井巷工程井筒施工

1、井巷工程井筒施工井巷工程井筒施工22022/9/11第一節(jié) 井筒施工 第二節(jié) 井筒斷面設(shè)計(jì) 第三節(jié) 井筒表土施工第四節(jié) 立井基巖施工 第十二章 井筒施工第2頁，共93頁幻燈片。42022/9/9第一節(jié) 井筒施工 第二節(jié) 32022/9/11第一節(jié) 概述 根據(jù)井田開拓方式的不同，井筒分為立井、斜井和平硐。 立井井筒按其用途又分為主井、副井、混合井和風(fēng)井。 主井是專門用作提升煤炭的井筒， 在大、中型礦井中，提升煤炭的容器多采用箕斗，所以主井又常稱作箕斗井。 副井是用作升降人員、材料、設(shè)備和提升矸石的井筒，并常兼作入風(fēng)井，由于副井采用的提升容器是罐籠，所以副井又稱為罐籠井。 在同一個井筒內(nèi)安設(shè)有箕斗

2、和罐籠兩種提升容器時，該井筒稱為混合井，它主要用于小型礦井和老礦井改擴(kuò)建的延深井。 風(fēng)井盡管有時也安設(shè)有提升沒備，該井筒仍然按其主要用途命名為風(fēng)井。第3頁，共93頁幻燈片。52022/9/9第一節(jié) 概述 根據(jù)井田開拓方42022/9/11 立井井筒的組成自上而下可分為：井頸、井身和井底三個部分，如圖12-1所示。 井頸的深度可為淺表土的全厚，也可為厚表土深度的一部分。一般要求井頸的深度為1520m。井頸部分的井壁不但需要加厚，而且通常需要配有鋼筋。 井頸以下至井底車場水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主要組成部分。 井底車場水平以下部分的井筒叫做井底。 罐籠井的井底深度一般為l0m左右；箕斗

3、井井底深度一般為3575m，風(fēng)井井底深度45m。第4頁，共93頁幻燈片。62022/9/9 立井井筒的組成自上而下可分52022/9/11 斜井井筒根據(jù)其主要用途通常也分為主井、副井和風(fēng)井。 井筒工程是礦井建沒主要連鎖工程項(xiàng)目之一。立井井筒工程量一般占全礦井井巷工程量的5%左右，而工期卻占礦井施工總工期的4050%。井筒工程施工的快慢直接影響其它井巷工程、有關(guān)的地面工程和機(jī)電安裝工程的施工。 因此，加快井筒施工速度是縮短礦井建設(shè)總工期的重要環(huán)節(jié)。同時，井筒是整個礦井的咽吼,其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系著礦井建設(shè)的成敗和生產(chǎn)時期的使用。 第5頁，共93頁幻燈片。72022/9/9 斜井井筒根

4、據(jù)其主要用途通常62022/9/11 第二節(jié) 井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面設(shè)計(jì)立井井筒斷面布置形式 立井井筒橫斷面形狀有圓形和矩形兩種。我國煤礦立井井筒橫斷面都采用圓形。 井筒橫斷面布置應(yīng)力求緊湊，也要保證必要的安全間隙，以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)合理又安全的目的。 由于井筒的用途和所采用的設(shè)備不同，井筒橫斷面布置方式是多種多樣的。在圖12-2的a、b、 c、d中，采用的是剛性罐道； e和f采用的是鋼絲繩(或柔性)罐道。第6頁，共93頁幻燈片。82022/9/9 第二節(jié) 井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面設(shè)計(jì)72022/9/11 剛性罐道的布置方式有單側(cè)布置（ 12-2，c ）、雙側(cè)布置（12-2，a，d ）和正面布

5、置（12-2，b ）三種。 鋼絲繩罐道的布置方式如圖12-2e和f所示。 鋼絲繩罐道的根數(shù)為24根，在大、中型礦井中通常采用四根罐道。四根鋼絲繩罐道可布置在提升容器的一側(cè)或布置成四角形。 第7頁，共93頁幻燈片。92022/9/9 剛性罐道的布置方式有單側(cè)布82022/9/11二、提升容器選擇 提升容器選擇 提升容器的選擇是由井筒用途和礦井年產(chǎn)量決定的。 專門用作提升煤的容器，通常選用箕斗； 用作升降人員、材料、設(shè)備、提升矸石的容器選用罐籠。 一套提升設(shè)備兼作提煤和升降人員用時，應(yīng)選用罐籠。 當(dāng)一個井筒裝有兩套提升設(shè)備時，提煤容器選用箕斗，而升降人員的提升容器仍選用罐籠。 提升容器的大小應(yīng)通過

6、具體計(jì)算來確定，也可以參照表121選取。表中提升容器具體規(guī)格尺寸，可參照有關(guān)的產(chǎn)品目錄查取。 第8頁，共93頁幻燈片。102022/9/9二、提升容器選擇 提升容器選擇 92022/9/11井筒裝備 1罐道梁 罐道梁是為安設(shè)罐道、梯子間、管路和電纜等裝備用的，立井井筒采用剛性罐道時，在井筒內(nèi)需設(shè)罐道梁。 罐道梁每隔一定距離布置一層，一般采用金屬材料。罐道梁按截面形式分有工字鋼罐道梁、型鋼組合空心罐道梁、整體軋制的封閉空心罐道梁和異形罐道梁等，見圖12-3。 罐道梁的型號應(yīng)該用計(jì)算方法來確定，也可以按經(jīng)驗(yàn)選擇，如表12-2所示。 罐道梁與井壁的固定方式有梁端埋入井壁和用錨桿固定兩種。第9頁，共9

