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1、第七章第七章竖井、斜井施工竖井、斜井施工1竖井、斜井施工n竖井施工竖井施工 n斜井施工斜井施工n斜井、竖井施工治水斜井、竖井施工治水2n问题：什么是平洞、竖井、斜井？并举例问题：什么是平洞、竖井、斜井？并举例说明。说明。答答:井的倾角在井的倾角在010之间的为平洞；之间的为平洞；井的倾角在井的倾角在1045之间的为斜井；之间的为斜井；井的倾角在井的倾角在4590之间的为竖井。之间的为竖井。7.1 7.1 竖井施工竖井施工34引黄工程567.1 7.1 竖井施工竖井施工71、竖井是地下工程中的常见工程、竖井是地下工程中的常见工程 地下矿山：煤炭、金属、非金属等 山岭隧道：公路、铁路 水电、水利工
2、程 城市市政工程 军事、国防工程竖井概况竖井概况7.1 7.1 竖井施工竖井施工82 竖井的类型与结构竖井的类型与结构7.1 7.1 竖井施工竖井施工根据井筒的用途不同，立井井筒一般分为三种：根据井筒的用途不同，立井井筒一般分为三种：主井、副井和风井主井、副井和风井。主井：专门用来提升煤炭的井筒称为主井。主井主井：专门用来提升煤炭的井筒称为主井。主井内设有箕斗，故又称内设有箕斗，故又称箕斗井箕斗井。副井：用于升降人员、设备、材料及提升矸石的副井：用于升降人员、设备、材料及提升矸石的井筒称为副井。井筒内通常设有罐笼，故又称为井筒称为副井。井筒内通常设有罐笼，故又称为罐笼井罐笼井。某些特大型矿井还
3、有专门为提升矸石服。某些特大型矿井还有专门为提升矸石服务的矸石井。务的矸石井。风井：主要作为通风用的井筒，称为风井。一般风井：主要作为通风用的井筒，称为风井。一般作为出风用，也可当作全矿的安全出口。作为出风用，也可当作全矿的安全出口。93、竖井井筒的特点、竖井井筒的特点 深度较大，施工工期长 地质条件复杂，施工难度大 施工技术复杂，安全要求高竖井概况竖井概况7.1 7.1 竖井施工竖井施工10竖井概况竖井概况4、井筒的组成、井筒的组成 井颈：靠近地表的一段井筒 井身：井筒的主干部位，所占井的比例比较大。井底：井身以下为井底。7.1 7.1 竖井施工竖井施工111213在在井井筒筒进进入入正正常
4、常施施工工之之前前，不不论论采采用用哪哪一一种种施施工工方方法法，都都应应先先砌砌筑筑锁锁口口，用用以以固固定定井井筒筒位位置置、铺铺设设井井盖盖、封封严严井井口口和和吊吊挂挂临临时时支支架架或或井壁。井壁。7.1 7.1 竖井施工竖井施工14台阶形井颈台阶形井颈竖井概况竖井概况7.1 7.1 竖井施工竖井施工15倒锥形井颈倒锥形井颈竖井概况竖井概况7.1 7.1 竖井施工竖井施工16井口施工井口施工n分类分类:基岩层基岩层 表土层表土层n特点特点：基岩层：比较稳定，容易开挖。基岩层：比较稳定，容易开挖。表土层：地质条件复杂，稳定性表土层：地质条件复杂，稳定性 差，因此表土层施工比较差，因此表
5、土层施工比较 困难。困难。7.1 7.1 竖井施工竖井施工17n步骤步骤：1、在竖井施工前首先要标定井筒中心。、在竖井施工前首先要标定井筒中心。2、井口向下开挖、井口向下开挖24m深开始井颈锁口。深开始井颈锁口。n提升方法提升方法：简易提升法：简易提升法 1、三脚架提升、三脚架提升 2、龙门架提升、龙门架提升 3、汽车起重机提升、汽车起重机提升加固井壁、防止下坍加固井壁、防止下坍7.1 7.1 竖井施工竖井施工18龙门架提升龙门架提升7.1 7.1 竖井施工竖井施工19汽车起重机提升汽车起重机提升7.1 7.1 竖井施工竖井施工20竖井施工方法竖井施工方法n钻爆法开挖基岩的三项作业钻爆法开挖基
