立井施工技術(shù)與裝備

02九月2023《地下工程講稿》13立井施工

VerticalShaftDrillConstruction

立井，又叫豎井，是地下工程中的常見工程，山嶺隧道、水電工程、城市地鐵等市政工程、水利工程以及軍事國防工程等都離不開立井的使用和施工。尤其是地下礦山，使用更為廣泛，由于它是整個礦井的總出入口，地位顯得更加重要。隨著我國交通、水利事業(yè)的快速發(fā)展，長距離的公路、鐵路、引水隧道，出于施工和運營的需要，開鑿的豎井也越來越多。例如長18km的秦嶺公路隧道設置了三處通風豎井，長14.89km的“引大入秦”水利工程中的頂山隧道開鑿有8個豎井。學習和掌握立井施工技術(shù)是非常重要的。02九月2023《地下工程講稿》23.1概述

立井井筒的特點是深度大、斷面積大、水文地質(zhì)條件復雜；相對于平巷（或隧道）而言，施工難度大，施工技術(shù)復雜，施工工期長。因此，為加快鑿井速度，縮短鑿井工期，必須采用先進的施工技術(shù)，提高施工機械化水平。在具有第四紀沖積地層的地域開鑿立井時，立井井筒一般要穿過表土與基巖兩個部分。表土穩(wěn)定時可采用普通的人工挖掘施工，表土松軟、穩(wěn)定性較差時須采用特殊鑿井方法（鉆井、沉井）或特殊工法（注漿、凍結(jié)、帷幕）?；鶐r部分目前仍以鉆眼爆破法施工為主。02九月2023《地下工程講稿》3近十幾年來，我國立井施工機械化水平有了很大的提高。深孔光爆、錨噴支護、鑿巖鉆架，0.6m3抓巖機、4～5m3大吊桶、自動翻矸、大型鑿井專用提升機、大噸位鑿井絞車、V型鑿井井架、高3～4m金屬整體液壓脫模模板、混凝土輸送管、高揚程吊泵、千米激光指向儀、注漿堵水打干井等鑿井設備與技術(shù)得到了廣泛使用。施工設備和技術(shù)水平的提高，大大提高了施工速度。1974年全國煤礦立井施工平均月成井16.4m；1997年達到了45m；2002年又達到70m以上。

據(jù)不完全統(tǒng)計，1986年～1996年有23次月進度突破100m，而1997年一年就有28次突破100m。1998年有19次突破100m，其中5次超過180m，最高達到216.5m（表土凍結(jié)段）。2002年又創(chuàng)造了基巖段月成井220.6m的新紀錄。施工速度的提高，大大縮短了井筒的施工期，目前煤炭礦山的立井月進度大多在100m以上，因而涌現(xiàn)出了一批深度600m以上能夠當年開工、當年到底的井筒。目前，我國的立井施工水平已達到世界先進水平，已有多家施工企業(yè)中標國外立井工程。3.1.1我國的立井施工技術(shù)水平02九月2023《地下工程講稿》43.1.2立井的類型與結(jié)構(gòu)采用立井開拓的煤礦一般有兩個或兩個以上的立井井筒。根據(jù)井筒的用途不同，立井井筒一般分為三種：主井、副井和風井。主井：專門用來提升煤炭的井筒稱為主井。主井內(nèi)設有箕斗，故又稱箕斗井。副井：用于升降人員、設備、材料及提升矸石的井筒稱為副井。井筒內(nèi)通常設有罐籠，故又稱為罐籠井。某些特大型礦井還有專門為提升矸石服務的矸石井。風井：主要作為通風用的井筒，稱為風井。一般作為出風用，也可當作全礦的安全出口。

02九月2023《地下工程講稿》5在隧道和城市地下工程中，一般分為：為運營需要的通風井、為加快施工速度而開鑿的措施井（屬于輔助坑道）、為安裝隧道施工設備的工作井、水利水電工程的管道井等。另外，還有國防工程中的發(fā)射井、水利工程中的取水井等。立井按深度劃分時，有淺井、中深井、深井和超深井等。對于礦山而言，一般不足300m深時為淺井、300～800m為中深井，800～1300m為深井，1300m則可視為超深井了。對于城市地下工程，大多不超過50m深，超過50m可能就屬于深井了。

02九月2023《地下工程講稿》6至今第四時代立井井筒的形狀與結(jié)構(gòu)

立井井筒的斷面形狀一般以圓形和矩形為多。礦山立井基本上都是圓形，其它行業(yè)可根據(jù)需要設計為圓形或矩形。一般情況下，立井井筒自上而下可分為井頸、井身和井底三部分。根據(jù)需要，在井筒的適當部位還設置有壁座。井頸是指靠近地表、井壁需要加厚（由于需承受井架提升及周圍建筑物的荷載）的一段井筒，其深度在礦山一般為15～20m，其它行業(yè)多2～5m。井頸以下到罐籠出車水平或箕斗裝載水平為井身，井身是井筒的主要組成部分。井身以下部分為井底，其深度取決于提升過卷高度、井底裝備要求和井底水窩的深度。主井的井底深度一般為35～75m不等，副井的井底深度一般為10m左右，風井井底深度一般為4～5m。02九月2023《地下工程講稿》73.1.2立井施工的基本工藝井筒正式掘進之前，需先在井口安裝鑿井井架，在井架上安裝天輪平臺和卸矸平臺。同時進行井筒鎖口施工，安設封口盤、固定盤和吊盤。另外，在井口四周安裝鑿井提升機、鑿井絞車，建造壓風機房、通風機房和混凝土攪拌站等輔助生產(chǎn)車間。待一切準備工作完成后，即可進行井筒的正式掘進工作。立井是垂直向下掘進的，為施工服務的大量設備、管線等都要懸掛在井筒內(nèi)，且隨工作面的推進而下放或接長。立井普通法施工的一般順序是：自上而下掘進，當井筒掘夠一定深度（一個段高）后，再由下向上砌壁，掘進和砌壁交替進行。每一段高內(nèi)的工藝順序是先打眼放炮、再裝巖出矸，最后進行砌壁。

02九月2023《地下工程講稿》81-天輪；2-鑿井井架；3-卸矸臺；4-排水管；5-井蓋門；6-混凝土攪拌機；7-封口盤；8-混凝土輸料管；9-固定盤；10-吊泵通過口；11-吊盤上層盤；12-壁座；13-氣動絞車；14-吊盤下層盤；15-金屬模板；16-吊泵；17-抓巖機；18-吸水籠頭；19-卸矸溜槽；20-溜槽閘門；21-輕便軌道；22-礦車；23-局部通風機；24-空氣壓縮機房；25-鑿井穩(wěn)車；26-提升機房；27-風筒；28-滑架與保護傘；29-穩(wěn)繩；30-提升鉤頭；3l-吊盤褲叉繩；32-喇叭口；33-吊盤定位絲杠；34-輸送混凝土的活節(jié)管；35-壓氣管；36-吊盤折頁；37-分氣器；38-風筒卡子；39-掛鉤；40-井圈；41-背板；42-撐柱；43-吊桶立井井筒施工概貌02九月2023《地下工程講稿》93.2表土施工

