井巷工程 立井井筒施工

第十章井筒设计与施工龙志阳.中国煤矿井巷施工技术现状。何东春,黄跃东,邓洪义.煤炭技术.立井井筒机械化配套快速施工.2004年7月第23卷第7期:77~78张梦彪.深立井综合机械化快速施工技术.建井技术.2002年2月.第23卷第1期:37~39韩文利.宣东二矿主井井筒优质快速施工.建井技术.2002年2月.第23卷第1期:16~18杨杰,冯孝生.岱庄矿风井井筒基岩段施工技术.2002年8月.第23卷第4期:1~4

第一节概述

一．井筒分类（主井、副井、风井）1．主井提升煤炭箕斗2．副井提升矸石、上下人员、设备、材料、进风罐笼3．风井回风、安全出口梯子二、井筒结构

1.井颈：

⑴深度：15～20m⑵壁厚：钢筋混凝土井壁

2.井身：至进出车水平或箕斗装载水平表土段及风化基岩段：双层井壁，总厚800～1000mm

基岩段：素混凝土井壁，厚400～500mm3.井底副井10m，主井35～75m，风井4～6m

三．施工特点1.工程量不大，但工期长

煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程。虽然立井井筒掘进工程量仅占全矿井工程量的4％～5％，但工期却占35％左右。因此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。50年来，经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已达到当代国际先进水平。2.施工复杂

立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的安全，而基岩施工主要考虑施工速度。由于表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口结构物的荷载。所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季施工，预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。

立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序井筒正式掘进之前，先在井口上方设置井架，在井架顶部安装天轮平台，在井架第一平台标高处安设卸矸平台。与此同时，掘进井筒上口一段井筒，安设临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘，在井口四周安装凿井提升机、凿井绞车、悬吊凿井用的各种施工设备及管线；建筑凿井用的压风机房、通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。

立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的不同，拆模、立模、浇较混凝土等砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上进行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输送管或底卸式吊桶送至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，依此往复循环直至井街最终深度。

河北宣东二号矿年设计能力90万吨，最高月井创基岩段月进尺141米，打破当年全国记录

山东许厂矿年设计能力150万吨，主、副井最高月成井110.8米和103.6米

山西沙曲矿年设计能力300万吨，连续3个月破百米，最高月成井103.6米

山东岱庄矿年设计能力150万吨，风井最高月成井191.6米，打破冻结段施工记录第二节井筒断面设计一.井筒装备1.罐梁⑴材料和断面：防腐材料，b型或c型的20~32号热轧普通工字钢型钢焊接或整体轧制的闭合空心截面（强度、刚度、抗腐蚀型和通风、提升效果）（2）罐道梁的布置方式

通梁双侧方式

通梁单侧方式

通梁端面方式

山梁双侧罐道

悬臂支座双侧罐道

无罐梁端面罐道⑴木罐道矩形断面（h×b）、160×180mm（1吨）或180×200mm（3吨）

长度6m、三层罐梁半年更换一次⑵钢轨罐道规格：38kg/m或43kg/m

标准长度12.5m、四层罐梁，每层4.168m（4.5mm伸缩缝）固定：罐道卡子和螺栓2.罐道类型⑶型钢组合罐道:球扁钢组合罐道、槽钢组合罐道（4）柔性井筒装备

包括：罐道钢丝绳和防撞钢丝绳，罐道绳和防撞绳的固定与拉紧装置，钢丝绳在井窝的定位装置，提升容器上的导向器，提升容器在井口和井底进出车水平、中间水平或装卸载处的稳罐定位装置。最早使用柔性井筒装备是抚顺胜利矿主、副井，从1911年投产到1954年报废，共运行43年。目前不论在煤矿或金属矿，在各种用途和深度的井筒内，在采用不同提升容器、终端荷重、提升方式和提升速度的情况下，都有采用钢丝绳罐道的。钢丝绳罐道在英国得到了广泛的采用，在南非几个深达千米的井筒也装备了钢丝绳罐道，在原苏联，1970年以来钢丝绳罐道获得了大量推广，在井深1300m以内、提升终端荷重50～100t的井筒中也装备了钢丝绳罐道，在法国、瑞典、美国、波兰、德国都重视采用。①钢丝绳—普通（6×7、6×19），不耐磨寿命短

