第二篇立井井筒工程

第二篇立井井筒工程第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一2§4立井井筒的結(jié)構(gòu)與設計

立井井筒的種類§4.1立井井筒的結(jié)構(gòu)

主井：專門用作提升煤炭的井筒(箕斗井)。副井：用作升降人員、材料、設備和提升矸石的井筒

(罐籠井)。風井：專門用作通風的井筒。可作礦井的安全出口，有時也安設提升設備。用途，裝備立井井筒組成(一)井頸(二)井身(三)井底第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一3（1）承受的地壓較大（2）井頸壁的厚度大（3）井頸壁內(nèi)加放鋼筋。（4）井頸壁上往往需要開設各種孔洞井頸、壁座和井底結(jié)構(gòu)立井井筒的結(jié)構(gòu)井頸

接近地面出口而井壁加厚的部分稱為井頸。承受周圍土體壓力和井架井塔荷載和提升沖壓荷載。井頸特點第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一4(1)井架的支撐框架：架式鋼井架通過支撐框架將自重及提升載荷傳給井頸，固定支撐框架的螺栓預埋在井頸壁內(nèi)混凝土中，埋入深度為40倍的螺栓直徑，托罐梁與支撐框架連在一起。(2)罐梁及罐道：同井身段一樣。(3)梯子間：一般梯子間設在副井和風井中.梯子間的出口有兩種方式，一種是直通地表，另一種是通到安全通道為止，人員出來是從安全通道孔口走到地面。(4)防火門：防火鐵門設在支承框架以下，安全通道以上；當井口發(fā)生火災時，可從速關閉防火鐵門，使煙火與井下隔絕井頸、壁座和井底結(jié)構(gòu)立井井筒的結(jié)構(gòu)井頸結(jié)構(gòu)構(gòu)造第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一5(5)安全通道孔口：設在防火鐵門以下,當井口發(fā)生火災時將防火鐵門關閉，安全通道孔作為人員疏散和進風之用，此時罐籠提到安全通道孔，標高停下，人員由罐籠進入通道孔再到地面來。對準罐籠口(6)暖風道孔口：對者罐籠的側(cè)面，以免暖風傷人。(7)承接裝置基礎：搖臺和托罐座，井頸段要留出承接裝置基礎。(8)通風道孔口：風井的井頸與風道連接上，做成斜交。(9)其它孔洞：排水管孔洞、壓氣管孔洞、電纜孔洞

井頸、壁座和井底結(jié)構(gòu)立井井筒的結(jié)構(gòu)第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一6(1)臺階形井頸(2)倒錐形井頸a倒圓錐殼形(圓形井塔)b倒錐形臺形(矩形井塔)c倒圓臺形(圓形井塔)用于復雜地質(zhì)條件用于厚表土及地下水位高的井筒用于厚表土及豎向荷載大的井筒立井井筒的結(jié)構(gòu)井頸型式井頸型式

第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一7井頸最小高度h1—井架支撐框架底面至井頸項面的距離；h2－支承框架底面至風洞口上邊緣的距離，當其間有防火門時，等于防火門啟開凈高＋0.6m，無防火門時，等于支承框架錨栓的長度＋富裕間隙；h3－風洞高度；h4－風洞口下邊緣至壁座頂部的距離；h5－壁座高度，取1.5～2.0m。

各種設備與孔洞應互不妨礙，且有一定間隙，設備與設備外緣留100～150mm，孔口間400～500mm間距。

井頸的深度一般為15～20m，井塔提升時可達20～60m。井頸部分由于處在松軟表土層或風化巖層內(nèi)，地壓較大，又有地面構(gòu)筑物和井頸上各種孔洞的影響，其井壁不但需要加厚，而且通常需要配置鋼筋。