6、岩的三项作业：1、开挖、开挖 2、永久支护、永久支护 3、安装、安装7.1 7.1 竖井施工竖井施工21竖井施工方法竖井施工方法n施工方案分类施工方案分类：1、单行作业、单行作业 2、平行作业、平行作业 3、短段掘砌、短段掘砌 4、一次成井、一次成井 5、反井刷大、反井刷大 7.1 7.1 竖井施工竖井施工22n施工方案分类施工方案分类：1、单行作业、单行作业(图图7-1)顺序顺序：凿爆：凿爆 装运装运 砌筑支护砌筑支护 （下（下 上）上）最后再进行井筒设备安装。最后再进行井筒设备安装。优点优点：单行作业所需用的设备少，工作组：单行作业所需用的设备少，工作组织简单，因此较为安全。织简单，因此较
7、为安全。缺点缺点：掘砌作业是按顺序进行的，将延迟：掘砌作业是按顺序进行的，将延迟 整个井筒的开凿速度。整个井筒的开凿速度。7.1 7.1 竖井施工竖井施工23n施工方案分类施工方案分类：1、单行作业、单行作业(图图7-1)适用范围适用范围：井筒深度不大（：井筒深度不大（200m左右）左右）及地层比较稳定、井筒断面较小、砌壁速及地层比较稳定、井筒断面较小、砌壁速度很快和凿井设备不足的情况下，采用。度很快和凿井设备不足的情况下，采用。现状现状：单行作业在我国用得较多。：单行作业在我国用得较多。7.1 7.1 竖井施工竖井施工24施工方案分类：施工方案分类：2、平行作业、平行作业 步骤：挖掘岩石与砌
8、壁在两个相邻的井段步骤：挖掘岩石与砌壁在两个相邻的井段中同时进行。中同时进行。井筒设备安装要在井筒掘砌全部完成井筒设备安装要在井筒掘砌全部完成之后进行。之后进行。优点：平行作业成井速度比单行作业快。优点：平行作业成井速度比单行作业快。缺点：适用的掘进设备较多，工作组织复缺点：适用的掘进设备较多，工作组织复杂，安全性较差。杂，安全性较差。7.1 7.1 竖井施工竖井施工25施工方案分类：施工方案分类：2、平行作业、平行作业 适用范围：井筒较深（大适用范围：井筒较深（大于于250m）、断面较大）、断面较大(直径大于直径大于5m）、）、围岩较稳固、涌水量较小、掘进设备充足围岩较稳固、涌水量较小、掘进
9、设备充足且施工队伍技术熟练的条件下，可以采用。且施工队伍技术熟练的条件下，可以采用。7.1 7.1 竖井施工竖井施工26施工方案分类：施工方案分类：3、短段掘砌、短段掘砌 特点：其特点是段短，因而不需要架设特点：其特点是段短，因而不需要架设临时支护。临时支护。适用范围：短段掘进方案一般适用于不适用范围：短段掘进方案一般适用于不允许有较大暴露面积和较长暴露时间的稳允许有较大暴露面积和较长暴露时间的稳定定 岩层中。岩层中。7.1 7.1 竖井施工竖井施工27施工方案分类：施工方案分类：4、一次成井、一次成井 特点：掘进、砌壁和安装三项作业分别在特点：掘进、砌壁和安装三项作业分别在不同的井段内顺序或
10、平行进行。不同的井段内顺序或平行进行。：掘、砌、安顺序作业一次成井。：掘、砌、安顺序作业一次成井。：掘砌、掘安平行作业一次成井。：掘砌、掘安平行作业一次成井。：短段三行作业一次成井。：短段三行作业一次成井。7.1 7.1 竖井施工竖井施工28施工方案分类：施工方案分类：5、反井刷大、反井刷大 特点：地形条件合适能把平洞巷道送到未特点：地形条件合适能把平洞巷道送到未来井筒的下部时，或在未来井筒下部已开挖来井筒的下部时，或在未来井筒下部已开挖了平洞，可以从下而上先开小天井，再从上了平洞，可以从下而上先开小天井，再从上而下刷大断面。而下刷大断面。优点：采用此法凿井，不必用吊桶提升岩优点：采用此法凿井
