿命长期使用的巷道宜选用圆形或马蹄形，临时巷性，多用于倾斜巷道道可选用矩形设备特性需考虑运输设备的尺寸和形状，确保足够的净空3经济与工程效益合理的断面设计对工程效益影响重大•巷道断面选择合理可节约5-10%的掘进成本•优化断面可减少支护材料用量15%-20%•科学设计能降低后期维护费用约30%•通风阻力降低可节约15%-25%的通风动力消耗以某300万吨/年煤矿为例，通过断面优化设计，每公里巷道可节约工程造价约20-30万元，累计效益显著巷道净断面尺寸确定断面尺寸决定因素标准尺寸参考巷道净断面尺寸的确定需要综合考虑多方面因素，确保满足生产需求的同时不过度浪费资源人员通行需求安全规程要求人行道净高不低于

1.8米，宽度不少于

0.8米设备运输需求需考虑最大设备的尺寸加上安全间隙（通常为

0.3-

0.5米）通风需求根据风量计算所需最小断面积，风速不超过限值（煤矿一般不超过8m/s）安全出口要求应设置紧急情况下的人员疏散通道巷道断面的确定应遵循满足需要，经济合理的原则断面过大会增加掘进和支护成本，断面过小则影响通风效果和运输效率根据中国煤矿安全规程和工程实践，常见巷道净断面尺寸参考值•煤矿主井常规净高

3.5-

4.5米，宽度

4.0-

6.0米•运输大巷净高通常为

3.0-

4.0米，宽度

3.5-

5.0米•回风巷净断面积不小于

4.5平方米•人行道宽度不小于

0.8米，安全出口宽度不小于

0.7米此外，巷道设计还需按标准布置水沟、管线、电缆等设施，水沟深度通常为

0.3-

0.5米，宽度

0.3-

0.4米，管线架高度约

0.2-

0.3米实际工程中，这些辅助设施约占用总断面的10%-15%

4.2m12m²

0.3m15%平均净高平均断面积安全间隙断面利用率提升绘制巷道断面图断面图设计步骤确定断面类型根据使用要求和地质条件选择合适的断面形状计算断面尺寸根据通风、运输需求计算所需断面积绘制基本轮廓按照比例绘制巷道净空轮廓添加支护结构标注支护类型、厚度和间距布置辅助设施水沟、风筒、管线、电缆等标注关键尺寸净宽、净高、总宽、总高等编制材料表列出所需支护材料的规格和用量断面图是井巷工程设计的基础文件，是施工和验收的依据标准的断面图需包含平面图和剖面图两部分，并标注清晰的尺寸和注释材料消耗表编制断面设计完成后，需编制材料消耗表，用于工程预算和材料采购材料名称规格型号单位用量钢拱架U29型210kg/米锚杆Φ22×2200mm

4.5根/米喷射混凝土C

251.2m³/米钢筋网Φ6@200×20015m²/米巷道掘进工序钻眼作业使用凿岩机或钻机在工作面按设计图形钻凿炮眼典型的工作面通常需钻30-40个炮眼，深度

1.8-

2.2米钻眼质量直接影响爆破效果和掘进效率•眼位误差控制在±50mm以内•眼深误差不超过±100mm•眼径通常为42-50mm装药爆破在炮眼中装入炸药和雷管，按照设计起爆顺序引爆爆破前必须清场，确保人员安全撤离到安全地点爆破后须等待15-30分钟后进行通风•常用炸药乳化炸药、煤矿许用炸药•装药系数

0.8-

1.2kg/m³•单次爆破进尺

1.6-

2.0米出渣运输将爆破后的岩石、煤炭装入运输设备运出工作面出渣效率直接影响循环作业时间现代化矿山多采用连续装运系统•装载设备ZWY系列装岩机、铲斗装载机•运输设备带式输送机、刮板输送机、矿车•出渣效率40-60m³/小时支护作业对新开挖的巷道进行支护，防止顶板冒落和片帮事故支护工作必须及时跟进，确保施工安全•临时支护单体液压支柱、临时木支柱•永久支护锚杆、喷射混凝土、钢拱架•支护间距顶板不超过

