井巷設(shè)計(jì)優(yōu)化與施工新技術(shù)0804桂林課件

1、井巷設(shè)計(jì)優(yōu)化與施工新技術(shù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)柏建彪 （教授、博導(dǎo)）1目 錄 第一章 巖石平巷設(shè)計(jì)與施工 第二章 井底車場(chǎng)和硐室 第三章 斜井 第四章 立井井筒設(shè)計(jì) 第五章 立井井筒施工 第六章 立井井筒特殊施工技術(shù) 主要參考文獻(xiàn) 2 第一章 巖石平巷設(shè)計(jì)與施工 第一節(jié) 巖石平巷設(shè)計(jì)綜述 第二節(jié) 巖巷斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn) 第三節(jié) 巖巷施工 第四節(jié) 巖巷綜合掘進(jìn)機(jī) 第五節(jié) 巖巷施工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 第六節(jié) 巷道施工組織與管理 3 第二章 井底車場(chǎng)和硐室 第一節(jié) 井底車場(chǎng)概述 第二節(jié) 井底車場(chǎng)硐室設(shè)計(jì) 第三節(jié) 硐室施工 第四節(jié) 交岔點(diǎn)設(shè)計(jì) 第五節(jié) 交岔點(diǎn)施工 4 第四章 立井井筒設(shè)計(jì) 第一節(jié) 立井井筒設(shè)計(jì)綜述 第

2、二節(jié) 立井筒井筒裝備 第三節(jié) 立井井筒斷面設(shè)計(jì) 第四節(jié) 井壁厚度的確定 第五節(jié) 井頸、壁座和井底設(shè)計(jì) 6 第五章 立井井筒施工 第一節(jié) 立井井筒施工綜述 第二節(jié) 表土段施工 第三節(jié) 立井基巖施工 第四節(jié) 井筒施工防治水技術(shù)專題 第五節(jié) 立井井筒施工技術(shù)發(fā)展 第六節(jié) 鑿井結(jié)構(gòu)物布置 第七節(jié) 立井井筒延深 第八節(jié) 立井井筒施工 7 影響巷道設(shè)計(jì)的主要因素有： 1）巷道圍巖應(yīng)力的大小和方向； 2）圍巖強(qiáng)度、完整性； 3）巷道用途和服務(wù)年限； 4）巷道支護(hù)方式等； 5）建造成本和使用成本。第一節(jié) 巖石平巷設(shè)計(jì)綜述9一 巷道位置的優(yōu)化巷道變形及其穩(wěn)定性對(duì)地應(yīng)力極為敏感，尤其是深部巷道。在布置主要巷道時(shí)，

3、選擇巖石強(qiáng)度較高、完整性較好的巖層，充分發(fā)揮巷道圍巖的支撐能力。 10二 巷道走向的優(yōu)化理論分析和工程實(shí)踐證明，巷道的走向與原巖最大水平主應(yīng)力方向一致時(shí)，巷道的施工和維護(hù)最為有利。在軟巖礦井巷道布置時(shí)要盡量減小主要巷道的走向與最大水平主應(yīng)力方向夾角，降低巷道圍巖應(yīng)力，減少支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用。11三 巷道斷面形狀的優(yōu)化 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，根據(jù)圍巖的應(yīng)力狀態(tài)確定巷道斷面形狀。 12四 掘進(jìn)工藝的選擇 軟巖巷道的圍巖變形和穩(wěn)定性與掘進(jìn)工藝有著密切的關(guān)系。軟巖巷道施工時(shí)應(yīng)盡可能采用機(jī)械掘進(jìn)。 爆破掘進(jìn)盡量選用定向斷裂爆破和周邊密打眼少裝藥預(yù)留周邊二次成型巷道的爆破技術(shù)。 13五 水對(duì)軟巖巷道的影響

