井巷工程井筒施工課件

12022/12/15井巷工程第十一章井筒施工

12022/12/13井巷工程第十一章井筒施工22022/12/15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22022/12/13第一節(jié)井筒施工第二32022/12/15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。32022/12/13第一節(jié)概述根據(jù)井田開42022/12/15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15～20m。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；箕斗井井底深度一般為35～75m，風(fēng)井井底深度4～5m。42022/12/13立井井筒的組成自上而下52022/12/15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40～50%。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。

52022/12/13斜井井筒根據(jù)其主要用途62022/12/15第二節(jié)井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面設(shè)計(jì)㈠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。62022/12/13第二節(jié)井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面72022/12/15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2～4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。

72022/12/13剛性罐道的布置方式有單82022/12/15二、提升容器選擇

㈡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)通過具體計(jì)算來確定，也可以參照表12—1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。

82022/12/13二、提升容器選擇㈡提升容器選擇92022/12/15㈢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。92022/12/13㈢井筒裝備1．罐道梁102022/12/15102022/12/13112022/12/152．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。⑴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。

⑵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。

112022/12/132．罐道罐道是提升容器運(yùn)行的122022/12/15

⑶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。122022/12/13⑶型鋼組合罐道132022/12/15

⑷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。

132022/12/13⑷鋼絲繩罐道142022/12/15142022/12/13152022/12/15152022/12/13162022/12/153．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12-6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。

162022/12/133．其他隔間井筒斷172022/12/15

㈣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?！睹旱V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。172022/12/13㈣確定井筒斷面尺寸182022/12/151．井筒直徑確定步驟如下：

1)根據(jù)井筒用途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。182022/12/131．井筒直徑確定步驟如下：192022/12/155）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。192022/12/135）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)202022/12/15《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v<vmax時，井筒凈直徑滿足通風(fēng)要求。如果v>vmax時，井筒凈直徑應(yīng)該適當(dāng)加大。202022/12/13《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：升降人員和物料212022/12/15

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。

212022/12/133．井筒掘進(jìn)斷面尺222022/12/15222022/12/13232022/12/15

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)除膠帶輸送機(jī)外，還設(shè)有人行道和檢修道，其布置入圖l2-9所示。232022/12/13二、斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)242022/12/15242022/12/13252022/12/15

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。252022/12/133．根據(jù)斜井提升設(shè)262022/12/15第三節(jié)井筒表土施工立井井筒穿過的表土層，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

262022/12/13第三節(jié)井筒表土施工272022/12/15一、井筒表土普通施工法㈠砌筑鎖口

1．木質(zhì)臨時鎖口，如圖12-10所示。

272022/12/13一、井筒表土普通施工法㈠砌筑鎖口1282022/12/152．臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，

(圖12-11)。3．永久混凝土鎖口。282022/12/132．臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，292022/12/15㈡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。292022/12/13㈡施工1．井圈302022/12/15

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0.5～1.5m。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）。302022/12/132．吊掛井壁施工法312022/12/15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。312022/12/13吊掛井壁施工法可用322022/12/153．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3～6m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8～10m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。322022/12/133．板樁法332022/12/15㈢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)。332022/12/13㈢提升方式1．汽車起342022/12/153．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20～50m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。342022/12/133．簡易井架與小絞車提升。352022/12/154、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。352022/12/134、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。362022/12/15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。362022/12/13表土施工的提升方式與372022/12/15二、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。372022/12/13二、井筒表土特殊施工法1．凍結(jié)法382022/12/151）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0.9～1.3m，孔徑為200～250㎜，孔深應(yīng)比凍結(jié)深度大5～10m。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，終孔直徑要比凍結(jié)管管箍外徑大10～25㎜，鉆孔偏斜率應(yīng)小于5%。382022/12/131）鉆凍結(jié)孔為了形成凍結(jié)392022/12/152)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。80~12016~20-25~-35392022/12/132)凍結(jié)80~120402022/12/15(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)。402022/12/13(2)凍結(jié)方案412022/12/15(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。412022/12/13(3)凍結(jié)段井筒掘砌422022/12/15

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。

422022/12/132．鉆井法1)鉆進(jìn)432022/12/152)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；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。

432022/12/132)泥漿洗井護(hù)壁使刀442022/12/153．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442022/12/133．沉井法452022/12/15452022/12/13462022/12/15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18～30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)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。

