【礦業(yè)實務】顧士東課件 06-第6章-井巷工程（一）

第6章井巷工程

第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點1：立井井筒表土普通施工方法考點2：凍結法施工工藝考點3：鉆井法施工工藝考點4：注漿施工工藝考點5：三類特殊施工方法適用條件6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點1：立井井筒基巖施工考點2：立井井筒掘進機施工方法：重點考點3：立井井筒反井施工方法考點4：立井井筒施工正規(guī)循環(huán)作業(yè)考點5：立井井壁結構6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工考點6：立井井壁施工考點7：立井井筒施工綜合設備機械化作業(yè)線考點8：立井施工的提升系統(tǒng)第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點9：立井施工作業(yè)方式考點10：立井施工的風量計算考點11：立井施工的通風設備考點12：立井施工的排水系統(tǒng)考點13：立井施工的輔助系統(tǒng)6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工考點14：井筒表土施工降水考點15：立井主要施工設備和設施的布置第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點1：巷道施工作業(yè)6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工考點2：巷道掘進機施工考點3：巷道鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表考點4：巷道支護考點5：巷道施工通風考點6：巷道施工防治水考點7：巷道施工綜合防塵第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點8：巷道施工降溫6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工考點9：巷道施工監(jiān)測考點10：斜井表土明挖段施工考點11：斜井表土暗挖段施工考點12：斜井基巖段施工考點13：斜井施工排水考點14：斜井施工通風第6章井巷工程6.1立井井筒表土施工第6章考點目錄考點15：硐室施工6.3

巷道與硐室施工6.2

立井井筒基巖施工考點16：馬頭門施工考點17：裝載硐室施工考點18：煤倉施工6.1立井井筒表土施工考點1：立井井筒表土普通施工方法1）井圈背板施工法掘一小段后即用井圈、背板進行臨時支護，臨時支護段高不應大于2m,空幫距離不宜大于1.2m。適用于較穩(wěn)定的土層。2）吊掛井壁施工法：適用于穩(wěn)定性較差的土層短段掘砌，段高一般取0.5～1.5m。工序轉換頻繁，井壁接槎多，封水性能差。必須采取可靠的臨時支護。3）板樁施工法：適用于厚度不大的不穩(wěn)定表土層；木板樁用于厚度為3～6m的不穩(wěn)定土層。而金屬板樁用于厚度8～10m的不穩(wěn)定土層。考點2：凍結法施工工藝凍結法鑿井的主要工藝過程有凍結孔的鉆進、地層凍結和井筒掘砌與支護、凍結管（孔）處理等主要工作。1）凍結孔鉆進：凍結孔間距一般為1.2～1.5m,孔徑為200～250mm,孔深不應小于凍結深度。凍結孔鉆進，宜采取鉆、測、糾相結合的鉆進工藝，一般每隔30m測斜一次：鉆進小于100m可采用燈管測斜；鉆進大于100m宜采用陀螺儀測斜2）地層凍結：有一次全深凍結、差異凍結、局部凍結、分期凍結和雙圈或多圈孔凍結等方案考點2：凍結法施工工藝3）井筒掘進與支護：井筒開挖，必須具備以下條件：（1）水文觀測孔內的水位有規(guī)律地上升并溢出管口不應少于7d；當水文觀測孔失效，井筒內的水位應有規(guī)律地上升。