11、，不必用吊桶提升岩碴，岩石仅从天井中溜下，从平洞上装运，碴，岩石仅从天井中溜下，从平洞上装运，不需排水设备，爆破通风也较容易，因此所不需排水设备，爆破通风也较容易，因此所用设备少，成井速度快，成本低。用设备少，成井速度快，成本低。7.1 7.1 竖井施工竖井施工29303132打眼打眼爆破后通风爆破后通风拆除导轨拆除导轨7.1 7.1 竖井施工竖井施工33华华-1型吊罐构造型吊罐构造气动吊罐反井施工示意图气动吊罐反井施工示意图7.1 7.1 竖井施工竖井施工34竖井凿岩爆破竖井凿岩爆破n竖井施工顺序竖井施工顺序：凿岩、装药爆破、通风、清扫吊盘和临凿岩、装药爆破、通风、清扫吊盘和临时井圈、排水、
12、装岩清底、提升、支护时井圈、排水、装岩清底、提升、支护 n凿岩凿岩：1、竖井凿岩主要是钻凿垂直向下、竖井凿岩主要是钻凿垂直向下或倾斜向下的炮眼。或倾斜向下的炮眼。2、孔深比平洞浅，一般要小于、孔深比平洞浅，一般要小于2m，设备条件好时，可以达，设备条件好时，可以达2.53m深。深。3、为调整水压，水箱位置下移。、为调整水压，水箱位置下移。7.1 7.1 竖井施工竖井施工35竖井凿岩爆破竖井凿岩爆破n爆破爆破：1、采用新奥法施工，光面或预裂、采用新奥法施工，光面或预裂爆破的单位耗药量比平洞略高，可参照定爆破的单位耗药量比平洞略高，可参照定额或有关公式计算。额或有关公式计算。2、竖井施工时工作面总
13、处在积水、竖井施工时工作面总处在积水状态，因此，竖井爆破要使用抗水炸药。状态，因此，竖井爆破要使用抗水炸药。3、竖井施工中，一般不用导火线、竖井施工中，一般不用导火线雷管爆破，而用导爆管或电雷管，不允许雷管爆破，而用导爆管或电雷管，不允许在井下点炮。在井下点炮。7.1 7.1 竖井施工竖井施工36竖井装岩与提升竖井装岩与提升n分类分类：1、反井刷大法开挖，采用平洞装、反井刷大法开挖，采用平洞装岩法。（如图岩法。（如图7-7）2、由上向下开挖法，则岩碴就需、由上向下开挖法，则岩碴就需要靠抓岩和提升排除。要靠抓岩和提升排除。7.1 7.1 竖井施工竖井施工37竖井装岩与提升竖井装岩与提升n装岩装岩
14、：1、人工装岩、机械装岩、人工装岩、机械装岩 2、装岩是竖井施工过程最繁重、装岩是竖井施工过程最繁重、最占工时的工序，占最占工时的工序，占60%3、抓岩机（中心回转式、环形轨、抓岩机（中心回转式、环形轨道式、钢丝绳悬吊式）道式、钢丝绳悬吊式）7.1 7.1 竖井施工竖井施工38抓岩机39抓岩机401-抓斗；抓斗；2-臂杆；臂杆；3-提升提升机构；机构；4-回转机构；回转机构；5-变变幅机构；幅机构；6-机架；机架；7-司机司机室；室；8-变幅推力油缸变幅推力油缸9-行行走小车；走小车；10-抓斗；抓斗；11下层吊盘下层吊盘 中心回转式抓岩机411-抓斗；抓斗；2-提升机构；提升机构；3-操纵室
15、；操纵室；4-行走机构；行走机构；5-中心回转机构；中心回转机构；6-环行小环行小车；车；7-环行轨道；环行轨道；8-吊盘吊盘固定装固定装环形轨道式抓岩机42竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。7.1 7.1 竖井施工竖井施工 （a）矸石吊桶 （b）底卸式材料吊桶43挂钩式吊桶44材料吊桶45竖井掘进时，矸石吊桶提至卸矸台后，通过竖井掘进时，矸石吊桶提至卸矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，矸石经过溜矸槽或矸翻矸装置将矸石卸出，矸石经过溜矸槽或矸石仓卸入自翻汽车或矿车上，然后运往排矸石仓卸入自翻汽
