井巷工程课件

井筒施工 井巷工程 第八章井筒施工 第一节概述一 井筒施工特点1 井筒是由地表通往矿体的通道 通常要穿过各种地层 施工难度大 技术复杂 2 井筒是矿井的咽喉 其施工质量直接关系着矿井建设的成败和生产期的正常使用 施工质量要求高 3 井筒是矿井建设的主要连锁工程 工期要求严格 二 井筒结构 一 井筒用途及装备箕斗 罐笼单绳 多绳刚性罐道 钢丝绳罐道 柔性罐道 二 井筒结构1 立井井筒结构井颈井身井底2 斜井井筒结构 三 井筒施工方法分类主要针对于表土层普通施工法特殊施工法 第二节立井施工设备的布置 一凿井结构物及主要设备立井井筒施工的主要凿井结构物包括凿井井架 卸矸台 封口盘 固定盘 吊盘 凿井绞车和凿井提升机等 各种凿井结构物的布置如图所示 图10 20立井井筒施工示意图1 天轮平台 2 凿井井架 3 卸矸台 4 封口盘 5 固定盘 6 吊桶 7 吊盘8 吊泵 9 抓岩机 10 掘进工作面 1 凿井井架 新 2 天轮平台3 卸矸台4 封口盘和固定盘5 吊盘与稳绳盘6 提升机与凿井绞车 图10 21天轮平台布置图A 边梁 B 中梁 C 天轮梁1 2 提升天轮 3 吊盘天轮 4 稳绳天轮 5 安全梯天轮 6 吊泵天轮 7 压风管天轮 8 混凝土输送管天轮 9 风筒天轮 图10 23井筒施工设备的布置1 主提吊桶 2 副提吊桶 3 抓岩机 4 钢模悬吊绳 5 吊盘 动力电缆 6 吊盘信号电缆 7 吊桶稳绳 8 9 吊泵 10 供风管 供水管 11 风筒 12 放炮电缆 13 安全梯 二 井筒内施工与安全设备布置1 吊桶的布置 1 凿井提升机房的位置应不影响永久建筑物施工 并应力争使井架受力比较均衡 2 对于罐笼井 吊桶一般布置在永久提升间内 并使提升中心线方向与永久出车方向一致 对开箕斗井 当井筒装配刚性罐道时 至少应有一个吊桶布置在永久提升间内 吊桶的提升中心线可与永久提升中心线平行或垂直 但必须与车场临时绕道的出车方向一致 3 吊桶应避开永久罐道梁的位置 另外 吊桶应尽是靠近地面卸矸方向一侧布置 4 吊桶与吊桶间 吊桶与井壁间 吊桶与其它悬吊设备间 吊桶与吊盘喇叭口等之间的安全间隙必须满足 煤矿安全规程 和 矿山井巷工作施工及验收规范 的有关规定 2 抓岩机布置抓岩机的位置要与吊桶位置配合协调 保证工作面抓岩工作不出现死角 有利于提高抓岩生产率 中心回转式抓岩机和长绳悬吊抓岩机应尽量靠近井筒中心布置 同时又不影响井筒中心的测量工作 布置多台抓岩机时 每台抓岩机的抓取面积就大致相等 3 吊泵布置吊泵应靠近井帮布置 使之不影响抓岩机工作 为了使吊泵出入进口和接长排水管方便 吊泵必须躲开溜矸槽位置 吊泵与井壁和其它设备间的安全间隙符合 煤矿安全规程 规定 由于吊泵排水时 重量较大 为使天轮平台受力均衡 吊泵一般与吊桶对称布置 采用接力排水时 吊泵应靠近腰泵房布置 以便主副井共用一套排水系统 当然 有条件时应尽量采用打干井的方式凿井 遇含水层时采用工作面预注浆治水 以简化天轮平台和井内设备布置 4 安全梯5 照明与信号 第三节立井表土施工技术 一 普通施工法 井圈背板普通施工法 吊挂井壁普通施工法 板桩法 二 特殊施工法 冻结法 