表土層：將覆蓋于基巖之上的第四紀沖積層和巖石風化帶統(tǒng)稱為～。由于表土層土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性差、變化大，含水量一般比較豐富；又因接近地表，直接承受井口構(gòu)筑物的荷載，因此，施工比較復雜。欲要安全、快速地通過表土層，最重要的是根據(jù)土層性質(zhì)正確地選擇表土施工方法，以及確定相應的施工設備和設施。

穩(wěn)定表土層；包括含非飽和水的粘土層、含少量水的砂質(zhì)粘土層，無水的大孔性土層和含水量不大的礫（卵）石層等。

不穩(wěn)定表土層：包括含水砂土、淤泥層、含飽和水的粘土、浸水的大孔性土層、膨脹土和華東地區(qū)的紅色粘土層等。

02九月2023《地下工程講稿》103.2.2鎖口砌筑在井筒進入正常施工之前，不論采用哪一種施工方法，都應先砌筑鎖口，用以固定井筒位置、鋪設井蓋、封嚴井口和吊掛臨時支架或井壁。鎖口分類臨時鎖口：由井頸上部的臨時井壁（鎖口圈）和井口臨時封口框架組成，在后期砌筑永久井壁時還要拆除，常用磚石、砌塊或混凝土砌筑。臨時鎖口的深度一般為2～3m。永久鎖口：指井頸上部的永久井壁和井口臨時封口框架。永久鎖口深度視井筒設計而定。鎖口框可用鋼梁（I20～I45）鋪設于鎖口圈上，或獨立架于井口附近的基礎(chǔ)上。02九月2023《地下工程講稿》11鋼結(jié)構(gòu)簡易鎖口框1—鋼梁；2—U形卡子；3—井圈；4—掛鉤；5—背板；6—墊木02九月2023《地下工程講稿》123.2.3表土掘砌方法3.2.3.1井幫維護方法降低水位法:工作面超前小井降低水位法

＋鉆孔降水法

板樁法:直板樁＋斜板樁其他方法:如混凝土帷幕（地下連續(xù)墻）法、攪拌樁法、注漿法等，它們在城市地下工程的豎井中得到較多應用。

凍結(jié)法:在井筒開挖范圍之外，沿井筒四周布置凍結(jié)管，對地層進行凍結(jié)，待凍土形成一定厚度時再進行開挖。

井圈背板法:先在工作面架好槽鋼井圈，然后向井圈后插入木板（又叫背板）作臨時支護。每掘進一段井筒（1～1.5m），便架設一道井圈和背板。掘進一定高度后（一般不超過30m），再由下向上拆除井圈、背板，砌筑永久井壁。適用于較穩(wěn)定的土層。

02九月2023《地下工程講稿》13圖3-2

地面直板樁

1-外導圈；2-內(nèi)導圈；3-板樁；4-打樁機；5-軌道02九月2023《地下工程講稿》14圖3-3

斜板樁

1-導向圈；2-中間導向圈；3-副導向圈；

4-斜板樁

02九月2023《地下工程講稿》153.2.2.2井筒的挖掘方法

在設置有井蓋（封口盤）的立井，一般用人工使用鐵鏟挖掘和裝土，土質(zhì)較硬時用風鎬挖掘、人工裝土，土質(zhì)較松軟時也可用抓巖機挖掘和裝土。表土施工一般采用短段掘砌施工方法。為保持土的穩(wěn)定性、減少土層裸露時間，段高一般取0.5～1.5m。按土層條件，分別采用臺階式或分段分塊、并配以超前小井降低水位的挖掘方法。02九月2023《地下工程講稿》16圖3-4表土施工挖土方法（a）臺階式環(huán)挖法；（b）分塊對稱開挖法1-水窩；2、3-開挖順序；4-環(huán)形集水溝槽02九月2023《地下工程講稿》173.2.2.3井壁的砌筑方法

表土段一般采用短段掘砌法，即挖掘一定高度便進行砌筑井壁，從上向下逐段施工。施工時，首先將工作面整平，然后綁扎鋼筋，架立模板和澆注混凝土。當采用素混凝土井壁時，在上段井壁砌好后，下部土被挖去，井壁就會處于懸空狀態(tài)，為防止因混凝土強度不夠或混凝土與井幫間的摩擦力不夠（土對井壁的圍抱力小）而使井壁發(fā)生環(huán)向拉開裂縫或沿井幫下滑，應采用吊掛井壁法施工，即在井壁中專門設置用于吊掛井壁的鋼筋，鋼筋的下端為圓環(huán)，上端為鉤子。井壁砌筑時將鋼筋的鉤子掛到上段井壁預埋的鋼筋環(huán)上，下端插入刃腳模板下方，然后澆注混凝土。

02九月2023《地下工程講稿》183.2.4表土的提升

按表土性質(zhì)、埋深和設備條件，表土施工的提升方法有下列幾種：汽車起重機提升簡易龍門架提升矩形框架式井架提升帳幕式井架提升直接利用標準鑿井井架和鑿井專用設備提升先用簡易設備、后改用鑿井專用設備的提升直接利用永久井架（塔）及永久提升設備提升02九月2023《地下工程講稿》19圖3-6龍門架1-槽鋼；2-工字鋼橫梁；3-連接鋼板；4-φ450mm鋼管立柱；5-開式索具螺絲扣；6-錨注樁；7-φ0.6m天輪；8-連接板02九月2023《地下工程講稿》20橫梁行車梁土斗電動葫蘆鋼管立柱斜撐豎井圖3-7矩形框架式井架02九月2023《地下工程講稿》21

圖3-8簡易帳幕式井架1-天輪；2-300×300×2000mm方木；3-螺栓；4-木鎖口梁；5-基礎(chǔ)02九月2023《地下工程講稿》221.抓巖機械中心回轉(zhuǎn)抓巖機（HZ型）環(huán)行軌道抓巖機（HH型）靠壁式抓巖機（HK型）鋼絲繩懸吊式抓巖機（HS型）

2.抓巖機的選擇——裝巖機必須生產(chǎn)力的計算、類型及斗容的選擇3.排矸翻矸方式（人工和自動翻矸）儲矸與運矸3.4裝巖與排矸02九月2023《地下工程講稿》23圖3-13中心回轉(zhuǎn)抓巖機1-抓斗；2-臂桿；3-提升機構(gòu)；4-回轉(zhuǎn)機構(gòu)；5-變幅機構(gòu)；6-機架；7-司機室；8-變幅推力油缸9-行走小車；10-抓斗；11—下層吊盤02九月2023《地下工程講稿》24圖3-14環(huán)行軌道抓巖機1-抓斗；2-提升機構(gòu)；3-操縱室；4-行走機構(gòu)；5-中心回轉(zhuǎn)機構(gòu)；6-環(huán)行小車；7-環(huán)行軌道；8-吊盤固定裝02九月2023《地下工程講稿》253.4.2抓巖機的選擇