0.8米，超前支护不少于

0.5米辅助工作包括测量放线、通风、排水、铺设轨道、安装管线等工作这些辅助工作占总工作量的30%-40%•风筒延长每循环延长

1.5-

2.0米•水沟开挖随掘进同步进行•测量放线每循环一次，确保方向正确掘进循环时间是衡量井巷工程效率的关键指标传统人工作业月进尺约40米，机械化作业可达100-300米/月现代化矿山广泛采用EBZ系列掘进机，其效率比传统钻爆法高3-5倍，能够实现月进尺300-500米特别是在软岩条件下，掘进机的优势更为明显，可实现连续作业，大幅提高效率钻眼及爆破技术凿岩设备选择凿岩设备是井巷掘进的核心工具，其性能直接影响施工效率ZFY系列气腿式凿岩机轻便灵活，适用于小断面巷道YGZ系列液压凿岩机冲击功率大，适用于硬岩掘进CMS系列多臂钻车效率高，适用于大断面巷道EBZ系列掘进机集钻孔、切割、装载于一体，适用于中软岩设备选型应考虑岩石硬度、巷道断面大小、掘进长度等因素在硬度系数f8的岩石中，应选用高功率凿岩机；在松软围岩中，则宜采用掘进机直接切割爆破参数优化科学的爆破设计可以减少围岩扰动，提高掘进效率•合理的眼位布置，掏槽眼、周边眼、辅助眼合理搭配•优化装药量，减少过度破碎和粉尘产生•采用微差爆破技术，控制振动和冲击波•使用光面爆破技术，保护周边岩体完整性炸药及雷管应用规范炸药的选择和使用必须严格遵守安全规定巷道施工机械掘进机锚杆钻机运输设备掘进机是现代化井巷施工的核心设备，集切割、装载、运输于一体我锚杆钻机用于钻孔和安装锚杆，是支护作业的专用设备现代锚杆钻机井巷施工中的运输设备负责将爆破后的矸石运出工作面，运输材料到工国主要使用EBZ系列掘进机，按照适用岩石硬度和断面大小分为不同型多采用液压驱动，具有自动化程度高、效率高的特点作面常用设备包括号•ZQJC系列单臂液压钻机，适用于小型巷道•矿用卡车大容量，适用于大型巷道•EBZ160适用于12-18m²断面，岩石硬度f≤6•MQT系列气动锚杆钻机，安全性高•铰接式转载车机动性好，适用于转弯多的巷道•EBZ200适用于18-25m²断面，岩石硬度f≤7•MQTB系列液压锚杆钻机，效率高•带式输送机连续运输，效率高•EBZ260适用于大断面巷道，岩石硬度f≤8先进的锚杆钻机配备自动定位系统，可实现精准钻孔，锚杆安装质量合•刮板输送机适用于煤层巷道掘进机的引入使井巷施工机械化率提升至85%以上，掘进效率提高3-5格率达95%以上现代矿山运输系统逐步实现无人化、智能化，定位精度可达±

0.5米，倍大幅提升安全性机械配置标准根据中国煤矿安全生产标准化要求，年产量300万吨的煤矿应配备EBZ160以上型号掘进机不少于2台，锚杆钻机不少于4台，运输设备不少于6台机械设备总投资约占井巷工程总投资的20%-30%近年来，我国井巷工程机械化水平显著提升，机械化率从2000年的45%提高到现在的85%以上，显著提高了施工效率和安全性特别是在智能矿山建设背景下，远程控制、无人操作等技术逐步应用，井巷施工正向着智能化、无人化方向发展据统计，机械化施工可使井巷工程施工效率提高2-3倍，安全事故率降低50%以上巷道支护理论支护基本理论支护目的与原则巷道支护的核心是理解围岩压力分布规律和支护结构的力学响应主要理论包括巷道支护的主要目的是防止围岩塌落、保障通风断面，确保井巷长期安全稳定支护设计应遵循以下原则围岩分级理论基于围岩稳定性将岩石分为I-V级，确定支护强度因地制宜原则根据围岩条件选择适当支护方式松动圈理论开挖后围岩形成松动圈，支护目的是控制松动圈范围以防为主原则预防为主，治理为辅压力拱理论巷道上方形成压力拱，承担上覆岩层重量分级支护原则按围岩等级确定支护参数支护-围岩协同作用理论强调支护与围岩共同承担压力的理念经济合理原则在保证安全前提下降低成本现代支护理论强调主动支护理念，即在围岩变形发生初期就提供支护力，防止围岩强度劣化这一理念已成为当前井巷支护设计的主导思想施工阶段支护类型根据施工阶段和使用寿命，支护可分为临时支护掘进过程中防止局部塌落的短期支护，如单体液压支柱初期支护掘进后立即实施的支护，如锚杆、喷射混凝土永久支护长期使用的支护结构，如钢拱架、混凝土衬砌加强支护在特殊地段实施的额外支护措施，如注浆加固现代井巷工程中，初期支护常采用锚网喷联合支护，永久支护则视使用寿命和围岩条件选择钢拱架或混凝土衬砌锚杆与喷射混凝土支护锚杆支护技术喷射混凝土技术锚网喷联合支护锚杆支护是现代井巷工程中最常用的主动支护方式，通过将锚喷射混凝土是将混凝土材料通过压缩空气喷射到岩面上形成支锚网喷联合支护是将锚杆、金属网和喷射混凝土结合使用的综杆打入围岩并锚固，形成一个承载结构护层的技术，是现代井巷支护的重要手段合支护技术，是当前井巷工程中应用最广泛的支护方式主要技术参数技术参数与特点技术优势•锚杆直径常为φ22mm，长度

