煤礦立井施工專題

煤礦立井施工專題目錄第一章煤礦立井井筒分類我國立井施工技術(shù)發(fā)展立井施工知識第二章第三章建設(shè)項(xiàng)目—

單項(xiàng)工程—

單位工程—

分部工程—

分項(xiàng)工程

1、建設(shè)項(xiàng)目：指在一個(gè)總體范圍內(nèi)，由一個(gè)或幾個(gè)單項(xiàng)工程組成，經(jīng)濟(jì)上實(shí)行獨(dú)立核算，行政上實(shí)行統(tǒng)一管理，并具有法人資格的建設(shè)單位。例：一所學(xué)校、一個(gè)工廠（房子梁煤礦及洗煤廠工程）等。

2、單項(xiàng)工程：是指在一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中，具有獨(dú)立的設(shè)計(jì)文件，能夠獨(dú)立組織施工，竣工后可以獨(dú)立發(fā)揮生產(chǎn)能力或效益的工程。例：一所學(xué)校的教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書館（房子梁煤礦、房子梁煤礦洗煤廠）等。

3、單位工程：指竣工后不可以獨(dú)立發(fā)揮生產(chǎn)能力或效益，但具有獨(dú)立設(shè)計(jì)，能夠獨(dú)立組織施工的工程。例：（主井、副井、風(fēng)井）。

4、分部工程：按照工程部位、設(shè)備種類和型號、使用材料的不同劃分。例（井頸、井身、井底）。5、

分項(xiàng)工程：按照不同的施工方法、不同的材料、不同的規(guī)格劃分。例：掘進(jìn)、模板、鋼筋、混凝土支護(hù)等。分項(xiàng)工程是計(jì)算工、料及資金消耗的最基本的構(gòu)造要素。了解有關(guān)建設(shè)項(xiàng)目工程劃分方面的幾個(gè)定義有三個(gè)方面原因，也是為什么講立井井筒？第一章煤礦立井井筒的分類第一節(jié)立井井筒特點(diǎn)工程量不大，但占用工期時(shí)間長一煤礦建設(shè)中，立井井筒施工是關(guān)鍵工程。雖然立井井筒掘進(jìn)工程量僅占全礦井工程量的4％～5％，但工期卻占35％左右。因此，加快立井掘砌速度，是縮短礦井建設(shè)工期的關(guān)鍵。而立井作業(yè)方式、施工技術(shù)及裝備水平又影響著立井的掘砌速度。多年來，經(jīng)過廣大建設(shè)者的努力，目前我國立井機(jī)械化裝備水平與施工速度已達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。1974年全國煤礦立井施工平均月成井水平僅為16.4m1997年達(dá)到了