（2）測溫孔的溫度已符合設計規(guī)定。凍結壁厚度應符合設計規(guī)定，同時應滿足連續(xù)掘砌施工要求。（3）地面提升、攪拌、運輸、供熱、材料供應等輔助設施均已具備井筒連續(xù)施工的條件。凍結井筒掘砌段高應根據(jù)地層性質、凍結壁強度、井幫穩(wěn)定性和井壁結構、施工工藝、掘砌速度等因素綜合分析確定，考點2：凍結法施工工藝沖積層掘進段高：試挖階段不宜大于2.0m；正式開挖階段不應大于4.0m；膨脹性大的厚黏土層不宜超過2.5m,且井幫暴露時間不應大于24h。4）凍結管（孔）處理凍結管拔管前，利用熱鹽水在凍結器里循環(huán)，使凍結管周圍的凍土融化達100mm,以便順利拔管。拔凍結管要占用井口工期至少1～1.5個月，目前大多數(shù)井筒不拔凍結管。凍結孔廢棄之前，應用水泥砂漿對全管（孔）充填，漿液應防凍，漿液體積不應低于全孔體積的95%?？键c3：鉆井法施工工藝鉆井法是以鉆頭刀具破碎巖石，用泥漿或其他介質進行洗井、護壁和排渣。鉆井法的主要工藝過程包括井筒鉆進、泥漿護壁洗井、下沉預制井壁和壁后注漿固井等。為了保證井筒的垂直度，鉆井時一般都采用減壓鉆進，一般總鉆壓不宜超過鉆頭在泥漿中重量的70%,在表土向巖層過渡段不宜大于50%。鉆井直徑超過3m宜采用反循環(huán)洗井。3）井壁預制與下沉：地面預制井壁吊運時的混凝土強度不應低于設計強度的70%，且不得小于25MPa。考點3：鉆井法施工工藝井壁下沉時，井壁上沿應高出泥漿漿面1.5m以上，井筒扶正后宜采用超聲波測井儀測量有水段井筒偏斜率?？键c4：注漿施工工藝主要包括地面預注漿、工作面預注漿和壁后注漿三類。1）地面預注漿：距地表小于1000m的裂隙含水巖層，當層數(shù)多且層間距不大時，宜采用地面預注漿施工。地面預注漿注漿深度是指注漿孔的終孔深度考點4：注漿施工工藝2）工作面預注漿當井筒含水巖層厚度不大、埋藏較深或者含水層間距較大、中間有良好隔水層時，宜采用工作面預注漿法施工。工作面預注漿的注漿孔布置圈徑小于井筒凈直徑，鉆孔應沿井筒周邊布置，并應與巖層節(jié)理、裂隙相交。工作面預注漿應在含水層上方預先澆筑混凝土止?jié){墊，含水層上方巖石致密時，可預留巖帽做止?jié){墊。工作面預注漿的段高宜為30～50m?？键c4：注漿施工工藝3）壁后注漿一般漏水量超過6m3/h（井筒深度<600m）或超過10m3/h（井筒深度>600m）或井壁有集中漏水，漏水量超過0.5m3/h的出水點的情況，均應進行壁后注漿處理。注漿的施工順序應根據(jù)含水層的厚度分段進行，對漏水段較長的井筒，宜從上往下逐段進行注漿，每個段內宜先由下往上注漿，再由上往下復注一次。注漿孔宜進入巖層1.0m以上；井壁漏水量較大的基巖段井筒，宜布設導水孔和泄水孔?？键c5：三類特殊施工方法適用條件1）凍結法適用條件：適用于松散不穩(wěn)定的沖積層、裂隙含水層、松軟泥巖層以及含水量和水壓特大的巖層。對于含水率非常小或地下水流速相當大的地層不適用。2）鉆井法適用條件：適用于各種不同的地質及工程條件。不僅可用于深厚含水不穩(wěn)定沖積層的井筒施工，也可用于穩(wěn)定、中等硬度巖層中的井筒施工，但受鉆機規(guī)格和能力的限制，往往只能鉆鑿一定直徑和深度的井筒。考點5：三類特殊施工方法適用條件3）注漿施工法適用條件：既可減少井筒涌水，又可對裂隙含水巖層和松散砂土層進行堵水、加固。主要取決于漿液的黏度（對于各種漿液）和粒度（對于無機漿液），直徑為d的顆粒（團）一般只能進入開度大于3d的孔隙或裂隙對于開度小于5μm的孔隙巖體（例如粉、細砂巖）及裂隙巖體則不適合進行注漿。6.2