4、水對(duì)軟巖巷道變形的影響很大，主要表現(xiàn)在使巖石軟化和膨脹。 在設(shè)計(jì)施工中力爭(zhēng)巷道排水通暢。即使巷道沒(méi)有明顯的積水也要在巷道內(nèi)按一定的間距設(shè)置滲水井，降低巷道底板巖層含水。 14圖1 巷道斷面形狀16 確定巷道斷面形狀和尺寸應(yīng)考慮以下因素 1）圍巖力學(xué)性質(zhì)； 2）圍巖應(yīng)力； 3）服務(wù)年限及用途； 4）支護(hù)等。 圍巖應(yīng)力是確定巷道斷面形狀的主要因素 1）頂壓和側(cè)壓均不大時(shí)，可選用矩形或梯形斷面； 2）頂壓較大、側(cè)壓較小時(shí)則應(yīng)選用直墻拱形斷面(半圓拱、圓弧拱或三心拱)； 3）頂壓、側(cè)壓都很大時(shí)選用馬蹄形、橢圓形或圓形等封閉式斷面。 1719第四節(jié) 巖巷綜合掘進(jìn)機(jī) 20一、國(guó)內(nèi)外巖巷掘進(jìn)機(jī)的使用情況 進(jìn)

5、入20世紀(jì)80年代后，全斷面掘進(jìn)機(jī)在國(guó)外廣泛用于各種隧道工程，尤其是大斷面長(zhǎng)距離硬巖隧道的掘進(jìn)。 世界著名的英吉利海峽海底隧道就是用11臺(tái)全斷面掘進(jìn)機(jī)完成的。國(guó)外全斷面掘進(jìn)機(jī)刀盤直徑范圍為210.5m，單刀推力超過(guò)220kN。21 1997年鐵道部在18.4km長(zhǎng)的秦嶺隧道工程中引進(jìn)了2臺(tái)德國(guó)WIRTH掘進(jìn)機(jī)，創(chuàng)造了我國(guó)硬巖用掘進(jìn)機(jī)施工連續(xù)二個(gè)月月進(jìn)尺超500m (552m月、 527m月)的記錄。 在山西引黃入晉工程中，1993年引進(jìn)1臺(tái)美國(guó)羅賓斯公司雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)后，先后引進(jìn)了5臺(tái)同類型雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)。這6臺(tái)掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)完成8條長(zhǎng)隧洞、總長(zhǎng)121.8km的施工，創(chuàng)造了月進(jìn)尺1821.5m的國(guó)內(nèi)最

6、高記錄。222324二 巖巷施工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 自20世紀(jì)70年代后期到現(xiàn)在，我國(guó)開(kāi)始吸收世界各國(guó)的先進(jìn)裝備與技術(shù)，發(fā)展機(jī)械化配套。 巖巷施工工藝、技術(shù)及裝備的發(fā)展方向：1）以多臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)、大型耙斗裝巖機(jī)為主的配套方式 ；2） 推廣全液壓鉆車和側(cè)卸式裝巖機(jī)及梭車的機(jī)械化配套方式 ；3）大力推廣應(yīng)用液壓鑿巖機(jī)；26One-boom rig Three-boom rig 27294）在單軌巷中發(fā)展使用鉆裝機(jī)，后配套方式可采用梭車或皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)，也可研制高強(qiáng)度的落地重型刮板運(yùn)輸轉(zhuǎn)載機(jī)； 5）在巷道較長(zhǎng)、巖石條件適宜的條件下，發(fā)展全斷面掘進(jìn)機(jī)，研究使用平巷砌筑滑動(dòng)模板；6）深孔光面爆破技術(shù)，與先

7、進(jìn)鑿巖機(jī)具相適應(yīng)；組織斷裂爆破技術(shù)的推廣應(yīng)用；新型炸藥，長(zhǎng)腳線多段秒延期電雷管； 7）加強(qiáng)混凝土的噴射機(jī)具和噴射工藝研究。 返回30第二章 井底車場(chǎng)和硐室31第二節(jié) 井底車場(chǎng)硐室設(shè)計(jì)主要了解箕斗裝載硐室、井底煤倉(cāng)、推車機(jī)翻車機(jī)硐室、卸載硐室、副井馬頭門、中央水泵房、水倉(cāng)的位置及布置、形狀及參數(shù)、支護(hù)等。32第三節(jié) 硐室施工 一 硐室施工的特點(diǎn) 1）硐室的斷面大、變化多、長(zhǎng)度短，難以應(yīng)用大型機(jī)械設(shè)備施工。 2）硐室周圍井巷工程較多，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，支護(hù)困難、施工難度大。 3）硐室服務(wù)年限長(zhǎng)，許多硐室內(nèi)需要澆筑設(shè)備基礎(chǔ)，預(yù)留管纜溝槽及安設(shè)起重梁等，工程質(zhì)量要求高。33二 硐室施工方法我國(guó)煤礦硐