1.6~

2.4m•喷射混凝土厚度4~10cm，强度等级C20~C25•锚杆提供主动约束力，喷层密封围岩表面•锚杆间距

0.7~

1.2m，排距

0.8~

1.0m•干喷工艺材料损失率15~20%，适合小型工程•金属网增强喷层的抗拉和抗裂能力•预紧力不小于50KN，锚固力不小于70KN•湿喷工艺材料损失率5~10%，粉尘少，效率高•三者协同作用，形成整体支护结构•常用锚杆类型普通螺纹钢锚杆、树脂锚杆、摩擦型锚杆•早强剂添加量3~5%，初凝时间可缩短至3~5分钟•适应性强，可根据围岩条件调整参数锚杆支护的优点在于施工简便、成本低、支护效果好在III类喷射混凝土能有效封闭围岩表面，防止风化和氧化，延缓围岩据统计，国内90%煤矿新巷采用锚喷联合支护，其中高应力区围岩中，锚杆支护可节约30%以上的支护成本，同时提高巷道强度劣化与锚杆配合使用效果更佳域多采用锚网喷支护这种支护方式已成为现代井巷工程的主稳定性流施工质量控制锚杆支护质量直接关系到巷道安全根据《煤矿安全规程》，锚杆施工必须进行拉拔试验，合格率不低于95%喷射混凝土必须进行强度检测，标准养护28天抗压强度不低于设计值钢支架与混凝土衬砌钢支架支护混凝土衬砌钢支架是在围岩条件较差或巷道使用时间长的情况下广泛使用的支护方式根据断面形状和受力特点，常见的钢支架类型包括混凝土衬砌是一种永久性支护方式，主要用于主要巷道和特殊地段的长期支护根据施工方法，混凝土衬砌分为U型钢支架由U型钢弯制而成，强度高，变形能力强现浇混凝土衬砌拱形钢架适用于拱形巷道，抗压性能好•施工灵活，适应性强圆形钢架适用于圆形井筒，受力均匀•强度高，整体性好梯形钢架适用于矩形巷道，安装简便•厚度通常为300~500mm钢支架间距通常为

0.5~

1.0m，视围岩条件而定在极软弱围岩条件下，可采用

0.3~

0.5m的密集支架常用的钢材规格有U

29、U36等，根据巷道断•需要模板支撑，养护时间长面大小和围岩压力选择预制混凝土衬砌•工厂化生产，质量稳定•安装速度快，不需要养护时间•常见规格为300~500mm厚•接缝处理是关键技术问题在重要井筒和长期使用的主要巷道中，混凝土衬砌常与钢支架结合使用，形成钢筋混凝土复合支护，这种支护方式强度高、寿命长，可达20年以上年

