6井巷工程施工技术ppt课件.ppt

2020 3 30 1 第6章井巷工程施工技术 6 1斜井施工技术 6 2立井施工技术 6 3平巷施工技术 问题 什么是平洞 竖井 斜井 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 引黄工程 矿区斜井 2020 3 30 7 6 1斜井施工技术 6 1 1斜井井筒设计 一 井筒断面的布置原则 1 井筒内提升设备之间及设备与管路 电缆 侧壁之间的间隙 必须保证提升的安全 同时还应考虑到升降最大设备的可能性 2 有利于生产期间井筒的维护 检修 清扫及人员通行的安全与方便 人行道宽度不小于700mm 一般考虑人行道一侧有电缆及巷道变形影响 实际宽度按760 900mm设计 高度不小于1 8m 3 在提升容器发生掉道或跑车时 对井内的各种管线或其它设备的破坏应减到最低限度 4 兼作通风用的井筒断面要满足通风要求 二 斜井断面布置 1 矿车串车斜井断面布置 通常断面内有轨道 人行道 管路和水沟等 无论单线或双线 人行道 管路和水沟的相对位置分为以下四种方式 A一矿车宽度 C一非人行道侧宽度 D一人行道侧宽度 1 管路和水沟布置在人行道一侧此种布置方式 管路距轨道稍远些 万一发生跑车或掉道事故 管路不易砸坏 而且管路架在水沟上 断面利用较好 缺点是出入躲避硐因管路妨碍 不够安全和方便 如图a所示 2 管路和水沟布置在非人行道一侧这种情况下管路靠近轨道 容易被跑车或掉道车所砸坏 但出入躲避硐安全方便 如图b所示 3 管路和水沟分开布置 管路设在人行道侧这种布置方式与图a相似 需加大非人行道侧宽度用以布置水沟 如图c所示 4 管路和水沟分开布置 管路设在非人行道一侧这种布置方式与图b相似 但人行道侧宽度应适当加宽 如图d所示 考虑到可能需要扩大生产和输送大型设备 现场常采用后两种布置方式 其缺点是工程量有所增大 串车斜井难免可能发生掉道或跑车事故 故设计时应尽量不将管路和电缆设在串车提升的井筒中 尤其是提升频繁的主井 更应避免 近年来 有些矿山利用钻孔将管路和电缆直接引到井下 当斜井内不设管路时 断面布置与上述基本相似 水沟可布置在任何一侧 但多数设在非人行道侧 箕斗斜井为出矿通道 一般不设管路和电缆 因而断面布置很简单 通常将人行道与水沟设于同侧 安全规程 规定箕斗斜井井筒禁止进风 故其断面尺寸主要以箕斗的合理布置 尺寸 为主要依据 2 箕斗斜井井筒断面布置 3 胶带机斜井井筒断面布置 在胶带机斜井中 为便于检修胶带机及井内其他设施 井筒内除设胶带机外 还设有人行道和检修道 按照胶带机 人行道和检修道的相对位置 其断面布置有三种方式 a一人行道在中部 b一检修道在中部 c一胶带机在中部A F一提升设备至井帮的距离 B一胶带机宽度 C一人行道宽度 D一矿车宽度 E一人行道在边侧时两提升设备的间距 三 斜井井筒内部设施 根据斜井井筒用途和生产的要求 通常在井筒内设有轨道 水沟 人行道 躲避硐 管路和电缆等 斜井水沟坡度与斜井倾角相同 水沟内水流速度很大 因此斜井水沟一般都用混凝土浇灌 除有纵向水沟外 在含水层下方 胶带机斜井的接头硐室下方以及井底车场与井筒连接处附近 应设横向水沟 截止水沟内 总之斜井整个底板不允许作为矿井排水的通道 相反 斜井中的水应逐段截住 引往矿井排水系统内 1 水沟 