第九章立井開鑿綜述

采煤概論第三篇井巷掘進與支護第八章立井開鑿立井又稱豎井，是礦井井下通往地面的主要出口，是用來提升有用礦物、上下人員，下方材料設(shè)備和通風排水的垂直巷道。分類：罐籠井、箕斗井、風井

第一節(jié)立井斷面形狀與尺寸一、立井斷面形狀立井井筒斷面分縱斷面與橫斷面?？v斷面中有井頸、井身、井底三個部分。橫斷面形狀有圓形、矩形和橢圓形等。橫斷面的形狀根據(jù)井筒的用途、服務(wù)年限、井筒穿過巖層的性質(zhì)及所用的支護材料確定。立井多采用圓形斷面，這是因為煤礦井筒所通過的地層多數(shù)不夠穩(wěn)定，而圓形斷面既便于施工又易于維護，還可承受較大的地壓。地壓小、服務(wù)年限不超過15a的小型礦井，有時采用矩形和多角形斷面。橢圓形斷面一般在改建、擴建舊的矩形斷面小井時應(yīng)用。

第一節(jié)立井斷面形狀與尺寸立井井筒的組成1-翻籠硐室；2—裝載硐室

第一節(jié)立井斷面形狀與尺寸二、立井斷面尺寸立井撕面尺寸的大小決定于井筒的用途、設(shè)備和所需要通過的風量。為便于采用標準設(shè)計，我國煤礦立井凈直徑按0.5m晉級，凈直徑6.5m以上特殊布置的井筒或小煤窯井筒不在此限。井筒斷面布置方式1－箕斗；2—罐籠；3—梯子間；4—管路電纜間；5—罐道梁；6—罐道；7—鋼絲繩罐道；8—防墜鋼繩

第二節(jié)立井普通開鑿法目前，立井施工主要還是鑿巖爆破為主的普通施工法。立井施工過程可分為準備工作，表土施工和基巖施工三個部分。在表土施工中，破巖容易，而支護卻十分復雜。在基巖中掘進，破巖比較困難，需鉆眼爆破，而支護并不太困難。準備工作是為順利進行表土和基巖施工不可缺少的一步，應(yīng)該周密細致的考慮和實施。立井在正常施工階段，要安裝專用鑿井井架，并自上而下設(shè)置下述供施工用的設(shè)施，如圖所示。

第二節(jié)立井普通開鑿法立井井筒施工示意圖1—天輪；2—鑿井井架；3—卸矸臺；4—排水管；5—井蓋門；6—混凝土攪拌機；7—封口盤；8—混凝土輸送管；9—固定盤；10—吊泵通過口；11—吊盤上層盤；12—壁座；13—氣動絞車；14—吊盤下層盤；15—金屬模板；16—吊泵；17—抓巖機；18—吸水龍頭；19—卸矸溜槽；20—溜槽閘門；21—臨時軌道；22—礦車；23—扇風機；24—壓風機房；25—穩(wěn)車；26—提升機房；27—風筒；28—滑架與保護傘；29—穩(wěn)繩；30—提升鉤頭；31—吊盤褲叉繩；32—喇叭口；33—吊盤定位絲杠；34—輸送混凝立的活節(jié)管；35—壓風管；36—吊盤折頁；37—分風器；38—風筒卡子；39—掛鉤；40—井圈；41—背板；42—撐柱；43—吊桶

第二節(jié)立井普通開鑿法鑿井井架是專門用于開鑿立井而設(shè)立的井架，多為裝配式金屬鑿井井架天輪平臺井筒內(nèi)的設(shè)備和管路一般均用鋼絲繩繞經(jīng)天輪平臺上的天輪由地面穩(wěn)車懸吊，管路每隔一定距離用專用管卡固定在懸吊鋼絲繩上。卸矸臺矸石吊桶提至卸矸臺上方卸矸，使矸石沿傾斜溜槽裝入自翻礦車或汽車，運至排矸地點。封口盤又稱井蓋，設(shè)在井頸上端，用作升降人員、設(shè)備、下放材料和拆裝各種管路的工作平臺。同時，又是保護井上、下工作人員的安全結(jié)構(gòu)物，要求堅固嚴密。固定盤為了安全，在封口盤下4～8m處還應(yīng)設(shè)置一道固定盤，用梯子和井口相連。吊盤吊盤是進行井筒永久支護施工的工作盤，為金屬結(jié)構(gòu)，用一根或兩根鋼絲繩懸吊在地面穩(wěn)車上。為使其穩(wěn)定不翻盤，可做成雙層，間距3～4m，根據(jù)需要可以升降。穩(wěn)車穩(wěn)車設(shè)于地面，用于懸吊吊盤、吊泵和各種管路等設(shè)備和拉緊穩(wěn)繩。