7、3頁幻燈片。112022/9/9井筒裝備 1罐道梁 102022/9/11第10頁，共93頁幻燈片。122022/9/9第10頁，共93頁幻燈片。112022/9/112罐道 罐道是提升容器運(yùn)行的在井筒中運(yùn)行的導(dǎo)向裝置。 木罐道 木罐道只是在用普通罐籠升降人員和材料設(shè)備，而又采用普通斷繩保先險(xiǎn)器時才被采用。要求木罐道木質(zhì)致密堅(jiān)固，一般用強(qiáng)度較大的松木，并且要進(jìn)行防腐處理。 鋼軌罐道 通常采用的鋼軌罐道是38kg/m鋼軌，也有采用43kg/m鋼軌的。每根鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度為12.5m，考慮到井筒內(nèi)冬夏溫差，鋼軌接頭處須留有4.5的伸縮縫。安裝罐道時，每根鋼軌罐道卡在四層罐道梁上，鋼軌罐道與工字鋼罐道

8、梁之間的連接，采用特制的罐道卡子和螺栓固定如圖12-4所示。 第11頁，共93頁幻燈片。132022/9/92罐道 罐道是提升容器運(yùn)行的在井122022/9/11 型鋼組合罐道 型鋼組合罐道是由槽鋼加扁鋼焊接成的矩形空心罐道。 組合罐道與罐道梁間的連接方式如圖12-5所示。第12頁，共93頁幻燈片。142022/9/9 型鋼組合罐道第12132022/9/11 鋼絲繩罐道 目前使用的鋼絲繩罐道有普通鋼絲繩、密封鋼絲繩和異形股鋼絲繩三種。 鋼絲繩罐道的固定有兩種方式：一種是上端固定在井架的托梁上，下端在井底內(nèi)掛以重錘拉緊，這種固定裝置要求有較深的井底，井底水窩內(nèi)的淤泥應(yīng)及時清理，否則淤泥將托住重

9、錘使罐道繩松弛，造成提升容器的碰撞事故。另一種是將鋼絲繩罐道的下端固定在井底內(nèi)，而將上端在井架托梁上用液壓千斤頂拉緊。 為了保證提升容器運(yùn)行平穩(wěn)和提升工作安全，罐道繩必須具有一定的拉緊力和剛度。 第13頁，共93頁幻燈片。152022/9/9 鋼絲繩罐道 142022/9/11第14頁，共93頁幻燈片。162022/9/9第14頁，共93頁幻燈片。152022/9/11第15頁，共93頁幻燈片。172022/9/9第15頁，共93頁幻燈片。162022/9/113其他隔間 井筒斷面內(nèi)還有梯子間和管路電纜間。梯子間是礦井井下經(jīng)立井井筒通往地面的一個安全出口。梯子間的梯子多采用折返式布置，如圖12

10、-6所示。 管路電纜間，主要安設(shè)有排水管、供水管、壓氣管和各種電纜。 第16頁，共93頁幻燈片。182022/9/93其他隔間 井筒斷面內(nèi)172022/9/11 確定井筒斷面尺寸 井筒斷面尺寸主要指井筒直徑。根據(jù)選定的井筒橫斷面布置方式，提升容器的規(guī)格和數(shù)量。罐道規(guī)格、梯子間和管路電纜間的尺寸，以及根據(jù)預(yù)選的罐道梁型號和有關(guān)的安全間隙確定井筒凈直徑。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：立井內(nèi)提升容器之間，以及提升容器最突出部分與井壁和罐道梁之間的最小間隙，必須符合表12-3的規(guī)定。第17頁，共93頁幻燈片。192022/9/9 確定井筒斷面尺寸第1182022/9/111井筒直徑確定步驟如下： 1)根據(jù)井筒用途

11、和所采用的提升容器，選擇井筒裝備的類型，確定井筒斷面布置形式。 2)根據(jù)所選用的井筒裝備類型，初步選定罐道梁規(guī)格和罐道規(guī)格。 3)根據(jù)提升間、梯子間、管路和電纜的布置與尺寸，以及煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全間隙(表12-3)，用圖解法或解析法求出井筒凈直徑的近似值，然后按煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)井筒凈直徑小于6.5m時，以0.5m進(jìn)級確定井簡凈直徑。一般以0.2m進(jìn)級確定。4)根據(jù)初步確定的井筒凈直徑，驗(yàn)算罐道梁和罐道。第18頁，共93頁幻燈片。202022/9/91井筒直徑確定步驟如下： 192022/9/11 5）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整，重新安全間隙。 2通風(fēng)校核 對根據(jù)提升容器和井筒裝備

12、確定的井筒凈直徑，必須按照煤礦安全規(guī)程的要求進(jìn)行通風(fēng)速度校核，要求井筒內(nèi)的風(fēng)速不大于允許的最高風(fēng)速，即：式中 v通過井筒的風(fēng)流速度，m/s； S0井筒通風(fēng)有效斷面面積，井內(nèi)設(shè)有梯子間時S0=S-A，不設(shè)梯子間時S0=0.9S；S為井筒凈斷面面積，； A為梯子間斷面面積，A取2.0m2； Q通過井筒的風(fēng)量，m3/s；vmax井簡中允許的最高風(fēng)速，m/s。第19頁，共93頁幻燈片。212022/9/9 5）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行必202022/9/11煤礦安全規(guī)程規(guī)定：升降人員和物料的井筒，vmax =8m/s；專為升降物料的井筒，vmax =12m/s；無提升設(shè)備的風(fēng)井，vmax=15m/s。驗(yàn)算結(jié)果

