煤礦立井掘進(jìn)的幾個技術(shù)問題

金韜（龍煤礦山建設(shè)有限公司建井工程處，黑龍江雞西158100）

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煤礦立井掘進(jìn)的幾個技術(shù)問題

金韜
（龍煤礦山建設(shè)有限公司建井工程處，黑龍江雞西158100）

摘要：立井是礦井開拓中使用最多的一種開拓方式，它也是通達(dá)地面的主要進(jìn)出口，必須合理設(shè)計，精心施工。立井表土掘進(jìn)主要有立井表土掘進(jìn)普通施工法、表土及基巖特殊施工法。基巖段普通鑿井法要進(jìn)行鑿井結(jié)構(gòu)物與井筒內(nèi)設(shè)備布置、采用立井基巖段作業(yè)、鉆眼爆破、裝巖工作和提升。其中井筒支護(hù)包括臨時支護(hù)和永久性支護(hù)。

關(guān)鍵詞：立井；掘進(jìn)；技術(shù)

立井是礦井開拓中使用最多的一種開拓方式，它也是通達(dá)地面的主要進(jìn)出口，必須合理設(shè)計，精心施工。立井井筒從上而下，可分為井頸、井身和井底。其中井頸深度通常為15～20m，井頸支護(hù)部分不但要加厚還要配鋼筋。立井井筒的斷面形狀與井筒的用途、服務(wù)年限、巖層狀況、支護(hù)材料等因素相關(guān)。

1　立井表土掘進(jìn)

按表土的性質(zhì)及其采用的施工設(shè)施，井筒表土施工方法可分為普通方法和特殊方法。無論采取哪種方法，挖掘工作必須盡量實現(xiàn)機(jī)械化，以提高表土段施工速度，減輕勞動強(qiáng)度。

1.1立井表土掘進(jìn)普通施工法

井筒表土施工采用普通施工方法時，首先要砌筑鎖口，鎖口形式有木質(zhì)臨時鎖口，臨時鋼結(jié)構(gòu)鎖口，永久混凝土鎖口等。立井表土普通施工方法主要有：井圈背板施工法、吊掛井壁施工法以及板樁法。后來出現(xiàn)了采用挖掘機(jī)進(jìn)行表土凍結(jié)段掘進(jìn)的方法。

1.2立井表土及基巖特殊施工法

特殊施工法是井筒穿過不穩(wěn)定巖層，如流砂、淤泥、破碎的巖層、深厚含泉沖積層等特殊表土層或者基巖地段的施工方法。特殊施工方法的使用也很普通，包括凍結(jié)法、鉆井法、沉井法和帷幕法等。

2　基巖段普通鑿井法

2.1鑿井結(jié)構(gòu)物與井筒內(nèi)設(shè)備布置

2.1.1鑿井結(jié)構(gòu)物

第一，鑿井井架。它是專門為立井井筒施工制造的裝配式金屬井架，一般有5種型號。在特殊情況下，有時也采用永久性井架代替鑿井井架。主體井架多為型材組成的空間桁架結(jié)構(gòu)，一般由四扇平面梯形組成，每扇又分為若干桁架，同一高度的四面桁架在空間構(gòu)成井架的一層，因此，井架可以視為由多層空間桁架組成。卸矸臺上設(shè)有溜槽和翻矸設(shè)施，是為卸矸石服務(wù)的設(shè)施。上面的溜槽有35°～45°的傾角，以保證矸石能夠憑借自重下滑到礦車?yán)铩㈨肥谷肓锊郏梢圆捎萌斯煦^或翻矸設(shè)施，比較普遍使用的是座鉤式翻矸裝置。

第二，封口盤，也叫井蓋，是為保證鑿井作業(yè)安全，在井口設(shè)置的有井蓋門和井口蓋孔口的盤狀結(jié)構(gòu)物。它是升降人員、材料及拆卸管線的工作平臺，也是保護(hù)井上、下人員安全的結(jié)構(gòu)物。井蓋上設(shè)有井蓋門，為吊桶、設(shè)備進(jìn)出井筒提供通道。

第三，固定盤。固定盤位于封口盤下面4～8m的位置，是為保護(hù)井下人員安全而設(shè)置的。如果在封口盤上加強(qiáng)管理，固定盤可以不設(shè)。

第四，吊盤與穩(wěn)繩。吊盤由鋼絲繩懸掛在地面鑿井絞車上，為了防止翻盤，一般設(shè)兩層，間距為4m，吊盤外徑與井筒壁之間的間隙≤100mm。在掘砌單行作業(yè)和混合作業(yè)中，吊盤可用來拉緊穩(wěn)繩。采用掘砌平行作業(yè)時，井筒內(nèi)還要設(shè)置穩(wěn)繩盤，用來拉緊穩(wěn)繩。