16、车或矿车上，然后运往排矸场。场。翻矸方式有翻矸方式有人工翻矸人工翻矸和和自动翻矸自动翻矸两种。两种。7.1 7.1 竖井施工竖井施工46挂钩式翻矸方式挂钩式翻矸方式1-溜矸槽；溜矸槽；2-提升绳；提升绳；3-吊桶；吊桶；4-吊钩；吊钩；5-卸矸门卸矸门 7.1 7.1 竖井施工竖井施工477.1 7.1 竖井施工竖井施工竖井开凿时的基本提升方式有竖井开凿时的基本提升方式有单钩单钩和和双钩双钩两种。两种。单钩提升时，提升机使用一个工作卷筒和一个终单钩提升时，提升机使用一个工作卷筒和一个终端荷载；而双钩提升时，提升机的主轴上使用两端荷载；而双钩提升时，提升机的主轴上使用两个工作卷筒，并各设一个终端
17、荷载，只是两荷载个工作卷筒，并各设一个终端荷载，只是两荷载的提升方向相反。的提升方向相反。1、提升方式的选择提升方式的选择单钩提升单行作业双钩提升平行作业48竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。1、提升方式的选择提升方式的选择 选择提升方式选择提升方式应考虑的因素应考虑的因素技术上考虑技术上考虑经济上考虑经济上考虑7.1 7.1 竖井施工竖井施工49竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。1、提升
18、方式的选择提升方式的选择 适用范围：一般认为，在井筒断面较适用范围：一般认为，在井筒断面较小时，井筒深度小于小时，井筒深度小于300m的条件下，用的条件下，用一套单钩提升较为合理；如果井筒断面较一套单钩提升较为合理；如果井筒断面较大，深度在大，深度在250m以上，适用双钩较为合以上，适用双钩较为合理。理。7.1 7.1 竖井施工竖井施工50竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。2、提升容器的选择提升容器的选择 提升容器提升容器吊桶吊桶箕斗箕斗 碴石吊桶碴石吊桶材料吊桶材料吊桶7.1 7.1 竖井
19、施工竖井施工51竖井装岩与提升竖井装岩与提升7.1 7.1 竖井施工竖井施工n3 3、钢丝绳和提升机的选择钢丝绳和提升机的选择矿用提升钢丝绳都是矿用提升钢丝绳都是丝丝股股绳绳结构，即先由钢丝捻成结构，即先由钢丝捻成绳股再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图所绳股再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图所示。示。直径从直径从0.44mm不等不等,常用钢丝的抗拉强度：常用钢丝的抗拉强度：1550N/mm2和和1700 N/mm252竖井装岩与提升竖井装岩与提升n3、钢丝绳和提升机的选择钢丝绳和提升机的选择钢丝绳根据计算单位长度重量值选取钢丝绳根据计算单位长度重量值选取:7.1 7.1 竖井施工竖