462022/12/13沉井時的破土方法有高472022/12/15第四節(jié)立井基巖施工一、鉆眼爆破工作㈠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)。

472022/12/13第四節(jié)立井基巖施工一、鉆眼爆482022/12/15482022/12/13492022/12/15㈡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、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。492022/12/13㈡爆破工作1．炸藥502022/12/152．爆破參數(shù)的確定⑴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（2.0～3.5m）為宜。⑵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。502022/12/132．爆破參數(shù)的確定512022/12/15表12-6立井基巖施工炸藥和雷管消耗量定額10m512022/12/13表12-6立井基巖施工522022/12/15⑶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400～600㎜；周邊眼與輔助眼圈間距(即最小抵抗線)Ｗ＝E/MM為周邊眼密集系數(shù)一般為0.8～1.0；輔助眼圈距和輔助眼間距，一般為0.7～0.9m，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。522022/12/13⑶炮眼布置532022/12/15532022/12/13542022/12/15⑷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φ20～25㎜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)。⑸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)。⑹裝藥、聯(lián)線和放炮工作，必須嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

542022/12/13⑷采用光面爆破時，為了取得552022/12/15二、裝巖提升

㈠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。

552022/12/13二、裝巖提升㈠裝巖工562022/12/15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．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。

562022/12/13提高抓巖生產(chǎn)率是縮短572022/12/15㈡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。㈢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。572022/12/13㈡提廾工作2．提升鋼582022/12/15582022/12/13592022/12/15592022/12/13602022/12/15三、井筒支護(hù)㈠臨時支護(hù)⑴采用井圈背板⑵采用錨噴㈡永久支護(hù)⑴有料石井壁⑵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。

602022/12/13三、井筒支護(hù)㈠臨時支護(hù)⑴采用井圈背板612022/12/15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，612022/12/13澆注混凝土井壁的模板有木模板622022/12/15四、立井施工輔助工作㈠通風(fēng)工作

⑴壓入式通風(fēng)，一般適用于井深小于400m的井筒。⑵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。⑶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0.5～1.0m。風(fēng)筒一般用鋼絲繩懸吊或者固定在井壁上，隨著井筒的下掘而不斷下放或延伸

622022/12/13四、立井施工輔助工作㈠通風(fēng)工作⑴632022/12/15

㈡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1.0～3.0m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3～4m，而后自下向上借助止?jié){塞分段注漿。

632022/12/13㈡井筒涌水的處理1．注漿堵水1）642022/12/15

2）工作面預(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1.0～1.5m。642022/12/132）工作面預(yù)注漿652022/12/153）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15～25m。

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。

652022/12/133）壁后注漿井筒掘砌完后，往往662022/12/154）漿液

⑴水泥漿液水泥漿液是由水泥和水以4：1～0.5：1的水灰比調(diào)制而成的漿液。

⑵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。

⑶MG-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。

⑷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。662022/12/134）漿液⑴水泥漿液672022/12/15

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。

672022/12/132．排水井筒涌水量682022/12/15㈢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列吊掛在井內(nèi)的壓風(fēng)管（一般為φ150㎜的鋼管）和供水管（一般為φ50㎜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。682022/12/13㈢壓風(fēng)和供水工作立井井692022/12/15㈣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。

692022/12/13㈣其它輔助工作1．照明與信號702022/12/15五、立井施工設(shè)備的布置㈠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。

702022/12/13五、立井施工設(shè)備的布置㈠鑿井結(jié)構(gòu)物712022/12/15712022/12/13722022/12/15

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722022/12/132．卸矸臺3．封口盤732022/12/15㈡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。732022/12/13㈡井筒內(nèi)施工設(shè)備布置1．吊桶位置742022/12/15

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妫硗獾醣煤偷跬皩ΨQ布置。以上主要設(shè)備的位置初步確定后，便可確定封口盤，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。742022/12/132．抓巖機(jī)位置752022/12/15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。

752022/12/13圖12-39是井筒762022/12/15六、立井井筒安裝工作㈠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，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)。762022/12/13六、立井井筒安裝工作772022/12/15㈡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。

772022/12/13㈡一次安裝782022/12/15七、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。

