立井施工技術(shù)與裝備

02九月2023《地下工程講稿》13立井施工

VerticalShaftDrillConstruction

立井，又叫豎井，是地下工程中的常見(jiàn)工程，山嶺隧道、水電工程、城市地鐵等市政工程、水利工程以及軍事國(guó)防工程等都離不開(kāi)立井的使用和施工。尤其是地下礦山，使用更為廣泛，由于它是整個(gè)礦井的總出入口，地位顯得更加重要。隨著我國(guó)交通、水利事業(yè)的快速發(fā)展，長(zhǎng)距離的公路、鐵路、引水隧道，出于施工和運(yùn)營(yíng)的需要，開(kāi)鑿的豎井也越來(lái)越多。例如長(zhǎng)18km的秦嶺公路隧道設(shè)置了三處通風(fēng)豎井，長(zhǎng)14.89km的“引大入秦”水利工程中的頂山隧道開(kāi)鑿有8個(gè)豎井。學(xué)習(xí)和掌握立井施工技術(shù)是非常重要的。02九月2023《地下工程講稿》23.1概述

立井井筒的特點(diǎn)是深度大、斷面積大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜；相對(duì)于平巷（或隧道）而言，施工難度大，施工技術(shù)復(fù)雜，施工工期長(zhǎng)。因此，為加快鑿井速度，縮短鑿井工期，必須采用先進(jìn)的施工技術(shù)，提高施工機(jī)械化水平。在具有第四紀(jì)沖積地層的地域開(kāi)鑿立井時(shí)，立井井筒一般要穿過(guò)表土與基巖兩個(gè)部分。表土穩(wěn)定時(shí)可采用普通的人工挖掘施工，表土松軟、穩(wěn)定性較差時(shí)須采用特殊鑿井方法（鉆井、沉井）或特殊工法（注漿、凍結(jié)、帷幕）?；鶐r部分目前仍以鉆眼爆破法施工為主。02九月2023《地下工程講稿》3近十幾年來(lái)，我國(guó)立井施工機(jī)械化水平有了很大的提高。深孔光爆、錨噴支護(hù)、鑿巖鉆架，0.6m3抓巖機(jī)、4～5m3大吊桶、自動(dòng)翻矸、大型鑿井專(zhuān)用提升機(jī)、大噸位鑿井絞車(chē)、V型鑿井井架、高3～4m金屬整體液壓脫模模板、混凝土輸送管、高揚(yáng)程吊泵、千米激光指向儀、注漿堵水打干井等鑿井設(shè)備與技術(shù)得到了廣泛使用。施工設(shè)備和技術(shù)水平的提高，大大提高了施工速度。1974年全國(guó)煤礦立井施工平均月成井16.4m；1997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(guò)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(kāi)工、當(dāng)年到底的井筒。目前，我國(guó)的立井施工水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平，已有多家施工企業(yè)中標(biāo)國(guó)外立井工程。3.1.1我國(guó)的立井施工技術(shù)水平02九月2023《地下工程講稿》43.1.2立井的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)采用立井開(kāi)拓的煤礦一般有兩個(gè)或兩個(gè)以上的立井井筒。根據(jù)井筒的用途不同，立井井筒一般分為三種：主井、副井和風(fēng)井。主井：專(zhuān)門(mén)用來(lái)提升煤炭的井筒稱(chēng)為主井。主井內(nèi)設(shè)有箕斗，故又稱(chēng)箕斗井。副井：用于升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石的井筒稱(chēng)為副井。井筒內(nèi)通常設(shè)有罐籠，故又稱(chēng)為罐籠井。某些特大型礦井還有專(zhuān)門(mén)為提升矸石服務(wù)的矸石井。風(fēng)井：主要作為通風(fēng)用的井筒，稱(chēng)為風(fēng)井。一般作為出風(fēng)用，也可當(dāng)作全礦的安全出口。

02九月2023《地下工程講稿》5在隧道和城市地下工程中，一般分為：為運(yùn)營(yíng)需要的通風(fēng)井、為加快施工速度而開(kāi)鑿的措施井（屬于輔助坑道）、為安裝隧道施工設(shè)備的工作井、水利水電工程的管道井等。另外，還有國(guó)防工程中的發(fā)射井、水利工程中的取水井等。立井按深度劃分時(shí)，有淺井、中深井、深井和超深井等。對(duì)于礦山而言，一般不足300m深時(shí)為淺井、300～800m為中深井，800～1300m為深井，1300m則可視為超深井了。對(duì)于城市地下工程，大多不超過(guò)50m深，超過(guò)50m可能就屬于深井了。

02九月2023《地下工程講稿》6至今第四時(shí)代立井井筒的形狀與結(jié)構(gòu)

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。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?chē)ㄖ锏暮奢d）的一段井筒，其深度在礦山一般為15～20m，其它行業(yè)多2～5m。井頸以下到罐籠出車(chē)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(guò)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。02九月2023《地下工程講稿》73.1.2立井施工的基本工藝井筒正式掘進(jìn)之前，需先在井口安裝鑿井井架，在井架上安裝天輪平臺(tái)和卸矸平臺(tái)。同時(shí)進(jìn)行井筒鎖口施工，安設(shè)封口盤(pán)、固定盤(pán)和吊盤(pán)。另外，在井口四周安裝鑿井提升機(jī)、鑿井絞車(chē)，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(chē)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(zhǎng)。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）后，再由下向上砌壁，掘進(jìn)和砌壁交替進(jìn)行。每一段高內(nèi)的工藝順序是先打眼放炮、再裝巖出矸，最后進(jìn)行砌壁。

02九月2023《地下工程講稿》81-天輪；2-鑿井井架；3-卸矸臺(tái)；4-排水管；5-井蓋門(mén)；6-混凝土攪拌機(jī)；7-封口盤(pán)；8-混凝土輸料管；9-固定盤(pán)；10-吊泵通過(guò)口；11-吊盤(pán)上層盤(pán)；12-壁座；13-氣動(dòng)絞車(chē)；14-吊盤(pán)下層盤(pán)；15-金屬模板；16-吊泵；17-抓巖機(jī)；18-吸水籠頭；19-卸矸溜槽；20-溜槽閘門(mén)；21-輕便軌道；22-礦車(chē)；23-局部通風(fēng)機(jī)；24-空氣壓縮機(jī)房；25-鑿井穩(wěn)車(chē)；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；3l-吊盤(pán)褲叉繩；32-喇叭口；33-吊盤(pán)定位絲杠；34-輸送混凝土的活節(jié)管；35-壓氣管；36-吊盤(pán)折頁(yè)；37-分氣器；38-風(fēng)筒卡子；39-掛鉤；40-井圈；41-背板；42-撐柱；43-吊桶立井井筒施工概貌02九月2023《地下工程講稿》93.2表土施工

表土層：將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(chēng)為～。由于表土層土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性差、變化大，含水量一般比較豐富；又因接近地表，直接承受井口構(gòu)筑物的荷載，因此，施工比較復(fù)雜。欲要安全、快速地通過(guò)表土層，最重要的是根據(jù)土層性質(zhì)正確地選擇表土施工方法，以及確定相應(yīng)的施工設(shè)備和設(shè)施。

穩(wěn)定表土層；包括含非飽和水的粘土層、含少量水的砂質(zhì)粘土層，無(wú)水的大孔性土層和含水量不大的礫（卵）石層等。

不穩(wěn)定表土層：包括含水砂土、淤泥層、含飽和水的粘土、浸水的大孔性土層、膨脹土和華東地區(qū)的紅色粘土層等。

02九月2023《地下工程講稿》103.2.2鎖口砌筑在井筒進(jìn)入正常施工之前，不論采用哪一種施工方法，都應(yīng)先砌筑鎖口，用以固定井筒位置、鋪設(shè)井蓋、封嚴(yán)井口和吊掛臨時(shí)支架或井壁。鎖口分類(lèi)臨時(shí)鎖口：由井頸上部的臨時(shí)井壁（鎖口圈）和井口臨時(shí)封口框架組成，在后期砌筑永久井壁時(shí)還要拆除，常用磚石、砌塊或混凝土砌筑。臨時(shí)鎖口的深度一般為2～3m。永久鎖口：指井頸上部的永久井壁和井口臨時(shí)封口框架。永久鎖口深度視井筒設(shè)計(jì)而定。鎖口框可用鋼梁（I20～I(xiàn)45）鋪設(shè)于鎖口圈上，或獨(dú)立架于井口附近的基礎(chǔ)上。02九月2023《地下工程講稿》11鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易鎖口框1—鋼梁；2—U形卡子；3—井圈；4—掛鉤；5—背板；6—墊木02九月2023《地下工程講稿》123.2.3表土掘砌方法3.2.3.1井幫維護(hù)方法降低水位法:工作面超前小井降低水位法

