豎井施工方法

豎井掘進(jìn)

(shaftsinking)礦山建設(shè)由地面垂直向下挖掘豎井(又稱立井)的施工過程。豎井掘進(jìn)方法分一般施工法和特別施工法兩種。一般施工法適用于井筒涌水量小，巖層比較穩(wěn)定的豎井掘進(jìn)。特別施工法適用于不穩(wěn)定巖層(包括流砂、淤泥、破裂的巖層)的豎井掘進(jìn)。此外還有一種全面機(jī)械化施工的鉆井法。豎井一般施工法

用人工或機(jī)械鑿巖爆破的方法進(jìn)行豎井掘進(jìn)。掘進(jìn)程序是先進(jìn)行鎖口施工，然后進(jìn)行表土施工和基巖施工。鎖口施工

由井頸上部的臨時(shí)井壁和鎖口框組成。鎖口框采納木材、鋼材、鋼木結(jié)構(gòu)；臨時(shí)井壁段長(zhǎng)度一般為1～2m，采納磚、料石、混凝土塊砌筑。如表土層穩(wěn)定，可采納一次施工永久鎖口。表土施工

常用的方法有井圈背板、吊掛井壁、板樁、錨噴臨時(shí)支護(hù)施工法等。依據(jù)井筒涌水量大小，可以采納工作面水窩集水、排水法，超前小井豎井降低水位法和井外疏干孔降低水位法進(jìn)行涌水處理。表土施工提升有標(biāo)準(zhǔn)掘進(jìn)井架提升系統(tǒng)(見井巷施工提升)和簡(jiǎn)易提升兩種。簡(jiǎn)易提升方式可以采納：(1)慢動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、小吊桶和簡(jiǎn)易井架。簡(jiǎn)易井架可用人字架、三角架、雙三角架、帳幕式木井架、單龍門架和雙龍門架。(2)汽車起重機(jī)、小吊桶。(3)大抓斗。表土施工主要包括表土掘進(jìn)和表土支護(hù)。(1)表土掘進(jìn)。在無水而穩(wěn)定的土層中，可用鎬、鍬等工具人工進(jìn)行挖掘或用抓斗干脆取土，土層堅(jiān)硬時(shí)可用風(fēng)鎬或風(fēng)鏟松土，或打淺眼、放小炮破土。施工中，要加強(qiáng)集水、排水工作。(2)表土支護(hù)。井頸段一般以鋼筋混凝土或素混凝土作永久支護(hù)。施工方法有：(1)邊下掘邊進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，挖掘至井頸段壁座后，由下而上邊拆臨時(shí)支護(hù)邊進(jìn)行永久支護(hù)施工。(2)采納吊掛井壁作臨時(shí)支護(hù)。當(dāng)挖掘井頸段壁座后再自下往上澆筑永久井壁。(3)用板樁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。(4)對(duì)易風(fēng)化、易片幫、遇水易散的土層，采納素噴、錨噴和錨網(wǎng)噴混凝土的方法進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。當(dāng)采納吊掛井壁永久支護(hù)時(shí)，隨掘進(jìn)分段緊接進(jìn)行支護(hù)?；鶐r施工

