井巷工程第十章井筒设计与施工.ppt

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1、2022/11/181井巷工程井巷工程第十二章第十二章 井筒施工井筒施工 2022/11/182第一节 概 述第二节 井筒断面设计 第三节 井筒表土施工第四节 立井基岩施工 第十章第十章 井筒设计与施工井筒设计与施工2022/11/183第一节第一节 概述概述 根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。主井是专门用作提升矿石的井筒，主井是专门用作提升矿石的井筒，在大、中型矿井中，提在大、中型矿井中，提升矿石的容器多采用箕斗，所以主井又常称作箕

2、斗井。升矿石的容器多采用箕斗，所以主井又常称作箕斗井。副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，并常兼作入风井，由于副井采用的提升容器是罐笼，所以副并常兼作入风井，由于副井采用的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井。井又称为罐笼井。在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该井筒称为混合井，它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延井筒称为混合井，它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。深井。风井尽管有时也安设有提升没备，该井筒仍然按其主要风井尽管有时也安设有提升没备，该井筒仍然按其主要用途命

3、名为风井。用途命名为风井。2022/11/184 立井井筒的组成自上而下可分为：井颈、井身和井底立井井筒的组成自上而下可分为：井颈、井身和井底三个部分，如图三个部分，如图12-1所示。所示。井颈的深度可为浅表土的全井颈的深度可为浅表土的全厚，也可为厚表土深度的一部分。厚，也可为厚表土深度的一部分。一般要求井颈的深度为一般要求井颈的深度为1520m。井颈部分的井壁不但需要加厚，而井颈部分的井壁不但需要加厚，而且通常需要配有钢筋。且通常需要配有钢筋。井颈以下至井底车场水平的井井颈以下至井底车场水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主筒部分叫做井身。井身是井筒的主要组成部分。要组成部分。井底车场水平以

4、下部分的井筒井底车场水平以下部分的井筒叫做井底。叫做井底。罐笼井的井底深度一般为罐笼井的井底深度一般为l0m左左右；箕斗井井底深度一般为右；箕斗井井底深度一般为3575m，风井井底深度风井井底深度45m。2022/11/185 斜井井筒根据其主要用途通常也分为主井、副井斜井井筒根据其主要用途通常也分为主井、副井和风井。和风井。井筒工程是矿井建没主要连锁工程项目之一。立井筒工程是矿井建没主要连锁工程项目之一。立井井筒工程量一般占全矿井井巷工程量的井井筒工程量一般占全矿井井巷工程量的5%左右，左右，而工期却占矿井施工总工期的而工期却占矿井施工总工期的4050%。井筒工程施。井筒工程施工的快慢直接影

5、响其它井巷工程、有关的地面工程和工的快慢直接影响其它井巷工程、有关的地面工程和机电安装工程的施工。机电安装工程的施工。因此，加快井筒施工速度是缩短矿井建设总工因此，加快井筒施工速度是缩短矿井建设总工期的重要环节。同时，井筒是整个矿井的咽吼期的重要环节。同时，井筒是整个矿井的咽吼,其设计其设计和施工质量的优劣，直接关系着矿井建设的成败和生和施工质量的优劣，直接关系着矿井建设的成败和生产时期的使用。产时期的使用。2022/11/186 第二节第二节 井筒断面设计井筒断面设计一、立井筒断面设计立井井筒断面布置形式立井井筒断面布置形式 立井井筒横断面形状有圆形和矩形两种。我国矿山立立井井筒横断面形状有

6、圆形和矩形两种。我国矿山立井井筒横断面都采用圆形。井井筒横断面都采用圆形。井筒横断面布置应力求紧凑，也要保证必要的安全井筒横断面布置应力求紧凑，也要保证必要的安全间隙，以达到既经济合理又安全的目的。间隙，以达到既经济合理又安全的目的。由于井筒的用途和所采用的设备不同，井筒横断面布置由于井筒的用途和所采用的设备不同，井筒横断面布置方式是多种多样的。在图方式是多种多样的。在图12-2的的a、b、c、d中，采用的是中，采用的是刚性罐道；刚性罐道；e和和f采用的是钢丝绳采用的是钢丝绳(或柔性或柔性)罐道。罐道。2022/11/187 刚性罐道的布置方式有刚性罐道的布置方式有单侧布置（单侧布置（12-2

7、，c）、双）、双侧布置（侧布置（12-2，a，d）和正）和正面布置（面布置（12-2，b）三种。）三种。钢丝绳罐道的布置方钢丝绳罐道的布置方式如图式如图12-2e和和f所示。所示。钢丝绳罐道的根数为钢丝绳罐道的根数为24根，在大、中型矿井根，在大、中型矿井中通常采用四根罐道。四中通常采用四根罐道。四根钢丝绳罐道可布置在提根钢丝绳罐道可布置在提升容器的一侧或布置成四升容器的一侧或布置成四角形。角形。2022/11/188二、提升容器选择二、提升容器选择 提升容器选择提升容器选择 提升容器的选择是由井筒用途和矿井年产量决定的。提升容器的选择是由井筒用途和矿井年产量决定的。专门用作提升矿石的容器，通