8、室施工方法可分為三類：全斷面施工法、臺(tái)階工作面施工法和導(dǎo)硐施工法。 34二 硐室施工方法全斷面施工法：按設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面一次將硐室掘出。全斷面施工法一般適用于圍巖穩(wěn)定、斷面高度不很大的硐室。當(dāng)硐室較高時(shí)，全斷面可實(shí)行多次打眼和爆破，實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)。 硐室高度超過(guò)5m時(shí)采用全斷面施工不方便，使用鑿巖臺(tái)車和大型裝巖機(jī)等掘進(jìn)設(shè)備且圍巖較穩(wěn)定時(shí)，硐室斷面大小不受此限制。 35 2）臺(tái)階工作面施工法 將硐室沿其高度分為幾個(gè)臺(tái)階，采用自上向下或自下向上的順序進(jìn)行分層施工。正臺(tái)階工作面，倒臺(tái)階工作面。圖216 正臺(tái)階工作面施工法36 3 導(dǎo)硐施工法 在硐室的某一部位先用小斷面導(dǎo)硐掘進(jìn)，然后再開(kāi)幫、挑頂或臥底，將導(dǎo)

9、硐逐步擴(kuò)大至硐室的設(shè)計(jì)斷面。有中央下導(dǎo)硐施工法、頂部導(dǎo)硐施工法、兩側(cè)導(dǎo)硐施工法之分。特大斷面硐室(如50m2以上)多采用兩側(cè)導(dǎo)硐施工法。 隨著錨噴支護(hù)技術(shù)推廣應(yīng)用、頂板控制能力加強(qiáng)，采用此類施工方法日漸減少。37 1）中央下導(dǎo)硐施工法 38 2）兩側(cè)導(dǎo)硐施工法 在松軟、不穩(wěn)定巖層中，為了保證硐室施工安全，在兩側(cè)墻部位置沿硐室底板開(kāi)掘兩條小導(dǎo)硐，其斷面不宜過(guò)大，一般寬度1.82.0m、高度2.0m，以利控制頂板。掘一層導(dǎo)硐后即砌墻，再掘上一分層導(dǎo)硐。394 與井筒相連主要硐室的施工方法40 1）馬頭門施工方法 馬頭門與井筒同時(shí)施工 馬頭門因與井筒相連接、斷面較大又受施工條件限制，一般采用自上而下

10、分層施工法。馬頭門與井筒相接處的井壁應(yīng)砌筑成一個(gè)整體。41 1）馬頭門施工方法 馬頭門與井筒順序施工 馬頭門與井筒順序施工，即先掘砌完整個(gè)井筒再返上來(lái)施工馬頭門。 這種施工方法的優(yōu)點(diǎn)是馬頭門施工不占用井筒施工工期，使井筒提前到底，后期的馬頭門施工可與其他工程平行作業(yè)。42不同巖層特性馬頭門施工順序： 1）當(dāng)巖層松軟、破碎時(shí)，兩側(cè)馬頭門應(yīng)分別施工； 2）在中等以上穩(wěn)定巖層中，兩側(cè)馬頭門可以同時(shí)施工。 3）當(dāng)馬頭門圍巖比較堅(jiān)硬穩(wěn)定時(shí)，掘進(jìn)可采用錨噴作臨時(shí)支護(hù)，為了加快馬頭門施工速度，可安排與井筒同時(shí)自上而下分層施工。 43 2）箕斗裝載硐室施工 箕斗裝載硐室斷面大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中有大量預(yù)留孔和預(yù)

11、埋件，工程質(zhì)量要求高，施工技術(shù)難度大。 與井筒同時(shí)施工； 與井筒順序施工； 與主井井口永久建筑平行施工。44 裝載硐室與井筒同時(shí)施工 當(dāng)井筒掘至硐室上方510m處停止掘進(jìn)并將上段井壁砌好，再繼續(xù)下掘井筒至硐室位置。若圍巖比較穩(wěn)定，則井筒工作面與硐室工作面錯(cuò)開(kāi)一薦炮高度(1.52.0m)，同時(shí)自上而下施工。 （a）同時(shí)分層施工 （b）交替分層施工45 裝載硐室與井筒同時(shí)施工優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：充分利用鑿井設(shè)備進(jìn)行硐室施工、效率高、進(jìn)度快、安全性好和硐室施工前的準(zhǔn)備工作比較少等； 缺點(diǎn)：硐室施工占用了井筒施工工期，拖延了井筒到底的時(shí)間。46 井筒掘砌結(jié)束后施工裝載硐室 當(dāng)井筒掘砌到硐室位置時(shí)，除硐口范