也稱鑿巖爆破法。用于井筒涌水小于30m3／h，穩(wěn)定、中等穩(wěn)定的巖層。施工時(shí)，將井筒全深劃分為若干個(gè)井段，自上而下逐段施工。段長(zhǎng)主要取決于井筒里圍巖的穩(wěn)定程度、涌水量、施工設(shè)備等條件。段長(zhǎng)2～6m稱短段，30～60m稱長(zhǎng)段。豎井施工作業(yè)方式按掘進(jìn)、砌筑、安裝三項(xiàng)作業(yè)在時(shí)間上、空間上的不同可以分為掘砌單行作業(yè)(又有長(zhǎng)段單行、短段單行和混合短段平行之分)、掘進(jìn)按依次作業(yè)和掘砌、掘安平行作業(yè)，掘砌安三平行基巖掘進(jìn)工序包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、裝巖、支護(hù)、涌水處理，以及提絞設(shè)施、供風(fēng)、供水、排水、動(dòng)力照明和通訊等作業(yè)。鑿巖，當(dāng)炮眼深度小于2m(淺孔)時(shí)，采納手持式鑿巖機(jī)鑿巖；當(dāng)炮眼深度大于2m(中深孔)時(shí)，采納鑿巖鉆架鑿巖。手持式鑿巖方式適用于在各種井直徑、不同硬度巖石的淺孔鑿巖。鑿巖鉆架有環(huán)形鉆架和傘形鉆架兩種，適用于5～9．5m井徑的豎井掘進(jìn)，各種硬度巖石的中深孔鑿巖。爆破，一般采納2號(hào)抗水巖石炸藥和水膠炸藥、國(guó)產(chǎn)8號(hào)延期或毫秒延期電雷管電力爆破。炮眼布置分掏槽眼、崩落眼、周邊眼。圓形井筒炮眼一般都按同心圓分圈布置，使每個(gè)炮眼的最小反抗線相等。炮眼裝填分一般爆破炸藥裝填結(jié)構(gòu)和光面爆破炸藥裝填結(jié)構(gòu)。爆破網(wǎng)絡(luò)有并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)三種。裝巖，有人工裝巖和機(jī)械裝巖二種。運(yùn)用抓巖機(jī)裝巖適用于豎井。提高抓巖生產(chǎn)率的主要措施有：(1)綜合防治涌水措施，依據(jù)地質(zhì)水文條件采納地面、工作面預(yù)注漿及壁后注漿封閉水源，用截水堵水措施來削減工作面的涌水、淋水，工作面應(yīng)盡快抓出水窩用風(fēng)動(dòng)潛水泵剛好解除積水，使工作面水位低于巖碴面0．1～0．2m。(2)改進(jìn)爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中深孔爆破，增加一次爆破巖石量，削減清底巖石量，縮短清底時(shí)間。(3)合理支配抓巖路途及依次，盡快抓出水窩和罐窩，使吊桶低于巖面，人工協(xié)助扒出井幫巖碴，合理布置吊桶位置和抓巖機(jī)臺(tái)數(shù)。(4)依據(jù)井深及小時(shí)出碴量配置大吊桶及多套提升機(jī)，保證抓巖機(jī)不間斷工作。采納自動(dòng)翻巖裝置，縮短提升休止時(shí)間，削減一次提升時(shí)間。(5)采納技術(shù)性能好的設(shè)備，加強(qiáng)司機(jī)培訓(xùn)，提高操作水平，嚴(yán)格保養(yǎng)和檢修制度，削減機(jī)械故障，提高設(shè)備完好率。(6)加大地面矸石倉(cāng)面積，協(xié)調(diào)抓巖、提升、排矸等環(huán)節(jié)，提高抓巖實(shí)力。支護(hù)和涌水處理，井筒工作面涌水大小是影響豎井掘進(jìn)速度和支護(hù)質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，應(yīng)實(shí)行綜合處理措施，加強(qiáng)對(duì)井筒涌水的處理。豎井涌水處理一般分為預(yù)處理和后處理兩種。(1)預(yù)處理。是在井筒開鑿前進(jìn)行處理，使地下水流不到井筒工作面。有預(yù)注漿堵水法(用注漿材料把井簡(jiǎn)圍巖的裂隙、孔洞堵塞形成隔水帷幕)、降低地下水位法(疏干工作面上部巖層的水)和鉆孔泄水法(當(dāng)井筒下部有礦山巷道時(shí)可打泄水孔將水疏干)。(2)后處理。是在井筒掘砌過程中或井壁砌筑之后，對(duì)井筒淋水和工作面涌水進(jìn)行處理。有井壁注漿、二次復(fù)壁封水、截水、導(dǎo)水以及工作面排水等。工作面排水又有吊桶排水和吊泵排水兩種。通風(fēng)、防塵，其動(dòng)力、照明、電訊的打算工作，與其他井巷工程相同。豎井特別施工法

有板樁法、沉井法、凍結(jié)法、預(yù)注漿法、混凝土帷幕法、鉆井法等。板樁法

當(dāng)井筒挖掘至距離流砂或淤泥層為1m時(shí)，停止掘進(jìn)，利用上部臨時(shí)支護(hù)或井壁預(yù)埋12～18個(gè)生根鉤子，架設(shè)導(dǎo)向圈，依次打入板樁(有木板樁、鋼板樁)，在超前(一般0．5～1．0m)對(duì)不穩(wěn)定沖積層進(jìn)行支護(hù)后再下掘，邊下掘邊架圈打板樁，直至通過沖積層。若井幫壓力大，可依據(jù)實(shí)際狀況，架設(shè)中間導(dǎo)向圈及副導(dǎo)向圈進(jìn)行加固。該方法適用于表土層中流砂、淤泥段。沉井法