45m；2002年又達(dá)到

70m以上。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1986年～1996年（10年）有23次月進(jìn)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(dá)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(jì)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(jìn)度大多在100m以上，因而涌現(xiàn)出了一批深度600m以上能夠當(dāng)年開工、當(dāng)年到底的井筒。以施工700m的井筒為例，工期分別為：約4年、1.3年、0.83年立井井筒施工復(fù)雜二立井井筒一般要穿過表土與基巖兩個(gè)部分，其施工技術(shù)由于圍巖條件不同各有特點(diǎn)。表土施工方案選擇主要考慮工程的安全，而基巖施工主要考慮施工速度。由于表土松軟，穩(wěn)定性較差，經(jīng)常含水，并直接承受井口結(jié)構(gòu)物的荷載。所以，表土施工比較復(fù)雜，往往成為立井施工的關(guān)鍵工程。正確的選擇表土施工方案和施工方法，避開雨季施工，預(yù)先考慮片幫等突發(fā)事故的防范措施，確保立井井筒安全快速地通過表土層，并順利轉(zhuǎn)入基巖施工具有重要的意義。立井施工危險(xiǎn)系數(shù)大，基于安全考慮三1988年1月13日中午，山東省張家洼礦山公司所屬的井巷工程公司安裝隊(duì)，發(fā)生了一起死亡7人，重傷多人的重大惡性事故。造成這起事故的直接原因是懸吊吊盤的鋼絲繩斷裂。1999年4月4日，山東裕隆公司所屬唐陽煤礦副井安裝期間，發(fā)生墜罐事故，造成2人死亡，直接原因是罐籠鋼絲繩斷裂。，山東省棗莊市滕州市東大煤礦副井（基建井，由中國中煤能源集團(tuán)公司五建公司第二工程處承建）發(fā)生提升過卷墜罐事故，井下共有11人（罐內(nèi)2人，抓巖機(jī)內(nèi)1人，井底工作面8人）作業(yè)，其中：7人死亡，1人重傷，3人輕傷。朔州麻家梁炮煙熏人事故、紅慶河的斷鋼絲繩事故、中煤榆林大海則煤礦溜灰管墜落事故、慶陽市正寧縣核桃峪煤礦鋼絲繩斷裂事故，這幾起事故都是近年發(fā)生的，我要么去過這些煤礦，要么有認(rèn)識的人在這些煤礦，可以說，以前絕大部分立井施工都是帶血的。因?yàn)榻ň畬俟こ坛跗?，可能面臨手續(xù)不全，一上報(bào)，就面臨停工停產(chǎn)，這也是業(yè)主方在基建初期挑選實(shí)力較強(qiáng)的施工單位的原因。第二節(jié)煤礦井筒分類開拓方式分類平硐斜井井筒的分類（從井筒外部形態(tài)看，分三類）一立井傾角在45°~90°之間的為立井（豎井）傾角在10°~45°之間的為斜井傾角在0°~10°之間的為平硐立井是本次講課重點(diǎn)，斜井、平硐施工相對簡單。受工作年限、閱歷、經(jīng)驗(yàn)等限制，目前立井只見過90°的。施工單位參與建設(shè)的時(shí)間：一個(gè)礦井的基建期通常在3~5年，地質(zhì)條件差的甚至更長，快的也有2年多（賽蒙特爾）。如果施工單位能參與生產(chǎn)期巷道的開拓延伸，就不確定了，我所知的目前駐留時(shí)間最長的是塔山礦，施工單位是2004（2002）年進(jìn)的，現(xiàn)在還在。立井井筒分類（從實(shí)際用途上來講，分三種？）二主井第一種主要擔(dān)負(fù)礦井的運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)、礦井安全出口副井第二種副井主要擔(dān)負(fù)礦井的運(yùn)料、進(jìn)風(fēng)、行人，兼做礦井安全出口。風(fēng)井第三種礦井回風(fēng)、安全出口（有梯子間）、擔(dān)負(fù)臨時(shí)提升。我國立井施工技術(shù)發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段第一階段：短段單行作業(yè)一50～60年代，立井施工作業(yè)方式以短段單行作業(yè)為主，掘砌段高一般30m（不是一次性）左右，用掛圈背板作臨時(shí)支護(hù)，料石砌壁。

為了減輕笨重的體力勞動和提高砌壁質(zhì)量，60年代后期井壁結(jié)構(gòu)改為混凝土，用分節(jié)小模板支模。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(shí)支護(hù)。每掘進(jìn)一段井筒（1～1.5m），便架設(shè)一道井圈和背板。掘進(jìn)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。第二章我國立井施工技術(shù)發(fā)展井圈是固定直徑，木楔（[xiē]）的作用是是讓外壁、背板、井圈三者之間固定；撐柱的作用是讓上下井圈之間距離相等，和掛鉤配合作用，保持井圈上下平衡。第二階段：長段單行作業(yè)二進(jìn)入70年代，由于錨噴技術(shù)的發(fā)展，臨時(shí)支護(hù)改為錨噴，永久支護(hù)改為整體滑動模板及現(xiàn)澆混凝土，為此，作業(yè)方式由短段單行作業(yè)發(fā)展成長段單行作業(yè)，段高一般為80～100m。第三階段：混合作業(yè)三70年代末期，液壓滑模（沒見過）得到了成功應(yīng)用。由于單行作業(yè)存在著工序轉(zhuǎn)換時(shí)間長和質(zhì)量差等問題，作業(yè)方式逐漸過渡到混合作業(yè)。

目前普遍采用伸縮式金屬整體移動式模板，作業(yè)方式還是混合作業(yè)。

混合作業(yè)的特點(diǎn)是不需臨時(shí)支護(hù)，掘砌可以適當(dāng)?shù)仄叫凶鳂I(yè)，使掘砌工序在同一循環(huán)內(nèi)完成，工序轉(zhuǎn)換時(shí)間少，施工速度快，而且安全。