㈠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。782022/12/13七、立井井筒施工作業(yè)方式792022/12/15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30～40m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。短段掘砌單行作業(yè)的特點(diǎn)是段高較小，每掘進(jìn)一短段井筒后就立即進(jìn)行永久支護(hù)。采用這種作業(yè)方式時，段高2～3m為宜。

湖南橋頭河立井曾采用錨噴支護(hù)短段單行作業(yè)方式(見圖12-42)，創(chuàng)造了月成井174.82m的紀(jì)錄。

792022/12/13單行作業(yè)又分為長段掘砌單行作業(yè)和短段802022/12/15802022/12/13812022/12/15㈡掘、砌平行作業(yè)平行作業(yè)的特點(diǎn)是將井筒分成若干個井段，同時在相鄰的兩個井段內(nèi)分別進(jìn)行掘進(jìn)和永久支護(hù)工作。平行作業(yè)又分為長段掘砌平行作業(yè)和短段掘砌平行作業(yè)。⑴長段掘砌平行作業(yè)的井段長度也以30～40m為宜。這種作業(yè)方在掘進(jìn)面進(jìn)行掘進(jìn)和臨時支護(hù)，需要在井筒內(nèi)安設(shè)穩(wěn)繩盤和砌壁吊盤，同時還要求有供砌壁用的單獨(dú)提升設(shè)備，如圖12-43所示。這種作業(yè)方式在井筒凈直徑不小于6m、基巖段井深不小于500m時，才有采用價值。

812022/12/13㈡掘、砌平行作業(yè)平行822022/12/15⑵短段掘砌平行作業(yè)，就是掘進(jìn)工作不間斷地向下進(jìn)行，同時進(jìn)行錨噴臨時支護(hù)，永久支護(hù)工作隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)，在吊盤上自上向下進(jìn)行短段澆筑，而在每個小井段內(nèi)仍是自下向上進(jìn)行永久支護(hù)。短段掘砌平行作業(yè)的段高一般為2～6米。這種作業(yè)方式是掘進(jìn)和礎(chǔ)壁同時向下進(jìn)行，使吊盤距掘進(jìn)工作面保持一定距離，它為采用中心間轉(zhuǎn)式或環(huán)軌式大抓巖機(jī)創(chuàng)造了條件。㈢掘、砌混合作業(yè)井筒掘、砌工序在時間上只有部分平行時，稱為掘、砌混合作業(yè)。

㈣掘、砌、安一次成井掘、砌，安一次成井，就是井筒永久裝備的安裝工作與掘、砌工作同時施工。

822022/12/13⑵短段掘砌平行作業(yè)，就是掘832022/12/15八、立井施工機(jī)械化配套㈠立井施工機(jī)械化配套的原則⑴根據(jù)工程條件，施工隊(duì)伍的素質(zhì)和已具有的施工條件等因素綜合考慮，最后選定配套類型。⑵各設(shè)備之間的能力要匹配，主要保證提升能力與裝巖能力、一次爆破巖石量與裝巖能力、地面排矸與提升能力，支護(hù)能力與掘進(jìn)努力和輔助設(shè)備與掘砌能力的匹配。⑶配套方式與作業(yè)方式想適應(yīng)。⑷配套方式與設(shè)備技術(shù)性能相適應(yīng)，要選用壽命長、性能可靠的設(shè)備。⑸配套方式與施工隊(duì)伍的素質(zhì)相適應(yīng)。832022/12/13八、立井施工機(jī)械化配842022/12/15㈡立井施工機(jī)械化配套方案1．重型設(shè)備機(jī)械化作業(yè)線2．輕型設(shè)備機(jī)械化作業(yè)線3．半機(jī)械化作業(yè)線842022/12/13㈡立井施工機(jī)械化配套852022/12/15852022/12/13862022/12/15第十二章立井井筒自上而下分哪幾部分？立井表土施工有哪幾種？862022/12/13第872022/12/15872022/12/13882022/12/15882022/12/13892022/12/15892022/12/13902022/12/15二繩單層箕斗

902022/12/13二繩單層箕斗912022/12/15912022/12/13922022/12/15922022/12/13932022/12/15932022/12/13942022/12/15井巷工程第十一章井筒施工