异型股或密封钢丝绳（贵40%，但寿命是2~3倍）②固定方式：重锤拉紧—井底较深液压螺杆拉紧－下端固定在井底钢梁上③拉紧力和刚度：每100m的张紧力不小于10kN

钢丝绳罐道与刚性罐道比较的优点

（1）结构简单、安装方便、节省钢材、施工期短，安装时只需要固定和拉紧团道绳、安装工作小、速度快。（2）井筒内不设罐道梁，减小通风阻力，井壁不凿梁窝，减轻井壁负荷，有利于提高并壁的整体性和防水性能。（3）钢丝绳罐道具有一定的柔性，提升容器运行平稳，没有冲击碰撞和噪音，在正常段允许采用较高的提刀速度，减少断绳、卡罐事故。（4）钢丝绳罐道便于维护，更换钢丝绳也较简单，对生产影响较小。

钢丝绳罐道与刚性罐道比较的缺点（1）钢丝绳罐道要求提升容器之间和容器与井壁之间的安全间隙比刚性罐道大，故井筒断而一般要相应加大。（2）由于悬挂罐道绳、防撞绳、防坠器制动绳以及拉紧重锤使井架负荷加大也要求较探。（3）在进出车水平还需另设刚性罐道稳罐，中间水平的稳罐装置尚不够理想步解决。（4）在启动和停车时运行速度不宜过大，故对全井提升速度有一定影响。二．井筒净断面尺寸的确定确定井筒净断面尺寸的步骤⑴选择井筒装备类型、确定断面布置形式⑵初步确定罐道、罐梁的规格尺寸，确定出安全间隙⑶用图解法或解析法求近似直径（≤6.5m时按0.5m进级；＞6.5m时按0.2m进级）⑷验算罐道规格和罐梁型号⑸检查安全间隙及必要的调整⑹通风校核

（人员）、12m/s（物料）、15m/s（通风）S0＝S－A，A为梯子间面积2.0m2；不设梯子间时S0＝0.9A三．井壁结构和井壁厚度的确定1．井壁结构选择承受地压、封堵涌水、防止围岩风化2．井壁厚度确定四、编制井筒工程量及材料消耗量表

井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井筒工程量和材料消耗量。井筒工程量的统计自上向下分段（如表土、基岩、壁座等）进行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土锚杆等）进行，最后汇总列表。某矿罐笼井井筒工程量及材料消耗量。五、绘制井筒施工图

井简施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布置情况，用1︰20或1︰50比例尺绘制井筒的横断面施工图。一．稳定表土的施工—

普通法施工第三节表土施工1.井圈背板普通施工法1－井壁；2－井圈背板；3－模板；4－吊盘；5－混凝土输送管；6－吊桶2.吊挂井壁施工法1－井壁；2－吊挂钢筋；

3－模板；4－吊桶3.板桩法，适用于表土层薄的地方二.不稳定表土—

特殊法施工我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法。用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻结凿井法。沉井法沉井施工工艺包括：施工准备工作、制作套井、砌筑井壁、破土排碴、沉井下沉、封底固井等主要工序。其中砌筑井壁和破土排碴工序与沉井下沉过程同时进行。控制沉井偏斜是关系沉井质量与成败的重要工作。封底固井和沉井与套井间的锁固工作，为沉井后的的井筒施工创造条件。140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿第一个直径4.25m，深度98m井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤公司钻进的疏干井就有2000多个，365000m。前苏联是应用钻井法的主要国家之一，1979年创造月成井160m的记录。美国1910年才引进钻井法，50、60年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在1960~1983年期间钻凿600多个，其中在阿留审群岛的井筒深达1829m。

1969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径4.3m，深90m。典型工程有：淮南谢桥西风井，钻井深度464m，通过表土不稳定含水地层厚402m，最大钻井直径9.3m，成井直径7.0m；淮南潘三西风井，钻井深度508m，通过表土层440m，最大钻井直径9.0m，成井直径6.0m；建设的淮北许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜率分别为0.2‰和0.1‰，副井钻井直径9.0，成井直径6.8m。钻井法

潘三西风井，成井直径6.0m，钻井直径9.0m，深度508.2m，穿过440m表土层，其中有168m强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性井筒名称钻井深度/m钻井直径/m竣工时间临涣西风井张双楼东风井童亭副井朱仙庄南风井潘三西风井谢桥东一风井任楼中央风井谢桥东二风井谢桥西风井陈四楼风井祁南矿中央风井祁南南风井许瞳矿主井许瞳矿风井城郊北风井

