竖井、斜井施工.ppt

第七章 竖井 斜井施工 竖井 斜井施工 竖井施工斜井施工斜井 竖井施工治水 问题 什么是平洞 竖井 斜井 并举例说明 答 井的倾角在0 10 之间的为平洞 井的倾角在10 45 之间的为斜井 井的倾角在45 90 之间的为竖井 7 1竖井施工 引黄工程 7 1竖井施工 1 竖井是地下工程中的常见工程地下矿山 煤炭 金属 非金属等山岭隧道 公路 铁路水电 水利工程城市市政工程军事 国防工程 竖井概况 7 1竖井施工 2竖井的类型与结构 7 1竖井施工 根据井筒的用途不同 立井井筒一般分为三种 主井 副井和风井 主井 专门用来提升煤炭的井筒称为主井 主井内设有箕斗 故又称箕斗井 副井 用于升降人员 设备 材料及提升矸石的井筒称为副井 井筒内通常设有罐笼 故又称为罐笼井 某些特大型矿井还有专门为提升矸石服务的矸石井 风井 主要作为通风用的井筒 称为风井 一般作为出风用 也可当作全矿的安全出口 3 竖井井筒的特点深度较大 施工工期长地质条件复杂 施工难度大施工技术复杂 安全要求高 竖井概况 7 1竖井施工 竖井概况 4 井筒的组成井颈 靠近地表的一段井筒井身 井筒的主干部位 所占井的比例比较大 井底 井身以下为井底 7 1竖井施工 在井筒进入正常施工之前 不论采用哪一种施工方法 都应先砌筑锁口 用以固定井筒位置 铺设井盖 封严井口和吊挂临时支架或井壁 7 1竖井施工 台阶形井颈 竖井概况 7 1竖井施工 倒锥形井颈 竖井概况 7 1竖井施工 井口施工 分类 基岩层表土层特点 基岩层 比较稳定 容易开挖 表土层 地质条件复杂 稳定性差 因此表土层施工比较困难 7 1竖井施工 步骤 1 在竖井施工前首先要标定井筒中心 2 井口向下开挖2 4m深开始井颈锁口 提升方法 简易提升法1 三脚架提升2 龙门架提升3 汽车起重机提升 加固井壁 防止下坍 7 1竖井施工 龙门架提升 7 1竖井施工 汽车起重机提升 7 1竖井施工 竖井施工方法 钻爆法开挖基岩的三项作业 1 开挖2 永久支护3 安装 7 1竖井施工 竖井施工方法 施工方案分类 1 单行作业2 平行作业3 短段掘砌4 一次成井5 反井刷大 7 1竖井施工 施工方案分类 1 单行作业 图7 1 顺序 凿爆装运砌筑支护 下上 最后再进行井筒设备安装 优点 单行作业所需用的设备少 工作组织简单 因此较为安全 缺点 掘砌作业是按顺序进行的 将延迟整个井筒的开凿速度 7 1竖井施工 施工方案分类 1 单行作业 图7 1 适用范围 井筒深度不大 200m左右 及地层比较稳定 井筒断面较小 砌壁速度很快和凿井设备不足的情况下 采用 现状 单行作业在我国用得较多 7 1竖井施工 施工方案分类 2 平行作业步骤 挖掘岩石与砌壁在两个相邻的井段中同时进行 井筒设备安装要在井筒掘砌全部完成之后进行 优点 平行作业成井速度比单行作业快 缺点 适用的掘进设备较多 工作组织复杂 安全性较差 7 1竖井施工 施工方案分类 2 平行作业适用范围 井筒较深 大于250m 断面较大 直径大于5m 围岩较稳固 涌水量较小 掘进设备充足且施工队伍技术熟练的条件下 可以采用 7 1竖井施工 施工方案分类 3 短段掘砌特点 其特点是段短 因而不需要架设临时支护 适用范围 短段掘进方案一般适用于不允许有较大暴露面积和较长暴露时间的稳定岩层中 7 1竖井施工 施工方案分类 4 一次成井特点 掘进 砌壁和安装三项作业分别在不同的井段内顺序或平行进行 掘 砌 安顺序作业一次成井 掘砌 掘安平行作业一次成井 短段三行作业一次成井 7 1竖井施工 施工方案分类 5 反井刷大特点 地形条件合适能把平洞巷道送到未来井筒的下部时 或在未来井筒下部已开挖了平洞 