1、井筒施工第八章井筒施工 第一節概述 一、井筒施工特點 1.井筒是由地表通往礦體的通道，通常要穿過各種地層，施工難度大，技術復雜。 2.井筒是礦井的咽喉，其施工質量直接關系著礦井建設的成敗和生產期的正常使用，施工質量要求高。 3.井筒是礦井建設的主要連鎖工程，工期要求嚴格。二、井筒結構 （一）井筒用途及裝備 箕斗、罐籠 單繩、多繩 剛性罐道、鋼絲繩罐道（柔性罐道）箕斗罐籠箕斗罐籠 （二）井筒結構 1.立井井筒結構 井頸 井身 井底 2.斜井井筒結構 （三）井筒施工方法分類 主要針對于表土層 普通施工法 特殊施工法第二節立井施工設備的布置 一鑿井結構物及主要設備 立井井筒施工的主要鑿井結構物包括鑿

2、井井架、卸矸臺、封口盤、固定盤、吊盤、鑿井絞車和鑿井提升機等。各種鑿井結構物的布置如圖所示。圖1020立井井筒施工示意圖1天輪平臺；2鑿井井架；3卸矸臺；4封口盤；5固定盤；6吊桶；7吊盤8吊泵；9抓巖機；10掘進工作面 1）鑿井井架、新、 2）天輪平臺 3）卸矸臺 4）封口盤和固定盤 5）吊盤與穩繩盤 6）提升機與鑿井絞車圖1021天輪平臺布置圖A邊梁；B中梁；C天輪梁1、2提升天輪；3吊盤天輪；4穩繩天輪；5安全梯天輪；6吊泵天輪；7壓風管天輪；8混凝土輸送管天輪；9風筒天輪圖1023井筒施工設備的布置1主提吊桶；2副提吊桶；3抓巖機；4鋼模懸吊繩；5吊盤、動力電纜；6吊盤信號電纜；7吊桶

3、穩繩；8、9吊泵；10供風管、供水管；11風筒；12放炮電纜；13安全梯 二、井筒內施工與安全設備布置 1）吊桶的布置 （1）鑿井提升機房的位置應不影響永久建筑物施工，并應力爭使井架受力比較均衡。 （2）對于罐籠井，吊桶一般布置在永久提升間內，并使提升中心線方向與永久出車方向一致；對開箕斗井，當井筒裝配剛性罐道時，至少應有一個吊桶布置在永久提升間內，吊桶的提升中心線可與永久提升中心線平行或垂直，但必須與車場臨時繞道的出車方向一致。 （3）吊桶應避開永久罐道梁的位置。另外，吊桶應盡是靠近地面卸矸方向一側布置。 （4）吊桶與吊桶間、吊桶與井壁間、吊桶與其它懸吊設備間、吊桶與吊盤喇叭口等之間的安全間

4、隙必須滿足煤礦安全規程和礦山井巷工作施工及驗收規范的有關規定。 2）抓巖機布置 抓巖機的位置要與吊桶位置配合協調，保證工作面抓巖工作不出現死角，有利于提高抓巖生產率。中心回轉式抓巖機和長繩懸吊抓巖機應盡量靠近井筒中心布置，同時又不影響井筒中心的測量工作。布置多臺抓巖機時，每臺抓巖機的抓取面積就大致相等。 3）吊泵布置 吊泵應靠近井幫布置，使之不影響抓巖機工作，為了使吊泵出入進口和接長排水管方便，吊泵必須躲開溜矸槽位置；吊泵與井壁和其它設備間的安全間隙符合煤礦安全規程規定；由于吊泵排水時，重量較大，為使天輪平臺受力均衡，吊泵一般與吊桶對稱布置；采用接力排水時，吊泵應靠近腰泵房布置，以便主副井共用