8、常选用专门用作提升矿石的容器，通常选用箕斗箕斗；用作升降人员、材料、设备、提升矸石的容器选用用作升降人员、材料、设备、提升矸石的容器选用罐笼罐笼。一套提升设备兼作提升矿石和升降人员用时，应选用罐笼。一套提升设备兼作提升矿石和升降人员用时，应选用罐笼。当一个井筒装有两套提升设备时，提矿石的容器选用箕斗，当一个井筒装有两套提升设备时，提矿石的容器选用箕斗，而升降人员的提升容器仍选用罐笼。而升降人员的提升容器仍选用罐笼。提升容器的大小应通过具体计算来确定，也可以参照表提升容器的大小应通过具体计算来确定，也可以参照表121选取。表中提升容器具体规格尺寸，可参照有关的产品选取。表中提升容器具体规格尺寸，

9、可参照有关的产品目录查取。目录查取。2022/11/189井筒装备井筒装备 1罐道梁罐道梁 罐道梁是为安设罐道、梯子间、管路和电缆等装备用的，罐道梁是为安设罐道、梯子间、管路和电缆等装备用的，立井井筒采用刚性罐道时，在井筒内需设罐道梁。立井井筒采用刚性罐道时，在井筒内需设罐道梁。罐道梁每隔一定距离布置一层，一般采用金属材料。罐罐道梁每隔一定距离布置一层，一般采用金属材料。罐道梁按截面形式分有工字钢罐道梁、型钢组合空心罐道梁、道梁按截面形式分有工字钢罐道梁、型钢组合空心罐道梁、整体轧制的封闭空心罐道梁和异形整体轧制的封闭空心罐道梁和异形罐道梁等，见图罐道梁等，见图12-3。罐道梁的型号应该用计算

10、方法来确罐道梁的型号应该用计算方法来确定，也可以按经验选择，如定，也可以按经验选择，如表表12-2所示。所示。罐道梁与井壁的固定方式有梁端埋罐道梁与井壁的固定方式有梁端埋入井壁和用锚杆固定两种。入井壁和用锚杆固定两种。2022/11/18102022/11/18112罐道罐道 罐道是提升容器运行的在井筒中运行的导向装置。罐道是提升容器运行的在井筒中运行的导向装置。木罐道木罐道 木罐道只是在用普通罐笼升降人员和材料设备，而又采木罐道只是在用普通罐笼升降人员和材料设备，而又采用普通断绳保先险器时才被采用。要求木罐道木质致密坚用普通断绳保先险器时才被采用。要求木罐道木质致密坚固，一般用强度较大的松木

11、，并且要进行防腐处理。固，一般用强度较大的松木，并且要进行防腐处理。钢轨罐道钢轨罐道 通常采用的钢轨罐道是通常采用的钢轨罐道是38kg/m钢轨，也有采用钢轨，也有采用43kg/m钢轨的。每根钢轨的标准长度为钢轨的。每根钢轨的标准长度为12.5m，考虑到井筒内冬夏，考虑到井筒内冬夏温差，钢轨接头处须留有温差，钢轨接头处须留有4.5的伸缩缝。安装罐道时，每的伸缩缝。安装罐道时，每根钢轨罐道卡在四层罐道梁上，钢轨罐道与工字钢罐道梁之根钢轨罐道卡在四层罐道梁上，钢轨罐道与工字钢罐道梁之间的连接，采用特制的罐道卡子和螺栓固定如图间的连接，采用特制的罐道卡子和螺栓固定如图12-4所示。所示。2022/11

12、/1812 型钢组合罐道型钢组合罐道 型钢组合罐道是由槽钢加扁钢焊型钢组合罐道是由槽钢加扁钢焊接成的矩形空心罐道。接成的矩形空心罐道。组合罐道与罐道梁间的连接方式组合罐道与罐道梁间的连接方式如图如图12-5所示。所示。2022/11/1813 钢丝绳罐道钢丝绳罐道 目前使用的钢丝绳罐道有普通钢丝绳、密封钢丝绳和异目前使用的钢丝绳罐道有普通钢丝绳、密封钢丝绳和异形股钢丝绳三种。形股钢丝绳三种。钢丝绳罐道的固定有两种方式：一种是上端固定在井架钢丝绳罐道的固定有两种方式：一种是上端固定在井架的托梁上，下端在井底内挂以重锤拉紧，这种固定装置要求的托梁上，下端在井底内挂以重锤拉紧，这种固定装置要求有较深

13、的井底，井底水窝内的淤泥应及时清理，否则淤泥将有较深的井底，井底水窝内的淤泥应及时清理，否则淤泥将托住重锤使罐道绳松弛，造成提升容器的碰撞事故。另一种托住重锤使罐道绳松弛，造成提升容器的碰撞事故。另一种是将钢丝绳罐道的下端固定在井底内，而将上端在井架托梁是将钢丝绳罐道的下端固定在井底内，而将上端在井架托梁上用液压千斤顶拉紧。上用液压千斤顶拉紧。为了保证提升容器运行平稳和提升工作安全，罐道绳为了保证提升容器运行平稳和提升工作安全，罐道绳必须具有一定的拉紧力和刚度。必须具有一定的拉紧力和刚度。2022/11/18142022/11/18152022/11/18163其他隔间其他隔间 井筒断面内还有