可以从下而上先开小天井 再从上而下刷大断面 优点 采用此法凿井 不必用吊桶提升岩碴 岩石仅从天井中溜下 从平洞上装运 不需排水设备 爆破通风也较容易 因此所用设备少 成井速度快 成本低 7 1竖井施工 打眼 爆破后通风 拆除导轨 7 1竖井施工 华 1型吊罐构造 气动吊罐反井施工示意图 7 1竖井施工 竖井凿岩爆破 竖井施工顺序 凿岩 装药爆破 通风 清扫吊盘和临时井圈 排水 装岩清底 提升 支护凿岩 1 竖井凿岩主要是钻凿垂直向下或倾斜向下的炮眼 2 孔深比平洞浅 一般要小于2m 设备条件好时 可以达2 5 3m深 3 为调整水压 水箱位置下移 7 1竖井施工 竖井凿岩爆破 爆破 1 采用新奥法施工 光面或预裂爆破的单位耗药量比平洞略高 可参照定额或有关公式计算 2 竖井施工时工作面总处在积水状态 因此 竖井爆破要使用抗水炸药 3 竖井施工中 一般不用导火线雷管爆破 而用导爆管或电雷管 不允许在井下点炮 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 分类 1 反井刷大法开挖 采用平洞装岩法 如图7 7 2 由上向下开挖法 则岩碴就需要靠抓岩和提升排除 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 装岩 1 人工装岩 机械装岩2 装岩是竖井施工过程最繁重 最占工时的工序 占60 3 抓岩机 中心回转式 环形轨道式 钢丝绳悬吊式 7 1竖井施工 抓岩机 抓岩机 1 抓斗 2 臂杆 3 提升机构 4 回转机构 5 变幅机构 6 机架 7 司机室 8 变幅推力油缸9 行走小车 10 抓斗 11 下层吊盘 中心回转式抓岩机 1 抓斗 2 提升机构 3 操纵室 4 行走机构 5 中心回转机构 6 环行小车 7 环行轨道 8 吊盘固定装 环形轨道式抓岩机 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 7 1竖井施工 a 矸石吊桶 b 底卸式材料吊桶 挂钩式吊桶 材料吊桶 竖井掘进时 矸石吊桶提至卸矸台后 通过翻矸装置将矸石卸出 矸石经过溜矸槽或矸石仓卸入自翻汽车或矿车上 然后运往排矸场 翻矸方式有人工翻矸和自动翻矸两种 挂钩式翻矸方式1 溜矸槽 2 提升绳 3 吊桶 4 吊钩 5 卸矸门 7 1竖井施工 竖井开凿时的基本提升方式有单钩和双钩两种 单钩提升时 提升机使用一个工作卷筒和一个终端荷载 而双钩提升时 提升机的主轴上使用两个工作卷筒 并各设一个终端荷载 只是两荷载的提升方向相反 1 提升方式的选择 单钩提升 单行作业 双钩提升 平行作业 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 1 提升方式的选择 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 1 提升方式的选择适用范围 一般认为 在井筒断面较小时 井筒深度小于300m的条件下 用一套单钩提升较为合理 如果井筒断面较大 深度在250m以上 适用双钩较为合理 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 2 提升容器的选择 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 7 1竖井施工 3 钢丝绳和提升机的选择 矿用提升钢丝绳都是丝 股 绳结构 即先由钢丝捻成绳股 再由绳股捻成绳 提升钢丝绳各部分名称如图所示 直径从0 4 4mm不等 常用钢丝的抗拉强度 1550N