第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一8井頸壁設計

混凝土或鋼筋混凝土砌筑，厚度大于500mm，一般1.0～1.5m，向下成臺階式逐漸減薄，第一階段要在當?shù)乇鶅鼍€以下。

確定方法

按構(gòu)造要求估計厚度――按井頸壁上垂直和水平壓力驗算承載力。

軸向壓力（井架及附近構(gòu)筑物作用在井頸上的全部壓力和自重）：軸向和偏心受壓驗算。水平壓力（地層側(cè)壓、水壓力、位于滑裂面范圍內(nèi)構(gòu)筑物引起的側(cè)壓力以及地震力）：受徑向均布側(cè)壓力或受切向均布側(cè)壓力驗算承載能力。

受力鋼筋：Φ16～20mm；構(gòu)造鋼筋：Φ12，間距為250～300mm。

第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一92、單繩提升剛性罐道副井

車場水平下設搖臺，搖臺下留過卷高度h1，在過卷高度處設托罐梁，留2~5m水窩。3、單繩提升剛性繩罐道井底結(jié)構(gòu)

井底設托罐梁，鋼絲繩罐道的定位梁、拉緊裝置平臺梁，重錘拉緊裝置。4、多繩提升剛性罐道井底結(jié)構(gòu)5、多繩提升鋼絲繩罐道井底結(jié)構(gòu)箕斗井井底

裝載水平以下的一段井筒稱為井底，主要包括井筒接受倉及水窩。井底結(jié)構(gòu)1、單繩提升剛性罐道材料井

車場水平設托罐梁或托罐座，下設2m水窩。罐籠井井底立井井筒的結(jié)構(gòu)第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一10單繩提升剛性罐道井底結(jié)構(gòu)單繩提升鋼絲繩罐道井底結(jié)構(gòu)第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一11井窩深度h1—進出車平臺至托罐梁上墊木的距離（包括過卷高度）

；h2－托罐梁上墊木至拉緊裝置固定梁距離

；h3－水窩深度，一般取5m，考慮延深，取10～15m。

井底的深度是由提升過卷高度、井底裝備要求的高度和井底水窩深度決定的（井筒用途、提升系統(tǒng)、提升容器、井筒裝備、罐籠層數(shù)、進出車方式、井筒淋水量、延深方式、水窩的排水及清理方式）。

1、單繩提升剛性罐道（罐籠）2、單繩提升柔性罐道（罐籠）h1—進出車平臺至托罐梁上墊木的距離（包括過卷高度）

；h2－托罐梁上墊木至鋼絲繩定位梁的距離，1~2m；h3－鋼絲繩定位梁至罐道拉緊裝置的距離，取2.5～3.0m，拉緊裝置設在井架上，取0。h4－鋼絲繩拉緊裝置長度（重錘），或固定裝置長度（拉緊裝置在井架上）；h5－重錘底面至水面距離；H6－水窩深度。

第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一12多繩提升鋼絲繩罐道箕斗井底結(jié)構(gòu)第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一13井窩深度h1—進出車平臺至防撞梁距離；h2－防撞梁至防扭結(jié)梁距離，3~3.5m；h3－防扭結(jié)梁至平衡尾繩最低點距離，一般取3～4.5m，h4水窩深度，一般取5m，考慮延深，取10～15m。

h1—進出車平臺至楔形木罐道終點水平的距離，h2—楔形罐道終點至防撞梁距離，一般取2.5～3.0m；h3－防撞梁至防扭結(jié)梁距離，h4－防扭結(jié)梁至平衡尾繩最低點距離，h5－尾繩最低點至鋼絲繩罐道定位梁距離，一般取1.0～2.0m，h6－鋼絲繩定位梁至罐道拉緊裝置的距離，一般取2.5～3.0m，h7－鋼絲繩重錘拉緊裝置長度，h8－重錘底面至水面距離；H9－水窩深度。

3、多繩提升剛性罐道（罐籠）4、多繩提升柔性罐道（罐籠）5、多繩提升柔性罐道（箕斗）h1—裝載水平至鋼絲繩罐道定位平臺（包括過卷高度及楔形罐道長）；h2－定位平臺至平衡尾繩最低點距離；h3－尾繩最低點至罐道繩重錘拉緊裝置距離，一般取1.0m。h4－鋼絲繩拉緊裝置長度（重錘）,h5－斜式井筒撒煤接受倉部分高度