混合作業(yè)成為目前我國立井井筒施工的主要作業(yè)方式?，F(xiàn)場作業(yè)圖例錨噴的臨時(shí)支護(hù)吊盤喇叭口褲衩繩圖例顯示的為長段單行作業(yè)，井筒掘進(jìn)一定段高（根據(jù)井筒穿過巖層的性質(zhì)、涌水量大小、施工速度要求）后，立即進(jìn)行：錨桿+金屬網(wǎng)+噴漿臨時(shí)支護(hù)（噴漿主要起封閉作用，防止井筒周幫風(fēng)化，引起片幫），待掘至80-100m后，從井筒下部往上開始綁扎鋼筋、支模板和澆筑混凝土。長段單行作業(yè)伸縮式金屬整體移動式模板圖例從外部看從內(nèi)部看從現(xiàn)場看1、50年代平均井深為200~300m，井徑為4.0m左右。2、70年代平均井深為400m左右，井徑為6.0m左右。3、90年代平均井深為500m以上，井徑為6.0~8.0m。4、新世紀(jì)以來，井筒深度越來越深，井徑也不斷增大。

千米立井越來越多，如山東濟(jì)寧唐口煤礦（1061.2米）、孫村礦風(fēng)井（978米）、察哈素煤礦副井（凈直徑9.2米、深度481.5米）、白家海子礦主井（凈直徑9.5米、深度780米）、紅慶河煤礦副井（凈直徑10.5米、深度710米）等等。我國立井井筒施工發(fā)展變化四第三章立井施工知識第一節(jié)立井井筒的結(jié)構(gòu)特征

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(shè)計(jì)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(dāng)部位還設(shè)置有壁座（下頁簡單介紹）。1-翻籠硐室、2-箕斗裝載硐室，它們主要為二期工程服務(wù)，課件不講。

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。

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(fēng)井井底深度一般為4～5m。隨著我國煤礦開采的煤層埋深不斷加大,立井?dāng)?shù)量越來越多,所占比例也越來越大,井壁脫落現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。立井井筒通過表土層進(jìn)入完整基巖后,需設(shè)生根立井井筒壁座(以下簡稱壁座),主要起承托井筒重量的作用,是防止井壁脫落最主要措施之一；還有控制地層壓力，維護(hù)井筒圍巖穩(wěn)定作用。按壁座材料和結(jié)構(gòu)分為混凝土、鋼筋混凝土壁座等。

隨著安全要求，技術(shù)進(jìn)步，井筒多設(shè)計(jì)為多斷面（凈斷面尺寸一樣），井筒表土段荒斷面大，井壁厚度大，基巖段荒斷面小，井壁厚度相對較小，其設(shè)計(jì)原理及作用也類似壁座。第二節(jié)立井施工的設(shè)備設(shè)施

井筒正式掘進(jìn)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。上述作業(yè)結(jié)束后，進(jìn)行井筒鎖口施工，安設(shè)封口盤、固定盤和吊盤。

另外，在井口四周安裝鑿井提升機(jī)、鑿井絞車，建造壓風(fēng)機(jī)房、通風(fēng)機(jī)房和混凝土攪拌站等輔助生產(chǎn)車間。待一切準(zhǔn)備工作完成后，即可進(jìn)行井筒的正式掘進(jìn)工作。

立井是垂直向下掘進(jìn)的，為施工服務(wù)的大量設(shè)備、管線等都要懸掛在井筒內(nèi)，且隨工作面的推進(jìn)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(jìn)，當(dāng)井筒掘夠一定深度{一個(gè)段高（3~4m）}后，再由下向上砌壁，掘進(jìn)和砌壁交替進(jìn)行。

下頁為鑿井設(shè)備實(shí)施布置圖立井井筒施工示意圖1—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(jī)；7—封口盤；8—混凝土輸送管；9—固定盤；10—吊泵通過口；11—吊盤上層盤；12—壁座；13—?dú)鈩咏g車；14—吊盤下層盤；15—金屬模板；16—吊泵；17—抓巖機(jī)；18—吸水龍頭；19—卸矸溜槽；20—溜槽閘門21—臨時(shí)軌道；22—礦車；23—扇風(fēng)機(jī)；24—壓風(fēng)機(jī)房；25—穩(wěn)車；26—提升機(jī)房；27—風(fēng)筒；28—滑架與保護(hù)傘；29—穩(wěn)繩；30—提升鉤頭；31—吊盤褲叉繩；32—喇叭口；33—吊盤定位絲杠；34—輸送混凝立的活節(jié)管；35—壓風(fēng)管；36—吊盤折頁；37—分風(fēng)器；38—風(fēng)筒卡子；39—掛鉤；40—井圈；41—背板；42—撐柱；43—吊桶