抓巖機是立井施工設備選擇中必須最先進行的設備，它的合理性與否直接關(guān)系到整個井筒機械化配套的合理性。選擇抓巖機時首先應根據(jù)施工進度要求估算必須的抓巖能力，然后結(jié)合與其它設備、工藝的配套要求選出抓巖機的類型和數(shù)量。抓巖機類型的選擇抓巖機類型可根據(jù)井筒的深度、直徑、圍巖穩(wěn)定性、機械化配套方案、現(xiàn)有設備狀況、操作維修水平等選擇。抓巖機斗容的選擇式中：p0－根據(jù)施工進度和循環(huán)時間確定的裝巖生產(chǎn)率，m3/h；t—放炮后開始抓巖到清底前這一階段抓斗抓取一次的時間，25～35s；K1—抓巖機工時利用率。與很多因素有關(guān)，一般可取0.6～0.9；K2

—抓斗抓滿系數(shù)。第一階段抓巖時，可取1.0～1.1。q≤qB

02九月2023《地下工程講稿》26立井掘進時，矸石吊桶提至卸矸臺后，通過翻矸裝置將矸石卸出，矸石經(jīng)過溜矸槽或矸石倉卸入自翻汽車或礦車上，然后運往排矸場。翻矸方式有人工翻矸和自動翻矸兩種。自動翻矸裝置有座鉤式、雙弧板鏈球式和翻籠式三種，其中以座鉤式最為普遍。3.4.3排矸02九月2023《地下工程講稿》27人工翻矸：吊桶提至翻矸水平，關(guān)閉卸矸門，人工將翻矸吊鉤掛住桶底鐵環(huán)，下放提升鋼絲繩，吊桶隨之傾倒卸矸。這種翻矸方式提升休止時間長，速度慢，效率低，用人多，吊桶擺動大，矸石易倒在平臺上，不安全，使用大吊桶提升時問題更突出?，F(xiàn)已較少采用。02九月2023《地下工程講稿》28圖3-15掛鉤式翻矸方式1-溜矸槽；2-提升繩；3-吊桶；4-吊鉤；5-卸矸門02九月2023《地下工程講稿》29坐鉤式翻矸：它由鉤子、托梁、支架和底部帶有中心圓孔的吊桶組成。其工作原理是：矸石吊桶提過卸矸臺后，關(guān)上卸矸門，這時，由于鉤子和托梁系統(tǒng)的重力作用，鉤尖保持鉛垂狀態(tài)，并處在提升中心線上，鉤身向上翅起與水平呈20°角。吊桶下落時，首先碰到尾架并將尾架下壓，使鉤尖進入桶底中心孔內(nèi)。由于托梁的轉(zhuǎn)軸中心偏離提升中心線200mm，放松提升鋼絲繩時，吊桶借偏心作用開始傾倒并稍微向前滑動，直到鉤頭鉤住桶底中心孔邊緣鋼圈為止，繼續(xù)松繩，吊桶翻轉(zhuǎn)卸矸。提起吊桶，鉤子借自重復位。這種翻矸方式具有操作時間短，構(gòu)造簡單，加工安裝方便，工作安全可靠等優(yōu)點，故使用廣泛。02九月2023《地下工程講稿》30

圖3-16座鉤式自動翻矸裝置1-吊桶；2-座鉤；3-托梁；4-支架；5-卸矸門02九月2023《地下工程講稿》31上次課內(nèi)容回顧：1.礦山立井井筒一般有哪幾種類型？2.立井井筒的結(jié)構(gòu)組成如何？3.何謂“一架兩臺三盤”？4.抓巖機有哪些類型？2HH-6型抓巖機2和6分別是什么意思？5.人工翻矸和坐鉤式翻矸有何區(qū)別？02九月2023《地下工程講稿》32

開鑿立井時，為了排除井筒工作面的積矸、下放器材、設備以及提放作業(yè)人員，應在井內(nèi)設置提升與懸吊系統(tǒng)。提升系統(tǒng)：包括提升容器、鉤頭聯(lián)接裝置、鋼絲繩、天輪、提升機以及提升所必備的導向穩(wěn)繩和滑架等。懸吊系統(tǒng)：是為了懸掛吊盤、砌壁模板、安全梯、吊泵和一系列管路纜線，由鋼絲繩、天輪及鑿井絞車等組成。3.5提升與懸吊02九月2023《地下工程講稿》33立井開鑿時的基本提升方式有單鉤和雙鉤兩種。單鉤提升時，提升機使用一個工作卷筒和一個終端荷載；而雙鉤提升時，提升機的主軸上使用兩個工作卷筒，并各設一個終端荷載，只是兩荷載的提升方向相反。根據(jù)單、雙鉤的不同配置，又有一套單鉤提升、一套雙鉤提升、兩套單鉤提升、一套單鉤提升加一套雙鉤提升、兩套雙鉤提升、兩套單鉤加一套雙鉤提升等6種具體的提升方式，其中以前四種最為常用。3.5.1提升方式02九月2023《地下工程講稿》34鑿井井架是專為鑿井提升及懸吊掘進設備而設立的。我國鑿井時大都采用亭式鋼管井架這種井架的四面具有相同的穩(wěn)定性，天輪及地面提絞設備可以在井架四周布置。其定型產(chǎn)品有五個系列七個型號。近年來，一些礦井利用永久井架開鑿立井，省去了鑿井井架的安裝、拆卸工作，雖延長了立井準備時間，但對整個建井工期影響不大，大大提高了投資效益。選擇鑿井井架的原則是：能夠安全地承擔施工荷載；保證足夠的過卷高度；角柱跨距和天輪平臺尺寸應滿足井口施工材料、設備運輸及天輪布置的需要；當施工工藝及設備與井架技術(shù)規(guī)格有較大差異，如總荷載雖相近但布置不平衡時，必須對井架的天輪平臺、主體架及基礎(chǔ)等主要構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性及剛度進行驗算。

3.5.2鑿井井架02九月2023《地下工程講稿》35圖3-17亭式鑿井井架02九月2023《地下工程講稿》36吊桶：矸石吊桶和底卸式材料吊桶。矸石吊桶：用于鑿井提矸、升降人員和提放物料。當井內(nèi)涌水量小于6m3／h時，還可用于排水。根據(jù)不同卸矸方式，矸石吊桶分掛鉤式和座鉤式兩種。底卸式材料吊桶：主要用于鑿井砌壁時下放混凝土。在井口混凝土攪拌站裝滿混凝土后用平板車推到井口，用提升機送至吊盤上，打開底部的卸載門，將混凝土卸于吊盤上的分灰器內(nèi)，然后入模。3.5.3提升吊桶02九月2023《地下工程講稿》37