13、v vmax時，井筒凈直徑應(yīng)該適當(dāng)加大。第20頁，共93頁幻燈片。222022/9/9煤礦安全規(guī)程規(guī)定：升降人員和物料的井212022/9/11 3井筒掘進(jìn)斷面尺寸 井筒掘進(jìn)斷面尺寸由井筒凈斷面尺寸與永久支護(hù)厚度。 井筒永久支護(hù)的設(shè)計(jì)，首先是確定井壁結(jié)構(gòu)，然后確定井壁厚度。 目前常用的井壁結(jié)構(gòu)包括砌塊井壁（料石、磚、混凝土）、整體澆筑式井壁（混凝土、鋼筋混凝土）、錨噴井壁、裝配式井壁（弧板地面制成、井下裝配、壁后注漿）和復(fù)合井壁（兩層以上井壁組合）。采用現(xiàn)澆混凝土、混凝土預(yù)制塊和料石井壁時，可按表12-4選取井壁厚度。對于砌塊井壁 還需加上100的壁后充填厚度。 第21頁，共93頁幻燈片。23

14、2022/9/9 3井筒掘進(jìn)斷面尺寸 222022/9/11第22頁，共93頁幻燈片。242022/9/9第22頁，共93頁幻燈片。232022/9/11 二、斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)步驟如下： 1斜廾井筒斷面形狀和支護(hù)型式的選擇與平巷基本相同，但斜井服務(wù)年限長，且從受力性能好、釆用石材整體式支護(hù)及錨噴支護(hù)的方便等因素考慮，斜井?dāng)嗝娑嗖捎冒雸A拱形、圓弧拱形或三心拱形斷面。 2根據(jù)斜井井筒內(nèi)的提升設(shè)備類型及設(shè)施進(jìn)行斷面布置。串車斜井井筒內(nèi)通常有軌道、人行道。管路和水溝等，根據(jù)它們相對位置有四種布置方式，如圖12-7所示；箕斗斜井為出煤井，一般不鋪設(shè)管路和電纜，其布置如圖l2-8所示；膠帶輸送機(jī)斜井內(nèi)除膠帶輸

15、送機(jī)外，還設(shè)有人行道和檢修道，其布置入圖l2-9所示。第23頁，共93頁幻燈片。252022/9/9 二、斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)步驟242022/9/11第24頁，共93頁幻燈片。262022/9/9第24頁，共93頁幻燈片。252022/9/11 3根據(jù)斜井提升設(shè)備尺寸、井內(nèi)設(shè)施尺寸和煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全間隙，確定斜井井簡斷面尺寸。 4斜井井筒若是作為礦井進(jìn)出風(fēng)的主要通道，則必須進(jìn)行風(fēng)速校核。直至斜井井筒斷面尺寸既能滿足提升運(yùn)輸和井內(nèi)各種設(shè)施布置，又能滿足通風(fēng)要求時，斷面才能最后確定。第25頁，共93頁幻燈片。272022/9/9 3根據(jù)斜井提升設(shè)備尺262022/9/11第三節(jié) 井筒表土施工 立井

16、井筒穿過的表土層，按其掘砌施工的難易程度分為穩(wěn)定表土層和不穩(wěn)定表土層兩種。 穩(wěn)定表土層就是在井筒掘砌過程中，井幫易于維護(hù)，用普通施工方法能夠順利通過的表土層，其中包括含非飽和水的粘土層、含少量水的砂質(zhì)粘土、無水的大孔土和含水量不大的礫石層等。不穩(wěn)定表土層就是在在井筒掘砌過程中，井幫很難維護(hù)，用普通施工方法不能通過的表土層，其中包括含水砂土、淤泥、含飽和水的粘土、浸水的大孔土和含水量較大的礫石層等。 根據(jù)表土的性質(zhì)及其所采用的施工設(shè)施，井筒表土施工方法可分為普通施工方法和特殊施工方法兩大類 第26頁，共93頁幻燈片。282022/9/9第三節(jié) 井筒表土施工 立272022/9/11一、井筒表土普

17、通施工法砌筑鎖口 1木質(zhì)臨時鎖口，如圖12-10所示 。 第27頁，共93頁幻燈片。292022/9/9一、井筒表土普通施工法砌筑鎖口 1木282022/9/11 2臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口， (圖12-11)。 3永久混凝土鎖口。 第28頁，共93頁幻燈片。302022/9/9 2臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，3292022/9/11施工 1井圈背板普通施工法 人工或抓巖機(jī)出土，下掘一小段后（空幫距不超過1.2m），然后用井圈、背板臨時支護(hù)，掘一小段后（一般不超過30m），再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此，周而復(fù)始，直至基巖。這種方法適用于較穩(wěn)定的土層。如圖12-12。第29頁，共93頁幻燈片。31

18、2022/9/9施工 1井圈背板302022/9/11 2吊掛井壁施工法 用于穩(wěn)定性較差的土層中的一種短段掘砌施工方法。段高一般0.51.5m。采用臺階式或分段分塊，并配以超前小井降低水位的挖掘方法（圖12-13）。為了防止井壁井壁拉裂或脫落，在井壁內(nèi)設(shè)置鋼筋，（圖12-14）。第30頁，共93頁幻燈片。322022/9/9 2吊掛井壁施工法第3312022/9/11 吊掛井壁施工法可用于滲透系數(shù)大于5m/d，流動性小，水壓不大于0.2MPa的砂層和透水性強(qiáng)的卵石層，以及巖石風(fēng)化帶。 吊掛井壁施工法使用的設(shè)備簡單，施工安全。但工序轉(zhuǎn)換頻繁，井壁接茬多，封水性差。故常在通過整個表土層后，自下而上