14、梯子间和管井筒断面内还有梯子间和管路电缆间。梯子间是矿井井下经路电缆间。梯子间是矿井井下经立井井筒通往地面的一个安全出立井井筒通往地面的一个安全出口。梯子间的梯子多采用折返式口。梯子间的梯子多采用折返式布置，如图布置，如图12-6所示。所示。管路电缆间，主要安设有排管路电缆间，主要安设有排水管、供水管、压气管和各种电水管、供水管、压气管和各种电缆。缆。2022/11/1817 确定井筒断面尺寸确定井筒断面尺寸 井筒断面尺寸主要指井筒直径。根据选定的井筒横断面井筒断面尺寸主要指井筒直径。根据选定的井筒横断面布置方式，提升容器的规格和数量。罐道规格、梯子间和管路布置方式，提升容器的规格和数量。罐道

15、规格、梯子间和管路电缆间的尺寸，以及根据预选的罐道梁型号和有关的安全间隙电缆间的尺寸，以及根据预选的罐道梁型号和有关的安全间隙确定井筒净直径。确定井筒净直径。煤矿安全规程煤矿安全规程规定：立井内提升容器之规定：立井内提升容器之间，以及提升容器最突出部分与井壁和罐道梁之间的最小间隙，间，以及提升容器最突出部分与井壁和罐道梁之间的最小间隙，必须符合表必须符合表12-3的规定。的规定。2022/11/18181井筒直径确定步骤如下：井筒直径确定步骤如下：1)根据井筒用途和所采用的提升容器，选择井筒装备根据井筒用途和所采用的提升容器，选择井筒装备的类型，确定井筒断面布置形式。的类型，确定井筒断面布置形

16、式。2)根据所选用的井筒装备类型，初步选定罐道梁规格根据所选用的井筒装备类型，初步选定罐道梁规格和罐道规格。和罐道规格。3)根据提升间、梯子间、管路和电缆的布置与尺寸，根据提升间、梯子间、管路和电缆的布置与尺寸，以及以及煤矿安全规程煤矿安全规程规定的安全间隙规定的安全间隙(表表12-3)，用图解法或，用图解法或解析法求出井筒净直径的近似值，然后按解析法求出井筒净直径的近似值，然后按煤炭工业设计规煤炭工业设计规范范的规定，当井筒净直径小于的规定，当井筒净直径小于6.5m时，以时，以0.5m进级确定进级确定井简净直径。一般以井简净直径。一般以0.2m进级确定。进级确定。4)根据初步确定的井筒净直径

17、，验算罐道梁和罐道。根据初步确定的井筒净直径，验算罐道梁和罐道。2022/11/1819 5）根据验算结果进行必要的调整，重新安全间隙。）根据验算结果进行必要的调整，重新安全间隙。2通风校核通风校核 对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径，必须按对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径，必须按照照煤矿安全规程煤矿安全规程的要求进行通风速度校核，要求井筒内的的要求进行通风速度校核，要求井筒内的风速不大于允许的最高风速，即：风速不大于允许的最高风速，即：式中式中 v通过井筒的风流速度，通过井筒的风流速度，m/s；S0井筒通风有效断面面积，井内设有梯子间时井筒通风有效断面面积，井内设有梯子间时S0

18、=S-A，不设梯子间时，不设梯子间时S0=0.9S；S为井筒净断面面积，；为井筒净断面面积，；A为梯子间断面面积，为梯子间断面面积，A取取2.0m2；Q通过井筒的风量，通过井筒的风量，m3/s；vmax井简中允许的最高风速，井简中允许的最高风速，m/s。2022/11/1820煤矿安全规程煤矿安全规程规定：升降人员和物料的井筒，规定：升降人员和物料的井筒，vmax=8m/s；专为升降物料的井筒，；专为升降物料的井筒，vmax=12m/s；无提；无提升设备的风井，升设备的风井，vmax=15m/s。验算结果验算结果v vmax时，井筒净直径应该适当加大。时，井筒净直径应该适当加大。2022/11

19、/1821 3井筒掘进断面尺寸井筒掘进断面尺寸 井筒掘进断面尺寸由井筒净断面尺寸与永久支护厚度。井筒掘进断面尺寸由井筒净断面尺寸与永久支护厚度。井筒永久支护的设计，首先是确定井壁结构，然后确定井筒永久支护的设计，首先是确定井壁结构，然后确定井壁厚度。井壁厚度。目前常用的井壁结构包括砌块井壁（料石、砖、混凝土）目前常用的井壁结构包括砌块井壁（料石、砖、混凝土）、整体浇筑式井壁（混凝土、钢筋混凝土）、锚喷井壁、装、整体浇筑式井壁（混凝土、钢筋混凝土）、锚喷井壁、装配式井壁（弧板地面制成、井下装配、壁后注浆）和复合井配式井壁（弧板地面制成、井下装配、壁后注浆）和复合井壁（两层以上井壁组合）。采用现浇