12、圍預(yù)留外，其他井筒部分全部砌筑。預(yù)留出的硐口部位根據(jù)圍巖情況暫時(shí)用噴混凝土或錨噴進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)封閉，待井筒掘砌到設(shè)計(jì)深度后再返回上來(lái)利用鑿井吊盤作掘砌工作臺(tái)進(jìn)行箕斗裝載硐室施工。 將硐室掘出的矸石全部放入井底。硐室完工后，集中將井底的存矸清除出井。硐室施工采用自上向下分層方法。47 裝載硐室和地面永久建筑工程平行施工 主井井筒到底后立即組織主井和副井貫通，將主井的提升由吊桶改成臨時(shí)罐籠，擔(dān)負(fù)井底車場(chǎng)施工的提升任務(wù)。副井井筒永久提升設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后，拆除主井臨時(shí)罐籠，進(jìn)行箕斗裝載硐室的施工。 這種施工方案，各輔助生產(chǎn)系統(tǒng)要重新布置和考慮，所以準(zhǔn)備工作量比較大。但其優(yōu)點(diǎn)是施工不占用建井工期。返回48第三章

13、 斜井49第一節(jié) 斜井結(jié)構(gòu)一 斜井井筒斷面布置 斜井井筒斷面設(shè)計(jì)主要根據(jù)斜井的用途、井內(nèi)裝備、傾角以及圍巖性質(zhì)綜合考慮進(jìn)行。 1）面多采用半圓拱形、圓弧拱形或三心拱形斷面。 2）根據(jù)斜井井筒內(nèi)的提升設(shè)備類型及設(shè)施進(jìn)行斷面布置。 3）根據(jù)斜井提升設(shè)備尺寸、井內(nèi)設(shè)施尺寸和煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全間隙確定斜井井筒斷面尺寸。 4）斜井井筒作為礦井進(jìn)出風(fēng)的主要通道，則必須進(jìn)行風(fēng)速校核。 50二 斜井井內(nèi)設(shè)施 斜井井筒內(nèi)的設(shè)施除軌道與提升設(shè)備外，根據(jù)井筒的用途和生產(chǎn)的要求，還需設(shè)置水溝、人行道、躲避硐和各種管路、電纜。51第二節(jié) 斜井施工 我國(guó)斜井施工主要以鑿巖爆破為主。 鑿巖爆破斜井施工各工序特點(diǎn)： 1）

14、鉆眼爆破 ：多臺(tái)風(fēng)動(dòng)氣腿式鑿巖機(jī)同時(shí)作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)快速施工。一般0.50.7m放置1臺(tái)為宜，根據(jù)斷面大小多臺(tái)同時(shí)作業(yè)。 52第二節(jié) 斜井施工 2）裝巖 ：盡量采用機(jī)械裝巖提高裝巖效率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。目前斜井裝巖主要采用耙斗裝巖機(jī)，耙斗機(jī)斗容朝大型化方向發(fā)展 。533）提升和排矸 ：我國(guó)斜井施工提升設(shè)備主要是礦車和箕斗?；诽嵘b卸簡(jiǎn)便，提升聯(lián)結(jié)裝置安全可靠。由于提升矸石的不均勻性和排矸運(yùn)輸?shù)牟贿B續(xù)性，需要有一定容積的矸石倉(cāng)以便矸石轉(zhuǎn)運(yùn)，確保井下掘進(jìn)工作不間斷 。4）支護(hù) ：斜井支護(hù)以錨噴支護(hù)為主 。5）排水：斜井工作面的積水可用水泵排除。如果涌水量為56m3/h時(shí)，可用潛水泵直接將水排入礦車

15、或箕斗內(nèi)，隨矸石一齊排出。當(dāng)工作面涌水量在30m3/h以內(nèi)時(shí)，可利用噴射泵將水排至腰泵房水倉(cāng)，再由臥泵將水排出。 54第三節(jié) 斜井施工技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)一 斜井施工技術(shù)現(xiàn)狀 1）爆破采用中深孔光面爆破工藝，多直眼掏槽，高威力炸藥爆破，保證炮眼利用率，提高循環(huán)進(jìn)尺。2）裝巖提升采用耙斗裝巖機(jī)和箕斗，可保證裝巖及運(yùn)輸能力，加快了裝、運(yùn)、卸各個(gè)環(huán)節(jié)的速度。 3）耙斗機(jī)裝巖和氣腿式鑿巖機(jī)打眼可以平行作業(yè)，充分利用空間和時(shí)間。裝巖和打眼平行作業(yè)是保證快速施工的重要技術(shù)措施。554）錨噴支護(hù)配合管路遠(yuǎn)距離輸送混凝土拌合料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掘、支平行作業(yè)。5）斜井斜長(zhǎng)10001500m的情況下，采用48m3箕斗提