＋鉆孔降水法

板樁法:直板樁＋斜板樁其他方法:如混凝土帷幕（地下連續(xù)墻）法、攪拌樁法、注漿法等，它們?cè)诔鞘械叵鹿こ痰呢Q井中得到較多應(yīng)用。

凍結(jié)法:在井筒開(kāi)挖范圍之外，沿井筒四周布置凍結(jié)管，對(duì)地層進(jìn)行凍結(jié)，待凍土形成一定厚度時(shí)再進(jìn)行開(kāi)挖。

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(guò)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。

02九月2023《地下工程講稿》13圖3-2

地面直板樁

1-外導(dǎo)圈；2-內(nèi)導(dǎo)圈；3-板樁；4-打樁機(jī)；5-軌道02九月2023《地下工程講稿》14圖3-3

斜板樁

1-導(dǎo)向圈；2-中間導(dǎo)向圈；3-副導(dǎo)向圈；

4-斜板樁

02九月2023《地下工程講稿》153.2.2.2井筒的挖掘方法

在設(shè)置有井蓋（封口盤(pán)）的立井，一般用人工使用鐵鏟挖掘和裝土，土質(zhì)較硬時(shí)用風(fēng)鎬挖掘、人工裝土，土質(zhì)較松軟時(shí)也可用抓巖機(jī)挖掘和裝土。表土施工一般采用短段掘砌施工方法。為保持土的穩(wěn)定性、減少土層裸露時(shí)間，段高一般取0.5～1.5m。按土層條件，分別采用臺(tái)階式或分段分塊、并配以超前小井降低水位的挖掘方法。02九月2023《地下工程講稿》16圖3-4表土施工挖土方法（a）臺(tái)階式環(huán)挖法；（b）分塊對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖法1-水窩；2、3-開(kāi)挖順序；4-環(huán)形集水溝槽02九月2023《地下工程講稿》173.2.2.3井壁的砌筑方法

表土段一般采用短段掘砌法，即挖掘一定高度便進(jìn)行砌筑井壁，從上向下逐段施工。施工時(shí)，首先將工作面整平，然后綁扎鋼筋，架立模板和澆注混凝土。當(dāng)采用素混凝土井壁時(shí)，在上段井壁砌好后，下部土被挖去，井壁就會(huì)處于懸空狀態(tài)，為防止因混凝土強(qiáng)度不夠或混凝土與井幫間的摩擦力不夠（土對(duì)井壁的圍抱力小）而使井壁發(fā)生環(huán)向拉開(kāi)裂縫或沿井幫下滑，應(yīng)采用吊掛井壁法施工，即在井壁中專(zhuān)門(mén)設(shè)置用于吊掛井壁的鋼筋，鋼筋的下端為圓環(huán)，上端為鉤子。井壁砌筑時(shí)將鋼筋的鉤子掛到上段井壁預(yù)埋的鋼筋環(huán)上，下端插入刃腳模板下方，然后澆注混凝土。

02九月2023《地下工程講稿》183.2.4表土的提升

按表土性質(zhì)、埋深和設(shè)備條件，表土施工的提升方法有下列幾種：汽車(chē)起重機(jī)提升簡(jiǎn)易龍門(mén)架提升矩形框架式井架提升帳幕式井架提升直接利用標(biāo)準(zhǔn)鑿井井架和鑿井專(zhuān)用設(shè)備提升先用簡(jiǎn)易設(shè)備、后改用鑿井專(zhuān)用設(shè)備的提升直接利用永久井架（塔）及永久提升設(shè)備提升02九月2023《地下工程講稿》19圖3-6龍門(mén)架1-槽鋼；2-工字鋼橫梁；3-連接鋼板；4-φ450mm鋼管立柱；5-開(kāi)式索具螺絲扣；6-錨注樁；7-φ0.6m天輪；8-連接板02九月2023《地下工程講稿》20橫梁行車(chē)梁土斗電動(dòng)葫蘆鋼管立柱斜撐豎井圖3-7矩形框架式井架02九月2023《地下工程講稿》21

圖3-8簡(jiǎn)易帳幕式井架1-天輪；2-300×300×2000mm方木；3-螺栓；4-木鎖口梁；5-基礎(chǔ)02九月2023《地下工程講稿》221.抓巖機(jī)械中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)（HZ型）環(huán)行軌道抓巖機(jī)（HH型）靠壁式抓巖機(jī)（HK型）鋼絲繩懸吊式抓巖機(jī)（HS型）

2.抓巖機(jī)的選擇——裝巖機(jī)必須生產(chǎn)力的計(jì)算、類(lèi)型及斗容的選擇3.排矸翻矸方式（人工和自動(dòng)翻矸）儲(chǔ)矸與運(yùn)矸3.4裝巖與排矸02九月2023《地下工程講稿》23圖3-13中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)1-抓斗；2-臂桿；3-提升機(jī)構(gòu)；4-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；5-變幅機(jī)構(gòu)；6-機(jī)架；7-司機(jī)室；8-變幅推力油缸9-行走小車(chē)；10-抓斗；11—下層吊盤(pán)02九月2023《地下工程講稿》24圖3-14環(huán)行軌道抓巖機(jī)1-抓斗；2-提升機(jī)構(gòu)；3-操縱室；4-行走機(jī)構(gòu)；5-中心回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；6-環(huán)行小車(chē)；7-環(huán)行軌道；8-吊盤(pán)固定裝02九月2023《地下工程講稿》253.4.2抓巖機(jī)的選擇

抓巖機(jī)是立井施工設(shè)備選擇中必須最先進(jìn)行的設(shè)備，它的合理性與否直接關(guān)系到整個(gè)井筒機(jī)械化配套的合理性。選擇抓巖機(jī)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度要求估算必須的抓巖能力，然后結(jié)合與其它設(shè)備、工藝的配套要求選出抓巖機(jī)的類(lèi)型和數(shù)量。抓巖機(jī)類(lèi)型的選擇抓巖機(jī)類(lèi)型可根據(jù)井筒的深度、直徑、圍巖穩(wěn)定性、機(jī)械化配套方案、現(xiàn)有設(shè)備狀況、操作維修水平等選擇。抓巖機(jī)斗容的選擇式中：p0－根據(jù)施工進(jìn)度和循環(huán)時(shí)間確定的裝巖生產(chǎn)率，m3/h；t—放炮后開(kāi)始抓巖到清底前這一階段抓斗抓取一次的時(shí)間，25～35s；K1—抓巖機(jī)工時(shí)利用率。與很多因素有關(guān)，一般可取0.6～0.9；K2