2 人行道 斜井人行道通常按斜井倾角大小的需要 设置人行台阶与扶手 坡度70 150时需设置扶手坡度150 300时需设置台阶和扶手坡度大于450时需设置梯子间条件许可时 斜井井筒可利用水沟盖板作为人行台阶 既可使井筒断面布置紧凑 减少井筒工程量 又节省材料 A 预制台阶斜盖板 b一预制台阶平盖板 3 躲避硐 在串车或箕斗提升时 按规定井内不准行人 但在生产实践中 又必须有检修人员插空 提升间隙 检查 维修 为保证检修人员安全 又不影响生产 只好在斜井井筒内每隔 段距离设置躲避硐 一般躲避硐间隔距离为30 50m 硐室的规格可采用宽1 0 1 5m 高1 6 1 8m 深1 0 1 2m 位置设于人行道一侧 以便人员出入方便 4 管路和电缆敷设 电缆和管路通常设计在副斜井井筒内 主要原因是检修方便 副井比主井提升频率低安全因素相对要高 对生产影响要小 当斜井倾角小 长度大时 为节省电缆和管路 有的矿井采用垂直钻孔直接送至井下 这时应对地面厂房 管线等相应地做出全面规划 5 轨道铺设 斜井轨道铺设的突出特点是要考虑防滑措施 这是因为矿车或箕斗运行时 迫使轨道沿倾斜方向产生很大的下滑力 其大小与提升速度 提升量 道床结构 线路质量 底板岩石性质井内涌水和斜井倾角等密切相关 其中主要因素是斜井倾角 通常当倾角大于20 时 轨道必须采取防滑措施 其实质是设法将钢轨固定在斜井底板上 最常见的是每隔30 50m 在井筒底板上设一混凝土防滑底梁 或用其他方式的固定装置将轨道定 以达到防滑目的 四 斜井井口布置 井颈 接近地面出口 井壁需要加厚的一段井筒 由筒壁和壁座组成 井颈要深入到基岩内5m以上 并且有防渗措施 井颈段支护要露出地表以上直到井口标高 井口标高要高出当地最高洪水位1m以上 斜风井井口布置 风硐 防爆门 安全出口 人行道及风门 6 1 2斜井硐室及串车斜井车场设计 一 斜井硐室工程 1 矿仓与装载硐室的布置 2 矿仓与装载硐室的结构尺寸 矿仓的作用在于储存一定数量的矿物 调节井下生产 运输与井筒提升的不均衡性 矿仓的有效容量对于中型矿井应按不小于提升设备0 5 1h的提升能力计算 对于大型矿井为不小于1 2h的提升能力计算 装载硐室本身是井筒的一部分 宽度与井筒相同 为了安装和操作方便 在矿仓下口处略加高一些 一般为平顶 二 串车斜井车场设计 1 平甩车场连接 用于不再延深的最终水平 a 井筒与运输大巷均开在煤层中 轨道变平后通过顶板绕道与大巷轨道相连 井筒倾角较大时采用 b 井筒与运输大巷均开在煤层中 轨道变坡进入底板岩层中后再转向煤层大巷与大巷轨道相连 井筒倾角较小时采用 c 井筒沿煤层底板开凿 变平后直接进入运输大巷 井筒距大巷较远时采用 d 井筒沿煤层底板开凿 变平后两侧与大巷相连 一侧为重车线 另一侧为空车线 运输量较大时采用 a 二号道岔向远离井筒的外侧分岔 内侧提重车 外侧甩空车 重车从起钩点到一号道岔基本直线 空车两次改变方向 但钩头车进入二号道岔时 部分矿车已经入平道 b 二号道岔向井筒方向分岔 空车基本直线运行 重车上提过程中改变两次方向 产生较大横向力 起步不平稳 一般采用岔角小的道岔 慢速起步 c 两个道岔之间增加一段斜面曲线 摘 挂钩地点移至交叉点之外的巷道内 工作走动距离加长 摘 挂钩地点狭窄 可靠性差 但巷道长 宽可适当减小 有利于交叉点维护 