16、升運(yùn)輸矸石，能保證快速施工的需要。 6）激光指向儀能實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量工作；風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)潛水泵排水，一抽一壓的混合通風(fēng)等先進(jìn)施工技術(shù)，都為斜井快速施工創(chuàng)造了條件。 56二 斜井施工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，斜井施工仍將以鉆爆法為主。提高機(jī)械化配套作業(yè)線的技術(shù)水平，應(yīng)從以下幾方面著手。 1）形成系列化的機(jī)械化配套作業(yè)線； 2）進(jìn)一步完善中深孔光面爆破； 3）研制斜井鑿巖臺(tái)車 ； 4）研制適合傾角大于25的裝巖設(shè)備 ； 5）完善潮噴或濕噴 ； 6）防治水技術(shù)亟待提高 ； 7）施工隊(duì)伍專業(yè)化 。返回57第四章 立井井筒設(shè)計(jì)58第一節(jié) 立井井筒設(shè)計(jì)綜述(1) 井壁破裂問(wèn)題 我國(guó)現(xiàn)行的井壁設(shè)計(jì)方法認(rèn)為

17、：井壁承受水平水壓和地壓，井壁自重的3/4由地層承擔(dān)；對(duì)于帶夾層的井壁，內(nèi)壁承受靜水壓力，外壁承受凍結(jié)壓力；將井壁受力視為平面應(yīng)變問(wèn)題，按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。深厚表土井壁應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜。已有70多個(gè)深厚表土井筒破裂，據(jù)預(yù)測(cè)破裂井筒可能達(dá)到150個(gè)。59第一節(jié) 立井井筒設(shè)計(jì)綜述(1) 井壁破裂問(wèn)題井壁破裂的原因：豎直附加力說(shuō)、施工質(zhì)量說(shuō)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)說(shuō)、地震說(shuō)、滲流變形說(shuō)、豎井三因素綜合破壞機(jī)理說(shuō)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)崔廣心教授：深厚表土層底部含水層在補(bǔ)給水不足的特定條件下，由于采礦活動(dòng)或人為疏排水使含水層水位下降，土層固結(jié)壓縮，造成地層下沉。由于井筒周圍地層位移與井壁位移的不完全同步，導(dǎo)致井壁外表面

18、產(chǎn)生了向下的豎直附加力，該力是導(dǎo)致井壁破裂的主要原因。60第一節(jié) 立井井筒設(shè)計(jì)綜述(1) 井壁破裂問(wèn)題根據(jù)工程實(shí)際和理論分析表明，豎直附加力主要起因于：凍結(jié)壁融沉；含水層疏水產(chǎn)生固結(jié)沉降；井壁熱脹冷縮受限于土層約束；地表水的水夯效應(yīng)；開(kāi)采工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱引起巖土層下沉；近采區(qū)開(kāi)采引起地應(yīng)力的變化。華東地區(qū)井壁破裂主要是底部補(bǔ)給不充分的含水層疏水產(chǎn)生的固結(jié)沉降引起。61第二節(jié) 立井井筒裝備 了解提升容器的選擇621 井壁結(jié)構(gòu)的型式 井壁結(jié)構(gòu)分為：砌塊井壁、錨噴井壁、整體澆注式井壁和復(fù)合井壁。目前由于開(kāi)采深度的加大、地質(zhì)條件的復(fù)雜，復(fù)合井壁在我國(guó)礦井設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用 。 第三節(jié) 立井井筒斷面設(shè)計(jì)