—抓斗抓滿系數(shù)。第一階段抓巖時(shí)，可取1.0～1.1。q≤qB

02九月2023《地下工程講稿》26立井掘進(jìn)時(shí)，矸石吊桶提至卸矸臺(tái)后，通過(guò)翻矸裝置將矸石卸出，矸石經(jīng)過(guò)溜矸槽或矸石倉(cāng)卸入自翻汽車(chē)或礦車(chē)上，然后運(yùn)往排矸場(chǎng)。翻矸方式有人工翻矸和自動(dòng)翻矸兩種。自動(dòng)翻矸裝置有座鉤式、雙弧板鏈球式和翻籠式三種，其中以座鉤式最為普遍。3.4.3排矸02九月2023《地下工程講稿》27人工翻矸：吊桶提至翻矸水平，關(guān)閉卸矸門(mén)，人工將翻矸吊鉤掛住桶底鐵環(huán)，下放提升鋼絲繩，吊桶隨之傾倒卸矸。這種翻矸方式提升休止時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，效率低，用人多，吊桶擺動(dòng)大，矸石易倒在平臺(tái)上，不安全，使用大吊桶提升時(shí)問(wèn)題更突出。現(xiàn)已較少采用。02九月2023《地下工程講稿》28圖3-15掛鉤式翻矸方式1-溜矸槽；2-提升繩；3-吊桶；4-吊鉤；5-卸矸門(mén)02九月2023《地下工程講稿》29坐鉤式翻矸：它由鉤子、托梁、支架和底部帶有中心圓孔的吊桶組成。其工作原理是：矸石吊桶提過(guò)卸矸臺(tái)后，關(guān)上卸矸門(mén)，這時(shí)，由于鉤子和托梁系統(tǒng)的重力作用，鉤尖保持鉛垂?fàn)顟B(tài)，并處在提升中心線上，鉤身向上翅起與水平呈20°角。吊桶下落時(shí)，首先碰到尾架并將尾架下壓，使鉤尖進(jìn)入桶底中心孔內(nèi)。由于托梁的轉(zhuǎn)軸中心偏離提升中心線200mm，放松提升鋼絲繩時(shí)，吊桶借偏心作用開(kāi)始傾倒并稍微向前滑動(dòng)，直到鉤頭鉤住桶底中心孔邊緣鋼圈為止，繼續(xù)松繩，吊桶翻轉(zhuǎn)卸矸。提起吊桶，鉤子借自重復(fù)位。這種翻矸方式具有操作時(shí)間短，構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工安裝方便，工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，故使用廣泛。02九月2023《地下工程講稿》30

圖3-16座鉤式自動(dòng)翻矸裝置1-吊桶；2-座鉤；3-托梁；4-支架；5-卸矸門(mén)02九月2023《地下工程講稿》31上次課內(nèi)容回顧：1.礦山立井井筒一般有哪幾種類(lèi)型？2.立井井筒的結(jié)構(gòu)組成如何？3.何謂“一架兩臺(tái)三盤(pán)”？4.抓巖機(jī)有哪些類(lèi)型？2HH-6型抓巖機(jī)2和6分別是什么意思？5.人工翻矸和坐鉤式翻矸有何區(qū)別？02九月2023《地下工程講稿》32

開(kāi)鑿立井時(shí)，為了排除井筒工作面的積矸、下放器材、設(shè)備以及提放作業(yè)人員，應(yīng)在井內(nèi)設(shè)置提升與懸吊系統(tǒng)。提升系統(tǒng)：包括提升容器、鉤頭聯(lián)接裝置、鋼絲繩、天輪、提升機(jī)以及提升所必備的導(dǎo)向穩(wěn)繩和滑架等。懸吊系統(tǒng)：是為了懸掛吊盤(pán)、砌壁模板、安全梯、吊泵和一系列管路纜線，由鋼絲繩、天輪及鑿井絞車(chē)等組成。3.5提升與懸吊02九月2023《地下工程講稿》33立井開(kāi)鑿時(shí)的基本提升方式有單鉤和雙鉤兩種。單鉤提升時(shí)，提升機(jī)使用一個(gè)工作卷筒和一個(gè)終端荷載；而雙鉤提升時(shí)，提升機(jī)的主軸上使用兩個(gè)工作卷筒，并各設(shè)一個(gè)終端荷載，只是兩荷載的提升方向相反。根據(jù)單、雙鉤的不同配置，又有一套單鉤提升、一套雙鉤提升、兩套單鉤提升、一套單鉤提升加一套雙鉤提升、兩套雙鉤提升、兩套單鉤加一套雙鉤提升等6種具體的提升方式，其中以前四種最為常用。3.5.1提升方式02九月2023《地下工程講稿》34鑿井井架是專(zhuān)為鑿井提升及懸吊掘進(jìn)設(shè)備而設(shè)立的。我國(guó)鑿井時(shí)大都采用亭式鋼管井架這種井架的四面具有相同的穩(wěn)定性，天輪及地面提絞設(shè)備可以在井架四周布置。其定型產(chǎn)品有五個(gè)系列七個(gè)型號(hào)。近年來(lái)，一些礦井利用永久井架開(kāi)鑿立井，省去了鑿井井架的安裝、拆卸工作，雖延長(zhǎng)了立井準(zhǔn)備時(shí)間，但對(duì)整個(gè)建井工期影響不大，大大提高了投資效益。選擇鑿井井架的原則是：能夠安全地承擔(dān)施工荷載；保證足夠的過(guò)卷高度；角柱跨距和天輪平臺(tái)尺寸應(yīng)滿足井口施工材料、設(shè)備運(yùn)輸及天輪布置的需要；當(dāng)施工工藝及設(shè)備與井架技術(shù)規(guī)格有較大差異，如總荷載雖相近但布置不平衡時(shí)，必須對(duì)井架的天輪平臺(tái)、主體架及基礎(chǔ)等主要構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度進(jìn)行驗(yàn)算。

3.5.2鑿井井架02九月2023《地下工程講稿》35圖3-17亭式鑿井井架02九月2023《地下工程講稿》36吊桶：矸石吊桶和底卸式材料吊桶。矸石吊桶：用于鑿井提矸、升降人員和提放物料。當(dāng)井內(nèi)涌水量小于6m3／h時(shí)，還可用于排水。根據(jù)不同卸矸方式，矸石吊桶分掛鉤式和座鉤式兩種。底卸式材料吊桶：主要用于鑿井砌壁時(shí)下放混凝土。在井口混凝土攪拌站裝滿混凝土后用平板車(chē)推到井口，用提升機(jī)送至吊盤(pán)上，打開(kāi)底部的卸載門(mén)，將混凝土卸于吊盤(pán)上的分灰器內(nèi)，然后入模。3.5.3提升吊桶02九月2023《地下工程講稿》37

（a）矸石吊桶（b）底卸式材料吊桶圖3-18吊桶外形圖02九月2023《地下工程講稿》38矸石吊桶容積的選擇單鉤提升雙鉤提升

根據(jù)吊桶的一次提升循環(huán)時(shí)間應(yīng)小于或等于抓巖機(jī)裝滿一桶矸石的時(shí)間的要求，可得到吊桶的容積計(jì)算公式：式中Ct—提升不均勻系數(shù)，1.15～1.25；Azh—井筒工作面抓巖機(jī)的總生產(chǎn)率（松散體積），m3／h。根據(jù)計(jì)算的VT選擇標(biāo)準(zhǔn)吊桶容積VTB

，并使VTB≥VT。hws－吊桶在無(wú)穩(wěn)繩段的行程，m，≤40m；θd，θs－單、雙鉤提升時(shí)吊桶在工作面摘掛鉤操作時(shí)間和井上卸載時(shí)間，分別為60～90s，90～140s。

吊桶容積與吊桶一次提升循環(huán)時(shí)間T直接相關(guān)。一次提升的循環(huán)時(shí)間T按下式估算：02九月2023《地下工程講稿》393.5.4提升鋼絲繩鋼絲繩類(lèi)型的選擇：