钻井法 沉井法 其它 一 沉井法 沉井法是属于超前支护类的一种特殊施工方法 其实质是在井简设计位置上 预制好底部附有刃脚的一段井简 在其掩护下 随着井内的掘进出土 并筒靠其自重克服其外壁与土层间的摩擦阻力和刃脚下部的正面阻力而不断下沉 随着井筒下沉 在地面相应接长并壁 如此周而复始 直至沉到设计标高 这种凿井方法称为沉井法 主要工序施工套井在套井内安装预制井壁向井壁后压注泥浆向井壁内注水沉井施工注浆固井 二 钻井法 钻井法是用钻头破碎岩石 用洗井液进行洗井排碴和护壁 当井筒钻至设计直径和深度以后 在洗井液中进行支护的机械化凿井方法 主要工序井筒钻进泥浆洗井护壁沉井和壁后充填破井施工 三 冻结法 冻结法凿井是在井筒开凿之前 用人工制冷的方法 将井筒周围的岩层冻结成封闭的圆筒 冻结壁 以抗抵地压 隔绝地下水与井筒的联系 然后在冻结壁的保护下进行掘砌工作的一种特殊凿井法 人工制冷的工作原理是 盐水吸收岩层的热 并把这部分热量传绐氨 经压缩机作功后 氨又把这部分热量传给冷却水 冷却水把热量带到大自然中 主要工序钻冻结孔冻结冻结段井筒掘砌冻结段井壁一般采用双层井壁 三大循环氨循环盐水循环冷却水循环 第四节立井基岩施工技术 一 钻眼爆破工作1 钻眼设备 目前采用较多的是伞钻 2 爆破工作 二 装岩提升工作 1装岩工作常用的抓岩机 NZQ2 0 11 长绳悬吊型 HS 中心回转式 HZ 环行轨道式 HH 靠壁式 HK 图10 14中心回转式抓岩机1 抓斗 2 机架 3 臂杆 4 变幅油缸 5 回转机构 6 提升绞车7 回转动力机 8 变幅气缸 9 增压油缸 10 操作阀和司机室 可通过以下几方面来提高装岩生产率 严格执行设备检修保养制度 提高技术水平 减少机械故障 提高抓岩机的工时利用率 抓岩机司机要经过严格的技术培训 操作技术要熟练 选择合理的爆破参数 改进爆破技术 改善岩石的破碎程度 便于装岩 加深炮眼深度 增加一次爆破的矸石量 相对减少清底时间 提高提升能力 加大吊桶容积 减少吊桶提升休止时间 充分发挥设备能力 合理选择抓斗容积和吊桶容积 提高抓斗利用率 综合治水 打干井 改善作业条件 2提升工作1 提升容器及附属装置 提升吊桶 材料吊桶 钩头及联结装置 缓冲器 滑架2 提升钢丝绳 多层股不旋转钢丝绳凿井钢丝绳常用的有18 7和34 7两种规格 煤矿安全规程 规定 用于专为升降人员或提升物料和人员的钢丝绳 其钢丝的韧性应不低于特号标准 而用于升降物料或平衡的钢丝绳则应不低于1号韧性标准 钢丝绳直径一般根据提升的终端荷载 钢丝绳的最大悬长 钢丝绳钢丝的强度和安全系数进行计算确定 对于钢丝绳的安全系数 专门用于提升人员时不低于9 用于提升人员和物料时也不低于9 专门用于提升物料时不低于7 5 3 提升机单绳缠绕式提升机 有单滚筒 也有双滚筒单滚筒提升机双滚筒提升机4 提升辅助设施提升天轮 稳绳及稳绳天轮 稳绳的稳车 5 井内设备的悬吊稳车 3排矸工作翻矸方式排矸方法 图10 15座钩式自动翻矸装置1 吊桶 2 座钩 3 托架 4 支架 5 卸矸门 三 井筒支护工作 1临时支护井圈背板锚喷支护掩护筒 2永久支护料石井壁现浇混凝土井壁 锚喷支护井壁 