20、井施工53竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。3、钢丝绳和提升机的选择钢丝绳和提升机的选择 选择卷扬机选择卷扬机提升卷扬力计算：提升卷扬力计算：7.1 7.1 竖井施工竖井施工54竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。3、钢丝绳和提升机的选择钢丝绳和提升机的选择 选择卷扬机选择卷扬机提升电动机功率计算：提升电动机功率计算：7.1 7.1 竖井施工竖井施工55竖井装岩与提升竖井装岩与提升n提升提升
21、：竖井提升包括提升岩石、运送设备：竖井提升包括提升岩石、运送设备和材料、升降人员。和材料、升降人员。3、钢丝绳和提升机的选择钢丝绳和提升机的选择 适用范围：当井深小于适用范围：当井深小于30m时，采用简时，采用简易提升方式，而深井施工时，其提升应使易提升方式，而深井施工时，其提升应使用型钢井架或混凝土结构井架。用型钢井架或混凝土结构井架。7.1 7.1 竖井施工竖井施工56矿区斜井57n斜井开挖特点斜井开挖特点:1、对围岩的、对围岩的扰动范围扰动范围比同断面的平洞大。比同断面的平洞大。2、钻孔的作业条件差，对、钻孔的作业条件差，对钻孔方向要求高钻孔方向要求高。3、装岩条件差装岩条件差，目前装岩
22、机械种类较少，目前装岩机械种类较少，且适用性较差，故装岩占用的劳动力较大。且适用性较差，故装岩占用的劳动力较大。4、由下向上倾斜开挖时，、由下向上倾斜开挖时，通风排烟通风排烟较为困较为困难；由上向下倾斜开挖时，难；由上向下倾斜开挖时，排水排水困难。困难。5、为保证准确成型和贯通、对、为保证准确成型和贯通、对测量工作测量工作要要求高。求高。7.2 7.2 斜井施工斜井施工58n斜井开挖特点斜井开挖特点:6、斜井凿岩爆破所需的、斜井凿岩爆破所需的孔数和药量孔数和药量较平洞多，较平洞多，特别是靠底板边的炮孔所需的药量更多。特别是靠底板边的炮孔所需的药量更多。7、底孔有时被水淹，需使用、底孔有时被水淹
23、，需使用抗水炸药抗水炸药。8、为防止井底板抬高，要求底孔斜率大于斜、为防止井底板抬高，要求底孔斜率大于斜井底板斜率，底孔深度较其他孔深井底板斜率，底孔深度较其他孔深1020cm，一般底孔间距不大于，一般底孔间距不大于3040cm。9、运岩一般使用提升机提升矿车或箕斗，为、运岩一般使用提升机提升矿车或箕斗，为了防止跑车事故，井口应设置阻车器。了防止跑车事故，井口应设置阻车器。7.2 7.2 斜井施工斜井施工59n掘进、支护作业方式掘进、支护作业方式:单行作业、平行作业（煤炭系统多采用）单行作业、平行作业（煤炭系统多采用）n掘进施工方法掘进施工方法：1、与平洞相似、凿爆参数可参照平洞。、与平洞相似
24、、凿爆参数可参照平洞。2、炸药单耗量及工作面单位面积的炮孔数应、炸药单耗量及工作面单位面积的炮孔数应增加增加10%15%。7.2 7.2 斜井施工斜井施工60n斜井防止底板抬高的措施斜井防止底板抬高的措施：1、打眼前，排除工作面积水；、打眼前，排除工作面积水；2、底眼与水平线夹角稍大于斜井设计、底眼与水平线夹角稍大于斜井设计角度；角度；3、加密炮眼。、加密炮眼。7.2 7.2 斜井施工斜井施工61斜井装岩斜井装岩n耙斗装岩机耙斗装岩机：1、适用范围适用范围：耙斗装岩机在平巷和倾角小：耙斗装岩机在平巷和倾角小于于35的斜井内部都能适用。的斜井内部都能适用。2、机器与工作面间距机器与工作面间距：5