第二節(jié)立井普通開鑿法一、準備工作工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探資料作為設(shè)計依據(jù)，編制施工組織設(shè)計和施工預算，按設(shè)計要求進行施工準備。抓好風、水、電、路這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)二、表土施工覆蓋在基巖上部直至地表的第四紀、第三紀風化沉積的土、砂、礫石層，統(tǒng)稱為表土層。表土挖掘工作應(yīng)盡量實現(xiàn)機械化，以提高表土段井筒的施工速度和減輕工人的勞動強度。當機械化條件不具備時，亦可用鐵鍬、風鎬或打眼放炮等簡單工具和方法。步驟：1.在井筒附近打鉆孔取巖心，驗證地質(zhì)資料是否準確；2.以測量方法定出井筒十字中心線，并按照井口布置圖放好線；3.安設(shè)鎖口圈；4.挖掘表土。

第二節(jié)立井普通開鑿法

第二節(jié)立井普通開鑿法三、立井基巖施工(一)鉆眼爆破工作在立井掘進中，鑿巖爆破工作是一項主要工序，約占整個循環(huán)時間的20～30％。1．鑿巖設(shè)備立井鉆眼用風鉆，與巖巷掘進相似，只是立井打眼是由上向下鉆進，所以進行機械化鑿巖時，通常是采用吊架(又稱鉆架)。

第二節(jié)立井普通開鑿法2.爆破工作1)炸藥和雷管的選用立井掘進中多有涌水，巖石又比較堅硬，應(yīng)選用抗水炸藥和采取防潮措施。采用毫秒雷管爆破比普通段發(fā)雷管起爆效果好。2)炮眼直徑和深度我國現(xiàn)場采用的炮眼直徑多為38～42mm，藥包直徑為32～35mm。眼深一般1.2～2.0m，少數(shù)可達3.0—4.5m。3)炮眼數(shù)目及排列一般是先確定炮眼排列方式，再根據(jù)排列方式確定眼數(shù)。4)裝藥、聯(lián)線、放炮和通風多用串裝藥，即將每個炮眼內(nèi)全部藥卷先在地面裝入特制的防水紙筒內(nèi)，在工作面裝藥時，將長藥卷—次裝入眼內(nèi)，做到安全和保證爆破效果，還可以縮短井下裝藥時間。

第二節(jié)立井普通開鑿法(二)立井掘進的裝巖、提升和排水1．裝巖工作裝巖是立井掘進中最繁重最費時的工序，約占循環(huán)時間的60%。2．提升工作一般使用的提升容器是吊桶，若提升速度不變，提升能力和吊桶容積成正比。矸石吊桶容積一般為0.5～3.0m3；國外已有4～8m3大吊桶。加大吊桶容積需有大型提升設(shè)備，最好利用永久提升設(shè)備。3．排水工作若涌水量小于8m3／h,可用壓氣泵將水排入吊桶帶走；若涌水量每小時在8～50m3／h中間時，可用吊泵排水；涌水量再大時，應(yīng)設(shè)中間泵房，中間截水，進行多段排水。此外，在井筒掘進過程中，還應(yīng)有良好的照明和信號設(shè)備。

第二節(jié)立井普通開鑿法靠壁式抓巖機示意圖1—抓斗；2—抓斗鋼絲繩；3—斜梁；4—拉桿；5—懸吊鋼絲繩；6—提升油缸；7—折臂油缸；8—回轉(zhuǎn)油缸；9—固定錨桿

第二節(jié)立井普通開鑿法(三)立井掘進基巖施工作業(yè)方式立井施工時，若掘進和砌壁兩大工序按先后順序在同一井段內(nèi)進行時稱為單行作業(yè)。若分別在相鄰兩井段內(nèi)同時作業(yè)，稱為并行作業(yè)。當井深大于300m時，還可試用一次成井，即掘進、永久支護和設(shè)備安裝3個主要工序分別在3個井段中同時進行，一次完成井筒工程。(四)施工組織立井施工工期占礦井建設(shè)總工期的25%-30%，實踐證明正規(guī)循環(huán)作業(yè)、多工序平行交叉作業(yè)和工種崗位責任制是行之有效的科學組織形式。