12022/12/13井巷工程第十一章井筒施工952022/12/15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22022/12/13第一節(jié)井筒施工第二962022/12/15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。32022/12/13第一節(jié)概述根據(jù)井田開972022/12/15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15～20m。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；箕斗井井底深度一般為35～75m，風(fēng)井井底深度4～5m。42022/12/13立井井筒的組成自上而下982022/12/15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40～50%。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。

52022/12/13斜井井筒根據(jù)其主要用途992022/12/15第二節(jié)井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面設(shè)計(jì)㈠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。62022/12/13第二節(jié)井筒斷面設(shè)計(jì)一、立井筒斷面1002022/12/15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2～4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。

72022/12/13剛性罐道的布置方式有單1012022/12/15二、提升容器選擇

㈡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)通過具體計(jì)算來確定，也可以參照表12—1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。

82022/12/13二、提升容器選擇㈡提升容器選擇1022022/12/15㈢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。92022/12/13㈢井筒裝備1．罐道梁1032022/12/15102022/12/131042022/12/152．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。⑴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。

⑵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。

112022/12/132．罐道罐道是提升容器運(yùn)行的1052022/12/15

⑶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。122022/12/13⑶型鋼組合罐道1062022/12/15

⑷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。

132022/12/13⑷鋼絲繩罐道1072022/12/15142022/12/131082022/12/15152022/12/131092022/12/153．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12-6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。

162022/12/133．其他隔間井筒斷1102022/12/15

㈣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?！睹旱V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。172022/12/13㈣確定井筒斷面尺寸1112022/12/151．井筒直徑確定步驟如下：

1)根據(jù)井筒用途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。182022/12/131．井筒直徑確定步驟如下：1122022/12/155）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。192022/12/135）根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)1132022/12/15《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v<vmax時，井筒凈直徑滿足通風(fēng)要求。如果v>vmax時，井筒凈直徑應(yīng)該適當(dāng)加大。202022/12/13《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：升降人員和物料1142022/12/15

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。

212022/12/133．井筒掘進(jìn)斷面尺1152022/12/15222022/12/131162022/12/15

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)除膠帶輸送機(jī)外，還設(shè)有人行道和檢修道，其布置入圖l2-9所示。232022/12/13二、斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)1172022/12/15242022/12/131182022/12/15

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。252022/12/133．根據(jù)斜井提升設(shè)1192022/12/15第三節(jié)井筒表土施工立井井筒穿過的表土層，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

262022/12/13第三節(jié)井筒表土施工1202022/12/15一、井筒表土普通施工法㈠砌筑鎖口

1．木質(zhì)臨時鎖口，如圖12-10所示。

272022/12/13一、井筒表土普通施工法㈠砌筑鎖口11212022/12/152．臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，

(圖12-11)。3．永久混凝土鎖口。282022/12/132．臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，1222022/12/15㈡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。292022/12/13㈡施工1．井圈1232022/12/15

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0.5～1.5m。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）。302022/12/132．吊掛井壁施工法1242022/12/15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。312022/12/13吊掛井壁施工法可用1252022/12/153．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3～6m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8～10m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。322022/12/133．板樁法1262022/12/15㈢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)。332022/12/13㈢提升方式1．汽車起1272022/12/153．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20～50m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。342022/12/133．簡易井架與小絞車提升。1282022/12/154、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。352022/12/134、標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架。1292022/12/15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。362022/12/13表土施工的提升方式與1302022/12/15二、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。372022/12/13二、井筒表土特殊施工法1．凍結(jié)法1312022/12/151）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0.9～1.3m，孔徑為200～250㎜，孔深應(yīng)比凍結(jié)深度大5～10m。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，終孔直徑要比凍結(jié)管管箍外徑大10～25㎜，鉆孔偏斜率應(yīng)小于5%。382022/12/131）鉆凍結(jié)孔為了形成凍結(jié)1322022/12/152)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。80~12016~20-25~-35392022/12/132)凍結(jié)80~1201332022/12/15(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)。402022/12/13(2)凍結(jié)方案1342022/12/15(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。412022/12/13(3)凍結(jié)段井筒掘砌1352022/12/15

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。

422022/12/132．鉆井法1)鉆進(jìn)1362022/12/152)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；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。

432022/12/132)泥漿洗井護(hù)壁使刀1372022/12/153．沉井法沉井法，就是在設(shè)計(jì)的井筒位置上