交叉点稳定性差时可考虑应用 2 斜甩车场连接 多水平开拓或需要延深 3 斜井吊桥连接 多水平开拓 串车提升的小型金属矿山使用较多 6 1 3斜井施工技术 在山区或丘陵地带 斜井井口位于山坡脚下 且坡体比较稳定时 只需将山坡略加修整即可开挖 当井口覆有土层且地形平坦时 由于直接开挖井口顶板不易维护 必须采取先挖明槽 或称井口坑 的开挖方式 若表土中含有薄流沙层 且距地表深度小于10m 可采用大揭盖开挖方式 即将井颈段一定深度的表土挖出 形成明坑 待永久支护砌筑完成后 再回填夯实 大揭盖方式挖掘范围较大 一般尽量采用明槽开挖 1 斜井表土施工 明槽 流沙 风化带 斜井 c 大揭盖开挖斜井井口开挖方式示意图 a 直接开挖 b 明槽开挖 明槽的支护 挖土与砌墙平行作业 一边挖土一边砌墙 支撑加固法 横向支撑 斜撑 台阶木桩法 明槽边坡按台阶式开挖 台阶采用侧壁式打短木桩插板维护 明槽正脸支护 明槽的支护 支撑加固法 横向支撑 斜撑 明槽的支护 挖土与砌墙平行作业 一边挖土一边砌墙 支撑加固法 横向支撑 斜撑 明槽的支护 台阶木桩法 明槽边坡按台阶式开挖 台阶采用侧壁式打短木桩插板维护 挖土与砌墙平行作业 一边挖土一边砌墙 支撑加固法 横向支撑 斜撑 明槽的支护 明槽正脸支护 土质坚硬 稳定时 挡板 斜撑 土质松软时 拐角部分容易冒落 抬棚 木垛 草袋 台阶木桩法 明槽边坡按台阶式开挖 台阶采用侧壁式打短木桩插板维护 挖土与砌墙平行作业 一边挖土一边砌墙 支撑加固法 横向支撑 斜撑 明槽的支护 a 横撑布置 b 斜撑布置明槽支撑加固法1 槽口横梁 2 铅丝 3 横撑圆木 4 垫板 5 挡板 6 斜撑圆木 7 木桩 表土松软时开口正脸部分支护形式1 斜井井筒 2 明槽 3 抬棚 4 斜井井口密集棚子 5 木垛 6 草帘子 台阶木桩法 2 斜井基岩施工 上山法 下山法 凿岩爆破 多台风钻打眼 凿岩台车无法调车 液压支腿式后部配备影响装岩 多使用风动气腿式凿岩机 多台同时作业 中深孔光面爆破 一般采用中深孔爆破 15m2取1 8 2 5m适合 12 15m2取眼深2m左右适合 装岩 多采用耙斗式 电耙子 适用范围 大于170 小于300的斜井至工作面距离5 15m为宜倾角小于250时 加设两个卡轨器 大于250时 另设防滑装置 3 斜井排水 斜井掘进时 工作面在下方 当井筒中有涌水时 多集中到工作面 工作面有了水就会严重地影响凿岩爆破和装岩工作 使井筒的掘进速度显著下降 因此 必须针对水的来源和大小 采取不同的治理措施 1 避 井筒位置的选择要尽可能避开含水层 2 防 为了防止地表水流入或渗入井筒 设计时必须使井口标高高于最大洪水位 并在井口周围挖掘环形排水沟 及时排水 3 堵 在过含水层时 可以采取工作面预注浆 如发现已砌壁渗水时 可以采用壁后注浆封堵涌水 4 截 当剩余水量沿顶板或两帮流下时 应在底板每隔10 15m挖一道横向水沟 将水截住 引入纵向水沟中 汇集井底排出 5 排 工作面的积水需要根据水量的大小采取不同的排水方式 1 提升容器配合潜水泵排水 当工作面水量小于5m3 h时 利用潜水泵将水排到提升容器内 随岩石一起排出井外 2 水力喷射泵排水 当工作面水量超过5m3 h时 小于30m3 h时可以采用喷射泵排水 3 卧泵排水 当工作面涌水量超过30m3 h时 则需在工作面直接设离心水泵排水 