鋼絲繩是鑿井提升及懸吊系統(tǒng)的主要組成部分。鋼絲繩由若干股繩股圍繞繩蕊捻制而成，繩股又用一定數(shù)量的細(xì)鋼絲捻成。鋼絲的抗拉強(qiáng)度分1372、1519、1666、1813和1960MPa等五種。鋼絲的抗拉強(qiáng)度越大，鋼絲繩的承載力越大。鋼絲繩按繩股捻制方向分右捻和左捻兩種。繩股中鋼絲的捻向可與繩股捻向一致，也可相反。當(dāng)捻向一致時(shí)稱(chēng)同向捻（順捻）鋼絲繩；反之稱(chēng)交互捻（逆捻）鋼絲繩。由于同向捻容易松捻和打轉(zhuǎn)，提升和懸吊繩應(yīng)采用交互捻鋼絲繩。我國(guó)用于鑿井的提升和懸吊的鋼絲繩，有6股7絲、6股19絲和6股37絲等3種，它們分別用6×7、6×19和6×37表示。6×7與6×19兩種鋼絲繩相比，前者鋼絲粗且耐磨，往往用作穩(wěn)繩；后者比較柔軟，可用作提升和懸吊設(shè)備，有時(shí)也用做穩(wěn)繩。當(dāng)需用較大直徑的鋼絲繩作提升繩時(shí)，應(yīng)選用6×37鋼絲繩。為消除鋼絲繩負(fù)載后的繞軸線旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，提升和單繩懸吊設(shè)備的鋼絲繩應(yīng)選用多層股（不旋轉(zhuǎn)）鋼絲繩，常用的有18×7和34×7兩種規(guī)格。02九月2023《地下工程講稿》40鋼絲繩終端荷載的確定：（1）提升鋼絲繩提升荷載應(yīng)按可能提升的最大荷載組合計(jì)算，如提矸石、傘鉆、臨時(shí)罐籠等。提矸石：

式中：Qt—吊桶、吊鉤、滑架的重量，kg；

V—吊桶容積，m3；

γ—松散矸石密度，一般取1600kg/m3；

γs—水的密度，取1000kg/m3；

k0—巖石的松散系數(shù)，1.8～2.0；

Qs－傘鉆的重量，kg；

Qf—附屬設(shè)施的重量，主要為鉤頭和滑架的重量，kg；

Qg—臨時(shí)罐籠的重量，kg；

Qh—罐籠內(nèi)的貨物重量，包括能容納的礦車(chē)及其貨物，kg。提傘鉆：Q0=Qs＋Qf提升臨時(shí)罐籠：Q0=Qg＋Qh02九月2023《地下工程講稿》41鋼絲繩終端荷載的確定：（2）懸吊鋼絲繩懸吊荷載根據(jù)所懸吊的設(shè)備、設(shè)施及其它荷載（如排水管中的水、抓巖機(jī)抓斗中矸石、輸料管中的混凝土等）按下式計(jì)算：

Q0=Wg/n（3-8）式中：Wg—懸吊的荷載，kg；n—懸吊鋼絲繩的根數(shù)。（3）穩(wěn)繩

Q0=（8～12）H0

（3-9）式中：H0—鋼絲繩的最大懸垂長(zhǎng)度（m），為井筒深度與天輪平臺(tái)高度之和。02九月2023《地下工程講稿》42鋼絲繩直徑的確定：確定鋼絲繩的直徑，首先確定在終端荷載下所需鋼絲繩的每米重量Ps：（3-10）式中：Q0—鋼絲繩終端荷載，kσ—鋼絲繩中鋼絲的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，MPa；

m—安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，提人時(shí)為9，提物時(shí)為7.5，懸吊安全梯時(shí)為9，懸吊吊盤(pán)、吊泵和抓巖機(jī)時(shí)為6，懸吊風(fēng)筒、壓風(fēng)管、輸料管、水管、電纜時(shí)為5。根據(jù)計(jì)算的Ps值，從鋼絲繩規(guī)格表中選取與計(jì)算值接近且稍大的標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩每米重量Psb，由Psb查出標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩直徑ds和鋼絲直徑δ。02九月2023《地下工程講稿》433.5.5鑿井絞車(chē)和天輪

鑿井絞車(chē)用于懸吊井內(nèi)的設(shè)備和拉緊穩(wěn)繩。鑿井絞車(chē)分單卷筒和雙卷筒兩種，前者用于單繩懸吊，后者用于雙繩懸吊。天輪分為提升天輪和懸吊天輪。提升天輪的直徑有1.5、2.0、2.5和3.0m四種。懸吊天輪有單槽和雙槽兩類(lèi)，當(dāng)懸吊設(shè)備由雙繩懸掛且繩距很近時(shí)，應(yīng)盡可能選用雙槽天輪。

圖3-20單卷筒鑿井絞車(chē)圖3-21單槽懸吊天輪02九月2023《地下工程講稿》443.5.4提升機(jī)用于建井的提升機(jī)為纏繞式滾筒提升絞車(chē)。

（a）立面圖；（b）平面圖圖3-19JK型雙卷筒提升機(jī)1-電動(dòng)機(jī)；2-減速器；3-主軸軸承；4-主軸；5-固定卷筒；6-活動(dòng)卷筒；7-操縱臺(tái)；8-液壓站；9-盤(pán)式閘；10-潤(rùn)滑油站；11-深度指示器傳動(dòng)裝置；12-深度指示盤(pán)02九月2023《地下工程講稿》453.6井筒支護(hù)

基巖段永久支護(hù)主要為現(xiàn)澆素混凝土和錨噴支護(hù)兩種形式。錨噴支護(hù)一般在風(fēng)井等無(wú)提升設(shè)備的井筒中應(yīng)用。錨噴支護(hù)的施工工藝與錨噴臨時(shí)支護(hù)相類(lèi)同，但施工質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，噴層厚度也較大（一般為150～200mm）。整體現(xiàn)澆混凝土井壁是較普遍采用的支護(hù)方式。施工時(shí)先按井筒設(shè)計(jì)的內(nèi)徑立好模板，然后將地面攪拌好的混凝土，通過(guò)管路或材料吊桶送至井下灌注入模。永久支護(hù)：02九月2023《地下工程講稿》463.6.2.1模板裝配式金屬模板：由若干若干塊弧形鋼板裝配而成，每塊弧板四周焊以角鋼，彼此用螺桿連接。金屬整體移動(dòng)式模板:門(mén)軸式、門(mén)扉式和伸縮式。伸縮式金屬整體移動(dòng)式模板具有受力合理、結(jié)構(gòu)剛度大、立模速度快、脫模方便、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化等優(yōu)點(diǎn)，目前已在立井井筒施工中得到廣泛應(yīng)用。

液壓滑升模板：通過(guò)安設(shè)在提升架上的液壓千斤頂，沿爬桿（支承桿）并帶動(dòng)模板一起向上爬升。根據(jù)爬桿安設(shè)的位置不同，可分為壓桿式和拉桿式。前者爬桿設(shè)于井壁內(nèi)（一起澆筑于混凝土井壁中），又稱(chēng)內(nèi)爬桿；后者爬桿懸吊于井內(nèi)吊盤(pán)的圈梁上，位于井壁內(nèi)徑之內(nèi)，又稱(chēng)外爬桿。3.6井筒支護(hù)采用長(zhǎng)段單行和平行作業(yè)掘砌混合作業(yè)02九月2023《地下工程講稿》47圖3-23拆卸式金屬模板1-金屬模板；2-斜口模板；3-楔形模板；4-接茬模板；5-底模板；6-接茬三角木板；7-聯(lián)接螺釘每圈模板由基本模板和楔形模板組成，斜口和楔形模板的作用是為了便于拆卸模板。每圈模板的塊數(shù)根據(jù)井筒直徑而定，但每塊模板不宜過(guò)重（一般為60kg左右），以便人工搬運(yùn)安裝，模板高一般為1m。不受砌壁段高的限制，可連續(xù)施工，使用可靠，易于操作，井壁成型好，使用較廣泛。立模、拆模費(fèi)時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大以及材料用量多等。裝配（拆卸）式金屬模板02九月2023《地下工程講稿》48整體液壓滑升模板14523

圖3-25壓桿式液壓整體滑升模板圖3-26拉桿式液壓整體滑升模板1-液壓千斤頂；2-爬桿（內(nèi)爬式）；3-模板1-ф25mm爬桿；2-滑模；3-液壓千斤頂

4-提升架；5-操作平臺(tái)