立井井筒基巖施工考點1：立井井筒基巖施工立井井筒基巖施工主要以鉆眼爆破法施工為主。主要內容包括工作面鉆眼爆破工作、裝巖與提升工作、井筒支護工作，以及通風、排水、測量等輔助工作。手持鉆機鉆眼深度以1.5~2.0m為宜，傘鉆鉆眼深度一般為3～5m。通常情況下，短段掘砌混合作業(yè)的炮眼深度應為3.5～5.0m,單行作業(yè)或平行作業(yè)的炮眼深度可為2.0～4.5m或更深，淺眼多循環(huán)作業(yè)的炮眼深度宜為1.2～2.0m。立井井筒基巖段實施光面爆破時，周邊眼的眼間距應控制在0.4～0.6m,考點1：立井井筒基巖施工（1）裝巖工作：立井施工普遍采用抓巖機裝巖，實現(xiàn)了裝巖機械化。目前以中心回轉抓巖機裝巖應用最為普遍。（2）臨時支護：短段作業(yè)不需要臨時支護采用錨噴支護作為臨時支護，現(xiàn)已被廣泛采用。是否需要進行臨時支護根據(jù)井筒周圍巖層的穩(wěn)定性確定。對Ⅰ類巖層，不支護段的高度可由施工單位自定；對Ⅱ、Ⅲ類巖層，不宜超過4m,當高度超過2m并有危巖時，應采取安設錨桿或錨網(wǎng)等防片幫措施；對Ⅳ

Ⅴ類巖層，不宜超過2m。井筒穿過煤層或構造破碎帶時，可采用井圈背板等臨時支護?？键c1：立井井筒基巖施工4）立井施工其他工作（1）通風工作：每人每分鐘的新鮮空氣量不應小于4m3；（2）井筒涌水的處理：通?？刹捎米{堵水、導水與截水、鉆孔泄水和井筒排水等方法進行處理。（3）壓風和供水工作：通常由吊掛在井內的壓風管和供水管輸送到工作面。（4）其他輔助工作：還有井下供電、照明、通信與信號的設置、測量以及布置安全梯等?？键c2：立井井筒掘進機施工方法立井掘進機施工方法的優(yōu)勢：變傳統(tǒng)鉆眼、裝藥、爆破、通風、出渣、井壁支護等順序作業(yè)的工序為掘進機截割、出渣、井壁支護平行作業(yè)，速度得到顯著提高?；谂旁绞降牟煌猩吓旁⒕蜻M機施工方法和下排渣立井掘進機施工方法。1.上排渣立井掘進機施工方法1）吊桶提升上排渣立井掘進機系統(tǒng)組成：井下布置掘進機主機和后配套系統(tǒng)。主機完成掘進、出渣、支護等工作，后配套系統(tǒng)完成提升、出渣、通風、排水、供水、供電等工作考點2：立井井筒掘進機施工方法（1）破巖系統(tǒng)：采用盤形滾刀進行破巖，主機驅動系統(tǒng)控制掘進方向，采用撐靴推進系統(tǒng)撐緊井壁，掘進行程結束后撐靴換步進行下一循環(huán)掘進作業(yè)。（2）出渣系統(tǒng)：包括刀盤刮渣裝置、垂直提升裝置和吊桶提升系統(tǒng)3大部分接力共同完成巖渣的出井工作。（3）支護系統(tǒng)：一般根據(jù)實際工程條件進行獨立設計（4）導向系統(tǒng)：在井筒中心布置一套垂線裝置，為井筒中心各設備的標定校準提供基準參考，采用圖像定位算法得出旋轉角，最終達到設備導向的目的?？键c2：立井井筒掘進機施工方法（5）糾偏系統(tǒng)：設計有穩(wěn)定器和撐靴推進系統(tǒng)，當發(fā)生傾斜時，通過控制不同區(qū)域的油缸油壓使油缸產(chǎn)生位移行程差，不斷調整主機姿態(tài)最終使主機軸線回正2）鉆井施工作業(yè)（1）始發(fā)工作井施工：采用分體始發(fā)掘進作業(yè)。設備最小的始發(fā)井深度應保證撐靴可以入井，待主機始發(fā)掘進一定深度后，組裝地面提升懸吊系統(tǒng)，鋼絲繩與吊盤后配套連接，形成完整系統(tǒng)。井口需提前進行鎖口施工，始發(fā)井深度應超過設備撐靴高度，始發(fā)井內徑應大于井筒設計凈直徑200mm以上，滿足主機組裝的需要?？键c2：立井井筒掘進機施工方法（2）掘進機組裝：掘進主機采用由下至上的組裝順序。吊盤后配套采用分層法，逐步安裝每一層平臺。（3）掘進機調試：主要分為組裝確認、供電調試、控制調試、液壓調試、功能調試五大步驟。（4）井筒掘進施工：在掘進前期，適當加大撐靴及穩(wěn)定器撐緊力，保證刀盤開挖過程不發(fā)生偏斜。進行始發(fā)掘進時采用小貫入度、小推進速度緩慢掘進，待設備撐靴進入井筒穩(wěn)定地層后，及時調整掘進參數(shù)，恢復正常掘進。