第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一14§4.2立井井筒裝備

安設在井筒內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)物，它主要包括罐道、罐梁（或托架）、梯子間、管路電纜、過卷裝置以及井口和井底金屬支承結(jié)構(gòu)等。罐道和罐梁是井筒裝備的主要組成部分，它是保證提升容器安全運行的導向設施。

井筒裝備剛性裝備：在外力作用下宏觀上不產(chǎn)生變形柔性裝備：在外力作用下宏觀上產(chǎn)生形變井筒裝備的分類第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一15剛性井筒裝備(滑動罐耳)1、材質(zhì)：松木、水曲柳，防水處理2、規(guī)格3、優(yōu)缺點：安全可靠,強度低,壽命短,被淘汰4、接頭方式：簡易接頭、斜榫接頭、公母榫接頭立井井筒裝備

木罐道

罐道是提升容器在井筒中運行的導向裝置，它必須具有一定的強度和剛度，以減小提升容器的橫向擺動。罐道有木質(zhì)罐道、鋼軌罐道、型鋼組合罐道、整體軋制罐道、復合材料罐道和鋼絲繩罐道等。

180×160mm～220×200mm，長度一般為6m，固定在3層罐梁上，罐梁層間距為2m。

第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一16(滑動罐耳)1、材料：鋼軌43kg/m、52kg/m、33kg/m、38kg/m2、規(guī)格:L=12.5m4.168×3-0.004=12.53、優(yōu)缺點:抗正向壓力大，抗側(cè)向壓力小，磨損嚴重；材料應用不合理,需另設鋼絲繩防墜裝置。4、接頭方式：(1)銷子對接頭;(2)鋼夾子接頭型鋼組合罐道(滾動罐耳)1、材料(1)槽鋼組合罐道[16×2(2)角鋼組合罐道(3)球扁鋼組合罐道剛性井筒裝備立井井筒裝備

鋼軌罐道2、規(guī)格：2×[16、2×[20第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一173、優(yōu)缺點:抗彎抗扭能力大，受力合理，加工復雜4、接頭方式：扁平銷子接頭磨小罐道頭式導向板式整體軋制罐道剛性井筒裝備立井井筒裝備

為解決型鋼組合罐道在加工中的變形問題，可采用整體軋制的矩形截面鋼罐道。這種罐道在受力性能上具有組合罐道的優(yōu)點，而自重較輕，封閉型防腐性能較好，目前應用較多。

復合材料罐道

為提高罐道的防腐耐磨性能，使用復合材料罐道可提高其使用壽命，另外其重量輕，安裝方便，罐梁層間距可根據(jù)條件設計，目前這種罐道的使用已越來越多。

第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一18剛性井筒裝備立井井筒裝備

立井井筒裝備采用剛性罐道時，在井筒內(nèi)需安設罐梁以固定罐道。罐梁沿井筒全深每隔一定距離布置一層，一般都采用金屬材料。罐梁按截面形式分，有工字鋼罐梁、型鋼組合封閉形空心罐梁，整體軋制的封閉形空心罐道和異形罐梁等。罐梁與井壁的固定方式1、梁窩埋設工字鋼罐梁整體軋制罐梁槽鋼組合罐梁異形截面罐梁

預留梁窩、現(xiàn)鑿梁窩，要求埋入井壁的2/3或罐梁的高度，即300-500mm；缺點是費工費時，破壞井壁的完整。第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一192、預埋件固定生根鋼板砌入壁內(nèi)，安裝時焊托架，施工復雜。3、錨桿固定將托架錨固在井壁上,后安裝罐梁。剛性井筒裝備立井井筒裝備

第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一20剛性井筒裝備立井井筒裝備罐道接頭與罐梁的連接木罐道接頭第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一21立井井筒裝備罐道接頭與罐梁的連接第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一22立井井筒裝備罐道接頭與罐梁的連接第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一23立井可伸縮式罐道接頭