所有設(shè)備的選擇都是考慮井筒的直徑、井筒的深度及作業(yè)方式確定的，具體選擇參考《煤礦建井工程綜合技術(shù)手冊》。本圖部分描述可能與實(shí)際有差距，但還是比較合乎現(xiàn)場的，差距是由于技術(shù)進(jìn)步引起的。下頁給大家看些實(shí)例，描紅設(shè)備設(shè)施課件中都有實(shí)例天輪平臺及天輪攪拌站穩(wěn)車群（鑿井絞車）加工車間攪拌站料場信號室風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒底卸式吊桶臨時(shí)排矸場卸矸溜槽提升機(jī)房(滾筒直徑有3~4米）穩(wěn)車群二平臺01地面加工好的吊盤02井下的吊盤（俯視圖）03井下的吊盤（仰視圖）04吊盤固定裝置（吊盤定位絲杠）吊盤是立井施工時(shí)懸吊在井筒中可以升降的工作臺。主要為信號工、砼澆筑的分灰器、排水、照明、電氣設(shè)備等安設(shè)平臺，上盤的作用主要是保護(hù)作用。第三節(jié)立井井筒的施工工序第一步：立井井筒掘進(jìn)表土段掘進(jìn)基巖段掘進(jìn)普通法特殊法形成地下空間第二步：砌壁工作第三步：安裝工作永久支護(hù)安裝井筒裝備（不講）立井井筒施工工序分三步：課程主要講普通法掘進(jìn)、永久支護(hù)（第一、二步）“三步”是從大方向上說第四節(jié)立井井筒施工表土概念一在建井過程中，覆蓋于基巖之上的第四紀(jì)沖積層和巖石風(fēng)化帶統(tǒng)稱為表土層，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。立井井筒穿過的表土層，按其掘砌施工的難易程度分為穩(wěn)定表土層和不穩(wěn)定表土層兩種。穩(wěn)定表土層就是在井筒掘砌過程中，井幫易于維護(hù)，用普通施工方法能夠順利通過的表土層，其中包括含非飽和水的粘土層、含少量水的砂質(zhì)粘土、無水的大孔土和含水量不大的礫石層等。不穩(wěn)定表土層就是在在井筒掘砌過程中，井幫很難維護(hù)，用普通施工方法不能通過的表土層，其中包括含水砂土、淤泥、含飽和水的粘土、浸水的大孔土和含水量較大的礫石層等。根據(jù)表土的性質(zhì)及其所采用的施工設(shè)施，井筒表土施工方法可分為普通施工方法和特殊施工方法兩大類。井筒表土普通法施工穩(wěn)定表土層井圈背板普通施工法吊掛井壁施工法板樁施工法井筒表土特殊法施工不穩(wěn)定表土層凍結(jié)法鉆井法沉井法注漿法帷幕法井筒表土施工方法不講不講重點(diǎn)井筒基巖段施工方法吊掛井壁施工法目前立井井筒多采用凍結(jié)加吊掛井壁相結(jié)合的施工方法。本課件后面講的是在穩(wěn)定表土層情況下的施工。補(bǔ)充立井井筒施工方法二吊掛井壁施工法三1、掘進(jìn)掘進(jìn)時(shí)，先挖井筒中心部位，后掘周幫。挖掘工作應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，以提高表土段井筒的施工速度和減輕工人的勞動強(qiáng)度，目前常用綜合機(jī)械化配套的立井短段掘砌混合作業(yè)方式；當(dāng)機(jī)械化條件不具備時(shí)，亦可用鐵鍬、風(fēng)鎬或打眼放炮等簡單工具和方法。左圖顯示的是一些教科書上立井表土段開挖方式的一種，實(shí)際施工中，基本沒有這樣作業(yè)的。下頁給大家講些實(shí)際施工中的掘進(jìn)、人員物料運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況02打開井蓋門01人員下井03人員下井過程中雨淋傘風(fēng)筒04人員提升下降過程中插圖顯示的是立井施工過程中人員的提升下降運(yùn)輸過程，物料運(yùn)輸也同樣，但是嚴(yán)禁人、貨混乘。封口盤（工字鋼+鋼板）溜灰槽插圖顯示的是立井掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，破碎矸石（巖土）、裝矸、出矸的過程（裝矸是立井掘進(jìn)中最繁重最費(fèi)時(shí)的工序，約占循環(huán)時(shí)間的50-60%）。人工風(fēng)鎬、鐵鍬配合挖機(jī)掘進(jìn)為目前最常用、有效的表土段掘進(jìn)作業(yè)方式。01挖機(jī)作業(yè)（根據(jù)井筒斷面不同，選用不同型號）03提升至溜槽02裝矸04出矸此頁為立井井筒表土段掘進(jìn)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