19、 63（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）a一單層井壁；b一雙層井壁；c一瀝青板夾層雙層復(fù)合井壁；d一塑料夾層雙層復(fù)合井壁；e一AV復(fù)合井壁；f一滑動(dòng)可縮井壁； g一整體滑動(dòng)可縮井壁；h一丘賓筒復(fù)合井壁1一接茬縫；2一塑料止水帶；3一瀝青板夾；4一塑料夾層；5一壓縮板；6一預(yù)制塊；7一水泥砂漿；8一瀝青層；9一鋼板；10一可壓縮層；11一滑動(dòng)層；12一泡沫塑料層；13一基巖；14一型鋼筒圖4-3 井壁結(jié)構(gòu)示意圖2134106791181210131211101356851464序號(hào)井壁基本性能結(jié)構(gòu)材料1單層井壁混凝土、鋼筋混凝土全厚一次澆筑，承壓性能好，但井壁接茬處易漏水；鋼筋混凝

20、土井壁，能承擔(dān)不均勻地壓，但施工復(fù)雜、效率較低，通常只在特殊地壓條件下，如穿過(guò)斷層破碎帶、井頸部分使用。2錨噴井壁混凝土、錨桿井壁一般100200mm、強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、抗彎性能好、施工效率高、施工速度快。主要用在淋水不大、巖層較穩(wěn)定的條件下，采用聯(lián)合支護(hù)后，可應(yīng)用于較軟的巖層中。3雙層井壁外層井壁混凝土砌塊不放可縮木砌筑后能迅速承受圍壓，但整體承壓能力小，勞動(dòng)強(qiáng)度大。4放可縮木砌筑后能迅速承受圍壓，縱向可壓縮，整體承壓能力有所提高，但抵抗不均勻壓力的性能較差。5鋼筋混凝土不放置外可縮板早期強(qiáng)度低，24h后可承受一定圍壓，整體性好、強(qiáng)度高，能承擔(dān)不均勻地壓。6放置外可縮板能延緩凍結(jié)壓力作用于井

21、壁的時(shí)間13天。7內(nèi)層井壁鋼筋混凝土普通混凝土采用滑模施工，整體性較好，但混凝土易產(chǎn)生收縮裂隙。8防裂防水高性能混凝土混凝土收縮裂縫減少，封水性能好，可提高內(nèi)、外層壁的整體承壓性能和封水效果。659夾層井壁外層井壁混凝土砌塊、鋼筋混凝土根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，其性能同雙層井壁結(jié)構(gòu)的外層井壁性能。10夾層塑料板、瀝青板兼有可彎曲、可滑動(dòng)的特點(diǎn)，可承受一定的動(dòng)壓力，適應(yīng)無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)。但工藝復(fù)雜，造價(jià)高。11鋼 板不起滑動(dòng)作用，而起封水或提高內(nèi)層井壁承載能力的作用，適宜用于沖積層厚度400m井筒。12內(nèi)層井壁鋼筋混凝土根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，其性能同雙層井壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)層井壁性能。13可縮井壁滑動(dòng)層瀝 青能減小地層與外層

22、井壁下沉引起的豎向附加力對(duì)內(nèi)層井壁的影響，允許回采保護(hù)煤柱。14可縮層型鋼或軟板結(jié)構(gòu)可疏排水地層沉降引起的豎向附加力及其對(duì)井壁的影響，防止井壁破壞。15丘賓筒井壁外層井壁混凝土砌塊、可縮木砌筑后能迅速承受圍壓，縱向可壓縮。夾層瀝青板兼有可彎曲、可滑動(dòng)的特點(diǎn)，可承受一定的動(dòng)壓力。內(nèi)層井壁鑄鐵或鋼丘賓筒具有強(qiáng)度高、柔性好等優(yōu)點(diǎn)，有專家提出引用鑄鐵或鋼丘賓筒井壁來(lái)適應(yīng)特殊地層條件，但有待進(jìn)一步研究。續(xù)表662 井壁載荷的確定 分為恒荷載、活荷載和特殊荷載。1）恒荷載主要有井口構(gòu)筑物對(duì)井壁施加的荷載、井壁自重；2）活荷載主要有水壓、地壓、凍結(jié)壓力、溫度應(yīng)力、注漿壓力、施工時(shí)的吊掛力等；3）特殊荷載指提