可縮性井壁結(jié)構(gòu)具有“抗讓結(jié)合”的特性，能有效地承受垂直附加力的作用。因此在凍結(jié)井井筒中，采用可縮性井壁結(jié)構(gòu)是一種極為有效的防治井壁破裂的措施。但是，由于立井井筒內(nèi)一般都布置有提升設備及提升設備的導向設施即井筒裝備，井壁發(fā)生變形勢必使井筒裝備結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形或位移，這一現(xiàn)象對提升容器的正常運行是十分不利的。第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一24立井可伸縮式罐道接頭

為確保立井井筒提升容器的安全運行，必須保證導向罐道接頭具有良好的平滑度，傳統(tǒng)的罐道聯(lián)結(jié)方式在立井井壁發(fā)生變形時會隨之產(chǎn)生變形，罐道的平行度和垂直度都無法得到保證，使提升容器運行時產(chǎn)生嚴重的擺動和卡罐事故第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一25鋼絲繩井筒裝備

柔性裝備：利用拉緊的鋼絲繩作為提升容器的導向裝置。柔性裝備系統(tǒng)：罐道鋼絲繩、防撞鋼絲繩、鋼絲繩的固定和拉緊裝置，提升容器上的導向器，井底和井口進出車水平的剛性罐道。不需設罐道梁，節(jié)省鋼材、降低投資、減少通風阻力、井壁整體性好。結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，節(jié)省安裝工期。便于維修，更換鋼絲繩簡單，影響生產(chǎn)少，壽命長。有柔性，設備不產(chǎn)生剛性碰撞，受力狀況好。優(yōu)點:缺點：要求有較大的安全間隙；井筒的斷面相應加大；井架負荷增大很多，井窩加深很多。評價：優(yōu)點大于缺點，應優(yōu)先選用鋼絲繩罐道立井井筒裝備第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一26罐道鋼絲繩的選擇和布置1、鋼絲繩類型參考《建井工程手冊》P1-311普通鋼絲繩：6×7或6×19絲，不耐磨、壽命短密封鋼絲繩：表面用異形鋼絲捻成，耐磨、較硬。異形股鋼絲繩：三角股、橢圓股、扁形股，價格高、壽命長2、對罐道鋼絲繩的要求《規(guī)程》規(guī)定：“采用鋼絲繩罐道時，每100m鋼絲繩的張緊力不得小于10KN，每根鋼絲繩的最小剛性系數(shù)不得小于500N/m?！?、鋼絲繩的計算選型按經(jīng)驗選取，然后驗算安全系數(shù)鋼絲繩井筒裝備立井井筒裝備

h=200m選20mmh=300m選30mmh≥400m選40mm第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一27按罐道繩下端的最小拉力計算按最小剛性系數(shù)要求繩下端拉力立井井筒裝備

鋼絲繩井筒裝備罐道鋼絲繩的布置方式四角對稱布置單側(cè)布置對角布置三角布置Q0=max第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一28螺桿拉緊：鋼絲繩生根在井底鋼梁上，井架上設螺桿拉緊裝置；垂錘拉緊：鋼絲繩上端固定在井架上，井底繩端掛垂錘拉緊；液壓螺桿拉緊：鋼絲繩下端用倒置的固定裝置固定在井底專用鋼梁上，在井架上設液壓螺桿拉緊裝置。鋼絲繩罐道的固定和拉緊裝置1、固定裝置：鋼絲繩夾板固定2、拉緊方式：立井井筒裝備

鋼絲繩井筒裝備鋼絲繩罐道的其它設施1、防撞鋼絲繩：繩徑和張力不小于罐道鋼絲繩，繩間距為容器長的3/5～4/5；2、井口與井底的剛性罐道和中間水平的穩(wěn)罐裝置3、導向裝置：每條罐道鋼絲繩上兩付導向器或三個導向器第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一29

第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一30梯子間的結(jié)構(gòu)1、梯子梯子架用80×12扁鋼制作，梯子階（踏步）用角鋼制作；梯子寬0.4m，踏板距0.3m，梯子口為0.6×0.7m。2、梯子梁16~20#槽鋼制作，小梁用14#[3、梯子平臺3mm厚防滑網(wǎng)紋鋼板制作4、隔網(wǎng)（板）用鋼絲編制為片狀，掛在梯子梁的托鉤上；因易銹蝕多采用玻璃鋼產(chǎn)品或塑料產(chǎn)品梯子間立井井筒裝備