5、一套排水系統。當然，有條件時應盡量采用打干井的方式鑿井，遇含水層時采用工作面預注漿治水，以簡化天輪平臺和井內設備布置。 4）安全梯 5）照明與信號第三節立井表土施工技術 一、普通施工法： 井圈背板普通施工法； 吊掛井壁普通施工法； 板樁法 二、特殊施工法： 凍結法： 鉆井法； 沉井法； 其它一、沉井法 沉井法是屬于超前支護類的一種特殊施工方法，其實質是在井簡設計位置上，預制好底部附有刃腳的一段井簡，在其掩護下，隨著井內的掘進出土，并筒靠其自重克服其外壁與土層間的摩擦阻力和刃腳下部的正面阻力而不斷下沉，隨著井筒下沉，在地面相應接長并壁，如此周而復始，直至沉到設計標高。這種鑿井方法稱為沉井法。 主

6、要工序 施工套井 在套井內安裝預制井壁 向井壁后壓注泥漿 向井壁內注水 沉井施工1.注漿固井二、鉆井法 鉆井法是用鉆頭破碎巖石，用洗井液進行洗井排碴和護壁，當井筒鉆至設計直徑和深度以后，在洗井液中進行支護的機械化鑿井方法。 主要工序井筒鉆進泥漿洗井護壁沉井和壁后充填破井施工三、凍結法 凍結法鑿井是在井筒開鑿之前，用人工制冷的方法將井筒周圍的巖層凍結成封閉的圓筒凍結壁，以抗抵地壓，隔絕地下水與井筒的聯系，然后在凍結壁的保護下進行掘砌工作的一種特殊鑿井法。人工制冷的工作原理是：鹽水吸收巖層的熱，并把這部分熱量傳紿氨，經壓縮機作功后，氨又把這部分熱量傳給冷卻水，冷卻水把熱量帶到大自然中。 主要工序

7、鉆凍結孔 凍結 凍結段井筒掘砌 凍結段井壁一般采用雙層井壁三大循環氨循環鹽水循環冷卻水循環第四節立井基巖施工技術 一、鉆眼爆破工作 1）鉆眼設備：目前采用較多的是傘鉆： 2）爆破工作二、裝巖提升工作 1 裝巖工作 常用的抓巖機：NZQ20.11；長繩懸吊型（HS）；中心回轉式（HZ）；環行軌道式（HH）；靠壁式（HK）圖1014中心回轉式抓巖機1抓斗；2機架；3臂桿；4變幅油缸；5回轉機構；6提升絞車7回轉動力機；8變幅氣缸；9增壓油缸；10操作閥和司機室可通過以下幾方面來提高裝巖生產率：嚴格執行設備檢修保養制度，提高技術水平，減少機械故障，提高抓巖機的工時利用率。抓巖機司機要經過嚴格的技術培

8、訓，操作技術要熟練。選擇合理的爆破參數，改進爆破技術，改善巖石的破碎程度，便于裝巖。加深炮眼深度，增加一次爆破的矸石量，相對減少清底時間。提高提升能力，加大吊桶容積，減少吊桶提升休止時間，充分發揮設備能力。合理選擇抓斗容積和吊桶容積，提高抓斗利用率。1. 綜合治水，打干井，改善作業條件。 2提升工作 1）提升容器及附屬裝置：提升吊桶、材料吊桶、鉤頭及聯結裝置、緩沖器、滑架 2）提升鋼絲繩：多層股不旋轉鋼絲繩 鑿井鋼絲繩常用的有187和347兩種規格。煤礦安全規程規定：用于專為升降人員或提升物料和人員的鋼絲繩，其鋼絲的韌性應不低于特號標準；而用于升降物料或平衡的鋼絲繩則應不低于1號韌性標準。鋼絲

9、繩直徑一般根據提升的終端荷載、鋼絲繩的最大懸長、鋼絲繩鋼絲的強度和安全系數進行計算確定。對于鋼絲繩的安全系數，專門用于提升人員時不低于9，用于提升人員和物料時也不低于9，專門用于提升物料時不低于7.5。 3）提升機 單繩纏繞式提升機，有單滾筒，也有雙滾筒 單滾筒提升機 雙滾筒提升機 4）提升輔助設施 提升天輪、穩繩及穩繩天輪、穩繩的穩車。 5）井內設備的懸吊穩車 3排矸工作 翻矸方式 排矸方法圖1015座鉤式自動翻矸裝置1吊桶；2座鉤；3托架；4支架；5卸矸門三、井筒支護工作 1臨時支護 井圈背板 錨噴支護 掩護筒 2永久支護 料石井壁 現澆混凝土井壁 （錨噴支護井壁） 支護用模板：液壓滑升模