（a）矸石吊桶（b）底卸式材料吊桶圖3-18吊桶外形圖02九月2023《地下工程講稿》38矸石吊桶容積的選擇單鉤提升雙鉤提升

根據(jù)吊桶的一次提升循環(huán)時間應小于或等于抓巖機裝滿一桶矸石的時間的要求，可得到吊桶的容積計算公式：式中Ct—提升不均勻系數(shù)，1.15～1.25；Azh—井筒工作面抓巖機的總生產(chǎn)率（松散體積），m3／h。根據(jù)計算的VT選擇標準吊桶容積VTB

，并使VTB≥VT。hws－吊桶在無穩(wěn)繩段的行程，m，≤40m；θd，θs－單、雙鉤提升時吊桶在工作面摘掛鉤操作時間和井上卸載時間，分別為60～90s，90～140s。

吊桶容積與吊桶一次提升循環(huán)時間T直接相關(guān)。一次提升的循環(huán)時間T按下式估算：02九月2023《地下工程講稿》393.5.4提升鋼絲繩鋼絲繩類型的選擇：

鋼絲繩是鑿井提升及懸吊系統(tǒng)的主要組成部分。鋼絲繩由若干股繩股圍繞繩蕊捻制而成，繩股又用一定數(shù)量的細鋼絲捻成。鋼絲的抗拉強度分1372、1519、1666、1813和1960MPa等五種。鋼絲的抗拉強度越大，鋼絲繩的承載力越大。鋼絲繩按繩股捻制方向分右捻和左捻兩種。繩股中鋼絲的捻向可與繩股捻向一致，也可相反。當捻向一致時稱同向捻（順捻）鋼絲繩；反之稱交互捻（逆捻）鋼絲繩。由于同向捻容易松捻和打轉(zhuǎn)，提升和懸吊繩應采用交互捻鋼絲繩。我國用于鑿井的提升和懸吊的鋼絲繩，有6股7絲、6股19絲和6股37絲等3種，它們分別用6×7、6×19和6×37表示。6×7與6×19兩種鋼絲繩相比，前者鋼絲粗且耐磨，往往用作穩(wěn)繩；后者比較柔軟，可用作提升和懸吊設備，有時也用做穩(wěn)繩。當需用較大直徑的鋼絲繩作提升繩時，應選用6×37鋼絲繩。為消除鋼絲繩負載后的繞軸線旋轉(zhuǎn)問題，提升和單繩懸吊設備的鋼絲繩應選用多層股（不旋轉(zhuǎn)）鋼絲繩，常用的有18×7和34×7兩種規(guī)格。02九月2023《地下工程講稿》40鋼絲繩終端荷載的確定：（1）提升鋼絲繩提升荷載應按可能提升的最大荷載組合計算，如提矸石、傘鉆、臨時罐籠等。提矸石：

式中：Qt—吊桶、吊鉤、滑架的重量，kg；

V—吊桶容積，m3；

γ—松散矸石密度，一般取1600kg/m3；

γs—水的密度，取1000kg/m3；

k0—巖石的松散系數(shù)，1.8～2.0；

Qs－傘鉆的重量，kg；

Qf—附屬設施的重量，主要為鉤頭和滑架的重量，kg；

Qg—臨時罐籠的重量，kg；

Qh—罐籠內(nèi)的貨物重量，包括能容納的礦車及其貨物，kg。提傘鉆：Q0=Qs＋Qf提升臨時罐籠：Q0=Qg＋Qh02九月2023《地下工程講稿》41鋼絲繩終端荷載的確定：（2）懸吊鋼絲繩懸吊荷載根據(jù)所懸吊的設備、設施及其它荷載（如排水管中的水、抓巖機抓斗中矸石、輸料管中的混凝土等）按下式計算：

Q0=Wg/n（3-8）式中：Wg—懸吊的荷載，kg；n—懸吊鋼絲繩的根數(shù)。（3）穩(wěn)繩

Q0=（8～12）H0

（3-9）式中：H0—鋼絲繩的最大懸垂長度（m），為井筒深度與天輪平臺高度之和。02九月2023《地下工程講稿》42鋼絲繩直徑的確定：確定鋼絲繩的直徑，首先確定在終端荷載下所需鋼絲繩的每米重量Ps：（3-10）式中：Q0—鋼絲繩終端荷載，kσ—鋼絲繩中鋼絲的公稱抗拉強度，MPa；

m—安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，提人時為9，提物時為7.5，懸吊安全梯時為9，懸吊吊盤、吊泵和抓巖機時為6，懸吊風筒、壓風管、輸料管、水管、電纜時為5。根據(jù)計算的Ps值，從鋼絲繩規(guī)格表中選取與計算值接近且稍大的標準鋼絲繩每米重量Psb，由Psb查出標準鋼絲繩直徑ds和鋼絲直徑δ。02九月2023《地下工程講稿》433.5.5鑿井絞車和天輪

鑿井絞車用于懸吊井內(nèi)的設備和拉緊穩(wěn)繩。鑿井絞車分單卷筒和雙卷筒兩種，前者用于單繩懸吊，后者用于雙繩懸吊。天輪分為提升天輪和懸吊天輪。提升天輪的直徑有1.5、2.0、2.5和3.0m四種。懸吊天輪有單槽和雙槽兩類，當懸吊設備由雙繩懸掛且繩距很近時，應盡可能選用雙槽天輪。

圖3-20單卷筒鑿井絞車圖3-21單槽懸吊天輪02九月2023《地下工程講稿》443.5.4提升機用于建井的提升機為纏繞式滾筒提升絞車。

（a）立面圖；（b）平面圖圖3-19JK型雙卷筒提升機1-電動機；2-減速器；3-主軸軸承；4-主軸；5-固定卷筒；6-活動卷筒；7-操縱臺；8-液壓站；9-盤式閘；10-潤滑油站；11-深度指示器傳動裝置；12-深度指示盤02九月2023《地下工程講稿》453.6井筒支護

基巖段永久支護主要為現(xiàn)澆素混凝土和錨噴支護兩種形式。錨噴支護一般在風井等無提升設備的井筒中應用。錨噴支護的施工工藝與錨噴臨時支護相類同，但施工質(zhì)量要求更為嚴格，噴層厚度也較大（一般為150～200mm）。整體現(xiàn)澆混凝土井壁是較普遍采用的支護方式。施工時先按井筒設計的內(nèi)徑立好模板，然后將地面攪拌好的混凝土，通過管路或材料吊桶送至井下灌注入模。永久支護：02九月2023《地下工程講稿》463.6.2.1模板裝配式金屬模板：由若干若干塊弧形鋼板裝配而成，每塊弧板四周焊以角鋼，彼此用螺桿連接。金屬整體移動式模板:門軸式、門扉式和伸縮式。伸縮式金屬整體移動式模板具有受力合理、結(jié)構(gòu)剛度大、立模速度快、脫模方便、易于實現(xiàn)機械化等優(yōu)點，目前已在立井井筒施工中得到廣泛應用。