308.6306.6300.0301.0508.0474.5351.0478.2469.2417.5389.7437.0347.0365.0436.0

7.96.38.86.69.05.78.08.09.37.37.87.77.58.07.3

1979.41979.111981.21982.6

1984.111985.121986.81988.81989.41991.81993.111998.111998.91999.21999.6

我国钻井法施工300m以上深井明细表

在竣工的57个井筒中，深300m以上的大型井筒有15个，其中深400m以上的有7个，深500m以上的2个，总长度1.4万m.《规程》第二十九条采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定：（一）钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带，并向不透水的稳定基岩至少延深5m。（二）钻井期间，采用封口平台时，必须将井口封盖严密；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定，发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持高于地下静止水位。（四）钻井时必须测定井筒的偏斜度。（五）预制井壁的质量，必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。施工工艺：井筒钻进→泥浆洗井护壁→下沉预制井壁→壁后注浆1.井筒钻进：l）全断面一次钻进曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次成功钻进深112.8m、钻径6.2m、成井净径5.0m的立井。2）全断面分级扩孔钻进

我国煤矿立井常采用一次超前、多次扩孔的方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度则相应降低。但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故。如淮北矿区童亭主井和淮南矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将8.0m直径扩孔钻头或刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗9.5个月，给施工造成很大损失。

3）取芯式钻进对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命和设备能力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、效率高的特点，但终未被采用。超前钻头扩孔钻头

洗井—循环泥浆方式排渣（压气排液器压气升液原理）护壁—泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮冷却钻具2.泥浆洗井护壁：3.下沉预制井壁：带底预制钢筋混凝土井壁（钢板井、钢板混凝土复合井壁）——其内注水下沉——地面接长——边下沉、边测量、边接长。在井壁吊运上采用了新的吊运吊具，即液压自平衡井壁专用吊具。4.壁后注浆：调整、纠正→壁后注浆充填、置换泥浆→排水→壁后注浆壁后管路4～8根钻井法凿井壁后充填系统㈢冻结法1862年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采用人工制冷方法加固土壤；1883年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度103m的井筒，获得了冻结法凿井技术专利。前苏联1928年开始采用冻结法，至1990年共开凿井筒400多个。国名英国加拿大波兰比利时德国前苏联法国中国荷兰最大冻深，m930915725638628620550435338

我国于1955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒（直径5.0m，深度105m），揭开了我国在表土不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国冻结法凿井至今以建成井筒400多个，其中包括一批深300m以上和若干深400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近7万m。包括80年代最大冻深415m的潘三东风井，河南陈四楼副井冻结深度435m，山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达378.3m，山东济宁3#井副井冻结深度395m，成井直径8m，内蒙古榆树林子矿斜井冻结斜长114.5m，宁夏王洼矿最大斜井深度88m，这些工程代表了我国当今冻结法凿井的技术水平，目前我国已成为世界上冻结法应用最广的国家之一。

河南程村煤矿主、副井冻结深度均为485m，是目前已完工的国内同行业之最。于2002年6月19日正式开机运转，主、副分别于2003年5月18日和2003年9月20日完成冻结，圆满完成了井筒的掘进、复壁任务。《规程》第三十条采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定：（一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩10m以上。基岩段涌水较大时，应加深冻结深度。（三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。（四）冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接。（五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只有在水文孔冒水7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进行试挖.（九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。（十一）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆或混凝土全部充满填实。施工工艺：冻结孔钻进、冻结站安装→安装冻结设备→积极冻结→井筒掘砌（消极冻结）

1．钻孔：冻结孔、水位观察孔、测温孔（1）冻结孔（施工费：140元/m）

圈径：比井筒直径大1.0m～3.0m

间距：1.0m～1.3m

直径：200mm～250mm（开孔10～20m直径要大20～40mm）

深度：比冻结深度大5m～10m，控制偏斜值0.5～1.0m

（2）水位观察孔（1~2个）：

位置：距离井筒中心1m，不影响井筒掘进时测量。

深度：穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒

作用：观察冻结圈是否交圈（3）测温孔：

位置：冻结壁内、外沿界面

数目：

3～4个

作用：确定冻结壁厚度和开挖时间

冷冻站位置以供冷、供电、供水、排水方便为原则。同时，应不影响井口凿井设备布置和永久建筑施工，尽量少占地。为了减小冷量损失，冷冻站应尽量靠近井口，当冷冻站仅为一个井筒冻结服务时，其距离以30－50m为宜。2.冻结站及冻结管的安装低压机高压机中间冷却器集油器氨油分离器储氨器冷凝器氨液分离器蒸发器-20°~-35°-10°~-15°0.155MPa蒸汽，80°~120°0.8~1.2MPa15°~20°液态，25°~-35°0.8~1.2MPa积极冻结期间冻结器进出口温度相差3°~7°，消极期间相差1°~3°。0.155MPa饱和蒸汽3.冻结原理：①盐水循环；②氨循环；冷却水循环4.掘进：