10、板 金屬裝配式模板 金屬整體移動模板門軸式門扉式伸縮式圖1016伸縮式活動模板a徑向收縮式；b插板式；c雙楔式1脫模螺栓；2脫模螺母；3活動小模板；4伸縮螺桿；5固定螺母；槽鋼骨圈7固定鋼板；8伸縮螺桿；9模板；10銷釘；11脫模啟合手把12鉸鏈；13脫模插板；14模板；15角鋼；16螺栓；17鋼楔第五節立井施工作業方式 概述：大容量吊桶、大斗容抓巖機、大模板（或滑升模板）、大直徑提升機、大噸位鑿井絞車、傘形鉆架、高揚程水泵、信號集中控制等 井筒施工速度： 立井井筒施工方式 掘砌單行作業 掘砌平行作業 掘砌混合作業 掘砌安一次成井 1掘砌單行作業 長段單行作業：掘進后先進行臨時支護，到一定段高

11、后，拆除臨時支護，架設永久支護模板，段內由下而上砌筑永久支護。段高的確定與井筒穿過巖層的性質、涌水量大小、臨時支護形式和井筒施工速度有關。段高一般為3040m。最大不超過60m。 短段單行作業：段高一般為24m，不用臨時支護，立模時先清除一部分矸石，不清完，在矸石上找平架支模板，澆注混凝土。 臨時支護形式： 井圈背板臨時支護 錨噴臨時支護 掩護筒 2掘砌平行作業 在井筒內相隔一定的距離，掘進和永久支護同時進行。 長段平行作業：工作面進行掘進，其上一定距離外在吊盤上進行砌壁工作。段高相對較大，可采用滑升模板作業。 短掘、短砌平行作業：掘進和支護段高相同，工作面進行掘進，而在吊盤上進行砌壁工作。同

12、時由上而下進行作業。 3掘砌混合作業 掘進和砌壁工作部分平行，使得作業方式既不同于單行作業，又不同于平行作業。目前已被大多數施工企業采用。 4掘砌安一次成井 各種施工作業方式與井筒安裝工作在井筒內相隔一定距離同時進行。 根據掘、砌、安三項作業安排的順序不同，又有三種不同形式的掘砌安一次成井： 掘、砌、安順序作業一次成井 掘砌、掘安一次成井 掘砌安三行作業一次成井第六節立井施工輔助工作 1通風工作 2壓風和供水工作 3測量工作 4井筒涌水治理第七節立井井筒安裝工作 安裝工作的內容：罐梁、罐道、管路、電纜、梯子間、和井上下口金屬支承結構等。 分次安裝 一次安裝立井施工機械化配套 根據井筒施工條件、

13、施工隊伍素質和技術裝備情況將鑿井施工設備進行優化，使之能力匹配、前后銜接組成一條工藝系統完整的機械化作業線，并與各輔助工序設備相互協調，充分發揮各種施工機械的效能，快速、高效、優質、低耗、安全地完成作業循環。 13.3.2.1立井施工機械化配套原則 立井施工機械化作業線及其配套設備在設計時，應遵循以下原則： （1）應根據工程的條件，施工隊伍的素質和已具有的設備條件等因素，進行綜合考慮，最后選定配套類型，例如，井筒直徑、深度較大，施工隊伍素質較好，應盡量選擇重型或輕型機械化配套設備。否則應考慮選用輕型或半機械化設備。 （2）各設備之間的能力要匹配，主要應保證提升能力與裝巖能力、一次爆破矸石量與裝