0.8m400mm2035%标准支架间距衬砌平均厚度设计使用寿命成本增加中等围岩条件下U型钢支架的标准间距，保障支护效果主要巷道混凝土衬砌的平均厚度，确保长期稳定性钢筋混凝土复合支护的典型设计使用寿命，适合永久性巷道与锚网喷支护相比，钢拱架支护的成本增加比例，但使用寿命更长支护方式选择对比锚网喷支护适用于稳定性较好的围岩，施工速度快，成本低；钢支架支护适用于破碎围岩，支护强度大；混凝土衬砌适用于永久性巷道，寿命长但成本高实际工程中常根据围岩条件和使用要求，采用组合支护方式巷道围岩分级123岩石坚固性分级岩体完整性评价围岩综合分级岩石坚固性是评价围岩稳定性的重要指标，普氏强度分级法是最常用岩体完整性是评价围岩稳定性的另一个重要指标，常用RQD岩体质量井巷工程中常用的围岩分级标准是将岩石坚固性、完整性和地下水等的分类方法指标进行评价因素综合考虑，分为I~V级岩石类别坚固系数f值单轴抗压强度完整性等级RQD值%描述围岩级别稳定性描述支护建议MPa极好90~100几乎无裂隙I级围岩坚硬完整，自稳无需支护或少量极硬岩f15150能力强锚杆好75~90少量裂隙硬岩f=8~1580~150II级围岩较坚硬，少量裂系统锚杆支护中等50~75中等裂隙隙中硬岩f=4~840~80差25~50大量裂隙III级围岩中等硬度，有明锚网喷联合支护软岩f=2~420~40显裂隙极差25极破碎极软岩f220IV级围岩软弱破碎，自稳钢拱架+喷射混RQD值通过岩芯钻探或地质调查获得，反映岩体的破碎程度和结能力差凝土坚固系数f值通常通过冲击试验或单轴抗压强度换算获得，是井巷构完整性工程设计的重要基础数据V级围岩极软极破碎，无密集钢拱架+混自稳能力凝土衬砌围岩分级是支护设计的基础，分级准确性直接影响支护效果和工程安全在实际工程中，应通过地质勘探、物探和试验等手段获取岩体参数，结合工程经验进行综合评定同时，应注意围岩在开挖后会随时间发生变化，需要进行动态评估和调整随着深部开采的发展，传统围岩分级方法面临新的挑战，高地应力、高地温等深部特殊条件需要特别考虑近年来，我国学者提出了基于岩体力学参数的定量评价方法，如BQ值法、RMR法等，使围岩分级更加科学化、定量化巷道掘进与支护工艺流程测量放线工作面进行测量放线，确定掘进方向、坡度和断面轮廓这一步骤直接影响巷道贯通精度，通常由专业测量人员完成•设置控制点，确保与上级控制网联系•标定中线、坡度、断面轮廓•测量记录须详细记录存档钻眼装药根据设计图纸钻凿炮眼，并按要求装入炸药炮眼布置和装药量直接影响爆破效果•按照炮眼布置图钻孔•检查炮眼质量，清除孔内碎屑•按照设计装药量装入炸药•安装雷管，连接起爆网路爆破出渣爆破后通风并清除碎石此阶段需确保安全距离，避免人员伤亡•撤离人员至安全地点•检查电路，实施爆破•通风20-30分钟后进入工作面•使用装载设备清除碎石支护作业按照设计要求进行临时支护和永久支护，确保巷道稳定性支护质量直接关系到巷道安全•清理顶板和帮壁浮石•架设临时支护•安装永久支护（锚杆、钢支架等）•质量检查，确保支护牢固辅助作业完成通风管路延伸、排水系统铺设等辅助工作，为下一循环做准备•延长通风管路•铺设轨道或运输设备•安装水管、风管、电缆•工作面整理，准备下一循环安全施工要点掘进与支护必须同步进行，支护跟进距离不得超过设计规定（一般不超过3米）超前支护是保障掘进安全的关键措施，特别是在破碎围岩条件下根据《煤矿安全规程》，IV级以上围岩必须采用超前支护措施现代井巷工程施工已经发展出连续循环掘进法，即各工序紧密衔接，形成连续作业这种工艺流程可以显著提高掘进效率，减少工序间等待时间在EBZ掘进机施工中，掘进与出渣可以同步进行，进一步提高效率据统计，采用连续循环工艺可比传统工艺提高掘进效率30%-50%特殊井巷结构介绍竖井施工技术竖井是连接地表与地下的垂直通道，是矿山开拓的关键工程根据施工方法，竖井施工主要分为普通法施工自上而下逐段开挖，适用于浅井和岩石条件好的井筒冻结法施工在含水层中先冻结后开挖，解决涌水问题沉井法施工预制混凝土井壁，在自重作用下下沉，适用于松软地层钻井法施工使用大直径钻机钻凿，效率高但造价高竖井施工是井巷工程中技术难度最大的工程之一，对测量精度、施工组织要求极高我国最深竖井已超过1500米，直径最大可达10米斜井施工技术斜井是以一定倾角连接地表与地下的通道，主要用于人员、设备和材料运输斜井施工技术包括全断面法一次开挖全断面，进度快，适用于稳定岩层分部法先开挖上部，再开挖下部，适用于破碎岩层台阶法分台阶开挖，适用于大断面斜井斜井设计倾角通常为12°-18°，最大不超过25°，以满足运输设备行驶要求提升系统基本参数井筒提升系统是矿山生产的命脉，主要包括吊桶提升系统•主要用于井筒施工阶段•吊桶容量1-3立方米•提升速度2-4米/秒•悬挂系统采用钢丝绳，安全系数6罐笼提升系统•用于正常生产阶段人员、设备运输•罐笼尺寸通常为

1.5m×

3.0m×

4.0m通风与排水系统设计通风系统设计基础排水系统设计井巷工程通风系统是保障井下作业环境安全的关键设施，其设计必须满足以下要求井下排水系统是防止井下积水的重要设施，其设计需考虑以下因素风量计算根据人数、设备功率、瓦斯涌出量等因素综合确定水文地质条件涌水量大小、水质特性风速控制通风断面最小风速要求V≥

0.3m/s，最大不超过8m/s排水能力一般设计为正常涌水量的3倍通风阻力计算综合考虑摩擦阻力、局部阻力等因素水泵选型根据扬程、流量要求选择通风机选型根据风量、风压需求选择适当通风机水仓容量不小于24小时正常涌水量通风系统设计需遵循分区独立、进风优先、瓦斯分流、通风可靠的原则掘进工作面一般采用局部排水系统需预设泵站及水仓，水仓一般设置在最低点，分为清水仓和污水仓泵站应设置工作泵和备通风方式，常用风筒直径为400-800mm用泵，确保系统可靠性主要技术参数水沟设计标准•主要巷道水沟断面不小于