20、混凝土、混凝土预制块壁（两层以上井壁组合）。采用现浇混凝土、混凝土预制块和料石井壁时，可按表和料石井壁时，可按表12-4选取井壁厚度。对于砌块井壁选取井壁厚度。对于砌块井壁 还还需加上需加上100的壁后充填厚度。的壁后充填厚度。222022/11/182022/11/1823第三节第三节 井筒表土施工井筒表土施工 立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和不稳定表土层两种。稳定表土层和不稳定表土层两种。稳定表土层就是在井筒掘砌过程中，井帮易于维护，用稳定表土层就是在井筒掘砌过程中，井帮易于维护，用普通施工方法能够顺利通过的表土层

21、，其中包括含非饱和水普通施工方法能够顺利通过的表土层，其中包括含非饱和水的粘土层、含少量水的砂质粘土、无水的大孔土和含水量不的粘土层、含少量水的砂质粘土、无水的大孔土和含水量不大的砾石层等。不稳定表土层就是在在井筒掘砌过程中，井大的砾石层等。不稳定表土层就是在在井筒掘砌过程中，井帮很难维护，用普通施工方法不能通过的表土层，其中包括帮很难维护，用普通施工方法不能通过的表土层，其中包括含水砂土、淤泥、含饱和水的粘土、浸水的大孔土和含水量含水砂土、淤泥、含饱和水的粘土、浸水的大孔土和含水量较大的砾石层等。较大的砾石层等。根据表土的性质及其所采用的施工设施，井筒表土施工根据表土的性质及其所采用的施工设

22、施，井筒表土施工方法可分为普通施工方法和特殊施工方法两大类方法可分为普通施工方法和特殊施工方法两大类 2022/11/1824一、井筒表土普通施工法一、井筒表土普通施工法砌筑锁口砌筑锁口 1木质临时锁口，木质临时锁口，如图如图12-10所示所示。2022/11/1825 2临时钢结构锁口，临时钢结构锁口，(图12-11)。3永久混凝土锁口。永久混凝土锁口。2022/11/1826施工施工 1井圈背板普通施工法井圈背板普通施工法 人工或抓岩机出土，下掘一小段后（空帮距不超过人工或抓岩机出土，下掘一小段后（空帮距不超过1.2m），），然后用井圈、背板临时支护，掘一小段后（一般不超过然后用井圈、背板

23、临时支护，掘一小段后（一般不超过30m），再），再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此，周而复始，由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此，周而复始，直至基岩。这种方法适用于较稳定的土层。如图直至基岩。这种方法适用于较稳定的土层。如图12-12。2022/11/1827 2吊挂井壁施工法吊挂井壁施工法 用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。段用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。段高一般高一般0.51.5m。采用台阶式或分段分块，并配以超前小井。采用台阶式或分段分块，并配以超前小井降低水位的挖掘方法（图降低水位的挖掘方法（图12-13）。为了防止井壁井壁拉裂或）

24、。为了防止井壁井壁拉裂或脱落，在井壁内设置钢筋，（图脱落，在井壁内设置钢筋，（图12-14）。）。2022/11/1828 吊挂井壁施工法可用于渗透系数大于吊挂井壁施工法可用于渗透系数大于5m/d，流动性，流动性小，水压不大于小，水压不大于0.2MPa的砂层和透水性强的卵石层，以及的砂层和透水性强的卵石层，以及岩石风化带。岩石风化带。吊挂井壁施工法使用的设备简单，施工安全。但工序吊挂井壁施工法使用的设备简单，施工安全。但工序转换频繁，井壁接茬多，封水性差。故常在通过整个表土转换频繁，井壁接茬多，封水性差。故常在通过整个表土层后，自下而上复砌第二层井壁。为此，需按井筒设计规层后，自下而上复砌第二

25、层井壁。为此，需按井筒设计规格，适当扩大设计断面。格，适当扩大设计断面。292022/11/18 3板桩法板桩法 对于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前，可先人对于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前，可先人工或打桩机在工作面或地面沿井筒荒径（井筒周边外缘）打工或打桩机在工作面或地面沿井筒荒径（井筒周边外缘）打入一排密集的板桩，形成一个密封的圆筒，用以支承井壁，入一排密集的板桩，形成一个密封的圆筒，用以支承井壁，在它的保护下进行掘进。在它的保护下进行掘进。板桩材料可采用木材和金属板桩材料可采用木材和金属材料两种。木板桩用于厚度为材料两种。木板桩用于厚度为36m的不稳定表土层。金属的不稳定表土层。

26、金属板桩可根据打桩设备的能力条件，板桩可根据打桩设备的能力条件，适用于厚度适用于厚度810m厚的厚的不稳定土层，与其它方法相结不稳定土层，与其它方法相结合，应用深度更大。如图合，应用深度更大。如图12-15。2022/11/1830提升方式提升方式 1汽车起重机。适用于井筒深度尚未超过汽车起重机。适用于井筒深度尚未超过30m的情况下，的情况下，只能采用很小的吊桶，运行速度很慢。只能采用很小的吊桶，运行速度很慢。2三角架。它是一种用于井筒深度未超过三角架。它是一种用于井筒深度未超过20m的情况下，的情况下，效率低，设备简单，使用方便。效率低，设备简单，使用方便。三脚架构件可用圆木，也可用钢管，图