液壓滑升模板：通過安設在提升架上的液壓千斤頂，沿爬桿（支承桿）并帶動模板一起向上爬升。根據(jù)爬桿安設的位置不同，可分為壓桿式和拉桿式。前者爬桿設于井壁內(nèi)（一起澆筑于混凝土井壁中），又稱內(nèi)爬桿；后者爬桿懸吊于井內(nèi)吊盤的圈梁上，位于井壁內(nèi)徑之內(nèi)，又稱外爬桿。3.6井筒支護采用長段單行和平行作業(yè)掘砌混合作業(yè)02九月2023《地下工程講稿》47圖3-23拆卸式金屬模板1-金屬模板；2-斜口模板；3-楔形模板；4-接茬模板；5-底模板；6-接茬三角木板；7-聯(lián)接螺釘每圈模板由基本模板和楔形模板組成，斜口和楔形模板的作用是為了便于拆卸模板。每圈模板的塊數(shù)根據(jù)井筒直徑而定，但每塊模板不宜過重（一般為60kg左右），以便人工搬運安裝，模板高一般為1m。不受砌壁段高的限制，可連續(xù)施工，使用可靠，易于操作，井壁成型好，使用較廣泛。立模、拆模費時，勞動強度大以及材料用量多等。裝配（拆卸）式金屬模板02九月2023《地下工程講稿》48整體液壓滑升模板14523

圖3-25壓桿式液壓整體滑升模板圖3-26拉桿式液壓整體滑升模板1-液壓千斤頂；2-爬桿（內(nèi)爬式）；3-模板1-ф25mm爬桿；2-滑模；3-液壓千斤頂

4-提升架；5-操作平臺

4-滑模輔助盤；5-刃角模板；6-手動千斤頂

7-固定吊盤；8-滑模工作盤；9-固定圈

10-頂緊支撐；11-頂架；12-液壓控制柜；13-松緊裝置

02九月2023《地下工程講稿》49伸縮式金屬整體移動模板

圖3-24伸縮式金屬整體移動模板

1－活動小模板；2－伸縮螺栓；3－脫模螺栓；4－澆灌門；5－接茬口盒

伸縮式模板根據(jù)伸縮縫的數(shù)量又分為單縫式、雙縫式和三縫式模板。目前使用最為普遍的YJM型金屬伸縮式模板結(jié)構(gòu)，如左圖所示。它由模板主體、刃腳、縮口模板和液壓脫模裝置等組成，其結(jié)構(gòu)整體性好、幾何變形小、徑向收縮量均勻，采用同步增力單縫式脫模機構(gòu)，使脫模、立模工作輕而易舉。這種金屬整體移動式模板用三根鋼絲繩在地面用鑿井絞車懸吊，立模時先將工作面整平，然后將模板從上段高井壁上放到預定位置，用伸縮裝置將其撐開到設計尺寸并找正。澆注混凝土時將混凝土直接通過澆注口注入并進行振搗。模板的高度根據(jù)井筒圍巖的穩(wěn)定性和施工段高來決定，一般為3～4m。02九月2023《地下工程講稿》50混凝土輸送方式有溜灰管輸送和底卸式材料吊桶輸送兩種。緩沖器用于改變混凝土的運動方向，承受部分沖擊力，以降低伸縮管混凝土的出口速度?；罟?jié)管是用簿鐵板圍焊成的錐形短管掛接而成，可彎曲，能隨時摘掛短節(jié)調(diào)整長度，既方便又耐磨。溜灰管一般選用φ159mm的無縫鋼管。3.6.2.2混凝土輸送伸縮管溜灰管緩沖器活節(jié)管02九月2023《地下工程講稿》51鑿井設備布置是一項比較復雜的技術(shù)工作，它不僅要在有限的井筒斷面內(nèi)妥善地布置各種鑿井設備，在礦山還要兼顧礦井建設各個階段的施工需要，所以其難度較大。鑿井設備布置合理與否，對井筒的施工安全和經(jīng)濟效益、礦井的后期工程、礦井建設的總工期等都有影響。鑿井設備布置包括天輪平臺的布置、井內(nèi)布置和地面提絞布置三個方面。井內(nèi)布置包括平面布置和縱向的盤臺布置。3.8鑿井設備布置1-天輪平臺2-井架3-卸矸臺4-封口盤5-固定盤6-吊桶7-吊盤8-吊泵02九月2023《地下工程講稿》52鑿井設備布置的總原則是井內(nèi)設備布置以保證提升設備布置合理為主，井上與井下應以保證井內(nèi)布置合理為主，地面與天輪平臺應以保證天輪平臺布置合理為主。具體有以下原則：（1）應兼顧礦井建設中鑿井、開巷、井筒永久安裝三個施工階段充分利用鑿井設備的可能性，盡量減少各時期的改裝工程量；（2）井口設備布置要與井內(nèi)設備布置協(xié)調(diào)一致，并考慮與鄰近井筒的協(xié)調(diào)施工；（3）各種鑿井設備和設施之間要保持—定安全距離，其值應符合安全規(guī)程和《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定；（4）設備布置要保證盤臺結(jié)構(gòu)合理。懸吊設備鋼絲繩要與施工盤（臺）梁錯開，且不影響卸矸和地面運輸；（5）地面提絞布置，應使井架受力均衡，絞車房及其它臨時建筑物要不妨礙永久建筑物的施工；（6）設備布置的重點是提升吊桶和抓巖設備的布置。鑿井設備的布置受多種因素的牽制，難于一次求成。為便于調(diào)整設備之間的相對位置，減少設計工作量，往往將各種設備按一定比例制成模板，反復布置，多次調(diào)整，直至合理可行，最后繪制成圖。也可采用計算機軟件進行鑿井設備布置。3.8.1鑿井設備布置原則

02九月2023《地下工程講稿》53天輪平臺位于鑿井井架頂部，是由4根邊梁和1根中間主梁組成的“曰”字形平臺結(jié)構(gòu)。在天輪平臺上設置天輪，天輪由天輪梁支承，并直接承受全部提升物料和懸吊掘砌設備的荷載。天輪平臺的邊梁和中梁通稱主梁，在邊梁和中梁上設置支承天輪的天輪梁，有時還有用來支承天輪梁的支承梁，天輪梁和支承梁通稱副梁。天輪平臺的布置主要是將井內(nèi)各提升、懸吊設備的天輪妥善布置在天輪平臺上，充分發(fā)揮鑿井井架的承載能力，合理使用井架結(jié)構(gòu)物。天輪梁和支承梁通常選用工字鋼。標準的型鋼梁不能滿足要求時可考慮采用焊接組合梁。在天輪梁上架設天輪時，應盡量使天輪軸承座直接支承在天輪梁的上翼緣上。