开挖时间确定：水文观测孔的水位溢出管外风镐、风铲、抓岩机——除湿钻爆法——浅眼少装药（小于1.5m，每次<10kg）短循环

5.支护：随掘随砌钢筋混凝土外壁自下而上一次砌混凝土内壁

冻结段采用金属井架、凿井提升机提升、人工风镐掘进、钢筋混凝土双层井壁的支护方法或外壁有防冻缓冲层、内外壁之间敷设有塑料板夹层的复合井壁。

6.收尾工作

包括：回收氨、盐水、拆除冻结站设备、盐水管路、拔冻结管、充填冻结管等工作。通常，盐水可回收70％左右，浅井可回收冻结管70％～90％，深井一般不回收冻结管，但均应做充填处理。《验收规范》第3.1.2条立井井筒施工，当通过涌水量大于10m3/h的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。

立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的井筒表明，涌水量每增加10m3/h，平均月进度下降20％，成本提高27.5％。我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆取得成功后，我国井筒注浆的最大深度已达1105m。此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。（四）注浆法

《规程》第三十一条（二）注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并深入不透水岩层或硬岩层5～10m。井底的设计位置在注浆的含水岩层内时，注浆深度必须大于井深10m。（四）注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压试验。试验压力必须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时间不得小于15min，无异常情况后，方可使用。1.地面预注浆

施工工艺：注浆孔施工—安装注浆设备—压水试验、测定岩层的吸水率—

配制浆液—

注浆施工及效果检查—

井筒掘砌条件：第3.5.1条距地表小于700m的含水岩层，其层数多、层间距又不大时，宜采用地面预注浆法施工。施工：建井准备期，一次注全深/分段注浆注浆孔的布置：孔径（89~108)第3.5.3条预注浆孔的数量宜为3～6个，可布置在井筒内或距井筒外径1.5m的圆周上。

第3.5.4条注浆孔的深度，应超过所注含水层底板以下10m。当井筒底部位于含水层中，终孔的深度应超过井筒底部10m。

地面预注浆工期井筒名称井筒直径注浆孔布置直径

注浆深度孔数注浆孔间距钻孔、注浆及抽水工期起～至注浆段许家楼新井9.7m11m90~120m108m93.83m8月荆各庄主井5m17m160~456296106.67m12孙庄主井69

93.14

焦作李庄68

46.28

三河主井

130~4002706

7.5大兴煤矿进风井10~807061.432.工作面预注浆条件：第3.5.11条井筒穿过的基岩含水层赋存较深，或含水层间距较大，中间有良好隔水层，宜采用工作面注浆法施工。需2~3个月左右，占用井筒工期

第3.5.12条工作面预注浆的段高，宜为30～50m，可采用下行式注浆，或孔内下止浆垫，一次或多次注完全部含水层。工作面预注浆的钻孔数，宜为8～12个，钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交。

施工：工作面构筑混凝土至水垫——钻孔——注浆——封堵注浆孔3.壁后注浆条件：井筒完工后，渗水量＞6m3/h或有集中出水孔，出水量＞6m3/h施工——钻孔——注浆——封堵注浆孔

第四节立井基岩段的施工

一．作业方式及施工组织国外现状

在50年代中期国外已出现立井混合作业施工法，60～70年代这种方法及凿井机械化配套技术得到大力发展，目前已趋于成熟和完善，显示其优越性和潜力。据统计，前苏联、波兰等国家混合作业法比例已达90％，德国为100％，捷克、日本和加拿大等国家也已大量采用混合作业法施工，只有南非还有部分井筒采用手抱钻打眼，多层吊盘平行作业方式施工。在国外，混合作业法施工普遍采用深孔爆破一掘一砌正规循环的作业方式，循环进尺3~4.5m，平均月成井速度50~60m。1.掘砌单行作业—临时支护

