煤矿立井掘进的几个技术问题

金韬（龙煤矿山建设有限公司建井工程处，黑龙江鸡西158100）



煤矿立井掘进的几个技术问题

金韬
（龙煤矿山建设有限公司建井工程处，黑龙江鸡西158100）

摘要：立井是矿井开拓中使用最多的一种开拓方式，它也是通达地面的主要进出口，必须合理设计，精心施工。立井表土掘进主要有立井表土掘进普通施工法、表土及基岩特殊施工法。基岩段普通凿井法要进行凿井结构物与井筒内设备布置、采用立井基岩段作业、钻眼爆破、装岩工作和提升。其中井筒支护包括临时支护和永久性支护。

关键词：立井；掘进；技术

立井是矿井开拓中使用最多的一种开拓方式，它也是通达地面的主要进出口，必须合理设计，精心施工。立井井筒从上而下，可分为井颈、井身和井底。其中井颈深度通常为15～20m，井颈支护部分不但要加厚还要配钢筋。立井井筒的断面形状与井筒的用途、服务年限、岩层状况、支护材料等因素相关。

1　立井表土掘进

按表土的性质及其采用的施工设施，井筒表土施工方法可分为普通方法和特殊方法。无论采取哪种方法，挖掘工作必须尽量实现机械化，以提高表土段施工速度，减轻劳动强度。

1.1立井表土掘进普通施工法

井筒表土施工采用普通施工方法时，首先要砌筑锁口，锁口形式有木质临时锁口，临时钢结构锁口，永久混凝土锁口等。立井表土普通施工方法主要有：井圈背板施工法、吊挂井壁施工法以及板桩法。后来出现了采用挖掘机进行表土冻结段掘进的方法。

1.2立井表土及基岩特殊施工法

特殊施工法是井筒穿过不稳定岩层，如流砂、淤泥、破碎的岩层、深厚含泉冲积层等特殊表土层或者基岩地段的施工方法。特殊施工方法的使用也很普通，包括冻结法、钻井法、沉井法和帷幕法等。

2　基岩段普通凿井法

2.1凿井结构物与井筒内设备布置

2.1.1凿井结构物

第一，凿井井架。它是专门为立井井筒施工制造的装配式金属井架，一般有5种型号。在特殊情况下，有时也采用永久性井架代替凿井井架。主体井架多为型材组成的空间桁架结构，一般由四扇平面梯形组成，每扇又分为若干桁架，同一高度的四面桁架在空间构成井架的一层，因此，井架可以视为由多层空间桁架组成。卸矸台上设有溜槽和翻矸设施，是为卸矸石服务的设施。上面的溜槽有35°～45°的倾角，以保证矸石能够凭借自重下滑到矿车里。将矸石倒入溜槽，可以采用人工挂钩或翻矸设施，比较普遍使用的是座钩式翻矸装置。

第二，封口盘，也叫井盖，是为保证凿井作业安全，在井口设置的有井盖门和井口盖孔口的盘状结构物。它是升降人员、材料及拆卸管线的工作平台，也是保护井上、下人员安全的结构物。井盖上设有井盖门，为吊桶、设备进出井筒提供通道。

第三，固定盘。固定盘位于封口盘下面4～8m的位置，是为保护井下人员安全而设置的。如果在封口盘上加强管理，固定盘可以不设。

第四，吊盘与稳绳。吊盘由钢丝绳悬挂在地面凿井绞车上，为了防止翻盘，一般设两层，间距为4m，吊盘外径与井筒壁之间的间隙≤100mm。在掘砌单行作业和混合作业中，吊盘可用来拉紧稳绳。采用掘砌平行作业时，井筒内还要设置稳绳盘，用来拉紧稳绳。

第五，凿井提升机与凿井绞车。前者用于凿井提升，后者用于悬吊凿井设备。它们在地面的位置尽量不占永久性建筑位置，应使井架受力均匀，钢丝绳的绳长和有关角度应符合规定值。

2.1.2井筒内施工设备布置

吊桶用于提升矸石、升降人员和材料，质量最大可达1t。对吊桶的要求是：第一，吊桶应尽量布置在永久性提升间内，并使提升中心线与罐笼出车方向一致，以利于转入平巷时提升设备的改造和进行井筒永久装备工作。第二，吊桶、井壁和其他设备的间隙，必须满足《煤矿安全规程》和《矿山井巷工程施工及验收规范》。第三，吊桶应该尽量靠近地面卸矸方向一侧布置，使溜槽少占井筒面积，避免溜矸槽装车高度不足。第四，使井架受力均匀。另外，吊桶的位置应该靠近井帮，使之不影响抓岩工作。

2.2立井基岩段作业方式

2.2.1掘砌单行作业

在井筒的施工中，将基岩段的井筒分成若干个30～60m的井段，在同一个井段内，先自上而下进行掘进，同时进行临时性支护。待该井段掘进完后，再自下而上施工永久性井壁。该施工方式的特点是施工设备少，施工组织简单，便于管理，工作安全可靠。

2.2.2掘砌平行作业

在井筒掘进工作面工作时，应在上一段井段的吊盘上平行进行永久性支护工作。该作业方式特点为需要的设备多，组织管理工作复杂，上一井段的永久性支护工作对下一井段的掘进工作有影响，工作安全不易保证。

2.2.3掘砌混合作业

指掘进与砌壁工作在工作面先后进行或者部分平行进行，砌筑永久性井壁工作混入到掘进工作中间构成1个循环。该作业方式特点为不用临时支护，施工成本低，围岩暴露时间短，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装工作，可以使用较少的凿井绞车。该作业方式施工组织与管理复杂。施工立井的主要方式是掘砌单行作业和混合作业。而混合作业有取代单行作业的趋势，井筒掘砌施工作业方式的选择，取决于具体的施工条件。

2.3钻眼爆破

在立井基岩掘进中，钻孔爆破工作占20％～30％，钻眼的效果直接影响着其他工作以及掘进速度和成本。

立井掘进深孔爆破分为掏槽爆破和光面爆破。掏槽爆破决定掘进循环进尺，光面爆破控制井筒成型质量。掏槽方式可采用直眼掏槽和锥形（斜眼）掏槽，炮眼比较深时，多采用直眼掏槽。掏槽眼分为一级辅助眼和二级辅助眼，周边都要根据岩石性能合理确定。一般炮眼圈距为0.7～1m，周边眼眼距为0.4～0.6m，掏槽眼眼距为0.6～0.8m。炮眼直径一般在40～55mm。为了达到光爆的目的，周边眼可以采用不耦合装药或者间隔装药。

2.4装岩工作和提升

立井抓岩工序占整个循环的60％，因而抓岩机的技术性能直接影响抓岩效率和井筒施工进度。井筒掘进中主要采用长绳悬吊式抓岩机和中心回转式抓岩机来完成装岩工作。

参考文献：

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［2］赵运生.立井井筒表土段降水方法［J］.科技致富向导，2013，(5)：28.

［3］鲁红科.煤矿立井采用普通法掘进的施工技术［J］.山西煤炭管理干部学院学报，2009，(3)：34.

［4］贾澎波，王娟，李文涛.浅谈冻结法与钻井法凿井［J］.科技信息，2010，(9)：48.

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

作者简介：金韬（1982-），男，黑龙江鸡西人，助理工程师，主要从事采矿工程技术工作。

收稿日期：2015-12-29

中图分类号：TD745

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）02-0024-02