3.8.2天輪平臺的布置

02九月2023《地下工程講稿》54圖3-34天輪平臺A－邊梁；B－中梁；C－天輪梁1、2-提升機3-吊盤天輪4-穩(wěn)繩天輪5-安全梯天輪6-吊泵天輪7-壓風管天輪8-混凝土輸送管天輪9-風筒天輪02九月2023《地下工程講稿》55立井施工時，需要在井內(nèi)設置一系列的鑿井工作盤，如封口盤、固定盤、吊盤、穩(wěn)繩盤及其它特殊用途的作業(yè)盤等。這些盤一般都是鋼結(jié)構(gòu)。(1)封口盤:是設置在井口地面上的工作平臺，又稱井蓋。它是作為升降人員、設備、物料和裝拆管路的工作平臺。同時也是防止從井口向下掉落工具雜物，保護井上下工作人員安全的結(jié)構(gòu)物。封口盤一般采用鋼木混合結(jié)構(gòu)。封口盤由梁格、盤面鋪板、井蓋門和管道通過孔口蓋門等組成。封口盤一般做成正方形平臺，盤面尺寸應該與井筒外徑相適應，但必須蓋住井口。盤面標高必須高于最高洪水位，并應高出地面200～300mm。3.8.3鑿井工作盤的布置

02九月2023《地下工程講稿》56圖3-35封口盤梁格結(jié)構(gòu)1、2-工字鋼主梁；3、4-工字鋼副梁；5、6、7-方木副梁；8-方墊木

封口盤的梁格布置，如左圖所示。主梁采用工字鋼并支承在臨時鎖口上，次梁可采用工字鋼、槽鋼或木梁。盤面鋪板采用木板。盤面上的各種孔口，應設置蓋板或以軟質(zhì)材料密封。封口盤的梁格布置和各種鑿井設備通過孔口的位置，都必須與井上下鑿井設備相對應。封口盤02九月2023《地下工程講稿》57(2)固定盤:固定盤是設置在井筒內(nèi)鄰近井口的第二個工作平臺，一般位于封口盤以下4～8m處。固定盤主要用來保護井下安全施工，同時還用作測量和接長管路的工作平臺。固定盤采用鋼木混合結(jié)構(gòu)。它的構(gòu)造和設計要求，與封口盤大致相同。其不同點是吊桶通過孔口不設蓋門，一般也不設置喇叭口，只設置護欄。固定盤的荷載一般較小，因此固定盤的梁系結(jié)構(gòu)，通常根據(jù)工程實際經(jīng)驗，酌情選擇梁的截面型號。固定盤02九月2023《地下工程講稿》58(3)吊盤:吊盤用鋼絲繩懸吊，為井筒內(nèi)的主要工作平臺。它主要用作澆筑井壁的工作平臺，同時還用來保護井下安全施工，在未設置穩(wěn)繩盤的情況下，吊盤還用來拉緊穩(wěn)繩。在吊盤上有時還安裝抓巖機的氣動絞車或大抓斗的吊掛和操縱設備以及其它設備。吊盤有雙層或多層。當采用單行作業(yè)或混合作業(yè)時，一般采用雙層吊盤，吊盤層間距為4～6m；當采用平行作業(yè)時，可采用多層吊盤。多層吊盤層數(shù)一般為3～5層，為適應施工要求，中間各層往往做成能夠上下移動的活動盤，其中主工作盤的間距也多為4～6m。吊盤由梁格、盤面鋪板、吊桶通過的喇叭口、管線通過孔口、扇形活頁、立柱、固定和懸吊裝置等部分組成，吊盤的梁格由主梁、次梁和圈梁組成。兩根主梁是吊盤懸吊鋼絲繩的生根梁，必須為一根完整的鋼梁，一般對稱布置并與提升中心線平行，通常采用工字鋼；次梁需根據(jù)盤上設備及鑿井設備通過的孔口以及構(gòu)造要求布置，通常采用工字鋼或槽鋼；圈梁一般采用槽鋼。各梁之間采用角鋼、連接板和螺栓連接。吊盤02九月2023《地下工程講稿》59

圖3-36吊盤盤面布置及盤架鋼梁結(jié)構(gòu)1-工字鋼主梁；2-槽鋼圈梁；3-槽鋼或工字鋼副梁02九月2023《地下工程講稿》60(1)吊桶布置:提升吊桶是全部鑿井設備的核心，吊桶位置一經(jīng)確定，井架的位置就基本確定，井內(nèi)其它設備也將圍繞吊桶分別布置。(2)井內(nèi)其他鑿井設備的布置井內(nèi)懸吊設備（除吊桶、吊盤、模板外）宜沿井筒周邊布置，保持井架受力均衡，使盤臺結(jié)構(gòu)合理，并保證永久支護工作的安全和操作方便。抓巖機的位置要與吊桶位置協(xié)調(diào)配合，保證工作面不出現(xiàn)抓巖死角。吊泵應靠近井幫布置，便于大抓巖機工作。管路、纜線以及懸吊鋼絲繩均不得妨礙提升、卸矸和封口盤上軌道運輸線路的通行。風筒、壓風管和混凝土輸送管應適當靠近吊桶布置，以便于檢修。安全梯、照明、動力電纜和信號、通訊、放炮電纜的布置等等。3.8.4井內(nèi)鑿井設備布置

02九月2023《地下工程講稿》6113圖3-37中心回轉(zhuǎn)抓巖機的井筒平面布置圖1-主提升吊桶；2-副提升吊桶；3-安全梯；4-吊泵；5-模板懸吊繩；6-風筒；7-壓風管；8－通訊電纜；9-放炮電纜；10－混凝土輸送管；11-信號電纜；12－吊盤圈梁；13－抓巖機02九月2023《地下工程講稿》62提絞設備布置包括臨時提升機和鑿井絞車兩個內(nèi)容。（1）臨時提升機布置非礦山或無提升設備的其它井筒施工，臨時提升機的位置選擇比較容易，只要地面有合適的地方即可。礦山施工時，由于還要考慮開采的需要，臨時提升機位置應考慮鑿井和開巷兩個施工階段的需要，且不能影響永久提升機房及地面永久生產(chǎn)系統(tǒng)的施工。對于主井，臨時提升機與永久提升機多呈90°或180°布置，這要根據(jù)車場施工時增設的臨時繞道的出車方向而定，使提升中心線與井下出車方向一致（圖3-38a、b）。罐籠井的臨時提升機多半布置在永久提升機的對側(cè)（圖3-38c），使提升中心線與井底車場水平的出車方向一致。只有當場地窄小、地形限制或使用多套提升機施工時，才采用同側(cè)布置方式，將臨時提升機房布置在永久提升機房前面（圖3-38d），但應以不影響永久提升機房的施工為前提。提升機的位置應使提升鋼絲繩的弦長、繩偏角和出繩仰角三項技術(shù)參數(shù)符合規(guī)定。3.8.5地面提絞設備的布置