支护用模板 液压滑升模板金属装配式模板金属整体移动模板 门轴式门扉式伸缩式 图10 16伸缩式活动模板a 径向收缩式 b 插板式 c 双楔式1 脱模螺栓 2 脱模螺母 3 活动小模板 4 伸缩螺杆 5 固定螺母 槽钢骨圈7 固定钢板 8 伸缩螺杆 9 模板 10销钉 11 脱模启合手把12 铰链 13脱模插板 14 模板 15 角钢 16 螺栓 17 钢楔 第五节立井施工作业方式 概述 大容量吊桶 大斗容抓岩机 大模板 或滑升模板 大直径提升机 大吨位凿井绞车 伞形钻架 高扬程水泵 信号集中控制等井筒施工速度 立井井筒施工方式掘砌单行作业掘砌平行作业掘砌混合作业掘砌安一次成井 1掘砌单行作业长段单行作业 掘进后先进行临时支护 到一定段高后 拆除临时支护 架设永久支护模板 段内由下而上砌筑永久支护 段高的确定与井筒穿过岩层的性质 涌水量大小 临时支护形式和井筒施工速度有关 段高一般为30 40m 最大不超过60m 短段单行作业 段高一般为2 4m 不用临时支护 立模时先清除一部分矸石 不清完 在矸石上找平架支模板 浇注混凝土 临时支护形式 井圈背板临时支护锚喷临时支护掩护筒 2掘砌平行作业在井筒内相隔一定的距离 掘进和永久支护同时进行 长段平行作业 工作面进行掘进 其上一定距离外在吊盘上进行砌壁工作 段高相对较大 可采用滑升模板作业 短掘 短砌平行作业 掘进和支护段高相同 工作面进行掘进 而在吊盘上进行砌壁工作 同时由上而下进行作业 3掘砌混合作业掘进和砌壁工作部分平行 使得作业方式既不同于单行作业 又不同于平行作业 目前已被大多数施工企业采用 4掘砌安一次成井各种施工作业方式与井筒安装工作在井筒内相隔一定距离同时进行 根据掘 砌 安三项作业安排的顺序不同 又有三种不同形式的掘砌安一次成井 掘 砌 安顺序作业一次成井掘砌 掘安一次成井掘砌安三行作业一次成井 第六节立井施工辅助工作 1通风工作2压风和供水工作3测量工作4井筒涌水治理 第七节立井井筒安装工作 安装工作的内容 罐梁 罐道 管路 电缆 梯子间 和井上下口金属支承结构等 分次安装一次安装 立井施工机械化配套 根据井筒施工条件 施工队伍素质和技术装备情况将凿井施工设备进行优化 使之能力匹配 前后衔接组成一条工艺系统完整的机械化作业线 并与各辅助工序设备相互协调 充分发挥各种施工机械的效能 快速 高效 优质 低耗 安全地完成作业循环 13 3 2 1立井施工机械化配套原则立井施工机械化作业线及其配套设备在设计时 应遵循以下原则 1 应根据工程的条件 施工队伍的素质和已具有的设备条件等因素 进行综合考虑 最后选定配套类型 例如 井筒直径 深度较大 施工队伍素质较好 应尽量选择重型或轻型机械化配套设备 否则应考虑选用轻型或半机械化设备 2 各设备之间的能力要匹配 主要应保证提升能力与装岩能力 一次爆破矸石量与装岩能力 地面排歼与提升能力 支护能力与掘进能力和辅助设备与掘砌能力的匹配 3 配套方式应与作业方式相适应 例如采用重型或轻型机械化作业线时 一般采用短段单行作业或混合作业 若采用长段单行作业 则凿井设备升降 拆装频繁 设备能力受到很大的影响 4 配套方式应与设备技术性能相适应 要选用寿命长 