mm2和1700N mm2 竖井装岩与提升 3 钢丝绳和提升机的选择钢丝绳根据计算单位长度重量值选取 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 3 钢丝绳和提升机的选择选择卷扬机提升卷扬力计算 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 3 钢丝绳和提升机的选择选择卷扬机提升电动机功率计算 7 1竖井施工 竖井装岩与提升 提升 竖井提升包括提升岩石 运送设备和材料 升降人员 3 钢丝绳和提升机的选择适用范围 当井深小于30m时 采用简易提升方式 而深井施工时 其提升应使用型钢井架或混凝土结构井架 7 1竖井施工 矿区斜井 斜井开挖特点 1 对围岩的扰动范围比同断面的平洞大 2 钻孔的作业条件差 对钻孔方向要求高 3 装岩条件差 目前装岩机械种类较少 且适用性较差 故装岩占用的劳动力较大 4 由下向上倾斜开挖时 通风排烟较为困难 由上向下倾斜开挖时 排水困难 5 为保证准确成型和贯通 对测量工作要求高 7 2斜井施工 斜井开挖特点 6 斜井凿岩爆破所需的孔数和药量较平洞多 特别是靠底板边的炮孔所需的药量更多 7 底孔有时被水淹 需使用抗水炸药 8 为防止井底板抬高 要求底孔斜率大于斜井底板斜率 底孔深度较其他孔深10 20cm 一般底孔间距不大于30 40cm 9 运岩一般使用提升机提升矿车或箕斗 为了防止跑车事故 井口应设置阻车器 7 2斜井施工 掘进 支护作业方式 单行作业 平行作业 煤炭系统多采用 掘进施工方法 1 与平洞相似 凿爆参数可参照平洞 2 炸药单耗量及工作面单位面积的炮孔数应增加10 15 7 2斜井施工 斜井防止底板抬高的措施 1 打眼前 排除工作面积水 2 底眼与水平线夹角稍大于斜井设计角度 3 加密炮眼 7 2斜井施工 斜井装岩 耙斗装岩机 1 适用范围 耙斗装岩机在平巷和倾角小于35 的斜井内部都能适用 2 机器与工作面间距 5 20m 3 固定方法 卡轮器 倾角较小 U型卡 倾角较大 埋地橛子 倾角较大 4 耙斗尾绳的悬挂方法 图7 9 优点 耙斗装岩机适应性强 设备结构简单 制造容易 成本低 操作简单和易于维修 使用耙斗装岩机能够实现装岩与凿岩平行作业 斜井装岩 铲斗式斜井装岩机 1 组成 铲斗 刮板运输机 牵引绞车 三台电动机 图7 102 工作原理 斜井提升 分类 1 矿车2 箕斗 优点 箕斗提升不必每次摘挂钩 卸载节省时间 安全性好 矿车的装满系数随斜井倾角的增大而减小 而箕斗的装满系数不受倾角影响 缺点 箕斗提升要求在井口有卸载装置 卸载于碴石漏斗或溜槽 转由矿车运走 适用范围 小型生产斜井 为了运输系统的简化 多用矿车或串车提升 但是斜井倾角较大 矿车运行不安全和矿车装满系数变小的条件下也使用箕斗提升 斜井箕斗 斜井 竖井施工治水 综合治水措施 1 避2 防3 泄4 堵5 截6 排 防 即要求衬砌结构具有一定的防水能力 能防止地下水渗入防止地表水的下渗附近水库 池沼 溪流 井泉的水 当有可能渗入竖井 影响农田灌溉及生活用水时 应采取措施处理围岩破碎 含水 易坍塌地段 宜采用注浆加固围岩和防水措施 有侵蚀性地下水时 应针对侵蚀类型 采用抗侵蚀性混凝土以及压注抗侵蚀浆液 敷设防水 防蚀层等措施 堵 即堵住地下水从衬砌背后渗入竖井内喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水防水层一类为粘贴式防水层 另一类为喷涂式防水层压浆向衬砌背后压注水泥砂浆 用以充填衬砌与围岩之间的空隙 以堵住地下水的通路 并使衬砌与围岩形成整体 改善衬砌受