其它井筒裝備

坡度大于45?或立井井筒作為礦井的安全出口時，井筒內(nèi)必須設置梯子間。梯子間兩平臺之間的垂距不得大于8m，梯子斜度不得大于80?。梯子間除作為安全出口外，還可以利用它檢修井筒裝備和處理卡罐事故。

第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一31立井井筒裝備

其它井筒裝備交錯式順列式梯子間布置形式第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一32管纜間1、管路：排水管、壓風管、供水管、泥漿管、充填管2、電纜：動力電纜、通風電纜、信號電纜3、檢修：與梯子間聯(lián)合布置在副井中立井井筒裝備

其它井筒裝備第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一33立井井筒裝備

其它井筒裝備管子與罐道梁的連接方式1、U型螺桿卡、墊木、扁鋼、螺母連接固定法2、鉤型螺栓卡、墊木、弧形扁鋼、螺母連接法3、排水管路布置：深度小于400m時，下端支承在托管梁上的固定管座上深度超過400m時，每隔150~200m，設托管梁和直管座，其下部安裝伸縮器。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一34

主要內(nèi)容：確定井筒斷面尺寸，選擇井壁結(jié)構(gòu)，確定井壁厚度，繪制井筒斷面施工圖，編制工程量表和材料消耗量表。提升容器的選擇§4.3

立井井筒斷面設計

立井井筒中提升容器的選擇是根據(jù)井筒用途、井筒深度、礦井年產(chǎn)量和提升機的類型決定的。專門用作提升煤炭的容器，通常選用箕斗。用作升降人員、材料設備和提升矸石的容器，一般都選用罐籠。當一套提升設備兼作提升煤炭和升降人員設備時，通常選用罐籠。提升容器的規(guī)格大小，可通過具體計算來確定，也可通過類比法來確定。

1.箕斗容量和規(guī)格式中：一次合理提升量煤礦生產(chǎn)期間的提升容器第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一35

標準箕斗：4、6、8、12、16、20、32，在不加大提升機功率和井筒直徑的前提下，盡量選用大容積的箕斗，以降低提升速度，節(jié)省電耗。2.罐籠規(guī)格的確定（按礦車選型后驗算）按最大班工人下井時間驗算

要求40分鐘以內(nèi)將最大班下井人員運輸完畢一、提升容器的選擇立井井筒斷面設計

按最大作業(yè)班凈作業(yè)時間不超過5小時驗算（1）最大作業(yè)班提升工人時間的1.5倍計算；（2）其它人員升降時間按20%計算；（3）提升礦井50%的日出矸石計算；（4）下放支架，坑木按日需量的50%計算，休止時間取40~60秒計算。t1+t2+t3+t4≤5×60’=300’

若不滿足要求，則選用多層或多車罐籠第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一36罐道的布置形式立井井筒斷面設計

二、井筒斷面布置1、通梁雙側(cè)罐道布置(a、b、c)2、通梁單側(cè)罐道布置3、通梁端面罐道布置(d、e、f)4、鋼絲繩罐道(h、i)1、通梁(a)2、山字形梁3、懸臂支承架層格結(jié)構(gòu)(df)4、無罐道梁層格結(jié)構(gòu)(e)5、裝配式組合架層格結(jié)構(gòu)(g)罐道梁的層格結(jié)構(gòu)第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一37第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一38梯子間和罐纜間布置1、梯子間與罐籠長軸平行的一側(cè)2、罐纜間靠近梯子間布置，便于檢修，管路盡量布置在梯子間主梁靠近梯子間的側(cè)面。安全間隙的確定二、井筒斷面布置立井井筒斷面設計

第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一391、根據(jù)提升容器選擇井筒裝備、確定井筒斷面布置型式2、初選罐道梁型號、罐道截面尺寸或罐道鋼絲繩直徑，確定安全間隙。3、用圖解法或解析法求出井筒的近似直徑進行進級，Φ<6.5