19、復(fù)砌第二層井壁。為此，需按井筒設(shè)計(jì)規(guī)格，適當(dāng)擴(kuò)大設(shè)計(jì)斷面。第31頁，共93頁幻燈片。332022/9/9 吊掛井壁施工法可用于滲322022/9/11 3板樁法 對于厚度不大的不穩(wěn)定表土層，在開挖之前，可先人工或打樁機(jī)在工作面或地面沿井筒荒徑（井筒周邊外緣）打入一排密集的板樁，形成一個密封的圓筒，用以支承井壁，在它的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。 板樁材料可采用木材和金屬材料兩種。木板樁用于厚度為36m的不穩(wěn)定表土層。金屬板樁可根據(jù)打樁設(shè)備的能力條件，適用于厚度810m厚的不穩(wěn)定土層，與其它方法相結(jié)合，應(yīng)用深度更大。如圖12-15。第32頁，共93頁幻燈片。342022/9/9 3板樁法 332022/9/

20、11提升方式 1汽車起重機(jī)。適用于井筒深度尚未超過30m的情況下，只能采用很小的吊桶，運(yùn)行速度很慢。 2三角架。它是一種用于井筒深度未超過20m的情況下，效率低，設(shè)備簡單，使用方便。 三腳架構(gòu)件可用圓木，也可用鋼管，圖12-16。還有用雙面三角架的(圖12-17) 。第33頁，共93頁幻燈片。352022/9/9提升方式 1汽車起重機(jī)342022/9/11 3簡易井架與小絞車提升。 從簡易井架的外形可分為人字形、帳幕式、一面坡、龍門架等幾種。它們配以小絞車和小吊桶，可用于井簡深度在2050m范圍內(nèi)的表土施工，圖12-18為簡易帳幕式井架，12-19為龍門架。第34頁，共93頁幻燈片。36202

21、2/9/9 3簡易井架與小絞車提升。第34352022/9/114、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。第35頁，共93頁幻燈片。372022/9/94、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。第35頁，共93頁幻燈362022/9/11 表土施工的提升方式與施工程序是密切關(guān)聯(lián)的，在選擇時應(yīng)同時考慮。它們的確定主要取決于地質(zhì)條件扣施工方法，一般可分為以下幾種情況： 利用簡易設(shè)備施工； 直接利用鑿井井架施工； 先利用簡易設(shè)備后利用鑿井井架等方法。第36頁，共93頁幻燈片。382022/9/9 表土施工的提升方式與施工372022/9/11二、井筒表土特殊施工法1凍結(jié)法 凍結(jié)法鑿井就是在井筒掘進(jìn)之前，在井筒周圍鉆凍結(jié)孔，用人工制冷的方法將井筒周

22、圍的不穩(wěn)定表土層凍結(jié)成一個封閉堅(jiān)固的凍結(jié)圈(圖12-20)，防止水或流砂涌入井筒，然后在凍結(jié)圈的保護(hù)下進(jìn)行掘砌工作。待井筒掘砌到預(yù)計(jì)深度后，進(jìn)行拔凍結(jié)管和充填，最后解凍。第37頁，共93頁幻燈片。392022/9/9二、井筒表土特殊施工法1凍結(jié)法 382022/9/111）鉆凍結(jié)孔 為了形成凍結(jié)圈，首先要在井筒周圍鉆一定數(shù)量的凍結(jié)孔，以便在孔內(nèi)安裝帶底錐的凍結(jié)管和底部開口的供液管。 凍結(jié)孔一般等距離地布置在與井筒同心的圓周上，凍結(jié)孔間距一般為0.91.3m，孔徑為200250，孔深應(yīng)比凍結(jié)深度大510m。 我國常用紅500型、紅旗油壓650型和TXB-A型旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)鉆凍結(jié)孔，對鉆孔的要求是，終

23、孔直徑要比凍結(jié)管管箍外徑大1025，鉆孔偏斜率應(yīng)小于5%。第38頁，共93頁幻燈片。402022/9/91）鉆凍結(jié)孔 為了形成凍結(jié)圈，392022/9/11 2)凍結(jié) (1)制冷過程 整個制冷過程包括三個循環(huán)系統(tǒng)，即氨循系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，如圖12-21所示。801201620-25-35第39頁，共93頁幻燈片。412022/9/9 2)凍結(jié)8012016402022/9/11 (2)凍結(jié)方案 凍結(jié)方案有一次凍全深、局部凍結(jié)、差異凍結(jié)和分期凍結(jié)等幾種。 一次凍全深方案的適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛； 局部凍結(jié)就是只在局部涌水部位進(jìn)行凍結(jié)； 差異凍結(jié)又叫長短管凍結(jié)，即凍結(jié)管有長短兩種間隔

24、布置； 分期凍結(jié)是當(dāng)一次凍結(jié)深度很大時，為了避免使用過多的制冷沒備而將全深分為數(shù)段(通常分為兩段)，從上而下依次進(jìn)行凍結(jié)。第40頁，共93頁幻燈片。422022/9/9 (2)凍結(jié)方案第40頁，412022/9/11 (3)凍結(jié)段井筒掘砌 采用凍結(jié)法施工，井筒的開挖時間要選擇適時，即當(dāng)凍結(jié)壁已形成而又尚末凍至井筒范圍以內(nèi)時最為理想，此時，既有利于掘進(jìn)又不會造成涌水冒砂事故。但是，在凍結(jié)井筒掘進(jìn)過程中很準(zhǔn)保證處于理想狀態(tài)，往往整個井筒被凍實(shí)，對于這種堅(jiān)硬的凍土也耍采用鉆眼爆破法進(jìn)行掘進(jìn)，有條件時也可采用凍土掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。 凍結(jié)井壁一般都采用鋼筋混凝土或混凝土雙層井壁，外層井壁的厚度一般為400，它

