第十一章竖井设计与施工讲课文档

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2.三角架。它是一种用于井筒深度未超过20m的情况 下,效率低,设备简单,使用方便。
三脚架构件可用圆木,也可用钢管,还有用双面三角 架
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3.简易井架与小绞车提升
从简易井架的外形可分为人字形、帐幕式、一面坡、 龙门架等几种。它们配以小绞车和小吊桶,可用于井简深 度在20~50m范围内的表土施工
井底车场水平以下部分的井筒 叫做井底。
罐笼井的井底深度一般为l0 m左右;箕斗井井底深度一般为 35~ 75 m; 风井井底深度4~5m。
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斜井井筒根据其主要用途通常也分为主井、 副井和风井。
井筒工程是矿井建设主要连锁工程项目之一。 立井井筒工程量一般占全矿井井巷工程量的 5%
vmax =8m/s;专为升降物料的井筒,vmax =12m/s; 无提升设备的风井,vmax=15m/s。
验算结果v< vmax时,井筒净直径满足通风要求。 如果v> vmax时,井筒净直径应该适当加大。
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3.井筒掘进断面尺寸 井筒掘进断面尺寸包括井筒净断面尺寸与永久支护厚度。 井筒永久支护的设计,首先是确定井壁结构,然后确定 井壁厚度。 目前常用的井壁结构包括砌块井壁(料石、砖、混凝 土)、整体浇筑式井壁(混凝土、钢筋混凝土)、锚喷井壁、 装配式井壁(弧板地面制成、井下装配、壁后注浆)和复合 井壁(两层以上井壁组合)。 采用现浇混凝土、混凝土预制块和料石井壁时,可按 表11-4选取井壁厚度。对于砌块井壁 还需加上100 ㎜ 的壁 后充填厚度。
1)钻冻结孔
为了形成冻结圈,首先要在井筒周围钻一定数量的冻结 孔,以便在孔内安装带底锥的冻结管和底部开口的供液管。
冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上, 冻结孔间距一般为0.9 ~1.3 m,孔径为 200 ~250㎜, 孔深应比冻结深度大5~10m。
我国常用红500型、红旗油压650型和TXB-A型旋转式 钻机钻冻结孔,对钻孔的要求是,终孔直径要比冻结管 管箍外径大10~25㎜,钻孔偏斜率应小于5%。
左右,而工期却占矿井施工总工期的40~50%。
井筒工程施工的快慢直接影响其它井巷工程、有关 的地面工程和机电安装工程的施工。
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第二节 井筒断面设计
一、立井筒断面设计
㈠立井井筒断面布置形式
立井井筒横断面形状有圆形和矩形两种。我国煤矿立 井井筒横断面都采用圆形。
井筒横断面布置应力求紧凑,也要保证必要的 安全间隙,以达到既经济合理又安全的目的。
管路电缆间,主要安设有 排水管、供水管、压气管和各 种电缆。
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㈣确定井筒断面尺寸
井筒断面尺寸主要指井筒直径。根据选定的井筒横断 面布置方式,提升容器的规格和数量。罐道规格、梯子间和 管路电缆间的尺寸,以及根据预选的罐道梁型号和有关的安 全间隙确定井筒净直径。
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由于井筒的用途和所采用的设备不同,井筒横断 面布置方式是多种多样的。
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刚性罐道的布置方式
有单侧布置( a, c )、 双侧布置(d )和正面布 置(b )三种。
钢丝绳罐道的布置 方式如图e和f所示。
钢丝绳罐道的根数为
2~4根,在大、中型矿
井中通常采用四根罐道。 四根钢丝绳罐道可布置 在提升容器的一侧或布 置成四角形。 P204
二、井筒表土特殊施工法
1.冻结法
冻结法凿井就是在井筒掘进 之前,在井筒周围钻冻结孔,用 人工制冷的方法将井筒周围的不 稳定表土层冻结成一个封闭坚固
的冻结圈(图11-20),防止水或流
砂涌入井筒,然后在冻结圈的保 护下进行掘砌工作。待井筒掘砌 到预计深度后,进行拔冻结管和 充填,最后解冻。
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⑵钢轨罐道 通常采用的钢轨罐道是38kg/m钢轨,也有采用43kg/m 钢轨的。每根钢轨的标准长度为12.5m,考虑到井筒内冬夏 温差,钢轨接头处须留有4.5㎜的伸缩缝。安装罐道时,每 根钢轨罐道卡在四层罐道梁上,钢轨罐道与工字钢罐道梁之 间的连接,采用特制的罐道卡子和螺栓固定如图11-4所示。