第五，鑿井提升機(jī)與鑿井絞車。前者用于鑿井提升，后者用于懸吊鑿井設(shè)備。它們在地面的位置盡量不占永久性建筑位置，應(yīng)使井架受力均勻，鋼絲繩的繩長和有關(guān)角度應(yīng)符合規(guī)定值。

2.1.2井筒內(nèi)施工設(shè)備布置

吊桶用于提升矸石、升降人員和材料，質(zhì)量最大可達(dá)1t。對吊桶的要求是：第一，吊桶應(yīng)盡量布置在永久性提升間內(nèi)，并使提升中心線與罐籠出車方向一致，以利于轉(zhuǎn)入平巷時提升設(shè)備的改造和進(jìn)行井筒永久裝備工作。第二，吊桶、井壁和其他設(shè)備的間隙，必須滿足《煤礦安全規(guī)程》和《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》。第三，吊桶應(yīng)該盡量靠近地面卸矸方向一側(cè)布置，使溜槽少占井筒面積，避免溜矸槽裝車高度不足。第四，使井架受力均勻。另外，吊桶的位置應(yīng)該靠近井幫，使之不影響抓巖工作。

2.2立井基巖段作業(yè)方式

2.2.1掘砌單行作業(yè)

在井筒的施工中，將基巖段的井筒分成若干個30～60m的井段，在同一個井段內(nèi)，先自上而下進(jìn)行掘進(jìn)，同時進(jìn)行臨時性支護(hù)。待該井段掘進(jìn)完后，再自下而上施工永久性井壁。該施工方式的特點是施工設(shè)備少，施工組織簡單，便于管理，工作安全可靠。

2.2.2掘砌平行作業(yè)

在井筒掘進(jìn)工作面工作時，應(yīng)在上一段井段的吊盤上平行進(jìn)行永久性支護(hù)工作。該作業(yè)方式特點為需要的設(shè)備多，組織管理工作復(fù)雜，上一井段的永久性支護(hù)工作對下一井段的掘進(jìn)工作有影響，工作安全不易保證。

2.2.3掘砌混合作業(yè)

指掘進(jìn)與砌壁工作在工作面先后進(jìn)行或者部分平行進(jìn)行，砌筑永久性井壁工作混入到掘進(jìn)工作中間構(gòu)成1個循環(huán)。該作業(yè)方式特點為不用臨時支護(hù)，施工成本低，圍巖暴露時間短，工作安全，平均成井速度快。

2.2.4掘砌一次成井

在井筒的掘砌工程中完成罐道梁等安裝工作，可以使用較少的鑿井絞車。該作業(yè)方式施工組織與管理復(fù)雜。施工立井的主要方式是掘砌單行作業(yè)和混合作業(yè)。而混合作業(yè)有取代單行作業(yè)的趨勢，井筒掘砌施工作業(yè)方式的選擇，取決于具體的施工條件。

2.3鉆眼爆破

在立井基巖掘進(jìn)中，鉆孔爆破工作占20％～30％，鉆眼的效果直接影響著其他工作以及掘進(jìn)速度和成本。

立井掘進(jìn)深孔爆破分為掏槽爆破和光面爆破。掏槽爆破決定掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺，光面爆破控制井筒成型質(zhì)量。掏槽方式可采用直眼掏槽和錐形（斜眼）掏槽，炮眼比較深時，多采用直眼掏槽。掏槽眼分為一級輔助眼和二級輔助眼，周邊都要根據(jù)巖石性能合理確定。一般炮眼圈距為0.7～1m，周邊眼眼距為0.4～0.6m，掏槽眼眼距為0.6～0.8m。炮眼直徑一般在40～55mm。為了達(dá)到光爆的目的，周邊眼可以采用不耦合裝藥或者間隔裝藥。

2.4裝巖工作和提升

立井抓巖工序占整個循環(huán)的60％，因而抓巖機(jī)的技術(shù)性能直接影響抓巖效率和井筒施工進(jìn)度。井筒掘進(jìn)中主要采用長繩懸吊式抓巖機(jī)和中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)來完成裝巖工作。

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Several Technical Problems of Coal Mine Vertical Shaft

JINTao
(Longmei Mine Construction Co., Ltd., Shaft Construction Engineering Department, Jixi 158100, China)

Abstract:Vertical shaft is the most popular pioneering way, and the key import and export to the ground, which must be properly designed and well construction.Vertical shaft topsoil tunnelling main have topsoil excavation ordinary construction method, topsoil and bedrock special construction method.Shaft sinking system to bedrock section will make equipment layout within the wellbore, take shaft bedrock segment operation, drilling, blasting and mucking.Wherein the shaft lining includes temporary support and permanent support.

Key words:Vertical shaft; Tunnelling; Technology

作者簡介：金韜（1982-），男，黑龍江雞西人，助理工程師，主要從事采礦工程技術(shù)工作。

收稿日期：2015-12-29

中圖分類號：TD745

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）02-0024-02