4-滑模輔助盤(pán)；5-刃角模板；6-手動(dòng)千斤頂

7-固定吊盤(pán)；8-滑模工作盤(pán)；9-固定圈

10-頂緊支撐；11-頂架；12-液壓控制柜；13-松緊裝置

02九月2023《地下工程講稿》49伸縮式金屬整體移動(dòng)模板

圖3-24伸縮式金屬整體移動(dòng)模板

1－活動(dòng)小模板；2－伸縮螺栓；3－脫模螺栓；4－澆灌門(mén)；5－接茬口盒

伸縮式模板根據(jù)伸縮縫的數(shù)量又分為單縫式、雙縫式和三縫式模板。目前使用最為普遍的YJM型金屬伸縮式模板結(jié)構(gòu)，如左圖所示。它由模板主體、刃腳、縮口模板和液壓脫模裝置等組成，其結(jié)構(gòu)整體性好、幾何變形小、徑向收縮量均勻，采用同步增力單縫式脫模機(jī)構(gòu)，使脫模、立模工作輕而易舉。這種金屬整體移動(dòng)式模板用三根鋼絲繩在地面用鑿井絞車(chē)懸吊，立模時(shí)先將工作面整平，然后將模板從上段高井壁上放到預(yù)定位置，用伸縮裝置將其撐開(kāi)到設(shè)計(jì)尺寸并找正。澆注混凝土?xí)r將混凝土直接通過(guò)澆注口注入并進(jìn)行振搗。模板的高度根據(jù)井筒圍巖的穩(wěn)定性和施工段高來(lái)決定，一般為3～4m。02九月2023《地下工程講稿》50混凝土輸送方式有溜灰管輸送和底卸式材料吊桶輸送兩種。緩沖器用于改變混凝土的運(yùn)動(dòng)方向，承受部分沖擊力，以降低伸縮管混凝土的出口速度?；罟?jié)管是用簿鐵板圍焊成的錐形短管掛接而成，可彎曲，能隨時(shí)摘掛短節(jié)調(diào)整長(zhǎng)度，既方便又耐磨。溜灰管一般選用φ159mm的無(wú)縫鋼管。3.6.2.2混凝土輸送伸縮管溜灰管緩沖器活節(jié)管02九月2023《地下工程講稿》51鑿井設(shè)備布置是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)工作，它不僅要在有限的井筒斷面內(nèi)妥善地布置各種鑿井設(shè)備，在礦山還要兼顧礦井建設(shè)各個(gè)階段的施工需要，所以其難度較大。鑿井設(shè)備布置合理與否，對(duì)井筒的施工安全和經(jīng)濟(jì)效益、礦井的后期工程、礦井建設(shè)的總工期等都有影響。鑿井設(shè)備布置包括天輪平臺(tái)的布置、井內(nèi)布置和地面提絞布置三個(gè)方面。井內(nèi)布置包括平面布置和縱向的盤(pán)臺(tái)布置。3.8鑿井設(shè)備布置1-天輪平臺(tái)2-井架3-卸矸臺(tái)4-封口盤(pán)5-固定盤(pán)6-吊桶7-吊盤(pán)8-吊泵02九月2023《地下工程講稿》52鑿井設(shè)備布置的總原則是井內(nèi)設(shè)備布置以保證提升設(shè)備布置合理為主，井上與井下應(yīng)以保證井內(nèi)布置合理為主，地面與天輪平臺(tái)應(yīng)以保證天輪平臺(tái)布置合理為主。具體有以下原則：（1）應(yīng)兼顧礦井建設(shè)中鑿井、開(kāi)巷、井筒永久安裝三個(gè)施工階段充分利用鑿井設(shè)備的可能性，盡量減少各時(shí)期的改裝工程量；（2）井口設(shè)備布置要與井內(nèi)設(shè)備布置協(xié)調(diào)一致，并考慮與鄰近井筒的協(xié)調(diào)施工；（3）各種鑿井設(shè)備和設(shè)施之間要保持—定安全距離，其值應(yīng)符合安全規(guī)程和《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定；（4）設(shè)備布置要保證盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)合理。懸吊設(shè)備鋼絲繩要與施工盤(pán)（臺(tái)）梁錯(cuò)開(kāi)，且不影響卸矸和地面運(yùn)輸；（5）地面提絞布置，應(yīng)使井架受力均衡，絞車(chē)房及其它臨時(shí)建筑物要不妨礙永久建筑物的施工；（6）設(shè)備布置的重點(diǎn)是提升吊桶和抓巖設(shè)備的布置。鑿井設(shè)備的布置受多種因素的牽制，難于一次求成。為便于調(diào)整設(shè)備之間的相對(duì)位置，減少設(shè)計(jì)工作量，往往將各種設(shè)備按一定比例制成模板，反復(fù)布置，多次調(diào)整，直至合理可行，最后繪制成圖。也可采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行鑿井設(shè)備布置。3.8.1鑿井設(shè)備布置原則

02九月2023《地下工程講稿》53天輪平臺(tái)位于鑿井井架頂部，是由4根邊梁和1根中間主梁組成的“曰”字形平臺(tái)結(jié)構(gòu)。在天輪平臺(tái)上設(shè)置天輪，天輪由天輪梁支承，并直接承受全部提升物料和懸吊掘砌設(shè)備的荷載。天輪平臺(tái)的邊梁和中梁通稱(chēng)主梁，在邊梁和中梁上設(shè)置支承天輪的天輪梁，有時(shí)還有用來(lái)支承天輪梁的支承梁，天輪梁和支承梁通稱(chēng)副梁。天輪平臺(tái)的布置主要是將井內(nèi)各提升、懸吊設(shè)備的天輪妥善布置在天輪平臺(tái)上，充分發(fā)揮鑿井井架的承載能力，合理使用井架結(jié)構(gòu)物。天輪梁和支承梁通常選用工字鋼。標(biāo)準(zhǔn)的型鋼梁不能滿足要求時(shí)可考慮采用焊接組合梁。在天輪梁上架設(shè)天輪時(shí)，應(yīng)盡量使天輪軸承座直接支承在天輪梁的上翼緣上。

3.8.2天輪平臺(tái)的布置

02九月2023《地下工程講稿》54圖3-34天輪平臺(tái)A－邊梁；B－中梁；C－天輪梁1、2-提升機(jī)3-吊盤(pán)天輪4-穩(wěn)繩天輪5-安全梯天輪6-吊泵天輪7-壓風(fēng)管天輪8-混凝土輸送管天輪9-風(fēng)筒天輪02九月2023《地下工程講稿》55立井施工時(shí)，需要在井內(nèi)設(shè)置一系列的鑿井工作盤(pán)，如封口盤(pán)、固定盤(pán)、吊盤(pán)、穩(wěn)繩盤(pán)及其它特殊用途的作業(yè)盤(pán)等。這些盤(pán)一般都是鋼結(jié)構(gòu)。(1)封口盤(pán):是設(shè)置在井口地面上的工作平臺(tái)，又稱(chēng)井蓋。它是作為升降人員、設(shè)備、物料和裝拆管路的工作平臺(tái)。同時(shí)也是防止從井口向下掉落工具雜物，保護(hù)井上下工作人員安全的結(jié)構(gòu)物。封口盤(pán)一般采用鋼木混合結(jié)構(gòu)。封口盤(pán)由梁格、盤(pán)面鋪板、井蓋門(mén)和管道通過(guò)孔口蓋門(mén)等組成。封口盤(pán)一般做成正方形平臺(tái)，盤(pán)面尺寸應(yīng)該與井筒外徑相適應(yīng)，但必須蓋住井口。盤(pán)面標(biāo)高必須高于最高洪水位，并應(yīng)高出地面200～300mm。3.8.3鑿井工作盤(pán)的布置

02九月2023《地下工程講稿》56圖3-35封口盤(pán)梁格結(jié)構(gòu)1、2-工字鋼主梁；3、4-工字鋼副梁；5、6、7-方木副梁；8-方墊木