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⑶型钢组合罐道 型钢组合罐道是由槽钢加扁钢焊 接成的矩形空心罐道。 组合罐道与罐道梁间的连接方式 如图11-5所示。
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⑷钢丝绳罐道 目前使用的钢丝绳罐道有普通钢丝绳、密封钢丝绳和异 形股钢丝绳三种。 钢丝绳罐道的固定有两种方式:一种是上端固定在井架 的托梁上,下端在井底内挂以重锤拉紧,这种固定装置要求 有较深的井底,井底水窝内的淤泥应及时清理,否则淤泥将 托住重锤使罐道绳松弛,造成提升容器的碰撞事故。另一种 是将钢丝绳罐道的下端固定在井底内,而将上端在井架托梁 上用液压千斤顶拉紧。
S0——井筒通风有效断面面积,㎡,井内设有梯子间时 S0=S-A,不设梯子间时S0=0.9S;S为井筒净断面面积,㎡;
A——为梯子间断面面积,A取2.0m2;
Q——通过井筒的风量,m3/s;
vmax—井简中允许的最高风速,m/s。
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《煤矿安全规程》规定:升降人员和物料的井筒,
㈡施工
1.井圈背板普通施工法 人工或抓岩机出土,下掘一小段后(空帮距不超过1.2m),
然后用井圈、背板临时支护,掘一小段后(一般不超过30m), 再由下向上拆除井圈、背板,然后砌筑永久井壁。如此,周而复 始,直至基岩。这种方法适用于较稳定的土层。如图12-12。
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2.吊挂井壁施工法 用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。
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4、标准凿井井架
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表土施工的提升方式与施工程序是密切关联 的,在选择时应同时考虑。它们的确定主要取决于 地质条件和施工方法,一般可分为以下几种情况:
利用简易设备施工; 直接利用凿井井架施工; 先利用简易设备后利用凿井井架等方法。
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为了保证提升容器运行平稳和提升工作安全,罐道绳 必须具有一定的拉紧力和刚度。
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3.其他隔间
井筒断面内还有梯子间和管 路电缆间。梯子间是矿井井下经 立井井筒通往地面的一个安全出 口。梯子间的梯子多采用折返式 布置,如图11-6所示。
根据表土的性质及其所采用的施工设施,井筒表土施工方 法可分为普通施工方法和特殊施工方法两大类
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一、井筒表土普通施工法
㈠砌筑锁口
1.木质临时锁口, 如图11-10所示 。
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2.临时钢结构锁口, (图11-11)。 3.永久混凝土锁口。
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㈡提升容器选择
提升容器的选择是由井筒用途和矿井年产量决定的。 专门用作提升煤、矿的容器,通常选用箕斗; 用作升降人员、材料、设备、提升矸石的容器选用罐笼。 一套提升设备兼作提煤和升降人员用时,应选用罐笼。 当一个井筒装有两套提升设备时,提煤容器选用箕斗, 而升降人员的提升容器仍选用罐笼。 提升容器的大小应通过具体计算来确定,也可以参照下 表
4)根据初步确定的井筒净直径,验算罐道梁和罐道。
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5)根据验算结果进行必要的调整,重定安全间隙。
2.通风校核
对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径,必须按照 《矿山安全规程》的要求进行通风速度校核,要求井筒内的风 速不大于允许的最高风速,即:
v
Q S0
vMAX
式中 v——通过井筒的风流速度,m/s;
吊挂井壁施工法使用的设备简单,施工安全。但工序 转换频繁,井壁接茬多,封水性差。故常在通过整个表土 层后,自下而上复砌第二层井壁。为此,需按井筒设计规 格,适当扩大设计断面。
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3.板桩法
对于厚度不大的不稳定表土层,在开挖之前,可先人 工或打桩机在工作面或地面沿井筒荒径(井筒周边外缘)打 入一排密集的板桩,形成一个密封的圆筒,用以支承井壁, 在它的保护下进行掘进。