27、三脚架构件可用圆木，也可用钢管，图12-16。还有用双面。还有用双面三角架的三角架的(图图12-17)。312022/11/18 3简易井架与小绞车提升。简易井架与小绞车提升。从简易井架的外形可分为人字形、帐幕式、一面坡、龙从简易井架的外形可分为人字形、帐幕式、一面坡、龙门架等几种。它们配以小绞车和小吊桶，可用于井简深度门架等几种。它们配以小绞车和小吊桶，可用于井简深度在在2050m范围内的表土施工，图范围内的表土施工，图12-18为简易帐幕式井架，为简易帐幕式井架，12-19为龙门架。为龙门架。322022/11/184、标准凿井井架。、标准凿井井架。2022/11/1833 表土施工的提升

28、方式与施工程序是密切关联的，表土施工的提升方式与施工程序是密切关联的，在选择时应同时考虑。它们的确定主要取决于地质条在选择时应同时考虑。它们的确定主要取决于地质条件扣施工方法，一般可分为以下几种情况：件扣施工方法，一般可分为以下几种情况：利用简易设备施工；利用简易设备施工；直接利用凿井井架施工；直接利用凿井井架施工；先利用简易设备后利用凿井井架等方法。先利用简易设备后利用凿井井架等方法。2022/11/1834二、井筒表土特殊施工法二、井筒表土特殊施工法1冻结法冻结法 冻结法凿井就是在井筒掘冻结法凿井就是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围

29、用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层冻结成一个封的不稳定表土层冻结成一个封闭坚固的冻结圈闭坚固的冻结圈(图图12-20)，防，防止水或流砂涌入井筒，然后在止水或流砂涌入井筒，然后在冻结圈的保护下进行掘砌工作。冻结圈的保护下进行掘砌工作。待井筒掘砌到预计深度后，进待井筒掘砌到预计深度后，进行拔冻结管和充填，最后解冻。行拔冻结管和充填，最后解冻。2022/11/18351）钻冻结孔）钻冻结孔 为了形成冻结圈，首先要在井筒周围钻一定数量的为了形成冻结圈，首先要在井筒周围钻一定数量的冻结孔，以便在孔内安装带底锥的冻结管和底部开口的冻结孔，以便在孔内安装带底锥的冻结管和底部开口的供液管。供液管。冻结

30、孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上，冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上，冻结孔间距一般为冻结孔间距一般为0.91.3m，孔径为，孔径为200250，孔深，孔深应比冻结深度大应比冻结深度大510m。我国常用红我国常用红500型、红旗油压型、红旗油压650型和型和TXB-A型旋转型旋转式钻机钻冻结孔，对钻孔的要求是，终孔直径要比冻结式钻机钻冻结孔，对钻孔的要求是，终孔直径要比冻结管管箍外径大管管箍外径大1025，钻孔偏斜率应小于，钻孔偏斜率应小于5%。2022/11/1836 2)冻结冻结 (1)制冷过程制冷过程 整个制冷过程包括三个循环系统，即氨循系统、盐水循环系统盐水循环系统和冷却

31、水循环系统冷却水循环系统，如图12-21所示。801201620-25-352022/11/1837 (2)冻结方案冻结方案 冻结方案有一次冻全深、局部冻结、差异冻结和分期冻结方案有一次冻全深、局部冻结、差异冻结和分期冻结等几种。冻结等几种。一次冻全深方案的适应性强，应用广泛；一次冻全深方案的适应性强，应用广泛；局部冻结就是只在局部涌水部位进行冻结；局部冻结就是只在局部涌水部位进行冻结；差异冻结又叫长短管冻结，即冻结管有长短两种间隔差异冻结又叫长短管冻结，即冻结管有长短两种间隔布置；布置；分期冻结是当一次冻结深度很大时，为了避免使用过分期冻结是当一次冻结深度很大时，为了避免使用过多的制冷没备而

32、将全深分为数段多的制冷没备而将全深分为数段(通常分为两段通常分为两段)，从上而下依，从上而下依次进行冻结。次进行冻结。2022/11/1838 (3)冻结段井筒掘砌冻结段井筒掘砌 采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时，即当冻采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时，即当冻结壁已形成而又尚末冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既结壁已形成而又尚末冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既有利于掘进又不会造成涌水冒砂事故。但是，在冻结井筒掘进有利于掘进又不会造成涌水冒砂事故。但是，在冻结井筒掘进过程中很准保证处于理想状态，往往整个井筒被冻实，对于这过程中很准保证处于理想状态，往往整个井筒被冻实，对于这