第三節(jié)特殊鑿井方法當遇到流沙、淤泥等不穩(wěn)定土層時，為實現(xiàn)打干井，并能順利鑿井，就要利用特殊施工方法。一、凍結(jié)法實質(zhì)是為了防止大量涌水和流沙流向井筒掘進工作面，在井筒開掘之前預先在井筒外圍由地表鉆一圈凍結(jié)孔，孔距為1.0～1.2m，孔徑為200—250mm，孔深應(yīng)穿過風化帶進入不透水的穩(wěn)定基巖10m以上。在凍結(jié)孔內(nèi)安裝底端封閉的凍結(jié)管，并送入由地面凍結(jié)站制成的—20℃～—25℃的鹽水，鹽水在凍結(jié)管中循環(huán)并吸收周圍土層的熱量，使土凍成一個個圓柱，并逐漸擴大交圈而互相連接成一個密閉而堅固的圓筒，然后在這個凍土圓筒的保護下進行井筒掘砌。

第三節(jié)特殊鑿井方法二、鉆井法是利用回轉(zhuǎn)式鉆機，將井筒全斷面一次鉆成或者是分次擴孔鉆成，依靠井內(nèi)充滿的泥漿護壁，利用泥漿循環(huán)沖洗工作面和提升巖屑，井筒鉆成后在泥漿中懸浮下沉井壁進行永久支護。鉆井法有鉆進、洗井、下沉井避和壁后注漿固井幾個主要工藝過程。三、沉井法沉井法就是在土層開挖前，把預制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保護下進行掘進。這種方法可節(jié)省臨時支護，所通過的土層可比板樁法厚些。1—井壁；2—刃角；3—墊木；4—導向木；5—撐木；6、7—鋼牡繩

第三節(jié)特殊鑿井方法

第三節(jié)特殊鑿井方法四、注漿法注漿法是將膠結(jié)材料配制成漿液注入地層的裂隙或空洞中去，漿液凝結(jié)硬化后堵塞孔隙，裂隙或溶洞，從而達到封閉水源或加固地層的目的。南非的注漿深度已達1500m。根據(jù)注漿地點不同分為地面預注漿和工作面預注漿。地面預注漿鉆孔布置示意圖d—井筒掘進直徑；d±3～4m—鉆孔布置直徑

第三節(jié)特殊鑿井方法工作面預注漿是從正在掘進的井筒工作面打若干12～20m深的眼，用泥漿泵把水泥漿壓入鉆孔內(nèi)，使水泥漿沿巖層裂縫擴散開去，凝固后塞注裂縫，使水不能流到工作面。工作面預注漿示意圖1—漿液攪拌機；2—注漿泵；3—輸漿管；4—高壓軟管；5、6、7—閥門；8—注漿孔導向管；9—混凝土止水墊，10—磚層；11—砂漿層；12—油氈層；13—礫石層；14—泄水木盒；15—壓力表；16—卸漿管；17—水泵吸水管；18—礫石層注漿管

第四節(jié)立井井筒延伸井筒延深就是將原打井筒加深的工作。根據(jù)井筒延深工作面的推進方向，立井井筒延深施工方案基本上可分為自上而下、自下而上或自上、下同時進行延深等幾種方案。

第四節(jié)立井井筒延伸一、輔助水平延深井筒這種方法使用較多，它是由生產(chǎn)水平通過暗斜(立)井到達所需延深的井筒之下，建立延深輔助水平，開鑿一些為延深井筒服務(wù)的巷道和硐室，然后在此水平上進行井筒延深工作。這種方法對生產(chǎn)影響小，可獨立延深主井或副井井筒。徐州局權(quán)臺礦用此法延深了主、副井井筒。利用輔助水平延深井筒需開掘較多巷道，矸石提升和材料下放也要經(jīng)幾次轉(zhuǎn)運。所以，只有在井筒中沒有足夠的空間或梯子間作延深間，井底車場中沒有設(shè)置提升機硐室的位置或運輸延深所出矸石妨礙正常生產(chǎn)時，才可用這種方法。

第四節(jié)立井井筒延伸二、延深間延深井筒若礦井設(shè)計時已考慮井筒延深問題而留有延深間，或者井筒內(nèi)梯子間斷面較大時，可以采用這種方法。利用延深間或梯子間延深井筒

第四節(jié)立井井筒延伸三、反向延深井筒這個方案有普通反井延深和吊罐反井延深等，其使用條件是新水平必須事先開拓出部分車場巷道，