4 斜井支护 斜井锚喷支护是主要形式 设备固定在井口 采用远距离管路输料方式 需要解决工作风压 管路堵塞 输料管磨损问题 风压不足时 中途加辅助风管 堵塞多发生在出料弯管 输料管和喷枪口 磨损主要集中在弯头处和管路联结质量较差处 敷设时保持平直 坡度一致 尽量使用法兰盘连接 由上向下斜井 斜巷中最重要的安问题就是防止跑车事故 为了确保安全 除加强信号和通讯联系外 还必须做到 一坡三挡 即在上口平坡处 设置阻车器 上口坡点下方20m处设挡车器或挡车栏 掘进工作面上方设置坚固的遮挡 5 防跑车技术措施 井口挡车器 挡车器是为防止因摘钩不谨而使刚提上来的提升容器滑入井内而设置在井口的安全装置 现场常用的有井口逆止阻车器和挡车板 A 阻车位置 B 通车位置 1 弯轨 2 横轴 3 轴承 4 踏板 为防止提升容器因断绳或者井口阻车器使用失误而发生跑车事故 在工作面上方不太远处还应设置挡车器 挡车器形式有多种 其中常用的有钢丝绳挡车圈 型钢挡车门和钢丝绳挡车帘等 井内挡车器 箕斗 牵引绳 钢丝绳挡车圈 滑轮 它又名保险门 用型钢或旧钢轨作成门式挡车框 两根坑木做立柱作为门框 型钢挡车器的立柱具有一定的倾角 使挡车框借自重关闭 提升容器通过时 由信号工拉动牵引绳 使挡车框开启让矿车通过 斜井角度较大时 为确保安全 可在型钢挡车器两面铺上钢丝网以防浮石及杂物滚落到工作面 型钢挡车门 1 型钢挡车框 2 加固立柱 3 滑轮 4 牵引绳 它用两根直径150mm的钢管为立柱 并用钢丝绳和直径25mm圆钢编成帘形 钢丝绳挡车帘吸取了上述两种挡车器的优点 具有钢中带柔的特点 用手拉悬吊绳 将帘上提 可使提升容器通过 松开悬吊绳 帘子下落而起挡车作用 钢丝绳挡车帘 1 悬吊绳 2 立柱 3 吊环 4 钢丝绳编网 5 圆钢 2020年3月30日星期一 45 6 2立井施工技术 6 2 1立井井筒工程 采用立井开拓的煤矿一般有两个或两个以上的立井井筒 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 二 井筒结构1 井颈 深度 15 20m 壁厚 钢筋混凝土井壁2 井身 至进出车水平或箕斗装载水平3 井底 至进出车水平或箕斗装载水平以下部分 箕斗井根据清理撒煤方式确定 不提升人员罐笼井不小于2m 提升人员的罐笼井在托罐梁以下留2 5m 6 2 2立井井筒装备 1 提升间 罐道梁 固定罐道或固定管路和梯子 木罐梁 钢罐梁 工字钢或槽钢 RC罐梁 深度小于300m的中小型井筒 侵蚀性淋水的井筒 罐道 提升容器的导向装置 木罐道 钢轨罐道 型钢组合罐道 钢丝绳罐道 柔性 不需设置罐道梁 2 梯子间 用壁板与提升间和管理间隔开 3 管路间 布置各种管路 如排水管 压风管 供水管等 大都布置在副井中 并与梯子间邻近 6 2 3立井施工技术 一 立井施工设施及布置 1 天轮 2 凿井井架 3 卸矸台 4 排水管 5 井盖门 6 混凝土搅拌机 7 封口盘 8 混凝土输料管 9 固定盘 10 吊泵通过口 11 吊盘上层盘 12 壁座 13 气动绞车 14 吊盘下层盘 15 金属模板 16 吊泵 17 抓岩机 18 吸水笼头 19 卸矸溜槽 20 溜槽闸门 21 轻便轨道 22 矿车 23 局部通风机 24 空气压缩机房 25 凿井稳车 26 提升机房 