若提升速度不變，提升能力和吊桶容積成正比。矸石吊桶容積一般為0.5～3.0m3；國外已有4～8m3大吊桶。

其實(shí)，隨著技術(shù)進(jìn)步，提升能力也不斷增強(qiáng)，國內(nèi)立井井筒施工的提升吊桶容積也不斷增大，如察哈素（前期3.0m3）后期掘進(jìn)改用容積為4.0m3的吊桶，白家海子主立井井筒采用6.0m3的吊桶。下頁開始講基巖段掘進(jìn)292、鉆眼爆破相比表土段掘進(jìn)，基巖段掘進(jìn)增加了鉆眼爆破的工序，相應(yīng)的施工設(shè)備上也有所區(qū)別。

（1）鉆眼爆破時(shí)間：約占整個(gè)掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間的20～30％。（2）鉆眼設(shè)備：傘形鉆架，配備YGZ-70重型鑿巖機(jī)，眼深3.0m～5.0m。

（3）傘鉆型號：FJD－6，F(xiàn)JD－9。FJD－6型傘鉆的收攏高度為4.5m，收攏直徑為1.5m（相當(dāng)于傘鉆的外形尺寸）；鉆垂直炮眼的圈徑1.34－6.8m。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，設(shè)備也不斷更新?lián)Q代，例如：白家海子礦主井施工時(shí)，使用的傘鉆型號為：XFJD-6.11S、重量9t、打孔直徑14.6米。傘鉆圖例3、爆破工作（1）爆破器材抗水炸藥：水膠炸藥或抗水巖石硝銨炸藥。雷管：8號秒延期（煤礦上使用煤礦許用毫秒雷管，分5段，延時(shí)時(shí)間不得超過130毫秒；巖巷光面爆破使用煤礦許用秒延段發(fā)雷管一般分為10段。）放炮電源：380v或220v交流電源（2）爆破參數(shù)周遍眼間距E＝0.4～0.6m；周邊眼與輔助眼圈距W=0.7~1.0m；輔助眼圈距與輔助眼間距0.7～0.9m；掏槽眼圈1.2～2.2m（掏槽眼的圈徑和眼距通常由掏槽方式和巖石性質(zhì)決定）。實(shí)際施工時(shí)，根據(jù)循環(huán)進(jìn)尺尺寸（模板高度），炮眼深度不一白家海子礦井主井井筒C-C斷面炮眼布置圖實(shí)際施工時(shí)，先看掘進(jìn)斷面尺寸，因?yàn)樘筒垩酆椭苓呇鄣牟贾糜幸螅鼈兇_定后，輔助眼在規(guī)范范圍內(nèi)均分就可以了。實(shí)際施工打眼時(shí)，前幾次差不多能夠按照設(shè)計(jì)的炮眼布置打眼，待知道爆破效果后，有經(jīng)驗(yàn)的工人會逐漸改變打眼布置（掏槽眼和周邊眼基本上還湊合打，輔助眼就顯得亂七八槽）。白家海子礦井主井C-C斷面爆破參數(shù)表圈別炮眼名稱眼號眼數(shù)(個(gè))眼深(m)角度眼距(mm)圈徑(m)裝藥量裝藥系數(shù)起爆順序Kg/眼Kg/圈0中心眼014.790

1掏槽眼1-664.7908001.66360.6Ⅰ2輔助眼7-20144.5907573.45700.6II3輔助眼21-42224.5907405.24880.54輔助眼43-68264.5908206.84840.5Ⅲ5輔助眼69-100324.5908238.441280.46輔助眼101-140404.5907851031200.4IV7輔助眼141-188484.59075911.631440.38周邊眼189-256684.58758712.721360.2V合

計(jì)

257

806

傘鉆支撐，井下作業(yè)時(shí)撐向井壁四周，固定傘鉆打眼結(jié)束，傘鉆提升至井口每個(gè)臂都能前后、左右移動操作桿大抓中心回轉(zhuǎn)大抓插圖顯示的是立井基巖段掘進(jìn)，相比表土段掘進(jìn)，機(jī)械設(shè)備上多了傘鉆（有四、六、九臂）、大抓、中心回轉(zhuǎn)、工序上多了打眼、裝藥、放炮等程序（個(gè)人觀點(diǎn)：噪音太大）。吊桶3、支護(hù)掘進(jìn)至設(shè)計(jì)毛斷面后，按設(shè)計(jì)圖紙要求開始綁扎鋼筋、立金屬模板、測量