33、种坚硬的冻土也耍采用钻眼爆破法进行掘进，有条件时也可采种坚硬的冻土也耍采用钻眼爆破法进行掘进，有条件时也可采用冻土掘进机掘进。用冻土掘进机掘进。冻结井壁一般都采用钢筋混凝土或混凝土双层井壁，外冻结井壁一般都采用钢筋混凝土或混凝土双层井壁，外层井壁的厚度一般为层井壁的厚度一般为400，它是随着掘进而砌筑的。内层井壁，它是随着掘进而砌筑的。内层井壁一般厚一般厚600，它是在通过冻土段后自下而上一次砌到井口。，它是在通过冻土段后自下而上一次砌到井口。2022/11/1839 2钻井法钻井法 钻井法凿井，通常是利用大型回转式钻机，将井筒分次钻井法凿井，通常是利用大型回转式钻机，将井筒分次扩孔钻成或是全

34、断面一次钻成。扩孔钻成或是全断面一次钻成。1)钻进钻进 钻进方式多采用分次钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻至井筒全深，钻头一次钻至井筒全深，而后分次扩孔，如图而后分次扩孔，如图12-22所示。所示。2022/11/18402)泥浆洗井护壁泥浆洗井护壁 使刀具始终直接使刀具始终直接作用于未破碎的岩石面作用于未破碎的岩石面上。上。泥浆的另一个重要泥浆的另一个重要作用就是护壁。泥浆的作用就是护壁。泥浆的护壁作用，一方面是借护壁作用，一方面是借助本身的液柱压力平衡助本身的液柱压力平衡地压；另一方面是在井地压；另一方面是在井帮上形成泥皮，堵塞裂帮上形成泥皮，堵塞裂

35、隙，防止片帮。隙，防止片帮。3)沉井和壁后充填沉井和壁后充填悬浮下沉井壁的施工悬浮下沉井壁的施工如图，如图，12-23所示。所示。2022/11/1841 3沉井法沉井法 沉井法，就是在设计的井筒位置上构筑带刃脚的沉井井沉井法，就是在设计的井筒位置上构筑带刃脚的沉井井壁，而后在其保护下挖土，井壁随着掘进面下沉，同时在地壁，而后在其保护下挖土，井壁随着掘进面下沉，同时在地面上相应地砌筑接高井壁。这种沉井方法通常称做沉井法。面上相应地砌筑接高井壁。这种沉井方法通常称做沉井法。为了增加沉井的下沉深度，可采用在沉井上加外荷载为了增加沉井的下沉深度，可采用在沉井上加外荷载的办法使之强制下沉，这种沉井方法

36、通常称做强制沉井。的办法使之强制下沉，这种沉井方法通常称做强制沉井。从施工情况来看，泥浆护壁淹水沉井法具有很大的优从施工情况来看，泥浆护壁淹水沉井法具有很大的优越性，在国内外用得都比较成功。它的概貌如图越性，在国内外用得都比较成功。它的概貌如图12-24所所示。示。1.淹水沉井淹水沉井2.普通沉井普通沉井2022/11/18422022/11/1843 沉井时的破土方法有高压水破土和钻机破土两种。高沉井时的破土方法有高压水破土和钻机破土两种。高压水破土方法，是用通过水枪喷嘴的高压水射流破坏土层压水破土方法，是用通过水枪喷嘴的高压水射流破坏土层结构，水的压力力结构，水的压力力1830大气压。用高

37、压水破土掘进时，大气压。用高压水破土掘进时，一般都采用压气排渣。压气排渣设备的工作原理如同一般都采用压气排渣。压气排渣设备的工作原理如同12-25所示。所示。沉井下沉到设计深度后，如果沉井的偏斜在允许范围沉井下沉到设计深度后，如果沉井的偏斜在允许范围内，应及时进行注浆固井工作，使沉井井壁与井帮固结在内，应及时进行注浆固井工作，使沉井井壁与井帮固结在一起，防止继续下沉或漏水。注浆前一般需在水下浇注混一起，防止继续下沉或漏水。注浆前一般需在水下浇注混凝土止水垫封底，以防止冒砂跑浆。如果刃脚已插入风化凝土止水垫封底，以防止冒砂跑浆。如果刃脚已插入风化基岩内，也可以不进行封底而直接注浆。一般是利用预埋

38、基岩内，也可以不进行封底而直接注浆。一般是利用预埋的泥浆管和注浆管向壁后注水泥浆。沉井和套井之间则耍的泥浆管和注浆管向壁后注水泥浆。沉井和套井之间则耍用毛石混凝土充填。用毛石混凝土充填。2022/11/1844 第四节第四节 立井基岩施工立井基岩施工 一、钻眼爆破工作钻眼设备钻眼设备 钻眼通常采用手持式凿岩机，近几年已开始使用伞形钻眼通常采用手持式凿岩机，近几年已开始使用伞形钻架钻架(图图12-26)。2022/11/18452022/11/1846爆破工作爆破工作 1炸药和起爆器材的选择炸药和起爆器材的选择 在立井施工中，工作面常有积水，要采用抗水岩石炸在立井施工中，工作面常有积水，要采用抗