0.3m×

0.4m参数名称数值范围备注•水沟坡度不小于3‰，确保水流畅通每人风量4-6m³/min最低保障•定期清理淤泥，保持排水能力•水沟应设置盖板，防止杂物进入每千瓦设备风量3-4m³/min柴油设备更高在高水压区域，还需设置防水闸门，控制突水风险根据《煤矿安全规程》，主要水泵房应设置两个出口，并处于进风侧风筒漏风率≤15%连接处重点控制系统联动现代矿山通风与排水系统通常与监测系统联动，实现智能控制例如，瓦斯浓度超标时自动增加通风量；涌水量增大时自动启动备用泵这种联动机制大大提高了系统的可靠性和安全性随着智能矿山建设的推进，通风与排水系统正逐步实现自动化、智能化通过传感器网络实时监测风量、风压、水位等参数，结合大数据分析技术，实现系统的精准控制和故障预警这不仅提高了系统运行效率，降低了能耗，还增强了系统应对突发情况的能力硐室设计与施工硐室类型与功能硐室是为变电所、泵房等设备提供空间的地下工程结构，是井巷工程的重要组成部分常见的硐室类型包括变电所安置变压器和配电设备，供应井下电力水泵房安置排水泵和控制系统，排除井下涌水机修硐室进行设备维修和保养，存放备件炸药库临时存放爆破器材，严格控制进出避难硐室紧急情况下人员避险，配备生命保障系统硐室设计面积常为40-150㎡，高度3-5米，具体尺寸根据设备大小和人员数量确定按照《煤矿安全规程》要求，变电所与水泵房等硐室之间应保持不小于5米的安全距离巷道贯通与验收巷道贯通精度控制验收流程与标准巷道贯通是指两个掘进工作面相遇形成贯通巷道，是井巷工程的关键节点贯通精度直接反映了测量和施工的质量，要求控制在严格的误差范围内平面位置偏差全段累计偏差≤200mm高程偏差全段累计偏差≤100mm方向偏差偏角不超过1°为确保贯通精度，施工中应采取以下措施

1.建立精确的测量控制网，定期校核

2.采用先进测量仪器，如全站仪、激光指向仪

3.增加测量频次，接近贯通点时每循环测量

4.双向测量相互校核，发现偏差及时纠正在特长巷道或复杂地质条件下，可采用惯性导航、陀螺经纬仪等高精度设备辅助测量，提高贯通精度巷道完工后，需按照规定流程进行验收，确保工程质量符合标准验收流程

1.施工单位自检

2.监理单位复检

3.建设单位组织专家验收

4.安全监管部门审查批准

5.编制竣工验收报告验收内容•巷道断面尺寸净宽、净高误差≤50mm•巷道轴线偏差直线段≤100mm/100m•支护质量锚杆拉拔力、混凝土强度等巷道施工组织与管理工程量与材料计划科学编制工程量和材料计划是项目管理的基础项目组织机构•根据设计图纸计算工程量井巷工程项目通常设立以下组织机构•编制详细的材料需求计划项目经理部总体负责项目实施•制定材料进场时间表技术部负责技术方案和质量控制•建立材料质量检验制度安全部负责安全管理和监督•控制材料损耗率≤5%物资部负责材料和设备管理作业分工与组织施工队具体实施掘进和支护工作合理的作业分工可以提高施工效率四班三运转常用的施工班次安排专业化分工钻眼、支护等专业队伍责任到人明确每个岗位的责任监测与数据管理交接班制度确保工作连续性现代化项目管理需要建立完善的监测和数据系统质量考核与评价•围岩变形实时监测建立科学的质量考核体系•支护质量动态检测•制定详细的质量检查标准•施工进度数字化管理•实施全过程质量控制•材料消耗自动统计•建立质量责任追究制度•建立项目数据库，支持决策•定期开展质量评比活动•质量与奖金挂钩，激励机制随着信息技术的发展，井巷工程项目管理已经开始应用BIM技术、移动应用等现代化管理工具通过三维模型可视化、移动终端实时上报、云平台数据共享等方式，实现了项目管理的信息化、精细化和智能化先进的项目管理体系可以使井巷工程施工效率提高15%-20%，材料利用率提高8%-10%，安全事故率降低30%以上同时，通过精细化管理，工程质量合格率可达98%以上，大大延长了巷道的使用寿命，降低了后期维护成本管理创新案例某大型煤矿集团应用互联网+井巷施工管理模式，建立了集成化项目管理平台，实现了施工数据实时上传、质量问题即时处理、物资需求智能预测等功能，项目管理效率提升30%，工期缩短15%，荣获国家级管理创新奖施工进度与成本控制月度掘进进尺统计与控制人工与机械成本核算掘进方法岩石条件月进尺标准m人工钻爆法软岩f440-60人工钻爆法中硬岩f=4-830-45人工钻爆法硬岩f820-35掘进机法软岩f4300-500掘进机法中硬岩f=4-8150-300复合式掘进复杂地质100-200进度控制的关键措施•制定详细的施工进度计划，分解到月、周、日•建立进度跟踪与监控机制，发现滞后及时调整•关键路径法优化施工顺序，解决瓶颈问题•资源优化配置，保障关键工序的人员和设备需求进度计划应根据地质条件变化进行动态调整，确保计划的科学性和可行性井巷工程成本构成人工成本占总成本的35%-45%材料成本占总成本的30%-40%机械使用成本占总成本的15%-25%管理费用占总成本的5%-10%成本控制的主要方法