25、是隨著掘進(jìn)而砌筑的。內(nèi)層井壁一般厚600，它是在通過凍土段后自下而上一次砌到井口。第41頁，共93頁幻燈片。432022/9/9 (3)凍結(jié)段井筒掘砌第4422022/9/11 2鉆井法 鉆井法鑿井，通常是利用大型回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，將井筒分次擴(kuò)孔鉆成或是全斷面一次鉆成。 1)鉆進(jìn) 鉆進(jìn)方式多采用分次擴(kuò)孔鉆進(jìn)，即首先用超前鉆頭一次鉆至井筒全深，而后分次擴(kuò)孔，如圖12-22所示。 第42頁，共93頁幻燈片。442022/9/9 2鉆井法1)鉆進(jìn) 432022/9/112)泥漿洗井護(hù)壁 使刀具始終直接作用于未破碎的巖石面上。 泥漿的另一個重要作用就是護(hù)壁。泥漿的護(hù)壁作用，一方面是借助本身的液柱壓力平衡地壓

26、；另一方面是在井幫上形成泥皮，堵塞裂隙，防止片幫。3)沉井和壁后充填懸浮下沉井壁的施工如圖，12-23所示。 第43頁，共93頁幻燈片。452022/9/92)泥漿洗井護(hù)壁 使刀具始442022/9/11 3沉井法 沉井法，就是在設(shè)計(jì)的井筒位置上構(gòu)筑帶刃腳的沉井井壁，而后在其保護(hù)下挖土，井壁隨著掘進(jìn)面下沉，同時在地面上相應(yīng)地砌筑接高井壁。這種沉井方法通常稱做沉井法。 為了增加沉井的下沉深度，可采用在沉井上加外荷載的辦法使之強(qiáng)制下沉，這種沉井方法通常稱做強(qiáng)制沉井。 從施工情況來看，泥漿護(hù)壁淹水沉井法具有很大的優(yōu)越性，在國內(nèi)外用得都比較成功。它的概貌如圖12-24所示。 1.淹水沉井2.普通沉井第

27、44頁，共93頁幻燈片。462022/9/9 3沉井法 452022/9/11第45頁，共93頁幻燈片。472022/9/9第45頁，共93頁幻燈片。462022/9/11 沉井時的破土方法有高壓水破土和鉆機(jī)破土兩種。高壓水破土方法，是用通過水槍噴嘴的高壓水射流破壞土層結(jié)構(gòu)，水的壓力力1830大氣壓。用高壓水破土掘進(jìn)時，一般都采用壓氣排渣。壓氣排渣設(shè)備的工作原理如同12-25所示。 沉井下沉到設(shè)計(jì)深度后，如果沉井的偏斜在允許范圍內(nèi)，應(yīng)及時進(jìn)行注漿固井工作，使沉井井壁與井幫固結(jié)在一起，防止繼續(xù)下沉或漏水。注漿前一般需在水下澆注混凝土止水墊封底，以防止冒砂跑漿。如果刃腳已插入風(fēng)化基巖內(nèi)，也可以不進(jìn)

28、行封底而直接注漿。一般是利用預(yù)埋的泥漿管和注漿管向壁后注水泥漿。沉井和套井之間則耍用毛石混凝土充填。 第46頁，共93頁幻燈片。482022/9/9 沉井時的破土方法有高壓水472022/9/11 第四節(jié) 立井基巖施工 一、鉆眼爆破工作鉆眼設(shè)備 鉆眼通常采用手持式鑿巖機(jī)，近幾年已開始使用傘形鉆架(圖12-26)。 第47頁，共93頁幻燈片。492022/9/9 第四節(jié) 立井基巖施工 一、鉆眼爆破工482022/9/11第48頁，共93頁幻燈片。502022/9/9第48頁，共93頁幻燈片。492022/9/11爆破工作 1炸藥和起爆器材的選擇 在立井施工中，工作面常有積水，要采用抗水巖石炸藥、

29、水膠炸藥和硝化甘油炸藥。 起爆器材通常采用國產(chǎn)8號秒延期電雷管，毫秒延期電雷管和導(dǎo)爆管索。放炮電源多采用交流電源，但電壓不得超過380伏。 在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的井筒內(nèi)，必須采用煤礦安全炸藥和瞬發(fā)電雷管。使用毫秒延期電雷管時，最后一段的延期時間不得超過130毫秒。 第49頁，共93頁幻燈片。512022/9/9爆破工作 1炸藥和起502022/9/11 2爆破參數(shù)的確定 炮眼深度是根據(jù)巖石性質(zhì)、鑿巖爆破器材和循環(huán)勞動組織等因素決定的。當(dāng)前在立井井筒施工中，炮眼的深度以淺孔或中深孔（2.03.5m）為宜。 炸藥消耗量是根據(jù)巖石性質(zhì)、井簡斷面大小和爆破要求等因素決定的。確定炸約消耗量的方法，可采