39、水岩石炸药、水胶炸药和硝化甘油炸药。药、水胶炸药和硝化甘油炸药。起爆器材通常采用国产起爆器材通常采用国产8号秒延期电雷管，毫秒延期号秒延期电雷管，毫秒延期电雷管和导爆管索。放炮电源多采用交流电源，但电压不得电雷管和导爆管索。放炮电源多采用交流电源，但电压不得超过超过380伏。伏。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的井筒内，必须采用煤矿安在有瓦斯或煤尘爆炸危险的井筒内，必须采用煤矿安全炸药和瞬发电雷管。使用毫秒延期电雷管时，最后一段的全炸药和瞬发电雷管。使用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过延期时间不得超过130毫秒。毫秒。2022/11/1847 2爆破参数的确定爆破参数的确定 炮眼深度是根据岩

40、石性质、凿岩爆破器材和循环劳动炮眼深度是根据岩石性质、凿岩爆破器材和循环劳动组织等因素决定的。当前在立井井筒施工中，炮眼的深度以组织等因素决定的。当前在立井井筒施工中，炮眼的深度以浅孔或中深孔（浅孔或中深孔（2.03.5m）为宜。）为宜。炸药消耗量是根据岩石性质、井简断面大小和爆破要炸药消耗量是根据岩石性质、井简断面大小和爆破要求等因素决定的。求等因素决定的。确定炸约消耗量的方法，可采用工程类比法或是根据确定炸约消耗量的方法，可采用工程类比法或是根据矿山井巷工程预算定额矿山井巷工程预算定额选取，立井井筒基岩施工炸选取，立井井筒基岩施工炸药和雷管消耗量定额如表药和雷管消耗量定额如表12-6所示。

41、所示。2022/11/1848表12-6 立井基岩施工炸药和雷管消耗量定额 10m2022/11/1849炮眼布置炮眼布置在圆形断面的井简中，炮眼都按同心圆周布置。在圆形断面的井简中，炮眼都按同心圆周布置。掏槽方式可采用直眼掏槽或锥形掏槽。掏槽方式可采用直眼掏槽或锥形掏槽。炮眼数目和布置圈数是由具体的爆破条件决定的。若采炮眼数目和布置圈数是由具体的爆破条件决定的。若采用光面爆破，周边眼间距用光面爆破，周边眼间距E为为400600；周边眼与辅助眼；周边眼与辅助眼圈间距圈间距(即最小抵抗线即最小抵抗线)E/M M为周边眼密集系数一般为为周边眼密集系数一般为0.81.0；辅助眼圈距和辅助眼间距，一般

42、为；辅助眼圈距和辅助眼间距，一般为0.70.9m，掏，掏槽眼圈径和眼距，可由掏槽方式和岩石性质决定。槽眼圈径和眼距，可由掏槽方式和岩石性质决定。图图12-27为万年风井炮眼布置，主要爆破参数如表为万年风井炮眼布置，主要爆破参数如表12-7。2022/11/18502022/11/1851 采用光面爆破时，为了取得比较好的光爆效果，周边采用光面爆破时，为了取得比较好的光爆效果，周边眼应采用眼应采用2025的小直药卷或采用一般药卷不偶合缓冲的小直药卷或采用一般药卷不偶合缓冲间隔装药结构。间隔装药结构。立井掘进中的联线方式多采用并联。若一次起爆的雷立井掘进中的联线方式多采用并联。若一次起爆的雷管数较

43、多，采用并联不能满足准爆电流要求时，可以采用管数较多，采用并联不能满足准爆电流要求时，可以采用串并联或并串联。串并联或并串联。装药、联线和放炮工作，必须严格遵守装药、联线和放炮工作，必须严格遵守煤矿煤矿安全规程安全规程的有关规定。的有关规定。2022/11/1852二、装岩提升二、装岩提升 装岩工作装岩工作 目前已普遍采用抓岩机装岩，实现了装岩机械化。目前已普遍采用抓岩机装岩，实现了装岩机械化。在煤矿立井施工中多采用中心回转式抓岩机其结构在煤矿立井施工中多采用中心回转式抓岩机其结构如图如图12-28所示，技术特征如表所示，技术特征如表12-7。2022/11/1853 提高抓岩生产率是缩短装岩

44、提提高抓岩生产率是缩短装岩提升工序时间的重要途径，在施工中升工序时间的重要途径，在施工中应泣急下列几点：应泣急下列几点：1注意机械维修保养，使它经常处于注意机械维修保养，使它经常处于良好的工作状态。良好的工作状态。2提高操作技术，使抓取和投放动提高操作技术，使抓取和投放动作准确。作准确。3改进钻眼爆破工作使爆破后的岩改进钻眼爆破工作使爆破后的岩堆，岩石块度，有利于机械抓岩。堆，岩石块度，有利于机械抓岩。4吊捅直径应与抓斗张开直径相适吊捅直径应与抓斗张开直径相适应，提升能力满足抓岩工作需要。应，提升能力满足抓岩工作需要。2022/11/1854 提廾工作提廾工作 1提升容器立井凿井提升容器都采用