1.优化施工方案，提高机械化水平

2.精细化材料管理，减少浪费

3.合理安排工序，提高劳动生产率

4.加强设备维护，延长使用寿命

5.应用新技术、新工艺，降低施工成本通过科学的成本核算与控制，可以使井巷工程总成本降低10%-15%，同时保证工程质量和安全井巷工程安全生产管理主控风险点识别典型事故案例分析井巷工程施工中存在多种安全风险，主要风险点包括通过分析典型事故案例，吸取教训，防止类似事故重复发生顶板事故围岩稳定性差导致的冒顶片帮某矿掘进工作面冒顶事故原因是支护不及时，临时支护强度不足，导瓦斯爆炸瓦斯积聚遇火源引发的爆炸致3人受伤某矿掘进面瓦斯爆炸事故原因是通风不良，瓦斯检测不到位，电气设水灾突水、涌水导致的淹井事故备产生火花引燃瓦斯火灾电气设备、皮带摩擦等引发的火灾某矿井下突水事故原因是地质勘探不充分，未发现老空水，导致工作机械伤害设备操作不当造成的伤害面被淹爆破事故爆破操作不规范导致的事故事故分析表明，大多数事故都是由于安全意识不强、操作不规范、管理通过系统的风险评估，对每个风险点制定针对性的防控措施，是安全管不到位等人为因素造成的，通过加强教育培训和规范管理可以有效预理的基础工作防重要安全检测内容井巷工程安全生产需要进行以下关键检测瓦斯检测每班至少检测3次，风流中瓦斯浓度不得超过1%顶板检测每班作业前必须检查顶板状况，发现危岩及时处理设备检测设备使用前必须进行安全检查，保证完好率爆破检测爆破前后必须进行安全检查，确保无残炮水文监测定期监测水位、涌水量变化，预防突水现代化矿山已广泛应用自动监测系统，实现瓦斯、一氧化碳等有害气体的实时监控，提高了安全保障能力安全生产管理是井巷工程的首要任务，必须坚持安全第

一、预防为主、综合治理的方针根据《煤矿安全规程》和《金属非金属矿山安全规程》的要求，井巷工程施工必须建立健全安全管理制度，落实各级安全责任，加强安全教育培训，强化现场安全监督近年来，随着科技进步和管理水平提高，我国井巷工程安全状况明显改善，百万吨死亡率从2000年的