掘、砌两大作业在同一井段在时间上顺序进行。即先自上而下掘凿井筒，达到规定的井段高度时，便由下而上完成永久井壁的砌筑。当该段井壁筑成后，再转向下一井段施工，先掘进后砌壁。

我国最早广泛使用的施工方式是单行作业方式。70～80年代初，由于临时支护改井圈背板为锚喷或锚网喷，掘砌段高一般为30～60m,最大为100m，大大缩短了掘砌作业的工序转换时间，提高了施工速度。这种作业方式之所以最先、最广泛地被施工单位所采用，主要在于井筒内凿井装备简单，井内只需配置一个双层工作吊盘，便可兼顾掘、砌两大作业。在50年代，江苏省徐州权台煤矿主井，曾采用这种作业方式，月成井160.92m，为当时全国最高的纪录。

（1）长段单行作业

我国采用长段单形作业方式时的施工段高一般为30－60m，个别采用喷混凝土作临时支护的井筒，施工段高有的加大到100m。（2）短段掘、砌单行作业

短段掘、砌单行作业则是在2－4m（与模板高度一致）较小的段高内，掘进后，即进行永久支护，不用临时支护。为便于施工，爆破后，矸石暂不全部清除。砌壁时，立模、稳模和浇灌混凝土工作都在浮矸石上进行2.掘砌平行作业

（1）长段平行作业

在井筒相邻的两个井段、井筒的不同深度处，掘、砌两大作业平行进行，砌壁占用掘砌循环工时由35％－40％降低到15％－20％，从而可有效地加快井筒的成井速度。施工的组织工作和安全作业复杂化。

沈阳红阳煤矿二号井主井，深度为653.4m，净直径为6.0m；砌壁所用的模板为装配式固定金属模板；掘、砌作业的交替段高为30～40m。曾获得连续3个月，月均成井超百米的速度，最高达134.3m。（2）短段掘、砌平行作业

掘进工作在掩护筒（或锚喷临时支护）保护下进行。砌壁是在多层吊盘上，自上而下逐段浇灌混凝土，每浇灌完一段井壁，即将砌壁托盘下放到下一水平，把模板打开，并稳放到已安好的砌壁托盘上，然后进行下一段的混凝土浇灌工作。贵州水城老鹰山矿在副井施工中，采用短段掘砌平行作业，连续创造出了掘砌月成井94.17m和105.46m的好成绩。㈢掘砌混合作业

在矸石上立模并浇灌混凝土，当混凝土浇注高度达1m左右后，即可实施装矸与砌壁同时作业。这种作业方式的特点是需采用较高的整体模板（>3m）。取消临时支护，减少砌壁作业所占的成井工时。

立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备的研究为国家“六五”重点攻关项目，形成了以伞钻、大斗容抓岩机和MJY型整体金属模板为主体的立井施工机械化作业线，使短段掘砌混合作业法成为一种工艺简单、施工安全、成井速度快、成本较低的施工作业方式，很快被推广使用。进入90年代，国内使用短段掘砌混合作业法施工的立井比例不断提高，目前已达到80％左右，施工中取得了较好的经济效益印社会效益。

打眼放炮第一次出矸砌壁第二次出矸清底

㈣掘、砌、安一次成井

这种作业方式是把井简永久装备的安装与掘砌同时施工。这种作业方式井筒施工布置比较复杂，必须在一定条件下方可采用，其施工井简数量有限。鹤壁矿区梁峪煤矿副井净直径6.0m，开凿深度291m，井筒施工段高30～40m，采用掘、砌、安一次成井最高月成井达97.33m，缩短建井工期3个月，每米井筒成本比预算降低28.22％，节约投资26万元。罐道罐梁吊盘排水管压风管模板风筒稳绳盘气绞车临时支护吊泵二．凿井结构物及井内设备的布置㈠凿井结构物及主要设备

天轮房天轮平台结构扶梯主体架基础作用：承受全部悬吊设备荷载和提升荷载

1.凿井井架

第9.1.1条凿井井架的选择应符合下列要求：一、能安全地承受施工荷载；二、角柱的跨度和天轮平台的尺寸，应满足提升及悬吊设施的天轮布置要求；三、应满足矿井各施工阶段不同提升方式的要求；四、井架四周围板及顶棚不得使用易燃性材料。2.卸矸台作用：翻卸吊桶的矸石高度：①满足卸矸要求；②满足伞钻出入井的要求3.