30、用工程類比法或是根據(jù)礦山井巷工程預(yù)算定額選取，立井井筒基巖施工炸藥和雷管消耗量定額如表12-6所示。第50頁，共93頁幻燈片。522022/9/9 2爆破參數(shù)的確定第50512022/9/11表12-6 立井基巖施工炸藥和雷管消耗量定額 10m第51頁，共93頁幻燈片。532022/9/9表12-6 立井基巖施工炸藥522022/9/11炮眼布置在圓形斷面的井簡中，炮眼都按同心圓周布置。掏槽方式可采用直眼掏槽或錐形掏槽。炮眼數(shù)目和布置圈數(shù)是由具體的爆破條件決定的。若采用光面爆破，周邊眼間距E為400600；周邊眼與輔助眼圈間距(即最小抵抗線)E/M M為周邊眼密集系數(shù)一般為0.81.0；輔助眼

31、圈距和輔助眼間距，一般為0.70.9m，掏槽眼圈徑和眼距，可由掏槽方式和巖石性質(zhì)決定。 圖12-27為萬年風(fēng)井炮眼布置，主要爆破參數(shù)如表12-7。 第52頁，共93頁幻燈片。542022/9/9炮眼布置第52頁，共93頁幻燈片532022/9/11第53頁，共93頁幻燈片。552022/9/9第53頁，共93頁幻燈片。542022/9/11 采用光面爆破時，為了取得比較好的光爆效果，周邊眼應(yīng)采用2025的小直藥卷或采用一般藥卷不偶合緩沖間隔裝藥結(jié)構(gòu)。 立井掘進(jìn)中的聯(lián)線方式多采用并聯(lián)。若一次起爆的雷管數(shù)較多，采用并聯(lián)不能滿足準(zhǔn)爆電流要求時，可以采用串并聯(lián)或并串聯(lián)。 裝藥、聯(lián)線和放炮工作，必須嚴(yán)格

32、遵守煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。 第54頁，共93頁幻燈片。562022/9/9 采用光面爆破時，為了取得比較552022/9/11二、裝巖提升 裝巖工作 目前已普遍采用抓巖機(jī)裝巖，實(shí)現(xiàn)了裝巖機(jī)械化。 在煤礦立井施工中多采用中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)其結(jié)構(gòu)如圖12-28所示，技術(shù)特征如表12-7。 第55頁，共93頁幻燈片。572022/9/9二、裝巖提升 裝巖工作 562022/9/11 提高抓巖生產(chǎn)率是縮短裝巖提升工序時間的重要途徑，在施工中應(yīng)泣急下列幾點(diǎn)：1注意機(jī)械維修保養(yǎng)，使它經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)。2提高操作技術(shù)，使抓取和投放動作準(zhǔn)確。3改進(jìn)鉆眼爆破工作使爆破后的巖堆，巖石塊度，有利于機(jī)械抓巖。4

33、吊捅直徑應(yīng)與抓斗張開直徑相適應(yīng)，提升能力滿足抓巖工作需要。 第56頁，共93頁幻燈片。582022/9/9 提高抓巖生產(chǎn)率是縮短裝巖572022/9/11 提廾工作 1提升容器立井鑿井提升容器都采用吊桶。 2提升鋼絲繩，提升鋼絲繩一般采用多層股不旋轉(zhuǎn)圓形鋼絲繩3提升機(jī)，主要是單繩纏繞式卷筒提升機(jī)。4提升輔助設(shè)施，包括提升天輪、導(dǎo)向穩(wěn)繩、穩(wěn)繩天輪、穩(wěn)繩懸吊鑿井絞車等。 排矸工作 1翻矸方式，人工翻矸和自動翻矸，（座鉤式自動翻矸如圖所示） 2排矸方法，采用汽車或礦車排矸。第57頁，共93頁幻燈片。592022/9/9 提廾工作2提升鋼絲繩582022/9/11第58頁，共93頁幻燈片。602022

34、/9/9第58頁，共93頁幻燈片。592022/9/11第59頁，共93頁幻燈片。612022/9/9第59頁，共93頁幻燈片。602022/9/11三、井筒支護(hù)臨時支護(hù)采用井圈背板采用錨噴 永久支護(hù)有料石井壁 混凝土井壁 澆注混凝土井壁施工，先在地面攪拌站將混凝土攪拌好，然后經(jīng)輸料管或吊桶輸送到井下澆入筑壁模板內(nèi)?；炷翑嚢枭狭舷到y(tǒng)如圖12-29所示。 第60頁，共93頁幻燈片。622022/9/9三、井筒支護(hù)臨時支護(hù)采用井圈背板采612022/9/11 澆注混凝土井壁的模板有木模板和金屬模板。常用的金屬模板有裝配式、液壓滑開式和整體下移式等。整體下移式模板的結(jié)構(gòu)如圖12-30所示，其他類型

35、模板的結(jié)構(gòu)可查閱井巷工程施工手冊。錨噴支護(hù)的施工工藝如圖12-31所示 ，第61頁，共93頁幻燈片。632022/9/9 澆注混凝土井壁的模板有木模板和金622022/9/11四、立井施工輔助工作通風(fēng)工作 壓入式通風(fēng)，一般適用于井深小于400m的井筒。 采用抽出式通風(fēng)時，風(fēng)筒將工作面的污濁空氣向外抽，這時井筒內(nèi)為新鮮空氣，施工人員可盡快返回工作面。 當(dāng)井筒較深時，采用抽出式通風(fēng)為主，壓入式為輔的通風(fēng)，可增大通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓，提高通風(fēng)效果。 風(fēng)機(jī)主要采用BKJ系列軸流式局部通風(fēng)機(jī)，也可采用離心式通風(fēng)機(jī)。一般采用兩臺不同能力的風(fēng)機(jī)并聯(lián)。風(fēng)筒直徑一般為0.51.0m。風(fēng)筒一般用鋼絲繩懸吊或者固定在井壁