封口盤(pán)的梁格布置，如左圖所示。主梁采用工字鋼并支承在臨時(shí)鎖口上，次梁可采用工字鋼、槽鋼或木梁。盤(pán)面鋪板采用木板。盤(pán)面上的各種孔口，應(yīng)設(shè)置蓋板或以軟質(zhì)材料密封。封口盤(pán)的梁格布置和各種鑿井設(shè)備通過(guò)孔口的位置，都必須與井上下鑿井設(shè)備相對(duì)應(yīng)。封口盤(pán)02九月2023《地下工程講稿》57(2)固定盤(pán):固定盤(pán)是設(shè)置在井筒內(nèi)鄰近井口的第二個(gè)工作平臺(tái)，一般位于封口盤(pán)以下4～8m處。固定盤(pán)主要用來(lái)保護(hù)井下安全施工，同時(shí)還用作測(cè)量和接長(zhǎng)管路的工作平臺(tái)。固定盤(pán)采用鋼木混合結(jié)構(gòu)。它的構(gòu)造和設(shè)計(jì)要求，與封口盤(pán)大致相同。其不同點(diǎn)是吊桶通過(guò)孔口不設(shè)蓋門(mén)，一般也不設(shè)置喇叭口，只設(shè)置護(hù)欄。固定盤(pán)的荷載一般較小，因此固定盤(pán)的梁系結(jié)構(gòu)，通常根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，酌情選擇梁的截面型號(hào)。固定盤(pán)02九月2023《地下工程講稿》58(3)吊盤(pán):吊盤(pán)用鋼絲繩懸吊，為井筒內(nèi)的主要工作平臺(tái)。它主要用作澆筑井壁的工作平臺(tái)，同時(shí)還用來(lái)保護(hù)井下安全施工，在未設(shè)置穩(wěn)繩盤(pán)的情況下，吊盤(pán)還用來(lái)拉緊穩(wěn)繩。在吊盤(pán)上有時(shí)還安裝抓巖機(jī)的氣動(dòng)絞車(chē)或大抓斗的吊掛和操縱設(shè)備以及其它設(shè)備。吊盤(pán)有雙層或多層。當(dāng)采用單行作業(yè)或混合作業(yè)時(shí)，一般采用雙層吊盤(pán)，吊盤(pán)層間距為4～6m；當(dāng)采用平行作業(yè)時(shí)，可采用多層吊盤(pán)。多層吊盤(pán)層數(shù)一般為3～5層，為適應(yīng)施工要求，中間各層往往做成能夠上下移動(dòng)的活動(dòng)盤(pán)，其中主工作盤(pán)的間距也多為4～6m。吊盤(pán)由梁格、盤(pán)面鋪板、吊桶通過(guò)的喇叭口、管線通過(guò)孔口、扇形活頁(yè)、立柱、固定和懸吊裝置等部分組成，吊盤(pán)的梁格由主梁、次梁和圈梁組成。兩根主梁是吊盤(pán)懸吊鋼絲繩的生根梁，必須為一根完整的鋼梁，一般對(duì)稱(chēng)布置并與提升中心線平行，通常采用工字鋼；次梁需根據(jù)盤(pán)上設(shè)備及鑿井設(shè)備通過(guò)的孔口以及構(gòu)造要求布置，通常采用工字鋼或槽鋼；圈梁一般采用槽鋼。各梁之間采用角鋼、連接板和螺栓連接。吊盤(pán)02九月2023《地下工程講稿》59

圖3-36吊盤(pán)盤(pán)面布置及盤(pán)架鋼梁結(jié)構(gòu)1-工字鋼主梁；2-槽鋼圈梁；3-槽鋼或工字鋼副梁02九月2023《地下工程講稿》60(1)吊桶布置:提升吊桶是全部鑿井設(shè)備的核心，吊桶位置一經(jīng)確定，井架的位置就基本確定，井內(nèi)其它設(shè)備也將圍繞吊桶分別布置。(2)井內(nèi)其他鑿井設(shè)備的布置井內(nèi)懸吊設(shè)備（除吊桶、吊盤(pán)、模板外）宜沿井筒周邊布置，保持井架受力均衡，使盤(pán)臺(tái)結(jié)構(gòu)合理，并保證永久支護(hù)工作的安全和操作方便。抓巖機(jī)的位置要與吊桶位置協(xié)調(diào)配合，保證工作面不出現(xiàn)抓巖死角。吊泵應(yīng)靠近井幫布置，便于大抓巖機(jī)工作。管路、纜線以及懸吊鋼絲繩均不得妨礙提升、卸矸和封口盤(pán)上軌道運(yùn)輸線路的通行。風(fēng)筒、壓風(fēng)管和混凝土輸送管應(yīng)適當(dāng)靠近吊桶布置，以便于檢修。安全梯、照明、動(dòng)力電纜和信號(hào)、通訊、放炮電纜的布置等等。3.8.4井內(nèi)鑿井設(shè)備布置

02九月2023《地下工程講稿》6113圖3-37中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)的井筒平面布置圖1-主提升吊桶；2-副提升吊桶；3-安全梯；4-吊泵；5-模板懸吊繩；6-風(fēng)筒；7-壓風(fēng)管；8－通訊電纜；9-放炮電纜；10－混凝土輸送管；11-信號(hào)電纜；12－吊盤(pán)圈梁；13－抓巖機(jī)02九月2023《地下工程講稿》62提絞設(shè)備布置包括臨時(shí)提升機(jī)和鑿井絞車(chē)兩個(gè)內(nèi)容。（1）臨時(shí)提升機(jī)布置非礦山或無(wú)提升設(shè)備的其它井筒施工，臨時(shí)提升機(jī)的位置選擇比較容易，只要地面有合適的地方即可。礦山施工時(shí)，由于還要考慮開(kāi)采的需要，臨時(shí)提升機(jī)位置應(yīng)考慮鑿井和開(kāi)巷兩個(gè)施工階段的需要，且不能影響永久提升機(jī)房及地面永久生產(chǎn)系統(tǒng)的施工。對(duì)于主井，臨時(shí)提升機(jī)與永久提升機(jī)多呈90°或180°布置，這要根據(jù)車(chē)場(chǎng)施工時(shí)增設(shè)的臨時(shí)繞道的出車(chē)方向而定，使提升中心線與井下出車(chē)方向一致（圖3-38a、b）。罐籠井的臨時(shí)提升機(jī)多半布置在永久提升機(jī)的對(duì)側(cè)（圖3-38c），使提升中心線與井底車(chē)場(chǎng)水平的出車(chē)方向一致。只有當(dāng)場(chǎng)地窄小、地形限制或使用多套提升機(jī)施工時(shí)，才采用同側(cè)布置方式，將臨時(shí)提升機(jī)房布置在永久提升機(jī)房前面（圖3-38d），但應(yīng)以不影響永久提升機(jī)房的施工為前提。提升機(jī)的位置應(yīng)使提升鋼絲繩的弦長(zhǎng)、繩偏角和出繩仰角三項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合規(guī)定。3.8.5地面提絞設(shè)備的布置