段高一般0.5~1.5m。采用台阶式或分段分块,并配以超前小 井降低水位的挖掘方法(图11-13)。为防止井壁拉裂或脱落, 在井壁内设置钢筋,(图11-14)。
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吊挂井壁施工法可用于渗透系数大于 5 m/d ,流动性 小,水压不大于0.2MPa的砂层和透水性强的卵石层,以及 岩石风化带。
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14
N
I20b
井 筒 中 心 线
重 量 比例尺 1:20
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第三节 井筒表土施工
立井井筒穿过的表土层,按其掘砌施工的难易程度分为 稳定表土层和不稳定表土层两种。
稳定表土层就是在井筒掘砌过程中,井帮易于维护,用 普通施工方法能够顺利通过的表土层,其中包括含非饱和水的 粘土层、含少量水的砂质粘土、无水的大孔土和含水量不大的 砾石层等。不稳定表土层是在井筒掘砌过程中,井帮很难维护, 用普通施工方法不能通过的表土层,其中包括含水砂土直径确定步骤如下:
1)根据井筒用途和所采用的提升容器,选择井筒装备的 类型,确定井筒断面布置形式。
2)根据所选用的井筒装备类型,初步选定罐道梁规格和 罐道规格。
3)根据提升间、梯子间、管路和电缆的布置与尺寸,以 及《矿山安全规程》规定的安全间隙(表12-3),用图解法或解 析法求出井筒净直径的近似值,然后按《设计规范》的规定, 当井筒净直径小于6.5m时,以0.5m进级确定井简净直径。一 般以0.2m进级确定。
第十一章竖井设计与施工
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第一节 概述
根据井田开拓方式的不同,井筒分为立井、斜井和平硐。 立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。 主井是专门用作提升煤炭、矿石的井筒, 在大、中型矿井, 提升容器多采用箕斗,所以主井又常称作箕斗井。 副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸 (废) 石的井筒, 并常兼作入风井,由于副井采用的提升容器是罐笼,所以副井 又称为罐笼井。 在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时,该井筒 称为混合井。它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。 风井尽管有时也安设有提升设备,该井筒仍然按其主要用途 命名为风井。
罐道梁的型号应该用计算方法来确
定,也可以按经验选择,如表12-2所示。 罐道梁与井壁的固定方式有梁端埋
入井壁和用锚杆固定两种。
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2.罐道 罐道是提升容器在井筒中运行的导向装置。
⑴木罐道 木罐道只是在用普通罐笼升降人员和材料设备,而又采 用普通断绳保险器时才被采用。要求木罐道木质致密坚固, 一般用强度较大的松木,并且要进行防腐处理。
板桩材料可采用木材和金属 材料两种。木板桩用于厚度 为3~6m的不稳定表土层。 金属板桩可根据打桩设备的 能力条件,适用于厚度8~ 10m厚的不稳定土层,与其 它方法相结合,应用深度更 大。如图11-15。
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㈢提升方式
1.汽车起重机。适用于井筒深度尚未超过30m的情况 下,只能采用很小的吊桶,运行速度很慢。
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立井井筒的组成自上而下可分为:井颈、井身和井底 三个部分(如图所示)。
井颈的深度可为浅表土的全 厚,也可为厚表土深度的一部分, 一般为15~20m。
井颈部分的井壁不但需要加厚, 而且通常需要配有钢筋。
井颈以下至井底车场水平的井 筒部分叫做井身。井身是井筒的主 要组成部分。
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㈢井筒装备
1.罐道梁
罐道梁是为安设罐道、梯子间、管路和电缆等装备用 的,立井井筒采用刚性罐道时,在井筒内需设罐道梁。
罐道梁每隔一定距离布置一层,一般采用金属材 料。罐道梁按截面形式分有工字钢罐道梁、型钢组合 空心罐道梁、整体轧制的封闭空心罐道梁和异形罐道 梁等,见左图。
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2)冻结 (1)制冷过程 整个制冷过程包括三个循环系统,即氨循 系统、盐水循环系统和冷却水循环系统,如图11-21所示。
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