36、上，隨著井筒的下掘而不斷下放或延伸 第62頁，共93頁幻燈片。642022/9/9四、立井施工輔助工作通風(fēng)工作 壓入632022/9/11 井筒涌水的處理 1注漿堵水1）地面預(yù)注漿 地面預(yù)注漿的鉆孔布置如圖12-32所示，鉆孔布置在大于井筒掘進(jìn)直徑1.03.0m的圓周上。 注漿時，若含水層比較薄，可將含水巖層一次注完全深；若含水層較厚，則應(yīng)分段注漿。 分段注漿的順序有兩種：一種是自上向下分段鉆孔，分段注漿；另一種是注漿孔一次鉆到含水巖層以下下34m，而后自下向上借助止?jié){塞分段注漿。 第63頁，共93頁幻燈片。652022/9/9 井筒涌水的處理 1注漿堵水1）地面642022/9/11 2）工

37、作面預(yù)注漿 當(dāng)含水巖層埋藏較深時，可以采用井簡工作面預(yù)注漿。 工作面預(yù)注漿如圖12-33所示，注漿孔間距的大小取決于漿液在含水巖層內(nèi)的擴(kuò)散半徑，一般為1.01.5m。第64頁，共93頁幻燈片。662022/9/9 2）工作面預(yù)注漿 652022/9/113）壁后注漿 井筒掘砌完后，往往由于井壁質(zhì)量欠佳而造成井壁滲水，必須進(jìn)行壁后注漿加固封水。壁后注漿一般是自上而下分段進(jìn)行，段高視含水層賦存條件和具體出水點(diǎn)的位置而定，一般為1525m。 井筒圍巖裂隙較大、出水較多的地段，應(yīng)在砌壁時預(yù)埋注漿管；在沒有預(yù)埋注漿管而在砌壁后發(fā)現(xiàn)井壁裂縫漏水的區(qū)段，應(yīng)用鑿者機(jī)打眼埋沒注漿管，如圖12-34所示。 第65

38、頁，共93頁幻燈片。672022/9/93）壁后注漿 井筒掘砌完后，往往由于662022/9/114）漿液 水泥漿液 水泥漿液是由水泥和水以4：10.5：1的水灰比調(diào)制而成的漿液。 水泥水玻璃漿液 水泥水玻璃漿液，是由水泥漿和水玻璃的水溶液在注漿孔口或孔內(nèi)混合而成的。 MG-646 屬于化學(xué)漿液。它是以有機(jī)化臺物丙烯酰胺為主劑，配合其他藥劑以水溶液狀態(tài)注入含水層，發(fā)生聚合反應(yīng)形成具有彈性不溶于水的聚合物。 鉻木素漿液 由亞硫酸鹽紙漿廢液和重鉻酸鈉組成的。在廢液中主要利用的是木質(zhì)素磺酸鹽，它和重鉻酸鈉產(chǎn)生縮合作用生成凝膠，以達(dá)到加固和封水作用。第66頁，共93頁幻燈片。682022/9/94）漿

39、液 水泥漿液 672022/9/11 2排水 根據(jù)井筒涌水量的不同，工作面積水的排出方法有吊桶排水和吊泵排水兩種。井筒涌水量不超過8m3/h時，采用吊桶排水較為合適。井筒涌水量以不超過40m3/h時，采用吊泵排水。當(dāng)井深超過水泵揚(yáng)程時，就要設(shè)置中間泵房進(jìn)行多段排水。 為了減少工作面的積水，應(yīng)將工作面上部井幫淋水截住，在含水層下方設(shè)置截水槽，將水導(dǎo)入水箱或中間泵房而后排到地面，截水槽排水系統(tǒng)如圖12-35所示。 第67頁，共93頁幻燈片。692022/9/9 2排水 井筒涌水量不超682022/9/11壓風(fēng)和供水工作 立井井筒施工中，工作面打眼、裝巖和噴射混凝土作業(yè)所需要的壓風(fēng)和供水等動力通過并

40、列吊掛在井內(nèi)的壓風(fēng)管（一般為150的鋼管）和供水管（一般為50的鋼管），由地面送至吊盤上方，然后經(jīng)三通、高壓軟管、分風(fēng)（水）器和膠皮軟管江風(fēng)、水引入各風(fēng)動機(jī)具。 井內(nèi)壓風(fēng)管和供水管可鋼絲繩雙繩懸吊，地面設(shè)置藻井絞車懸掛，隨著井筒的下掘而不斷下放；也可直接固定在井壁上，隨著井筒的下掘而不斷向下延伸。 工作面的軟管與分風(fēng)（水）器均采用鋼絲繩懸吊在吊盤上，放炮時提至安全高度。第68頁，共93頁幻燈片。702022/9/9壓風(fēng)和供水工作 立井井筒施692022/9/11其它輔助工作1照明與信號 在井口和井內(nèi)，凡是有人操作的工作面和各盤臺，均應(yīng)設(shè)置足夠的防爆、防水燈具。 立井施工時，必須建立以井口為中心

41、的全井信號系統(tǒng)。2測量工作 井筒中心線是控制井筒掘砌質(zhì)量的關(guān)鍵，除應(yīng)設(shè)置垂球測量外，平時一般采用激光指向儀投點(diǎn)。 3安全梯 當(dāng)井筒停電或發(fā)生突然冒水等其它意外事故時，工人可借助井內(nèi)設(shè)置的安全梯迅速撤離工作面。 第69頁，共93頁幻燈片。712022/9/9其它輔助工作1照明與信號 702022/9/11五、立井施工設(shè)備的布置 鑿井結(jié)構(gòu)物及主要設(shè)備 1鑿井井架 目前主要是采用裝配式金屬鑿井井架，由天輪房、天輪平臺、主體架、卸矸臺、扶梯和基礎(chǔ)等部分組成。 各種鑿井結(jié)構(gòu)物及主要設(shè)備布置如圖12-36所示。 天輪平臺是鑿井井架的重要組成部分，它由四根鋼梁和一根中梁組成的框架如圖，12-37所示。 第7