02九月2023《地下工程講稿》63（c）對(duì)側(cè)布置（副井）（d）同側(cè)布置（副井）（a）對(duì)側(cè)布置（主井）（b）呈直角布置（主井）井筒永久提升機(jī)房井底巷道永久提升機(jī)房永久提升機(jī)房永久提升機(jī)房02九月2023《地下工程講稿》64（2）鑿井絞車(chē)的位置鑿井絞車(chē)的位置確定應(yīng)滿足鋼絲繩弦長(zhǎng)、繩偏角和出繩仰角規(guī)定值。在此條件下，鑿井絞車(chē)布置于井架四面，使井架受力均衡。同側(cè)鑿井絞車(chē)應(yīng)集中布置，以利管理和修建同一絞車(chē)房。3.8.6鑿井設(shè)備布置的總校驗(yàn)待全部鑿井設(shè)備布置妥當(dāng)后，要全面進(jìn)行檢查，自下而上，對(duì)井內(nèi)、天輪平臺(tái)、地面提絞設(shè)備等平面和立面布置進(jìn)行認(rèn)真校驗(yàn)。檢查中如發(fā)現(xiàn)有不符合要求或彼此矛盾時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)，應(yīng)分清主次，首先考慮主要設(shè)備布置及主要施工項(xiàng)目的需要。最后，繪制井筒鑿井設(shè)備平面布置圖；吊盤(pán)、固定盤(pán)、封口盤(pán)平面布置及梁格圖；天輪平臺(tái)布置圖；地面提升機(jī)及鑿井絞車(chē)平面、立面布置圖。02九月2023《地下工程講稿》65反井施工法是指在施工豎井工程時(shí)，不從上口開(kāi)始向下開(kāi)挖，而從其下口開(kāi)始自下而上施工。反井施工時(shí)，可全斷面一次掘進(jìn)，也可采用導(dǎo)井法。采用導(dǎo)井法施工時(shí)，是先從其下口向上進(jìn)行小斷面開(kāi)挖，待與上口貫通后再?gòu)纳舷蛳聰U(kuò)挖。所以，反井施工的前提條件是在待施工工程的下部已有開(kāi)挖出的通道。反井施工法：普通反井法、吊罐反井法、爬罐反井法和鉆進(jìn)反井法等。3.9反井（向）施工法02九月2023《地下工程講稿》66普通反井法是先在豎井（筒）中心開(kāi)掘一個(gè)小斷面反井，以方形木盤(pán)為支護(hù)，木盤(pán)自下而上隨掘進(jìn)架設(shè)。木盤(pán)間距視圍巖松軟程度而定。由于使用木井框支護(hù)，故反井的斷面形狀一般為矩形或方形，斷面面積一般為6～8m2。為了安全，通常利用木盤(pán)將反井分隔成矸石間、提升間和梯子間三個(gè)部分。矸石間凈斷面不小于2m2，其最小寬度應(yīng)以能通過(guò)最大塊矸石為準(zhǔn)。提升間用以提升材料、工具等，可設(shè)置非標(biāo)準(zhǔn)小吊桶（0.5m3左右）供上料乘人，頂部導(dǎo)向滑輪隨反井延伸而上移。梯子間的凈面積約需1.0m2左右，內(nèi)設(shè)梯子和風(fēng)筒，并敷設(shè)管線及信號(hào)等，風(fēng)筒直徑一般為300mm。優(yōu)點(diǎn)：輔助工程量小，施工方法簡(jiǎn)單，容易掌握。缺點(diǎn)：工人上下需要爬梯子，勞動(dòng)強(qiáng)度大；架設(shè)井框消耗木材多；通風(fēng)、提升困難，作業(yè)條件惡劣，施工速度緩慢，且易發(fā)生炮煙中毒及瓦斯集聚和墜井事故。3.9.1普通反井法

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1-護(hù)板；2-滑輪；3-方木盤(pán)；4-擋板；5-矸石間；6-提升間；7-風(fēng)水管；8-風(fēng)筒；9-局扇；10-梯子間；11-溜槽

反井掘進(jìn)到頂后，再按設(shè)計(jì)斷面自上而下進(jìn)行爆破刷大掘進(jìn)，并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)或永久支護(hù)。

02九月2023《地下工程講稿》68為了克服普通反井施工的缺點(diǎn)，提出了吊罐反井法。首先在待施工工程的上口（通道或地面）中心線向下鉆出一個(gè)繩孔。鋼絲繩上端與絞車(chē)相接，通過(guò)繩孔下放到下部平巷，掛上吊罐。工人在保護(hù)傘下的吊罐工作臺(tái)上進(jìn)行小斷面反井掘進(jìn)作業(yè)，與上口貫通后，再?gòu)纳舷蛳滤⒋缶蜻M(jìn)與支護(hù)。鉆孔孔徑一般為130～150mm，鉆孔時(shí)需嚴(yán)格控制偏斜率。吊罐既是反井施工的提升容器，又是掘進(jìn)的工作平臺(tái)，要求安全可靠、操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工。常用的有華-1型吊罐和DT-2型氣動(dòng)吊罐。

常用的絞車(chē)有礦用絞車(chē)和游動(dòng)絞車(chē)。游動(dòng)絞車(chē)是使用較廣泛的絞車(chē)。3.9.2吊罐反井法

02九月2023《地下工程講稿》69圖3-41華-1型吊罐構(gòu)造圖3-42氣動(dòng)吊罐反井施工示意圖02九月2023《地下工程講稿》70爬罐法是利用可沿導(dǎo)軌爬行的工作吊罐在反井工作面進(jìn)行高空掘進(jìn)作業(yè)的施工方法。該法關(guān)鍵是利用帶有驅(qū)動(dòng)裝置的爬罐，沿著固定在反井井幫的導(dǎo)軌自行爬升。工人乘爬罐進(jìn)入工作面，然后在保護(hù)傘下施工反井。施工步驟：首先用普通法將反井上掘3～5m，然后安裝導(dǎo)軌，導(dǎo)軌用錨桿安裝在巖幫上。在反井下口通道的頂板上安裝水平導(dǎo)軌，用風(fēng)動(dòng)絞車(chē)將爬罐安裝到該導(dǎo)軌上。安裝反井下口的曲軌和反井內(nèi)的豎向直軌，啟動(dòng)爬罐，使其進(jìn)入直軌。工人乘坐爬罐進(jìn)入頂部的工作平臺(tái)進(jìn)行鉆眼爆破工作。放炮時(shí)爬罐移到下口通道內(nèi)。隨著工作面的向上延伸，隨時(shí)接長(zhǎng)導(dǎo)軌，直至上口。從上向下拆卸導(dǎo)軌。需在通道內(nèi)安裝小絞車(chē)、在爬罐上安裝滑輪，用于下放導(dǎo)軌。按設(shè)計(jì)斷面從上向下刷大掘進(jìn)。矸石從下口通道內(nèi)運(yùn)出。3.9.3爬罐反井法

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打眼爆破后通風(fēng)拆除導(dǎo)軌

這種方法顯然優(yōu)于前兩種方法，雖然其設(shè)備投資高，通風(fēng)條件較差，但其優(yōu)點(diǎn)顯著，且不受反井高度的限制，是高反井（300m以上）施工的首選方法。

02九月2023《地下工程講稿》72鉆進(jìn)反井法是利用鉆機(jī)進(jìn)行反井施工的一種比較先進(jìn)的機(jī)械化施工方法。其工作原理是通過(guò)安裝在反井上部通道（平巷）的鉆機(jī)，用導(dǎo)孔鉆頭沿倉(cāng)筒中心線向底部通道鉆通一個(gè)導(dǎo)孔，然后換上擴(kuò)孔鉆頭由下而上擴(kuò)孔。擴(kuò)孔鉆頭采用鑲齒盤(pán)式滾刀。刀具在鉆壓和扭矩作用下，對(duì)巖體作擠壓、剪切破碎，擴(kuò)孔巖屑垂直下落匯集于底巷，再集中運(yùn)出。擴(kuò)孔結(jié)束后，拆除鉆機(jī)，人工用鉆眼爆破法自上而下進(jìn)行刷大，最后自下向上砌筑倉(cāng)壁。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，鉆進(jìn)速度快，安全性好，工序簡(jiǎn)單。一臺(tái)鉆機(jī)所完成的工程量相當(dāng)于一個(gè)掘進(jìn)隊(duì)，省去了鉆爆法所必須的打眼、裝藥、放炮、通風(fēng)、瓦斯檢查、清除頂幫浮矸、支棚垛盤(pán)等工序；同時(shí)，作業(yè)環(huán)境與安全得以改善。3.9.4鉆進(jìn)反井法