5.07降至2022年的

0.083，下降了98%以上但安全形势仍然严峻，必须始终绷紧安全这根弦，不断提高安全管理水平安全管理红线井下作业必须严格执行一通三防（通风、防尘、防火、防瓦斯）措施，任何违反安全操作规程的行为都可能导致重大事故井工煤矿百万吨死亡率是衡量煤矿安全生产水平的重要指标，是安全生产的红线环保与职业健康要求井巷工程环境影响井巷工程施工对环境的主要影响包括废水排放井下涌水、施工废水含有悬浮物、油污等粉尘污染钻孔、爆破、出渣等过程产生大量粉尘噪声污染设备运行、爆破等产生高噪声固体废物掘进矸石、废弃材料等生态影响地表沉降、水文条件改变等根据《矿山环境保护与土地复垦方案编制导则》要求，井巷工程必须采取有效措施控制环境污染，实现绿色开采污染控制措施废水处理建设沉淀池、过滤系统，处理后达标排放或循环利用粉尘控制湿式作业、喷雾降尘、正压供风等措施噪声控制选用低噪声设备，采取隔声、减振措施固废处理矸石资源化利用，制砖、填充采空区等职业健康防护井巷工程施工中的主要职业危害因素包括井巷工程典型事故案例分析事故现象顶板坍塌、人员伤亡、设备损失直接原因支护不当、违章作业根本原因安全管理缺失、制度执行不力、培训不足梁家湾煤矿顶板坍塌事故（）2021事故概况2021年5月，某煤矿梁家湾井下掘进工作面发生顶板坍塌事故，导致3人受伤，直接经济损失约150万元，间接损失包括停产整顿30天，影响产量约9万吨事故起因直接原因新技术与智能化装备智能掘进机远程控制井下机器人自动巡检辅助支护决策系统AI新一代智能掘进机配备远程控制系统，操作人员可在安全区域通过控制台操作掘进机，避免在危险区域作井下巡检机器人可替代人工进行日常安全检查和数据采集，特别适合高风险区域的巡检工作基于人工智能技术的支护决策系统，可根据地质条件和监测数据自动生成最优支护方案业•配备瓦斯、一氧化碳等多种传感器•整合地质勘探、钻探数据建立围岩模型•高清摄像头提供全方位视角•高清摄像头可检测围岩变形和裂缝•通过机器学习分析历史支护效果•精确传感器实时反馈各项参数•激光扫描系统可绘制三维巷道模型•实时接收监测数据，动态调整支护参数•智能辅助系统自动调整切割参数•防爆设计确保在瓦斯环境下安全运行•生成详细的支护施工指导方案•5G技术保障信号传输稳定性巡检机器人可24小时不间断工作，数据采集精度高于人工检查，显著提高了安全监测效率和准确性AI支护系统可降低支护材料消耗10%-15%，同时提高支护效果，减少80%以上的支护失效情况远程控制技术可将操作人员撤离危险区域，降低90%以上的人身伤害风险，同时提高约15%的操作精度智能装备应用现状截至2023年，我国已有超过200台智能掘进机投入使用，井下巡检机器人在30多个大型矿山试点应用，AI辅助支护系统在15个矿区推广，智能化装备在井巷工程中的应用正在从试点示范向全面推广转变初步应用阶段12015-2018:远程控制技术开始应用于掘进机，实现基本操作功能；机器人技术在实验室条件下测试；支护决策系统处于理论研究阶段2试点示范阶段2019-2021:5G通信技术支持的远程控制系统在示范矿区应用；巡检机器人在特定条件下投入试用；初代AI支持系统投入实际工程验证推广应用阶段32022-2023:智能掘进机在大型矿区广泛应用；巡检机器人技术成熟并开始规模化生产；AI决策系统性能稳定，开始在行业内推广4未来全面智能化阶段2024-:多机器人协同作业系统将实现井下无人化；大数据支持的预测性维护技术将提前发现设备隐患；全自动井巷施工系统将实现从设计到验收的全流程智能化数字化井巷施工管理三维建模与施工全过程跟踪数据可视化管理体系BIM建筑信息模型BIM技术在井巷工程中的应用，正在彻底改变传统的施工管理模式数字化管理将各类施工数据整合到统一平台，通过可视化手段提升管理效率三维可视化设计精确建模，直观展示井巷空间关系实时数据采集传感器网络采集施工参数施工模拟施工前进行虚拟施工，发现潜在问题三维展示平台在虚拟模型上叠加实时数据碰撞检测自动检测管线、设备之间的空间冲突数据分析系统挖掘数据价值，支持决策进度管理将BIM模型与施工进度计划关联，实现4D管理移动终端应用现场人员通过APP实时上报和查询变更管理快速评估设计变更影响，减少返工智能报表系统自动生成分析报告BIM技术可将设计错误减少80%以上，施工变更减少60%，大幅提高工程质量和效率数据可视化管理将复杂的工程信息转化为直观的图形界面，使管理人员能够快速理解项目状态，提高决策效率30%以上成本节约与风险预警数字化管理在成本控制和风险预防方面具有显著优势

1.通过精确计算，减少材料浪费15%-20%

2.优化施工方案，降低人工成本10%-15%

3.预测性维护，减少设备故障率25%

4.实时监测围岩参数，提前预警安全风险

5.虚拟仿真培训，提高作业人员技能规划设计阶段施工准备阶段应用BIM技术进行三维设计，优化巷道布局和断面形式利用地质模型评估风险，提前制定应对措施通过数字化平台编制精确的工程量清单，优化资源配置利用虚拟现实技术培训作业人员，提高安全意系统模拟不同开拓方案，选择最优解决方案识和操作技能建立数字化监测网络，为施工监控做准备行业标准与规范123主要技术标准《矿井巷道施工规范》更新要点支护设计与检测标准井巷工程的设计与施工必须严格遵守国家和行业标准，主要包括2015年版《矿井巷道施工规范》GB50086-2015相较于上一版有以下重要支护是井巷工程的关键环节，相关标准更新重点包括更新支护参数确定由经验法向理论计算与现场实测相结合转变标准名称编号实施日期增加了新型支护技术系统介绍了锚杆喷射混凝土支护、锚索支护等新技术材料要求提高锚杆抗拉强度不低于300MPa，混凝土强度等级不低于C20矿井巷道施工规范GB50086-20152015年10月1日完善了安全要求增加了瓦斯、煤尘、水害等防治措施检测方法更新锚杆拉拔试验方法标准化，引入无损检测技术煤矿安全规程GB/T38899-20202021年4月1日提高了质量标准对巷道断面尺寸、支护质量的要求更加严格监测要求增强增加了围岩变形监测、支护受力监测等要求增加了信息化内容新增了数字化测量、监测等技术要求新型材料应用规范了高强材料、复合材料在支护中的应用加强了环保要求明确了废水、粉尘等环保控制标准金属非金属矿山安GB16423-20202021年3月1日新版支护标准更加注重科学性和可操作性，为井巷工程安全稳定提供了技术保全规程这些更新体现了井巷工程向安全、高效、环保方向发展的趋势，是行业技术进障步的重要体现矿山井巷工程质量GB50213-20102011年6月1日验收规范煤矿井巷支护规范GB50550-20102011年5月1日这些标准是井巷工程设计、施工、验收的法定依据，确保工程质量和安全标准执行情况根据国家矿山安全监察局统计，2022年全国煤矿《矿井巷道施工规范》执行合格率为