主要工序包括：掘進出渣、井壁支護、換步作業(yè)、管線延伸、姿態(tài)調整等?？键c2：立井井筒掘進機施工方法換步作業(yè)：換步時需要增加穩(wěn)定器的撐緊力，同時刀盤停轉，待設備停止運行后，收回撐靴撐緊油缸，之后收回推進缸，將撐靴下移，完成換步?？键c2：立井井筒掘進機施工方法2.下排渣立井掘進機施工方法1）利用導井下排渣立井掘進機系統(tǒng)組成針對地質條件較好、巖石穩(wěn)定的地層，且具有下部巷道的礦山井筒工程，通過先開鑿導井作為溜矸孔（1）反井鉆機：主要工作是完成導井的施工，導井直徑通常為1.2～1.8m,施工方法是先從上向下鉆進導孔，然后從下向上擴孔鉆進，形成導井?？键c2：立井井筒掘進機施工方法（2）立井掘進機立井掘進機可以完成包括破巖、裝巖、運輸、臨時支護、永久支護等工序。破巖機構：滾刀破巖，為實現(xiàn)滾刀破碎的巖屑順利滑落入導井，鉆頭體的井底角為45°。在鉆頭體前段設置了一個超前孔鉆頭，可在導孔偏斜和塌幫的情況下進行掃孔作業(yè)。支撐推進機構：承受反扭矩和反推、拉力，還通過油缸的伸縮，調整掘進機的鉆進方向和進行糾偏降斜?？键c2：立井井筒掘進機施工方法（4）輔助作業(yè)通風：一般不需要單獨設立通風裝置，特殊情況局部通風排水：如果地層涌水量大，須預先采用地層改性方法封堵涌水，穩(wěn)定地層。少量涌水可直接通過導井流到井筒下部，匯入礦井的排水系統(tǒng)排出。（5）掘進機拆卸及輔助設施安裝掘進完成后，將吊盤提升出井并拆除，同時拆除鉆頭擴展部分，再將立井掘進機整體提出地面，最后進行井筒的安裝工作。考點3：立井井筒反井施工方法先從下向上施工小斷面反井（面積通常2～8m2左右），然后自上而下刷大井筒斷面，并澆筑混凝土井壁，利用反井向下進行排矸、通風、排水，井底進行出渣運輸、排水工作，完成立井井筒的施工。反井鉆機法：目前普遍采用，首先自上而下鉆鑿一個直徑200～500mm的導孔，與井底貫通后，安裝鉆桿和擴孔鉆頭，然后自下而上進行擴孔鉆進，擴孔直徑大小主要滿足井筒刷大時排渣的要求即可，通常為1.0～2.0m。采用反井鉆機施工反井，施工安全，速度快，效益好?？键c3：立井井筒反井施工方法2）立井井筒反井鉆機施工工藝（1）施工準備（2）導孔鉆進（3）擴孔施工（4）井筒掘砌（3）擴孔施工：在井下安裝擴孔鉆頭，利用鉆桿上提擴孔鉆頭并旋轉破巖進行擴孔鉆進，同時利用擴孔而成的反井進行通風。（4）井筒掘砌：自上而下進行井筒的刷大和混凝土澆筑工作。施工作業(yè)可以采用短段作業(yè)，也可以采用長段作業(yè)?？键c4：立井井筒施工正規(guī)循環(huán)作業(yè)通常以鉆眼、裝巖及永久支護作為組織正規(guī)循環(huán)的主線，實施平行交叉作業(yè)。確定每月用于掘進的天數(shù)。采用平行作業(yè)或短段單行作業(yè)時，每月掘進天數(shù)為30d;采用長段單行作業(yè)時，掘進一般占掘、砌總工時的60%-70%，當采用現(xiàn)澆混凝土作永久支護時，可取70%,即月掘進天數(shù)為21日。編制循環(huán)圖表安排施工順序時，以采用班初裝巖、班末爆破的方式較為適宜考點5：立井井壁結構整體澆筑式井壁：有混凝土和鋼筋混凝土井壁兩種混凝土井壁使用年限長，抗壓強度高，封水性好，成本比料石井壁低，且便于機械化施工，已成為井壁的主要形式鋼筋混凝土井壁，強度高，能承受不均勻地壓，但施工復雜、效率較低，通常只在特殊地質條件下，如穿過不穩(wěn)定表土層、斷層破碎帶等，以及承擔井塔荷載的井頸部分使用錨噴井壁：錨噴井壁是一種新型支護形式，但僅限于主井、風井中采用考點5：立井井壁結構復合井壁：復合井壁是由兩層以上的井壁組合而成，多用于凍結法鑿井的立井井筒，達到防水、高強、兩層井壁間可滑動三方面的要求。