性能可靠的设备 5 配套方式应与施工队伍的素质相适应 要培训能熟练使用和维护机械设备的队伍 保证作业线正常运行 13 3 2 2立井施工机械化配套方案立井施工机械化配套方案设计要综合考虑各设备之间能力的匹配 设备与作业方式的协调 设备与组织适应 设备及工艺的适应等多环节的一致 以便充分发挥其效能 通常应重点解决两个方面的问题 一是作业线设备能力的匹配 二是辅助作业设备配套 1 重型设备机械化作业线重型设备配套机械化作业线及其配套方案适用于井筒直径7 8m 井筒深度800m以上的大型凿井工程 方案中多数配套设备都是按照千米井筒的施工条件设计的 设备能力 施工技术及辅助作业等相互都很协调 配套性能较好 装备水平与国际接近 在今后的深井工程中很有发展和使用前景 2 轻型设备机械化作业线轻型设备配套方案是立井施工中应用最广泛的一种 在我国机械化凿井工程中占很大比重 这种作业线机械化程度高 设备能力和施工技术配套性能好 机动灵活 操作使用方便便 工效高 速度快 在新井建设中为加快建井速度 缩短建井工期曾发挥了积极的作用 今后随着凿井工程的增多 凿井技术的发展和凿井设备的完善 在井径6 6 5m的井筒工程中仍将作为主要机械化作业线及其配套方案而被推广使用 3 半机械化作业线半机械化作业线主要特点是作业灵活 能实现多台凿岩机同时作业 充分发挥小型抓岩机的优点 设备简单 操作容易 但机械化程度低 工人劳动强度大 生产能力小 安全工作要求高 这种设备角轻便 操作 维修水平要求不高 设备费用省 施工组织管理简单等优点 目前仍有不少立井工程采用 第八节斜井施工 斜井施工技术的发展矿井开拓方式斜井开拓方式的优点 投资省 施工速度快 运输能力大 平硐开拓斜井开拓立井开拓综合开拓 斜井施工的特点 斜井都具有一定的坡度 类似于平巷施工但比平巷施工更复杂 而与立井施工则完全一同 其特点主要表现在 1 斜井施工困难多由于有坡度 因而装岩 排矸和排水都比较困难 特别是排矸 在斜井距离较长时 问题更为突出 2 容易发生跑车事故一坡三挡3 混凝土输送尽可能采用管道输送 但也存在问题 一 斜井表土施工 斜井井口的施工方法要根据地形和表土 岩石的水文地质条件来确定 一 斜井井口的施工方法山岳地带无表土时可在岩石中直接开挖 当井筒位于较平整的工业广场内时 需要采用明槽开挖 1明槽几何尺寸与边坡角的确定需根据表土的稳定性 斜井倾角 表土涌水量 地下水位以及施工速度等因素确定 可采用直壁明槽或斜壁明槽 2明槽开挖方法天然冻结法直挖法支撑加固法台阶木桩法降低水位法 3深表土掘砌法 明槽开挖后进入暗洞施工 施工时应根据表土性质 斜井断面大小 施工设备和技术水平等条件采取相应的施工方法 全断面一次施工法中间导硐法先拱后墙法两侧导硐等墙后拱法 4不稳定表土的施工方法 表土不稳定时必须采取特殊施工方法 二斜井基岩施工 斜巷施工 12 3 1掘砌作业打眼设备一般为气腿式凿岩机 多台风钻同时作业 装岩可采用耙斗装岩机 坡度小于30 也可采用铲斗侧卸式装岩机 坡度小于14 斜井施工时提升采用箕斗 地面布置提升机 同时地面设备卸载矸石仓 勘正一般为汽车运输 也可用矿车轨道运输 斜巷施工时提升容器采用