02九月2023《地下工程講稿》73施工工藝：安裝鉆機(jī)：將鉆機(jī)安裝在反井上口的混凝土基礎(chǔ)上。地下硐室內(nèi)施工時(shí)采用上頂下錨式固定。鉆導(dǎo)孔：導(dǎo)孔直徑一般為200～300mm。導(dǎo)孔是安裝鉆桿的通道，其垂直度要求嚴(yán)格。安裝鉆頭：導(dǎo)孔鉆完后，卸下導(dǎo)孔鉆頭，換上擴(kuò)孔鉆頭。擴(kuò)孔鉆進(jìn)：自下而上將導(dǎo)孔擴(kuò)大成設(shè)計(jì)直徑。擴(kuò)孔時(shí)，必須噴注冷卻水，供刀頭降溫和防塵。鉆進(jìn)時(shí)，必須根據(jù)不同的巖層掌握好相應(yīng)的鉆機(jī)軸壓、扭矩和轉(zhuǎn)速，以求獲得最佳鉆進(jìn)效果。設(shè)備拆除：擴(kuò)孔結(jié)束后，下放擴(kuò)孔鉆頭到下口通道運(yùn)走。從上部逐節(jié)拆除鉆桿、拆除鉆機(jī)。反井刷大：反井形成后，即可用鉆眼爆破法自上而下將反井刷大至設(shè)計(jì)斷面，進(jìn)行永久支護(hù)。刷大時(shí)，用鉆眼爆破法，其基本要求與普通反井法相同。當(dāng)所施工的工程總高度不大時(shí)，如礦山中的礦倉(cāng)，刷大時(shí)可用錨噴進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，待刷大到底后在從下向上一次砌筑筒壁。02九月2023《地下工程講稿》7402九月2023《地下工程講稿》75沉井法是適用于不穩(wěn)定含水地層中建造豎井的一種特殊施工方法。其實(shí)質(zhì)是：在設(shè)計(jì)的井筒位置上，地面預(yù)制好底部帶有刃腳的一段井筒，并在其掩護(hù)下，然后在井內(nèi)不斷挖土，借助筒體自重而逐步下沉，隨著井筒的下沉，在地面相應(yīng)接長(zhǎng)井壁，下沉到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行封底。沉井法具有工藝簡(jiǎn)單，需用設(shè)備少，易于操作，成本較低和勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，因而在地下工業(yè)廠房、大型設(shè)備基礎(chǔ)、地下倉(cāng)(油)庫(kù)、人防掩蔽所、盾構(gòu)拼裝井、船塢塢首、橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)、取水構(gòu)筑物、污水泵站、礦用豎井、地下車(chē)道與車(chē)站、地下建(構(gòu))筑物的圍壁、大型深埋基礎(chǔ)等等廣泛應(yīng)用。3.10沉井法02九月2023《地下工程講稿》763.10.1沉井分類(lèi)

分類(lèi)依據(jù)類(lèi)型名稱(chēng)說(shuō)明制作材料混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石應(yīng)用最多的則為鋼筋混凝土沉井橫斷面形狀圓形、方形、矩形、橢圓形、多邊形及多孔井字形圓形、矩形應(yīng)用最多，如圖3-47所示豎向剖面形狀圓柱形、階梯形及錐形一般為圓柱形，如圖3-48所示減阻方法泥漿沉井、氣囊沉井、卵石沉井、振動(dòng)沉井、多級(jí)沉井最常用的是泥漿沉井，經(jīng)濟(jì)適用、簡(jiǎn)單方便與地下水土壓力平衡的方法普通沉井、淹水沉井、沉箱沉井、凍結(jié)沉井普通沉井、淹水沉井較為常用井內(nèi)是否有水不淹水沉井、淹水沉井02九月2023《地下工程講稿》77（a）圓形單孔（b）方形單孔（c）矩形單孔（d）矩形雙孔（e）橢圓形雙孔（f）矩形多孔圖3-47沉井平面圖02九月2023《地下工程講稿》78圖3-48沉井剖面圖（a）圓柱形（b）外壁單階形（c）內(nèi)壁多階形（d）外壁多階形02九月2023《地下工程講稿》793.10.2不淹水沉井

不淹水沉井，是指在沉井施工時(shí)，井筒內(nèi)不充水，與普通法一樣的挖土和出土，只是井壁結(jié)構(gòu)和減阻方法的不同，如普通沉井、多級(jí)沉井、震動(dòng)沉井、壁后河卵石沉井、壁后觸變泥漿沉井、凍結(jié)沉井等。大多采用人工挖掘，吊桶提升，自重（或加載）下沉。除普通沉井與多級(jí)沉井外，其它形式的沉井壁后均置放減阻介質(zhì)。不淹水沉井工藝較簡(jiǎn)單，易于操作，需用設(shè)備少，工期較短，成本低。通常井筒涌水量在30m3/h左右、無(wú)承壓水，流砂層厚度小于1.0m又無(wú)細(xì)紛粉砂層，而且下沉較淺的沉井，可以因地制宜地采用不淹水沉井法施工。

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（a）多級(jí)沉井（b）震動(dòng)沉井（c）卵石沉井圖3-49不淹水沉井的部分類(lèi)型02九月2023《地下工程講稿》813.10.3淹水沉井

淹水沉井比較通用的是壁后泥漿和壁后壓氣沉井。壁后壓氣沉井也叫氣囊沉井，效果良好，但工藝技術(shù)復(fù)雜，壓氣消耗量很大，成本較高，故基本不用。壁后充填泥漿法簡(jiǎn)單、方便，最為常用。壁后充填泥漿法基本原理：在沉井井筒內(nèi)灌滿水，保持井內(nèi)外的水壓平衡，防止從刃腳處涌砂冒泥及地表塌陷；以預(yù)先做好的套井為支撐圈來(lái)防止和糾正沉井過(guò)程中的偏斜；在井筒外壁的環(huán)形空間內(nèi)灌注觸變泥漿，以隔離井壁與土層，減少沉井側(cè)面阻力；靠井壁自重，使刃腳插入土中，經(jīng)水下破土、排矸克服正面阻力使井壁下沉；邊下沉,邊糾偏，邊在井口接長(zhǎng)井壁，直至井筒全部穿過(guò)沖積層，使沉井刃腳坐落于基巖上；在封底、固井之后，轉(zhuǎn)入基巖段普通方法施工。

02九月2023《地下工程講稿》82抓斗掘進(jìn)?？孔ザ纷灾叵蛳碌臎_擊力來(lái)破壞土層結(jié)構(gòu)，靠抓斗的提升閉合抓取泥土并將土提出井外。抓斗既是掘進(jìn)設(shè)備又是出土設(shè)備。抓斗掘進(jìn)工藝簡(jiǎn)單，耗電小，在30m左右的淺井中可作為主要的掘提設(shè)備。鉆機(jī)掘進(jìn)。常用的鉆機(jī)有沖擊鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。沖擊鉆是靠鉆頭自重往復(fù)沖擊破壞巖土而完成掘進(jìn)工作。鉆頭的大小可為局部沖擊或全斷面沖擊，沖擊后用水槍沖刷工作面，與壓氣結(jié)合排矸。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)是靠鉆頭上的刀齒作圓周運(yùn)動(dòng)將土層擠切成泥沙或碎塊，用壓氣排液器將其排出井外。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)連續(xù)破土，效率高，適用于各種地層，是淹水沉井中使用較好、較廣的破土機(jī)具。水槍破土。水槍掘進(jìn)是目前我國(guó)沉井掘進(jìn)的主要方式。它是利用高壓水射流沖刷切割工作面的土層，將其攪動(dòng)成泥漿后，由壓氣排液器排出地面而完成掘進(jìn)工作。這種掘進(jìn)方式設(shè)備少，工藝簡(jiǎn)單、易于制作、操作和維護(hù)方便。水槍掘進(jìn)系統(tǒng)包括高壓水泵、供水管路、和水槍三部分。水槍噴嘴、直管、彎管和穩(wěn)流器組成。

淹水沉井掘進(jìn)出矸方法02九月2023《地下工程講稿》83泥漿淹水沉井示意圖

旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)掘進(jìn)02九月2023《地下工程講稿》843.10.4沉井結(jié)構(gòu)在沉井施工之前，為了定位、組裝沉井的刃腳與一段井壁，預(yù)先要在沉井位置的四周，做好一個(gè)有一定深度、直徑略大于沉井的井筒，通常稱(chēng)之為套井。套井的作用在于防止沉井在下沉過(guò)程中井壁外圍土層的坍塌，為井架與井口建筑物保持一個(gè)完整的地基基礎(chǔ)，利用套井作為安設(shè)沉井導(dǎo)向設(shè)施、糾正偏斜或者加壓下沉沒(méi)施的基礎(chǔ)。套井與沉井間的環(huán)形空間，可以作為觸變泥漿的儲(chǔ)漿槽，或者壁后壓氣的出氣口。為此，要求套井要有一定的深度和強(qiáng)度以及較大的穩(wěn)定性。套井較淺，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一