采用普通法鑿井的立井井筒宜采用整體澆筑混凝土、鋼筋混凝土井壁支護，布置有裝備的立井井筒不得采用噴射混凝土和金屬網(wǎng)、噴射混凝土及錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土或料石、混凝土砌塊作為永久支護。考點6：立井井壁施工（1）木模板高度不宜超過1.2m；（2）裝配式鋼模板高度不宜超過1.2m；（3）整體活動式鋼模板高度宜為2～5m（8）井壁混凝土應對稱入模、分層澆筑，并及時進行機械振搗。當采用滑升模板時，分層澆筑的厚度宜為0.3~0.4m，滑升間隔時間不得超過1h。（9）輸送混凝土可使用底卸式吊桶，也可使用溜灰管。使用溜灰管輸送混凝土時，混凝土坍落度不應小于150mm，石子粒徑不得大于40mm，溜灰管內徑不宜小于150mm，末端應安設緩沖裝置采用分灰器入模?？键c6：立井井壁施工（10）脫模時的混凝土強度，采用滑升模板時，應為0.05~0.25MPa；采用整體組合鋼模，應為0.7～1.0MPa；采用普通鋼木模板，不得小于1.0MPa考點7：立井井筒施工綜合設備機械化作業(yè)線鑿巖臺架：據(jù)井筒直徑大小選擇1臺或2臺；抓巖機：根據(jù)井筒直徑大小選擇1臺或多臺組合使用；提升機：井筒直徑6m以下宜1套提升，6-9m宜2套提升，超過9m宜2-3套提升，吊桶：根據(jù)提升設備及井筒斷面、施工進度綜合選擇井筒深度加深時，提升懸吊相關設備需要重新進行選型，這種情況的工程變更，不僅會產(chǎn)生工程量增加的費用，還會產(chǎn)生施工設備需要完善的費用，以及井筒深度加深導致施工難度加大需要增加的費用等?？键c8：立井施工的提升系統(tǒng)立井施工的生產(chǎn)系統(tǒng)：主要包括提升系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓風和供水系統(tǒng)以及地面排矸系統(tǒng)等。1）提升系統(tǒng)常用的提升方式有單鉤和雙鉤提升兩種。井筒凈直徑不大于5m時，布置一套單鉤提升，超過5m可布置2套單鉤，大于6m可一套單鉤和一套雙鉤，大于9m可以布置3套單鉤。（與前對照學習）鑿井期間，提升容器以矸石吊桶為主。當轉入車場和巷道施工時，提升容器則由吊桶改為雙鉤罐籠提升考點9：立井施工作業(yè)方式1）短段掘、砌單行作業(yè)在2～5m（應與模板高度一致）較小的段高內，掘進后，即進行永久支護，不用臨時支護。優(yōu)點是不需要臨時支護，降低成本和工期，缺點是混凝土接茬縫比較多。2）掘砌平行作業(yè)成井速度快，施工管理較復雜，鑿井設備布置難度大。因此，當井筒穿過的基巖深度大于400m，井筒凈徑大于6m，圍巖穩(wěn)定，井筒涌水量小于20m3/h，施工裝備和施工技術力量較強時，可以采用平行作業(yè)?？键c10：立井施工的風量計算按下列要求分別計算，并選取其中的最大值：①按絕對瓦斯涌出量計算，瓦斯充分稀釋至1%以下；②按掘進工作面同時工作的最多人數(shù)計算，并按每人每分鐘的新鮮空氣量不應少于4m3進行計算③按一次爆破炸藥量計算所需風量；④按同時運行的最多柴油動力設備數(shù)量增加配風量，配風量不應少于4m3/（min·kW）;⑤風速符合現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》（2022年版）的有關規(guī)定?？键c11：立井施工的通風設備通常布置2臺型號相同的風機配一趟風筒，每天需要切換，進行風電閉鎖試驗。直徑較大的井筒，往往布置4臺型號相同的風機，每2臺配一趟風筒使用，爆破后2趟風筒同時供風。地面通風機布置時，壓入式通風的入風口應位于空氣潔凈處，距離地面的高度不得低于1.5m；抽出式通風的出風口宜位于該地區(qū)主導風向的井口下方，距離地面的高度不得低于0.5m。兩臺局部通風機并聯(lián)或串聯(lián)運行，應采用同型號?？键c11：立井施工的通風設備風筒的直徑一般為0.5～1.0m。井筒的深度和直徑愈大，選用的風筒直徑