一般采納預(yù)制鋼筋混凝土沉井井筒，下端設(shè)刃腳，依靠自重下沉，邊下沉，邊挖掘、邊接長(zhǎng)井壁，直至預(yù)定位置止，稱不淹水自重沉井法。該法適用于流砂層小于1m的不穩(wěn)定表土層，沉井深度小于30m、涌水量小于30m3／h的淺表土層井筒施工。為削減沉井阻力，避開井壁偏斜與開裂，采納壁后泥漿淹水沉井和壁后壓氣淹水沉井法，稱“淹水沉井”法施工。該方法用水力破土掘進(jìn)、壓氣提升排渣、泥漿護(hù)壁、沉沒沉井。這種方法無需特別專用設(shè)備，打算期短，易于施工，操作簡(jiǎn)潔，全部作業(yè)在地面進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度較低且工作平安，成本低，凍結(jié)法

用人工制冷技術(shù)短暫加固不穩(wěn)定地層，隔絕地下水的施工方法。掘進(jìn)前，預(yù)先在井筒外圍由地表鉆出一圈穿過含水層進(jìn)入下部穩(wěn)定巖層5～10m的鉆孔(凍結(jié)孔)，在孔內(nèi)安裝底端封閉的凍結(jié)管，通過凍結(jié)管路利用低溫鹽水循環(huán)進(jìn)行熱交換，有正循環(huán)系統(tǒng)和后循環(huán)系統(tǒng)兩種。冷凍站制出的低溫鹽水(-25℃以下)，用鹽水泵排到井口冷凍溝槽內(nèi)的配液管，經(jīng)配液管進(jìn)入凍結(jié)管的底部，低溫鹽水在凍結(jié)管內(nèi)緩緩上升，汲取管壁四周巖層熱量，經(jīng)回液管返回凍結(jié)站冷卻，稱正循環(huán)系統(tǒng)；冷凍站制出的低溫鹽水由回預(yù)注漿法

將膠結(jié)材料配制成漿液，利用泵的壓力注入巖層的裂隙或孔洞中，漿液凝聚硬化后，堵塞裂隙、孔隙或溶洞，達(dá)到封閉水源和加固巖層的作用。此法是在井筒范圍以外形成肯定厚度的封水帷幕，然后往下挖掘豎井。依據(jù)所需處理含水巖層的段長(zhǎng)可以一次或分段進(jìn)行，注漿方式可用下行式(鉆進(jìn)一段注漿處理一段，由上往下進(jìn)行的方式)或上行式(全段一次鉆進(jìn)，由下往上分段注漿處理的方式)。注漿運(yùn)用材料要求具有很好的注入性能，在～定時(shí)間內(nèi)能凝固或膠凝，凝固或膠凝后的結(jié)石體或凝膠固體具有肯定的強(qiáng)度和耐久性、抗蝕性、不透水性。最廣泛運(yùn)用的注漿材料有水泥漿液、水玻璃、水泥一水玻璃漿液、水玻璃一鋁酸鈉漿液、鉻木素漿液、丙烯酰胺類漿液、尿醛類漿液、糖醛類漿液、聚氨脂類漿液等。井筒預(yù)注漿有地面預(yù)注漿和工作面預(yù)注漿兩種方法。地面預(yù)注漿的全部工作在地面進(jìn)行，采納大型設(shè)備鉆孔和注漿。工作面預(yù)注漿是在井筒中進(jìn)行。當(dāng)井筒下掘至含水層或遇到裂隙破裂帶、涌水量大的狀況時(shí)，先打止水墊或預(yù)留巖石止水帽，預(yù)埋注漿孔口管，再進(jìn)行鉆孔和注漿。混凝土惟幕法

適用于埋深較淺的流砂、淤泥、卵石、砂礫等含水的不穩(wěn)定沖積層。施工深度必需深化至不透水的穩(wěn)定地層中3～5m。利用成孔機(jī)械在井筒四周鉆一排交圈的鉆孔，用泥漿護(hù)壁，清孔后用導(dǎo)管進(jìn)行澆灌混凝土，形成一個(gè)封閉的混凝土帷幕，其厚度及強(qiáng)度能反抗施工期間巖層最大壓力。鉆井法

一種全面機(jī)械化施工方法。由鉆井、洗井和沉井三個(gè)基本工藝過程組成。鉆井采