封口盘和固定盘封口盘：钢木混合结构，梁格、铺板、井盖门和管道孔口盖门

作用：升降人员、材料、设备及拆装管路的工作平台，保护井下安全的结构物《安全规程》第二十五条凿井期间，井口工作范围必须用栅栏围住，人员进出地点必须安装栅栏门；井口必须设置封口盘和井盖门，井盖门的两端必须安装栅栏，封口盘和井盖门必须坚固严密，并采用不燃性材料。

固定盘：在封口盘以下4~6m作用：进一步保护井下安全，安设测量装置及拆装管路工作平台。4．吊盘与稳绳盘吊盘作用：钢丝绳悬吊的永久支护的工作盘结构：双层、间距4m、四根立柱连接，比净直径小200mm，折页各种孔口封严，喇叭口平行作业时有稳绳盘：拉紧稳绳、安设装岩机、保护安全5．提升机和凿井绞车

凿井提升机（2JKZ-3/15.5，2JKZ-3.6/13.4，JKZ-2.8/15.5）：用于提升人员、材料、设备和矸石240万元

凿井绞车：悬吊设备（吊泵、吊盘、模板、压风管、供水管、风筒、混凝土管、安全梯、稳绳等）25吨－40万元地面布置：①尽量不占用永久建筑物位置；②使井架受力均衡；③钢丝绳的弦长、绳偏角和出绳角符合规定；④安全间隙满足。

㈡井内凿井设备的布置1.吊桶的布置布置要求：①地面布置提升机的要求——位置、井架受力②满足过渡期改装要求——与临时罐笼位置一致③满足卸矸的要求——靠近④满足安全间隙的要求＞200mm⑤不影响测量2.装岩机的布置：不影响测量（距井筒中心600mm）不出现抓岩死角有利于提高抓岩生产率3.吊泵布置：不影响抓岩——靠近井帮避开溜矸槽位置，井架受力均衡拆装管路方便（距井壁小于300mm）4.确定吊盘、封口盘、固定盘的结构5.天轮平台布置和地面提绞设备布置三、钻眼爆破：约占整个掘进循环时间的20～30％。

㈠钻眼设备

人工打眼：

YT-23轻型凿岩机，眼深2.0m～2.5m，φ39~46mm，3~4m/台·h

机械化设备：伞形钻架配备YGZ-70重型凿岩机，眼深3.0m～5.0mFJD－6型伞钻的收拢高度为4.5m，收拢直径为1.5m；钻垂直炮眼的圈径1.34－6.8m40万元

打眼前用提升钩头将它从地面送到掘进工作面，然后利用支撑臂、调高器和底座固定在工作面上。打眼时用动臂将滑轨连同凿岩机送到钻眼位置，用活顶尖定位。打眼工作实行分区作业，全部炮眼打眼结束后收拢伞形钻，再利用提升钩头提到地面并转挂到井架翻矸平台下指定位置存放。

当井筒掘进采用混合作业、中深孔爆破时，由于滑动模板紧随工作面，故伞钻不能以较大的垂向角度钻周边眼，以致爆破后形成模板位置下欠挖而眼底超挖。为此可将周边眼改为双圈炮眼，最外圈周边眼圈径比掘进直径小300mm，钻1.4～1.5m浅眼、倾角85o、眼底落在井筒掘进轮廓线上，内圈周边眼圈径比掘进直径小600mm、倾角85o，眼底落在井筒掘进直径的轮廓线上㈡爆破工作

1．爆破器材

抗水炸药：水胶炸药或抗水岩石硝铵炸药雷管：8号秒延期放炮电源：380v或220v交流电源

2.爆破参数

辅助眼间距0.8～1.2m

周遍眼W＝0.5～0.6，E＝0.4～0.6m

圈距0.7～1.0m

直眼掏槽圈径1.2～2.2m

装药方式和爆破网路：柱状连续装药

立井掘进爆破常用的电爆网路由起爆电源、爆破母线、连接线和电雷管组成。在有瓦斯工作面实施爆破时，采用有限时装置的防爆型放炮开关。我国立井掘进爆破常用的网路有串联、并联和混联。由于以交流电作起爆电源，故以应用并联或串并联网路为多。4.放炮安全3.爆破网路涡北矿井风井井筒

