第4章井巷掘进及支护

1、 图61 巷道断面形状(a)矩形 (b) 梯形 (c) 拱形 (d)圆形图42 不规则形状的巷道断面锚杆的种类有金属锚杆、钢筋砂浆锚杆和树脂锚杆等多种。 一、概述 立井开拓的适应性很强一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制，技术上也比较可靠。当自然地质条件无法采用其他开拓方式时，均可用立井开拓。 立井井筒是矿井通达地面的主要进出口直接影响矿井的生产能力和建设速度，必须合理设计，精心施工。图613 井筒的组成1井颈2井身3井底4基岩5表土 二、普通施工法 立井施工分为准备工作、表土施工和基岩施工三部分。 立井施工的工序和设备较多，设备布置和施工工艺也比较复杂。在正常施工阶段，除安装专

2、用凿井井架外还有以下施工设备。 天轮台 卸矸台 封口盘 固定盘 吊盘图615 立井井筒施工示意图1天轮2井架3卸矸台4封口盘(井盖)5固定盘6风筒7压风管8水管9混凝土输送管10吊盘11吊桶12钢丝绳13压气泵（水泵）14抓岩机1准备工作 立井施工必须遵循国家规定的基本建设程序进行。要有工程地质、水文地质勘探资料作为设计的依据，编制施工组织设计和施工预算，根据设计进行施工准备。准备工作主要包括：修筑铁路和公路，建立给水和供电系统，安装通风、排水、提升、压气等设备和临时井架，建筑必要的工房，充分备足各种施工器材等。各项准备工作应尽量平行交叉进行，以缩短建井准备时间。 2表土施工 覆盖在基岩上部直

3、至地表的第四纪、第三纪风化沉积的土、砂、砾石层统称为表土层。由于表土层的稳定性较差，变化复杂，虽然掘进容易，但支护却十分困难，加之井口直接承受井架等各种构造物的荷载，因此必须支护坚固，保证施工质量。其施工过程是： 首先，在施工井筒附近打检查钻孔取岩芯，验证设计地质资料是否准确。 第二，用“十字标桩法”标定井筒中心，施工中随时注意检查井筒偏斜情况。 第三，安设锁口圈。由地面向下挖1m一2m深以后，安设临时锁口，作为固定和保护井口位置及吊挂临时支护用。锁口形式和材料有木质的、钢结构和混凝土的。 第四，表土的挖掘。由于表土层较松软，破土可用铁锹、风镐或打浅眼、放小炮、松软土层应用短段法施工。段高1m

4、一6m；稳定表土部分，段高可达20m一40m 。3基岩施工 （1）立井钻眼爆破工作炮眼布置 目前立井施工的炮眼深度一般为1.2m一2.0m，炮眼直径为38mm一42mm，药卷直径为32mm一35mm。圆形断面的立井的炮眼布置方式多用同心圆。根据井筒直径、岩石坚硬程度可布置成3圈、4圈或5圈。 立井爆破多用串并联和并联，很少用大串联的联线方式。放炮工作只能由放炮员负责进行。放炮后的立井通风工作有压入式、抽出式和混合式三种，但多用压入式通风。由于立井中经常有冷的淋帮水向下流，加上工作面涌水，可将爆破后产生的一部分有害气体溶解与中和，因此有利于立井掘进的通风。（2）立井装岩和排水 装岩是立井掘进中最

5、繁重、最费时的工序，约占循环时间的60。目前我国立井掘进中，多用NZQ2 0.11型抓岩机(符号意义，N建井设备；Z抓岩， Q气动；2第二次定型；0.11抓斗容积，m3)，如图419所示。排水工作 立井井筒施工中，既有井帮淋水也有工作面涌水。若涌水量不大(小于6m3/h)，在装岩时用压气泵排入吊桶即可带走，若涌水较大，必须用吊泵经水管排出地面，以便抓岩工作顺利进行。（3）立井支护工作 为了施工安全，在井筒掘进过程中，须随时采用可靠的临时支护，防止岩帮塌落待井筒每掘一定深度后，再拆掉临时支护，换成永久支护。 砌筑永久支架用的材料有料石、混凝土浇灌、喷射混凝土等。用料石砌壁，难以实现机械化施工，劳

6、动强度大，效率比较低，而且料石井壁的最大缺点是壁体的整体性甚差，建成后井筒大多漏水，往往还需壁后注浆，给生产带来不少麻烦。采用混凝土浇灌的井壁，其整体性，封水性以及施工机械化程度，都比料石井壁好得多。 （4）立井掘砌的作业方式 立井井筒施工时，往往将井筒全深划分为若干井段，逐段进行。掘进和砌壁两大工序按先后顺序在同一井段内进行，称为单行作业；若分别在相邻两井段内同时进行，称为平行作业。长段(一般段高为30m一40m)单行作业是目前多用的一种方式，它是先自上向下掘进一井段，然后在该井段内自下向上砌筑井壁。短段(段高一般小于6m)单行作业适用于井筒穿过断层破碎带或富含水层，围岩暴露时间不能太长的情

7、况下。上述两类施工作业方式，都是当整个井筒掘砌完成后，再进行金属罐梁、罐道、梯子间管路和电缆等井筒设备的安装工作。 三、特殊施工法 前述的表土施工方法是先掘进后支护，称为普通施工法。它适用于通过稳定的或比较稳定的表土层。当碰到流沙、淤泥和富含水层等不稳定的地段时，土层一经揭露，立即随水流动，发生涌沙、冒泥现象，根本无法采用普通施工法施工。为此，要用特殊凿井方法。 1、冻结法 冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。 其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层

8、。2、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：在井筒设计位置上，预制好底部附有刃脚的一段井筒，在其掩护下，随着井内的掘进出土，井筒靠其自重克服其外壁与土层之间的摩擦阻力和刃脚下部的正面阻力而不断下沉，在地面相应接长井壁，如此周而复始，直至沉至设计标高。这种特殊凿井方法称为沉井法。3、钻井法 钻井法凿井是利用回转式钻机，将井筒全断面一次钻成或者是分次扩孔钻成，依靠井内充满的泥浆护壁，利用泥浆循环冲洗工作面和提升岩屑，井筒钻成后在泥浆中悬浮下沉井壁进行永久支护。4、注浆法 注浆技术是矿山建设中凿井、治水的主要方法之一，也是地下工程中地层改良的重要手段。注浆法是将浆液注入到岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液经扩散、凝固、硬化以减小岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。5、混凝土帷幕凿井法 这种方法是在井筒位置的周围用机械分段钻成槽孔，并钻入基岩一定深度(35m)，钻孔时用泥浆护孔，每钻出一小孔就在泥浆中自下而上灌