27 风筒 28 滑架与保护伞 29 稳绳 30 提升钩头 3l 吊盘裤叉绳 32 喇叭口 33 吊盘定位丝杠 34 输送混凝土的活节管 35 压气管 36 吊盘折页 37 分气器 38 风筒卡子 39 挂钩 40 井圈 41 背板 42 撑柱 43 吊桶 立井井筒施工概貌 天轮房天轮平台结构扶梯主体架基础作用 承受全部悬吊设备荷载和提升荷载 1 凿井井架 2 卸矸台作用 翻卸吊桶的矸石 高度 满足卸矸要求 满足伞钻出入井的要求 3 封口盘和固定盘作用 升降人员 材料 设备及拆装管路的工作平台 保护井下安全的结构物 安全规程 第二十五条凿井期间 井口工作范围必须用栅栏围住 人员进出地点必须安装栅栏门 井口必须设置封口盘和井盖门 井盖门的两端必须安装栅栏 封口盘和井盖门必须坚固严密 并采用不燃性材料 固定盘 在封口盘以下4 8m作用 进一步保护井下安全 安设测量装置及拆装管路的工作平台 4 吊盘吊盘作用 悬吊在井筒中的活动工作平台平行作业时有稳绳盘 拉紧稳绳 安设装岩机 保护安全 二 立井施工技术 施工方案 1 掘砌单行作业 临时支护掘 砌两大作业在同一井段在时间上顺序进行 即先自上而下掘凿井筒 达到规定的井段高度时 便由下而上完成永久井壁的砌筑 当该段井壁筑成后 再转向下一井段施工 先掘进后砌壁 2 掘砌平行作业 1 长段平行作业在井筒相邻的两个井段 井筒的不同深度处 掘 砌两大作业平行进行 砌壁占用掘砌循环工时由35 40 降低到15 20 从而可有效地加快井筒的成井速度 施工的组织工作和安全作业复杂化 速度优势不大 我国已很少采用 2 短段掘 砌平行作业掘进工作在掩护筒 或锚喷临时支护 保护下进行 砌壁是在多层吊盘上 自上而下逐段浇灌混凝土 每浇灌完一段井壁 即将砌壁托盘下放到下一水平 把模板打开 并稳放到已安好的砌壁托盘上 然后进行下一段的混凝土浇灌工作 3 掘砌混合作业在矸石上立模并浇灌混凝土 当混凝土浇注高度达1m左右后 即可实施装矸与砌壁同时作业 这种作业方式的特点是需采用较高的整体模板 3m 取消临时支护 减少砌壁作业所占的成井工时 打眼 放炮 第一次出矸 砌壁 第二次出矸 清底 二 立井施工技术 表土施工 表土层 将覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为 由于表土层土质松软 稳定性差 变化大 含水量一般比较丰富 又因接近地表 直接承受井口构筑物的荷载 因此 施工比较复杂 欲要安全 快速地通过表土层 最重要的是根据土层性质正确地选择表土施工方法 以及确定相应的施工设备和设施 基本程序 砌筑锁口 安装提升设备 表土段井筒掘砌 锁口分类 临时锁口 由井颈上部的临时井壁 锁口圈 和井口临时封口框架组成 在后期砌筑永久井壁时还要拆除 常用砖石 砌块或混凝土砌筑 临时锁口的深度一般为2 3m 永久锁口 指井颈上部的永久井壁和井口临时封口框架 永久锁口深度视井筒设计而定 锁口框可用钢梁 I20 I45 铺设于锁口圈上 或独立架于井口附近的基础上 砌筑锁口 表土段施工 1 井圈背板施工法 1 井壁 2 井圈背板 3 模板 4 吊盘 5 混凝土输送管 6 吊桶 稳定表土层一般采用井圈背板施工法 稳定性较差或局部不稳定时 选择采用吊挂井壁法 板桩法或降低水位法 2 吊挂井壁施工法随掘随砌 井壁内设竖向钢筋 各