采用FJD-6A伞钻打眼，炮眼深度4m，数量72个，T320高威力水胶炸药，周边眼采用直径35mm药卷。每茬炮进尺3.6m，一掘一砌。基岩段掘砌㈢通风工作

风筒的直径一般为0.5～1.0m，可采用胶皮风筒、铁风筒和玻璃钢风筒，压入式通风采用胶皮风筒，抽出式通风采用铁风筒或玻璃钢风筒。风筒一般采用钢丝绳悬吊或者固定在井壁上，随着井筒的下掘而不断下放或延伸四．装岩提升：循环时间的50～60％㈠装岩工作1.机械化装岩机HZ-4（30m3/h）25万元⑴中心回转装岩机HZ-6（50m3/h）（6~7m直径）

HZ-10（80m3/h）（7.5m直径以上）⑵环行轨道装岩机HH-4（50m3/h）

2HH-6（80-100m3/h）（6.5~8m直径）⑶靠壁式装岩机（冶金系统）（HK-4,6）2.人工操作装岩机⑴NZQ2—0.11（12m3/h）⑵长绳悬吊装岩机HS—2（20m3/h）

HS—6（50m3/h）（5~8m直径）

提升机构支撑装置吊盘底层盘

回转机构机身及变幅激光

司机室抓斗

该机是由抓斗、提升机构、回转机构、变幅机构、支撑系统和机架等部件组成。一套单钩提升时，吊桶中心和抓岩机中心各置于井筒中心对应的两侧；采用两套单钩提升时，两个吊桶应分别置于抓岩机中心两侧；采用一套双钩提升，一套单钩提升时，3个吊桶亦应分别置于抓岩机中心两侧。为防止吊盘偏重，抓岩机应尽量靠井筒中心布置，但需预留出激光通过孔（650~700mm）。中心回转装岩机

2HH-6型抓岩机是由抓斗、提升机构、行走机构、环形机构、中心回转机构、支撑系统和司机室组成。由煤科研究总院上海煤研所设计、制造。1974年定型为HH－6型。在此基础上又研制成0.6m3双抓斗的抓岩机，定型为2HH－6型。其不足之处是直径必须与井筒直径相适应，在5～8m井筒直径范围内，其配套抓岩机就有7种规格。因此，其通用化及利用率的提高较困难。环形轨道装岩机抓斗吊盘下层盘行走小车环形小车5-环形轨道7-悬梁8-司机室中心轴手动螺旋千斤顶

手压泵及泵站液压千斤顶悬吊天轮

专用绞车

悬吊钢丝绳钢丝绳限位滑架吊盘供风管路抓斗控制电缆升降开关抓斗控制阀

悬吊抓斗绞车安设在地面，由凿井工作面的操作人员操纵升降按钮，实现抓斗的提升和下放；操纵开闭控制阀，实现抓斗片的张开和闭合；用人力推拉移动抓斗，实现在任意点抓取岩石的目的。它具有装备简单、容易在井筒布置、吊盘不需增加荷载、压风耗量小、运行费用低、提升抓斗辅助时间少以及由于工人在井下工作面直接操作、看得清、抓得满、装的准、安全好等优点，因而在煤炭建井系统得到较广泛的使用。特别在东北地区约有90％施工立井使用。长绳悬吊装岩机㈡提升及排矸吊桶—钩头—滑架—稳绳、提升钢丝绳—提升天轮—提升机

1.提升机与提升方式：单钩提升、双钩提升

立井井筒施工提升机的选择应满足凿井、车场巷道施工和井筒安装的不同要求。对于拟将服务于车场巷道施工的井筒，提升机的选择还应配置双卷筒，以便于改装成临时罐笼。

2JK－3.0/20双滚筒凿井提升机容积m3外径m高度m桶梁直径mm重量kg2.03.04.05.01.451.651.851.851.351.651.702.10708090907281049153016902.吊桶：3.滑架

保证吊桶沿稳绳平稳运行；滑架上设保护伞，保护升降人员的安全。

4.提升钢丝绳

立井井筒施工中提升钢丝绳一般采用多层股不旋转圆形钢丝绳。钢丝绳直径一般根据提升的终端荷载、钢丝绳的最大悬长、钢丝绳钢丝的强度和安全系数进行计算确定。对于钢丝绳的安全系数，专门用于提升人员时不低于9；用于提升人员和物料时也不低于9；专门用于提升物料时不低于7.5。第三百九十九条提升钢丝绳的检验应使用符合条件的设备和方法进行，检验周期应符合下列要求：（一）升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬挂时起每隔6个月检验1次；悬挂吊盘的钢丝绳，每隔12个月检验1次。（二）升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进行第1次检验，以后每隔6个月检验1次。摩擦轮式绞车用的钢丝绳、平衡钢丝绳以及直径为18mm及其以下的专为升降物料用的钢丝绳（立井提升用绳除外），不受此限。