02九月2023《地下工程講稿》63（c）對側(cè)布置（副井）（d）同側(cè)布置（副井）（a）對側(cè)布置（主井）（b）呈直角布置（主井）井筒永久提升機房井底巷道永久提升機房永久提升機房永久提升機房02九月2023《地下工程講稿》64（2）鑿井絞車的位置鑿井絞車的位置確定應滿足鋼絲繩弦長、繩偏角和出繩仰角規(guī)定值。在此條件下，鑿井絞車布置于井架四面，使井架受力均衡。同側(cè)鑿井絞車應集中布置，以利管理和修建同一絞車房。3.8.6鑿井設備布置的總校驗待全部鑿井設備布置妥當后，要全面進行檢查，自下而上，對井內(nèi)、天輪平臺、地面提絞設備等平面和立面布置進行認真校驗。檢查中如發(fā)現(xiàn)有不符合要求或彼此矛盾時，應進行調(diào)整。調(diào)整時，應分清主次，首先考慮主要設備布置及主要施工項目的需要。最后，繪制井筒鑿井設備平面布置圖；吊盤、固定盤、封口盤平面布置及梁格圖；天輪平臺布置圖；地面提升機及鑿井絞車平面、立面布置圖。02九月2023《地下工程講稿》65反井施工法是指在施工豎井工程時，不從上口開始向下開挖，而從其下口開始自下而上施工。反井施工時，可全斷面一次掘進，也可采用導井法。采用導井法施工時，是先從其下口向上進行小斷面開挖，待與上口貫通后再從上向下擴挖。所以，反井施工的前提條件是在待施工工程的下部已有開挖出的通道。反井施工法：普通反井法、吊罐反井法、爬罐反井法和鉆進反井法等。3.9反井（向）施工法02九月2023《地下工程講稿》66普通反井法是先在豎井（筒）中心開掘一個小斷面反井，以方形木盤為支護，木盤自下而上隨掘進架設。木盤間距視圍巖松軟程度而定。由于使用木井框支護，故反井的斷面形狀一般為矩形或方形，斷面面積一般為6～8m2。為了安全，通常利用木盤將反井分隔成矸石間、提升間和梯子間三個部分。矸石間凈斷面不小于2m2，其最小寬度應以能通過最大塊矸石為準。提升間用以提升材料、工具等，可設置非標準小吊桶（0.5m3左右）供上料乘人，頂部導向滑輪隨反井延伸而上移。梯子間的凈面積約需1.0m2左右，內(nèi)設梯子和風筒，并敷設管線及信號等，風筒直徑一般為300mm。優(yōu)點：輔助工程量小，施工方法簡單，容易掌握。缺點：工人上下需要爬梯子，勞動強度大；架設井框消耗木材多；通風、提升困難，作業(yè)條件惡劣，施工速度緩慢，且易發(fā)生炮煙中毒及瓦斯集聚和墜井事故。3.9.1普通反井法

02九月2023《地下工程講稿》67

1-護板；2-滑輪；3-方木盤；4-擋板；5-矸石間；6-提升間；7-風水管；8-風筒；9-局扇；10-梯子間；11-溜槽

反井掘進到頂后，再按設計斷面自上而下進行爆破刷大掘進，并進行臨時支護或永久支護。

02九月2023《地下工程講稿》68為了克服普通反井施工的缺點，提出了吊罐反井法。首先在待施工工程的上口（通道或地面）中心線向下鉆出一個繩孔。鋼絲繩上端與絞車相接，通過繩孔下放到下部平巷，掛上吊罐。工人在保護傘下的吊罐工作臺上進行小斷面反井掘進作業(yè)，與上口貫通后，再從上向下刷大掘進與支護。鉆孔孔徑一般為130～150mm，鉆孔時需嚴格控制偏斜率。吊罐既是反井施工的提升容器，又是掘進的工作平臺，要求安全可靠、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、便于加工。常用的有華-1型吊罐和DT-2型氣動吊罐。

常用的絞車有礦用絞車和游動絞車。游動絞車是使用較廣泛的絞車。3.9.2吊罐反井法

02九月2023《地下工程講稿》69圖3-41華-1型吊罐構(gòu)造圖3-42氣動吊罐反井施工示意圖02九月2023《地下工程講稿》70爬罐法是利用可沿導軌爬行的工作吊罐在反井工作面進行高空掘進作業(yè)的施工方法。該法關(guān)鍵是利用帶有驅(qū)動裝置的爬罐，沿著固定在反井井幫的導軌自行爬升。工人乘爬罐進入工作面，然后在保護傘下施工反井。施工步驟：首先用普通法將反井上掘3～5m，然后安裝導軌，導軌用錨桿安裝在巖幫上。在反井下口通道的頂板上安裝水平導軌，用風動絞車將爬罐安裝到該導軌上。安裝反井下口的曲軌和反井內(nèi)的豎向直軌，啟動爬罐，使其進入直軌。工人乘坐爬罐進入頂部的工作平臺進行鉆眼爆破工作。放炮時爬罐移到下口通道內(nèi)。隨著工作面的向上延伸，隨時接長導軌，直至上口。從上向下拆卸導軌。需在通道內(nèi)安裝小絞車、在爬罐上安裝滑輪，用于下放導軌。按設計斷面從上向下刷大掘進。矸石從下口通道內(nèi)運出。3.9.3爬罐反井法

02九月2023《地下工程講稿》71

打眼爆破后通風拆除導軌

這種方法顯然優(yōu)于前兩種方法，雖然其設備投資高，通風條件較差，但其優(yōu)點顯著，且不受反井高度的限制，是高反井（300m以上）施工的首選方法。

02九月2023《地下工程講稿》72鉆進反井法是利用鉆機進行反井施工的一種比較先進的機械化施工方法。其工作原理是通過安裝在反井上部通道（平巷）的鉆機，用導孔鉆頭沿倉筒中心線向底部通道鉆通一個導孔，然后換上擴孔鉆頭由下而上擴孔。擴孔鉆頭采用鑲齒盤式滾刀。刀具在鉆壓和扭矩作用下，對巖體作擠壓、剪切破碎，擴孔巖屑垂直下落匯集于底巷，再集中運出。擴孔結(jié)束后，拆除鉆機，人工用鉆眼爆破法自上而下進行刷大，最后自下向上砌筑倉壁。優(yōu)點：機械化程度高，勞動強度低，鉆進速度快，安全性好，工序簡單。一臺鉆機所完成的工程量相當于一個掘進隊，省去了鉆爆法所必須的打眼、裝藥、放炮、通風、瓦斯檢查、清除頂幫浮矸、支棚垛盤等工序；同時，作業(yè)環(huán)境與安全得以改善。3.9.4鉆進反井法