25、20m。3、固定方法：卡轮器（倾角较小）、固定方法：卡轮器（倾角较小）、U型型卡（倾角较大）、埋地橛子（倾角较大）卡（倾角较大）、埋地橛子（倾角较大）4、耙斗尾绳的悬挂方法耙斗尾绳的悬挂方法：图：图7-9优点优点：耙斗装岩机适应性强，设备结构简单，制造容易，成本低，操作简单和易于维修。使用耙斗装岩机能够实现装岩与凿岩平行作业。62斜井装岩斜井装岩n铲斗式斜井装岩机铲斗式斜井装岩机：1、组成组成：铲斗、刮板运输机、牵引绞车、：铲斗、刮板运输机、牵引绞车、三台电动机。图三台电动机。图7-10 2、工作原理工作原理。63斜井提升斜井提升n分类分类：1、矿车 2、箕斗优点优点：箕斗提升不必每次摘挂钩，
26、卸载节省时间，安全性好；矿车的装满系数随斜井倾角的增大而减小，而箕斗的装满系数不受倾角影响。缺点缺点：箕斗提升要求在井口有卸载装置，卸载于碴石漏斗或溜槽，转由矿车运走。适用范围适用范围：小型生产斜井，为了运输系统的简化，多用矿车或串车提升，但是斜井倾角较大、矿车运行不安全和矿车装满系数变小的条件下也使用箕斗提升。64斜井箕斗65斜井、竖井施工治水斜井、竖井施工治水n综合治水措施综合治水措施:1 1、避、避 2 2、防、防 3 3、泄、泄 4 4、堵、堵 5 5、截、截 6 6、排、排66“防防”即要求衬砌结构具有一定的防水能力，能防止即要求衬砌结构具有一定的防水能力，能防止地下水渗入地下水渗入
27、 防止地表水的下渗防止地表水的下渗 附近水库、池沼、溪流、井泉的水，当有可能渗入附近水库、池沼、溪流、井泉的水，当有可能渗入竖井，影响农田灌溉及生活用水时，应采取措施处理竖井，影响农田灌溉及生活用水时，应采取措施处理 围岩破碎、含水、易坍塌地段，宜采用注浆加固围围岩破碎、含水、易坍塌地段，宜采用注浆加固围岩和防水措施。岩和防水措施。有侵蚀性地下水时，应针对侵蚀类型，采用抗侵蚀有侵蚀性地下水时，应针对侵蚀类型，采用抗侵蚀性混凝土以及压注抗侵蚀浆液，敷设防水、防蚀层等性混凝土以及压注抗侵蚀浆液，敷设防水、防蚀层等措施。措施。67“堵堵”即堵住地下水从衬砌背后渗入竖井内即堵住地下水从衬砌背后渗入竖井
28、内喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水喷射混凝土和模筑混凝土衬砌堵水防水层防水层 一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层一类为粘贴式防水层，另一类为喷涂式防水层压浆压浆 向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩向衬砌背后压注水泥砂浆，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住地下水的通路，并使衬砌与之间的空隙，以堵住地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件围岩形成整体，改善衬砌受力条件 68“排排”即应有排水设施并充分利用，以减少渗水压即应有排水设施并充分利用，以减少渗水压力和渗水量力和渗水量 纵向应设排水沟，横向应设排水坡。纵向应设排水沟，横向应设排水坡。遇遇围围岩岩地地下下水水出出露露处处所所，宜宜在在衬衬砌砌背背后后设设竖竖向向盲盲沟沟或排水管（槽）或排水管（槽）根根据据工工程程地地质质和和水水文文地地质质条条件件，应应在在衬衬砌砌外外设设环环向向盲盲沟沟、纵纵向向盲盲沟沟，组组成成完完整整的的排排水水系系统统，保保证证道道床床不积水。不积水。69斜井、竖井施工治水斜井、竖井施工治水n排水方法排水方法:1、潜水泵排水、潜水泵排水 2、喷射泵排水、喷射泵排水 3、矿车（箕斗）排水、矿车（箕斗）排水 4、卧泵排水、卧泵排水70电动潜水泵71深井潜水泵72喷射泵73卧式离心泵74