45、吊桶。提升容器立井凿井提升容器都采用吊桶。2提升钢丝绳，提升钢丝绳一般采用多层股不旋转提升钢丝绳，提升钢丝绳一般采用多层股不旋转圆形钢丝绳圆形钢丝绳3提升机，主要是单绳缠绕式卷筒提升机。提升机，主要是单绳缠绕式卷筒提升机。4提升辅助设施，包括提升天轮、导向稳绳、稳绳提升辅助设施，包括提升天轮、导向稳绳、稳绳天轮、稳绳悬吊凿井绞车等。天轮、稳绳悬吊凿井绞车等。排矸工作排矸工作 1翻矸方式，人工翻矸和自动翻矸，（座钩式自动翻翻矸方式，人工翻矸和自动翻矸，（座钩式自动翻矸矸如图所示如图所示）2排矸方法，采用汽车或矿车排矸。排矸方法，采用汽车或矿车排矸。2022/11/18552022/11/1856

46、2022/11/1857三、井筒支护三、井筒支护临时支护临时支护采用井圈背板采用井圈背板采用锚喷采用锚喷 永久支护永久支护有料石井壁有料石井壁 混凝土井壁混凝土井壁 浇注混凝土井壁施工，先在地面搅拌站将混凝土搅拌浇注混凝土井壁施工，先在地面搅拌站将混凝土搅拌好，然后经输料管或吊桶输送到井下浇入筑壁模板内。混好，然后经输料管或吊桶输送到井下浇入筑壁模板内。混凝土搅拌上料系统如图凝土搅拌上料系统如图12-29所示。所示。2022/11/1858 浇注混凝土井壁的模板有木模板和金属模板。常用的金属浇注混凝土井壁的模板有木模板和金属模板。常用的金属模板有装配式、液压滑开式和整体下移式等。整体下移式模模

47、板有装配式、液压滑开式和整体下移式等。整体下移式模板的结构如图板的结构如图12-30所示，其他类型模板的结构可查阅所示，其他类型模板的结构可查阅井巷井巷工程施工手册工程施工手册。锚喷支护的施工工艺如图。锚喷支护的施工工艺如图12-31所示所示，2022/11/1859四、立井施工辅助工作四、立井施工辅助工作通风工作通风工作 压入式通风，一般适用于井深小于压入式通风，一般适用于井深小于400m的井筒。的井筒。采用抽出式通风时，风筒将工作面的污浊空气向外采用抽出式通风时，风筒将工作面的污浊空气向外抽，这时井筒内为新鲜空气，施工人员可尽快返回工作面。抽，这时井筒内为新鲜空气，施工人员可尽快返回工作面

48、。当井筒较深时，采用抽出式通风为主，压入式为辅的当井筒较深时，采用抽出式通风为主，压入式为辅的通风，可增大通风系统的风压，提高通风效果。通风，可增大通风系统的风压，提高通风效果。风机主要采用风机主要采用BKJ系列轴流式局部通风机，也可采用离系列轴流式局部通风机，也可采用离心式通风机。一般采用两台不同能力的风机并联。风筒直径心式通风机。一般采用两台不同能力的风机并联。风筒直径一般为一般为0.51.0m。风筒一般用钢丝绳悬吊或者固定在井壁。风筒一般用钢丝绳悬吊或者固定在井壁上，随着井筒的下掘而不断下放或延伸上，随着井筒的下掘而不断下放或延伸 2022/11/1860 井筒涌水的处理井筒涌水的处理

49、1注浆堵水注浆堵水1）地面预注浆）地面预注浆 地面预注浆的钻孔布置如图地面预注浆的钻孔布置如图12-32所示，钻孔布置在大于井筒掘进所示，钻孔布置在大于井筒掘进直径直径1.03.0m的圆周上。的圆周上。注浆时，若含水层比较薄，可注浆时，若含水层比较薄，可将含水岩层一次注完全深；若含水将含水岩层一次注完全深；若含水层较厚，则应分段注浆。层较厚，则应分段注浆。分段注浆的顺序有两种：一种分段注浆的顺序有两种：一种是自上向下分段钻孔，分段注浆；是自上向下分段钻孔，分段注浆；另一种是注浆孔一次钻到含水岩层另一种是注浆孔一次钻到含水岩层以下下以下下34m，而后自下向上借助，而后自下向上借助止浆塞分段注浆。

50、止浆塞分段注浆。2022/11/1861 2）工作面预注浆）工作面预注浆 当含水岩层埋藏较深当含水岩层埋藏较深时，可以采用井简工作面时，可以采用井简工作面预注浆。预注浆。工作面预注浆如图工作面预注浆如图12-33所示，注浆孔间距所示，注浆孔间距的大小取决于浆液在含的大小取决于浆液在含水岩层内的扩散半径，水岩层内的扩散半径，一般为一般为1.01.5m。2022/11/18623）壁后注浆）壁后注浆 井筒掘砌完后，往往由于井壁质量欠佳而造成井壁渗井筒掘砌完后，往往由于井壁质量欠佳而造成井壁渗水，必须进行壁后注浆加固封水。壁后注浆一般是自上而水，必须进行壁后注浆加固封水。壁后注浆一般是自上而下分段进