02九月2023《地下工程講稿》73施工工藝：安裝鉆機：將鉆機安裝在反井上口的混凝土基礎(chǔ)上。地下硐室內(nèi)施工時采用上頂下錨式固定。鉆導孔：導孔直徑一般為200～300mm。導孔是安裝鉆桿的通道，其垂直度要求嚴格。安裝鉆頭：導孔鉆完后，卸下導孔鉆頭，換上擴孔鉆頭。擴孔鉆進：自下而上將導孔擴大成設計直徑。擴孔時，必須噴注冷卻水，供刀頭降溫和防塵。鉆進時，必須根據(jù)不同的巖層掌握好相應的鉆機軸壓、扭矩和轉(zhuǎn)速，以求獲得最佳鉆進效果。設備拆除：擴孔結(jié)束后，下放擴孔鉆頭到下口通道運走。從上部逐節(jié)拆除鉆桿、拆除鉆機。反井刷大：反井形成后，即可用鉆眼爆破法自上而下將反井刷大至設計斷面，進行永久支護。刷大時，用鉆眼爆破法，其基本要求與普通反井法相同。當所施工的工程總高度不大時，如礦山中的礦倉，刷大時可用錨噴進行臨時支護，待刷大到底后在從下向上一次砌筑筒壁。02九月2023《地下工程講稿》7402九月2023《地下工程講稿》75沉井法是適用于不穩(wěn)定含水地層中建造豎井的一種特殊施工方法。其實質(zhì)是：在設計的井筒位置上，地面預制好底部帶有刃腳的一段井筒，并在其掩護下，然后在井內(nèi)不斷挖土，借助筒體自重而逐步下沉，隨著井筒的下沉，在地面相應接長井壁，下沉到預定設計標高后，進行封底。沉井法具有工藝簡單，需用設備少，易于操作，成本較低和勞動條件好等優(yōu)點，因而在地下工業(yè)廠房、大型設備基礎(chǔ)、地下倉(油)庫、人防掩蔽所、盾構(gòu)拼裝井、船塢塢首、橋梁墩臺基礎(chǔ)、取水構(gòu)筑物、污水泵站、礦用豎井、地下車道與車站、地下建(構(gòu))筑物的圍壁、大型深埋基礎(chǔ)等等廣泛應用。3.10沉井法02九月2023《地下工程講稿》763.10.1沉井分類

分類依據(jù)類型名稱說明制作材料混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石應用最多的則為鋼筋混凝土沉井橫斷面形狀圓形、方形、矩形、橢圓形、多邊形及多孔井字形圓形、矩形應用最多，如圖3-47所示豎向剖面形狀圓柱形、階梯形及錐形一般為圓柱形，如圖3-48所示減阻方法泥漿沉井、氣囊沉井、卵石沉井、振動沉井、多級沉井最常用的是泥漿沉井，經(jīng)濟適用、簡單方便與地下水土壓力平衡的方法普通沉井、淹水沉井、沉箱沉井、凍結(jié)沉井普通沉井、淹水沉井較為常用井內(nèi)是否有水不淹水沉井、淹水沉井02九月2023《地下工程講稿》77（a）圓形單孔（b）方形單孔（c）矩形單孔（d）矩形雙孔（e）橢圓形雙孔（f）矩形多孔圖3-47沉井平面圖02九月2023《地下工程講稿》78圖3-48沉井剖面圖（a）圓柱形（b）外壁單階形（c）內(nèi)壁多階形（d）外壁多階形02九月2023《地下工程講稿》793.10.2不淹水沉井

不淹水沉井，是指在沉井施工時，井筒內(nèi)不充水，與普通法一樣的挖土和出土，只是井壁結(jié)構(gòu)和減阻方法的不同，如普通沉井、多級沉井、震動沉井、壁后河卵石沉井、壁后觸變泥漿沉井、凍結(jié)沉井等。大多采用人工挖掘，吊桶提升，自重（或加載）下沉。除普通沉井與多級沉井外，其它形式的沉井壁后均置放減阻介質(zhì)。不淹水沉井工藝較簡單，易于操作，需用設備少，工期較短，成本低。通常井筒涌水量在30m3/h左右、無承壓水，流砂層厚度小于1.0m又無細紛粉砂層，而且下沉較淺的沉井，可以因地制宜地采用不淹水沉井法施工。

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（a）多級沉井（b）震動沉井（c）卵石沉井圖3-49不淹水沉井的部分類型02九月2023《地下工程講稿》813.10.3淹水沉井

淹水沉井比較通用的是壁后泥漿和壁后壓氣沉井。壁后壓氣沉井也叫氣囊沉井，效果良好，但工藝技術(shù)復雜，壓氣消耗量很大，成本較高，故基本不用。壁后充填泥漿法簡單、方便，最為常用。壁后充填泥漿法基本原理：在沉井井筒內(nèi)灌滿水，保持井內(nèi)外的水壓平衡，防止從刃腳處涌砂冒泥及地表塌陷；以預先做好的套井為支撐圈來防止和糾正沉井過程中的偏斜；在井筒外壁的環(huán)形空間內(nèi)灌注觸變泥漿，以隔離井壁與土層，減少沉井側(cè)面阻力；靠井壁自重，使刃腳插入土中，經(jīng)水下破土、排矸克服正面阻力使井壁下沉；邊下沉,邊糾偏，邊在井口接長井壁，直至井筒全部穿過沖積層，使沉井刃腳坐落于基巖上；在封底、固井之后，轉(zhuǎn)入基巖段普通方法施工。

02九月2023《地下工程講稿》82抓斗掘進?？孔ザ纷灾叵蛳碌臎_擊力來破壞土層結(jié)構(gòu)，靠抓斗的提升閉合抓取泥土并將土提出井外。抓斗既是掘進設備又是出土設備。抓斗掘進工藝簡單，耗電小，在30m左右的淺井中可作為主要的掘提設備。鉆機掘進。常用的鉆機有沖擊鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。沖擊鉆是靠鉆頭自重往復沖擊破壞巖土而完成掘進工作。鉆頭的大小可為局部沖擊或全斷面沖擊，沖擊后用水槍沖刷工作面，與壓氣結(jié)合排矸。旋轉(zhuǎn)鉆機是靠鉆頭上的刀齒作圓周運動將土層擠切成泥沙或碎塊，用壓氣排液器將其排出井外。旋轉(zhuǎn)鉆機連續(xù)破土，效率高，適用于各種地層，是淹水沉井中使用較好、較廣的破土機具。水槍破土。水槍掘進是目前我國沉井掘進的主要方式。它是利用高壓水射流沖刷切割工作面的土層，將其攪動成泥漿后，由壓氣排液器排出地面而完成掘進工作。這種掘進方式設備少，工藝簡單、易于制作、操作和維護方便。水槍掘進系統(tǒng)包括高壓水泵、供水管路、和水槍三部分。水槍噴嘴、直管、彎管和穩(wěn)流器組成。

淹水沉井掘進出矸方法02九月2023《地下工程講稿》83泥漿淹水沉井示意圖

旋轉(zhuǎn)式鉆機掘進02九月2023《地下工程講稿》843.10.4沉井結(jié)構(gòu)在沉井施工之前，為了定位、組裝沉井的刃腳與一段井壁，預先要在沉井位置的四周，做好一個有一定深度、直徑略大于沉井的井筒，通常稱之為套井。套井的作用在于防止沉井在下沉過程中井壁外圍土層的坍塌，為井架與井口建筑物保持一個完整的地基基礎(chǔ)，利用套井作為安設沉井導向設施、糾正偏斜或者加壓下沉沒施的基礎(chǔ)。套井與沉井間的環(huán)形空間，可以作為觸變泥漿的儲漿槽，或者壁后壓氣的出氣口。為此，要求套井要有一定的深度和強度以及較大的穩(wěn)定性。套井較淺，其結(jié)構(gòu)強度一