23、升鋼絲繩斷繩時(shí)通過(guò)井架（井塔）傳到井壁上的荷載和地震產(chǎn)生的作用力等。作用在井頸段井壁上的荷載主要是井口構(gòu)筑物荷載和特殊荷載?；鶐r段井壁承受的荷載主要是活荷載，主要是地壓。第三節(jié) 立井井筒斷面設(shè)計(jì) 67第四節(jié) 井壁厚度的確定 68一 井壁荷載的確定 1）水平地壓 水平地壓是井壁模型計(jì)算中的一個(gè)主要影響因素。水平地壓通常由以下幾種方式確定：平面擋土墻地壓公式69經(jīng)驗(yàn)地壓公式軸對(duì)稱擋土墻地壓公式夾心墻土壓力理論70地壓確定方法的評(píng)價(jià) ：地壓是由于地下工程的開(kāi)挖，地應(yīng)力重新分布后作用于井壁上的水平壓力目前表土層的地壓理論可以分為兩大類：線性增加型，如平面擋土墻地壓公式、經(jīng)驗(yàn)地壓公式；這些公式?jīng)]有考慮井

24、筒掘進(jìn)半徑的影響，地壓隨深度而線性增加。極限型，如軸對(duì)稱擋土墻地壓公式、夾心墻土壓力理論；此類公式的特點(diǎn)是地壓與井筒半徑有關(guān)，井筒達(dá)到一定深度時(shí)，地壓趨于一極限值。712）自重及地面荷載的確定 井壁混凝土的自重按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）推薦的鋼筋混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值為2425kN/m3，井筒內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)備的重量，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以將它們平均于混凝土的體積力中。 另外，還需要對(duì)溫度載荷、施工載荷、豎直附加力、地震載荷進(jìn)行計(jì)算。72二 井壁應(yīng)力及厚度計(jì)算1 井壁的厚度計(jì)算目前一般均將井壁視為彈性體，按彈性理論進(jìn)行計(jì)算。深厚表土層不穩(wěn)定地層下的井壁受力狀態(tài)非常復(fù)雜，與許多因素有關(guān)，在力學(xué)

25、上屬于空間受力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，往往將其簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題，用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。73井壁的厚度： 強(qiáng)度校核：742 空間軸對(duì)稱模型的應(yīng)力將井壁受力情況視為空間軸對(duì)稱問(wèn)題 ，給出相應(yīng)的邊界條件，利用靜力平衡方程、變形幾何關(guān)系及本構(gòu)關(guān)系方程構(gòu)成的彈性體的基本方程組來(lái)求解。75了解井頸、壁座和井底的載荷、結(jié)構(gòu)、尺寸等。返回第五節(jié) 井頸、壁座和井底設(shè)計(jì)76第五章 立井井筒施工77第二節(jié) 表土段施工 視施工難易程度將表土分為穩(wěn)定表土層和不穩(wěn)定表土層 。針對(duì)不同表土層，表土段的施工方法分為普通施工法和特殊施工法。特殊施工法在第六章介紹。了解表土段普通施工法。78第三節(jié) 立井基巖施工 鉆眼爆破法施工是

26、立井基巖段施工的主要方法。結(jié)合工程實(shí)例介紹爆破、裝巖、支護(hù)的施工工藝、方法、設(shè)備。79第四節(jié) 井筒施工防治水技術(shù)專題 井筒防治水方法主要有：注漿堵水、導(dǎo)水與截水、鉆孔泄水和吊泵排水等。這里介紹注漿堵水。 井筒注漿堵水有：地面預(yù)注漿 、工作面預(yù)注漿、井壁注漿。注漿材料：化學(xué)漿液、水泥漿液、水泥水玻璃漿液、高水速凝材料等。80第五節(jié) 立井井筒施工技術(shù)發(fā)展 項(xiàng)目設(shè)備或設(shè)施型號(hào)井 筒 直 徑 (m)工序566.58傘鉆FJD6鑿 巖傘鉆FJD6.7傘鉆TYSJ B6裝 巖中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)HZ-6長(zhǎng)繩懸吊抓巖機(jī)HS-6翻 矸座鉤式吊桶翻矸裝置排 矸8t自卸汽車下行式金屬模板砌 壁組合式金屬模板凍結(jié)段凍結(jié)段提 升2JK-3.520(作主提)(作副提)2JK-3.020(作主提)(作副提)JK-2.815.5(作主提)JK-2.520(作副提)JK-2O20(作副提)IV型金屬鑿井井架81第五節(jié) 立井井筒施工技術(shù)發(fā)展 鑿井井架IVG 型金屬鑿井井架V型金屬鑿井井架懸吊設(shè)備雙層吊盤，三層吊盤，吊盤繩兼穩(wěn)繩排 水吊泵80DGL-7-150kW測(cè) 量DJ2l型激光指向儀混凝土攪拌站出料量30