92.3%，较2015年提高了15个百分点标准执行情况显著改善，但仍有约8%的矿山存在执行不到位的问题，主要集中在小型矿山和技术力量薄弱地区标准规范是井巷工程质量和安全的基础保障随着科技进步和行业发展，标准体系也在不断完善目前，我国正在编制《智能化矿山建设规范》《矿山数字化施工技术规范》等新标准，以适应智能化、数字化发展需求同时，国际标准化组织ISO也在推进矿山安全和智能化相关标准的制定，我国积极参与国际标准制定，促进标准国际化在标准实施方面，各级安全监管部门加强了监督检查力度，企业也更加重视标准的学习和执行通过开展标准宣贯培训、组织标准执行评估、建立标准实施激励机制等措施，促进标准有效落地，保障井巷工程质量和安全未来发展趋势智能化1AI+机器人技术绿色化2节能环保、资源循环利用数字化3数字孪生、BIM技术、大数据分析安全高效4本质安全设计、高效施工技术、长寿命支护融合创新5多学科交叉、产学研结合、校企联合、国际合作绿色、智能、超长寿命巷道未来井巷工程的发展趋势主要体现在三个方面绿色发展方向•零排放掘进技术，回收利用全部废水废气•生态支护材料，可降解或可回收利用•能源高效利用，降低单位掘进能耗50%以上•矸石资源化利用，实现100%综合利用智能化方向•无人化掘进装备，远程操控或自主作业•智能支护系统，自适应调整支护参数•全息感知网络，全方位监测井下环境•数字孪生技术，虚实结合管理井巷工程超长寿命方向•新型高强支护材料，使用寿命提高3倍以上•预应力支护技术，主动控制围岩变形•自修复支护结构，具有损伤自愈能力•全寿命周期设计，使用寿命达30年以上总结与交流课程内容回顾本课程全面系统地介绍了井巷工程的基本理论、设计方法、施工技术和管理要点，主要包括以下内容基础理论井巷工程定义、发展历史、主要任务设计技术巷道类型、断面设计、支护理论施工工艺掘进工序、钻爆技术、支护方法专项工程特殊井巷结构、硐室设计、通风排水项目管理组织管理、进度控制、成本核算安全环保安全管理、环保要求、职业健康新技术应用智能装备、数字化管理、发展趋势这些内容构成了完整的井巷工程知识体系，为学习者提供了系统的专业知识和实践指导重点内容强调在井巷工程学习中，以下内容需要特别掌握巷道断面设计直接影响通风、运输和支护效果围岩分级与支护选型安全与经济的核心平衡点掘进循环工艺影响施工效率和质量的关键环节安全管理体系井巷工程的生命线，必须严格执行新技术应用跟踪行业前沿，提升技术水平这些重点内容是井巷工程师必须深入理解和熟练掌握的核心知识，也是考试的重点方向学习建议考试方向指导互动交流环节为了更好地掌握井巷工程知识，建议采取以下学习方法根据历年考试情况，井巷工程考试主要涉及以下方向为加深理解和解决疑问，建议积极参与以下互动环节理论结合实践积极参与实习和现场见学，将书本知识与工程实际相结合基础概念占比约20%，考察基本定义和原理课堂讨论围绕经典案例展开小组讨论案例分析学习通过典型案例理解工程难点和解决方案设计计算占比约30%，考察断面设计、支护参数计算等专题研讨选择感兴趣的专题进行深入研究问题导向学习带着问题学习，主动思考和解决问题工艺流程占比约25%，考察施工工序、质量控制等实践分享分享实习或工程经历，交流心得体会跨学科学习结合岩石力学、通风安全等相关学科知识安全管理占比约15%，考察安全规程和防范措施问题解答针对学习中的疑难问题进行解答持续关注行业动态关注新技术、新标准、新工艺的发展综合应用占比约10%，考察复杂问题的解决能力行业交流邀请企业专家进行专题讲座。