42、0頁，共93頁幻燈片。722022/9/9五、立井施工設(shè)備的布置 鑿井結(jié)構(gòu)物及主712022/9/11第71頁，共93頁幻燈片。732022/9/9第71頁，共93頁幻燈片。722022/9/11 2卸矸臺 卸矸臺的用途是將吊桶提出的矸石翻入溜槽，而后經(jīng)溜槽裝入礦車或汽車。 3封口盤與固定盤4吊盤與穩(wěn)繩盤5提升機(jī)與鑿井絞車第72頁，共93頁幻燈片。742022/9/9 2卸矸臺3封口盤與固732022/9/11井筒內(nèi)施工設(shè)備布置1吊桶位置 1）采剛臨時提升機(jī)鑿井時，應(yīng)考慮井架受力均衡和地面沒置提升機(jī)的可能性，提升機(jī)房位置應(yīng)不影響永久建筑物施工。 2) 吊桶應(yīng)盡量布置在永久提升間內(nèi)，并使提升中心

43、線與罐籠出車方向或箕斗井臨時罐籠出車方向一致，以利于井底車場施工時的提升改裝和井簡裝備工作。 3) 吊桶應(yīng)盡量靠近地面卸矸方向一側(cè)布置，使溜矸槽少占井筒有效面積和避免溜矸槽裝車高度不足。 4）吊桶與其他設(shè)備的間隙必須滿足煤礦安全規(guī)程和礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。第73頁，共93頁幻燈片。752022/9/9井筒內(nèi)施工設(shè)備布置1吊桶位置 742022/9/11 2抓巖機(jī)位置 抓巖機(jī)的位置應(yīng)充分發(fā)揮抓巖機(jī)的效率，滿足它與其他設(shè)備間安全間隙的要求。 3吊泵位置 吊泵的位置應(yīng)靠近井幫，不影響抓巖機(jī)的工作，布置在溜矸槽的兩側(cè)或?qū)γ?，另外吊泵和吊桶對稱布置。 以上主要設(shè)備的位置初步確定后，便可確

44、定封口盤，吊盤等主梁的位置。 其他設(shè)備和管線如安全梯、風(fēng)筒、壓氣管等，應(yīng)結(jié)合井架類型、允許的出繩方向和地面鑿井絞車的布置條件，在滿足安全間隙的前提下予以適當(dāng)布置。第74頁，共93頁幻燈片。762022/9/9 2抓巖機(jī)位置第74頁，752022/9/11 圖12-39是井筒施工設(shè)備在井內(nèi)布置的一例。 根據(jù)井筒施工設(shè)備布置圖，便可進(jìn)行天輪平臺和地面提絞設(shè)備布置。 第75頁，共93頁幻燈片。772022/9/9 圖12-39是井筒施工762022/9/11 六、立井井筒安裝工作分次安裝 如圖12-40所示。先在吊盤上從井口自上而下安裝全部罐道梁、梯子間和電纜卡子等，然后再自下向上在吊架上安裝罐道，

45、最后從井底向上安裝管路。 井筒安裝工作的內(nèi)容包括：罐道梁、罐道、管路、電纜、梯子間和井底金屬支撐結(jié)構(gòu)等的安設(shè)。第76頁，共93頁幻燈片。782022/9/9 六、立井井筒安裝工作分772022/9/11 一次安裝 一次安裝井筒裝備的方式如圖12-41，就是從井底向上利用多層吊盤或帶吊架的吊盤，一次將罐道粱、罐道、梯子間、管路電纜等全部安裝完。 即在吊盤上層盤上挖梁窩或打錨桿眼，在下層盤上安裝罐粱和管路等，在吊架上安裝罐道。 第77頁，共93頁幻燈片。792022/9/9 一次安裝第77頁，共9782022/9/11七、立井井筒施工作業(yè)方式 根據(jù)掘進(jìn)、砌壁和井筒安裝工作在時間和空間上的不同安排方

46、式，立井井筒施工作業(yè)方式組成多種作業(yè)方式，歸納起來大體上可分為三種：掘、砌單行作業(yè)，掘、砌平行作業(yè)，掘、砌混合作業(yè)和掘、砌、安一次成井。 掘、砌單行作業(yè) 掘、砌單行作業(yè)，將井筒劃分為若干段高，就是一段井筒掘完后停止掘進(jìn)工作，而后進(jìn)行永久支護(hù)工作。也就是掘砌工作在同一井段內(nèi)先后依次完成。第78頁，共93頁幻燈片。802022/9/9七、立井井筒施工作業(yè)方式 792022/9/11單行作業(yè)又分為長段掘砌單行作業(yè)和短段掘砌單行作業(yè)。 長段掘砌單行作業(yè)，是將井筒白上而下分成若干個井段，在每個井段內(nèi)首先自上而下進(jìn)行掘進(jìn)，待該段井筒掘完后再自下而上進(jìn)行該段井筒的永久支護(hù)。每個井段的高度視圍巖穩(wěn)定性而定，一般以3040m為宜，最大不應(yīng)超過60m。 長段單行作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)：占用施工設(shè)備少，施工組織簡單便于管理，井筒掘進(jìn)工作比較安全，它是立井施工中最常用的方案。 短段掘砌單行