14、巖能力、地面排殲與提升能力、支護能力與掘進能力和輔助設備與掘砌能力的匹配。 （3）配套方式應與作業方式相適應。例如采用重型或輕型機械化作業線時，一般采用短段單行作業或混合作業。若采用長段單行作業，則鑿井設備升降、拆裝頻繁，設備能力受到很大的影響。 （4）配套方式應與設備技術性能相適應，要選用壽命長、性能可靠的設備。 （5）配套方式應與施工隊伍的素質相適應。要培訓能熟練使用和維護機械設備的隊伍，保證作業線正常運行。 13.3.2.2立井施工機械化配套方案 立井施工機械化配套方案設計要綜合考慮各設備之間能力的匹配、設備與作業方式的協調、設備與組織適應、設備及工藝的適應等多環節的一致，以便充分發揮其

15、效能。 通常應重點解決兩個方面的問題： 一是作業線設備能力的匹配。 二是輔助作業設備配套 1）重型設備機械化作業線 重型設備配套機械化作業線及其配套方案適用于井筒直徑78m、井筒深度800m以上的大型鑿井工程。方案中多數配套設備都是按照千米井筒的施工條件設計的，設備能力、施工技術及輔助作業等相互都很協調，配套性能較好，裝備水平與國際接近，在今后的深井工程中很有發展和使用前景。 2）輕型設備機械化作業線 輕型設備配套方案是立井施工中應用最廣泛的一種，在我國機械化鑿井工程中占很大比重。這種作業線機械化程度高，設備能力和施工技術配套性能好，機動靈活，操作使用方便便，工效高，速度快，在新井建設中為加快

16、建井速度、縮短建井工期曾發揮了積極的作用。今后隨著鑿井工程的增多、鑿井技術的發展和鑿井設備的完善，在井徑66.5m的井筒工程中仍將作為主要機械化作業線及其配套方案而被推廣使用。 3）半機械化作業線 半機械化作業線主要特點是作業靈活，能實現多臺鑿巖機同時作業，充分發揮小型抓巖機的優點，設備簡單，操作容易，但機械化程度低，工人勞動強度大，生產能力小，安全工作要求高。這種設備角輕便，操作、維修水平要求不高，設備費用省，施工組織管理簡單等優點，目前仍有不少立井工程采用。 第八節 斜井施工n斜井施工技術的發展n礦井開拓方式n斜井開拓方式的優點：投資省、施工速度快、運輸能力大。平硐開拓斜井開拓立井開拓綜合

17、開拓斜井施工的特點n斜井都具有一定的坡度，類似于平巷施工但比平巷施工更復雜，而與立井施工則完全一同。其特點主要表現在：n1）斜井施工困難多由于有坡度，因而裝巖、排矸和排水都比較困難，特別是排矸，在斜井距離較長時，問題更為突出。n2）容易發生跑車事故一坡三擋n3）混凝土輸送盡可能采用管道輸送，但也存在問題。一、斜井表土施工n斜井井口的施工方法要根據地形和表土、巖石的水文地質條件來確定。n（一）斜井井口的施工方法山岳地帶無表土時可在巖石中直接開挖。當井筒位于較平整的工業廣場內時，需要采用明槽開挖。n1明槽幾何尺寸與邊坡角的確定n需根據表土的穩定性、斜井傾角、表土涌水量、地下水位以及施工速度等因素確

18、定，可采用直壁明槽或斜壁明槽。6.0m20.0m6.0m4.0m6.0m6.0m4.0mIIIILB1Blh2h1HB2B1111IIIIn2明槽開挖方法n天然凍結法n直挖法n支撐加固法n臺階木樁法n降低水位法3深表土掘砌法n明槽開挖后進入暗洞施工，施工時應根據表土性質、斜井斷面大小、施工設備和技術水平等條件采取相應的施工方法。n全斷面一次施工法n中間導硐法n先拱后墻法1.兩側導硐等墻后拱法4不穩定表土的施工方法n表土不穩定時必須采取特殊施工方法。二斜井基巖施工（斜巷施工）n12.3.1掘砌作業n打眼設備一般為氣腿式鑿巖機，多臺風鉆同時作業。n裝巖可采用耙斗裝巖機（坡度小于30），也可采用鏟斗側卸式裝巖機（坡度小于14）。n斜井施工時提升采用箕斗，地面布置提升機，同時地面設備卸載矸石倉，勘正一般為汽車運輸，也可用礦車軌道運輸；斜巷施工時提升容器采用普通礦車