提升和悬吊绳应采用交互捻钢丝细，绳股断面多为圆形，绳股内的钢丝则按同心圆排列，钢丝数目分7、19和37等3种，而钢丝绳则有6股绳捻成，分别用6×7、6×19和6×37表示。6×7与6×19两种钢丝绳相比，前者钢丝粗且耐磨，往往用作稳绳，后者比较柔软，可用作提升和悬吊设备。5、凿井绞车双筒缠绕式凿井绞车

用于悬吊吊盘、吊泵、安全梯及管路线线等凿井设备和拉紧稳绳。凿井绞车分单卷筒和双卷筒两种，前者用于单绳悬吊，后者用于双绳悬吊。采用双绳悬吊的设备也可用两台单卷筒凿井级车来悬吊。单筒缠绕式凿井绞车6、天轮（1）凿井提升天轮。

（2）单槽悬吊天轮

（3）双槽悬吊天轮7.排矸方式

70年代中期以后，多采用自卸式汽车排矸，一般选用载重8t、15t自卸式汽车，此方式机动灵活，排矸能力大，运输组织简单，不需铺轨，并减少了专用排矸设施，排矸场地选择范围大，不受排矸轨道线路的限制，可根据矿井需要将矸石运到使用地点，但要求工业广场及场内外公路平整。如兖州矿区济宁二号井工业广场地势低洼，平均需提高2.7m，填方量达56万m3，为了避免排放矸石不合理而影响永久建筑物的施工，造成不必要的重新挖、运、填的现象，济宁二号井将主、副、风井3个井筒掘出的矸石根据填方需要，分别指定好石排放场地。五．井筒支护㈠临时支护1.

井圈背板：表土层或破碎带2.

锚喷支护㈡永久支护——混凝土井壁1.

模板：煤科院与平顶山建井处合作研制YJM－35型金属移动模板，直径6.8m、高度3.88m（有效高度3.5m）、重量17.2吨.

三根钢丝绳悬吊、液压油缸脱摸2.

混凝土搅拌站：地面集中布置，自动计量、上料、搅拌3.输料①底卸式料桶——

需二次搅拌②管路下料——159mm无缝钢管

当采用混凝土输料管时，应符合下列规定：

一、合理选择混凝土配合比，配料时应严格计量，混凝土中宜加减水剂，石子粒径不得大于40mm；

二、混凝土的塌落度宜为100～150mm；

三、输料管应同心，管径宜为150mm，管壁厚度根据输送混凝土量选定，管路悬吊保持垂直，其末端应设置缓冲器；

四、输送混凝土前应输送少量砂浆，输送结束时应冲洗管路；

五、井上下通讯系统应畅通可靠，发现堵管应及时处理。六．立井涌水的处理《安全规程》第二百七十七条立井基岩段施工应遵循快速、打干井的原则，并遵守下列规定：（一）单层涌水量小于10m3/h的含水层段，应强行穿过。（二）单层涌水量大于10m3/h的含水层段，应预注浆堵水。（三）单层涌水量大于10m3/h，且含水层层数多，层段又较集中的地段，应进行地面预注浆。（四）单层涌水量大于10m3/h，但含水层层数少，或层段分散的地段，应进行工作面预注浆或短探、短注、短掘。㈠机械排水

吊桶排水：＜5m3/h时，风动潜水泵吊泵排水：＜40m3/h时，风动潜水泵——水箱——吊泵目前我国生产的吊泵有NBD型吊泵和高扬程80DGL型吊泵，其最大扬程可达750m。㈡井内截水：含水层下设截水槽，导入水箱㈢注浆堵水井筒深度改装作业时间，d拆除作业时间，d<3001525<5002030<7002535>7003040井筒及井口临时装备改装和拆除工期，见表七．其他辅助工作1.压风和供水工作立井井筒施工中，工作面打眼、装岩和喷射混凝土作业所需要的压风和供水等，是通过吊挂在井筒内的压风管（一般φ150钢管）和供水管（一般φ50钢管），由地面送至吊盘上方，然后经三通、高压软管、分风（水）器和胶皮软管将风、水引入各风动机