第十一章 立井井筒施工

要求：应建立完善的劳动组织管理制度
基岩施工
1、施工工序：
主要工序：破、装、提、支 辅助工序：通风、排水、测量 各工序的完成顺序：钻眼爆破、通风、装岩、提 升岩石、支设临时支架。
炮眼布置：1、呈同心圆，3-5圈（主要取决 于岩石性质和井筒直径），分别为掏槽眼、 辅助眼和周边眼。 2、眼深2-3m。 起爆器材：电雷管、发爆器（也可用动力电 2、钻眼爆破：源起爆） 炸药：需采用矿用抗水炸药（硝酸铵、硝化 甘油） 要求：放炮前人员必须撤离、设备也提升到 安全地点、放炮后15-30min要进行通风后， 人员方可进入。
3. 提升钢丝绳
立井井筒施工中提升钢丝绳一般采用多层股不旋转圆形 钢丝绳。 钢丝绳直径一般根据提升的终端荷载、钢丝绳的最大悬 长、钢丝绳钢丝的强度和安全系数进行计算确定。
对于钢丝绳的安全系数，专门用于提升人员时不低于9；
用于提升人员和物料时也不低于9；专门用于提升物料时
不低于7.5。
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2. 吊桶：
基岩施工
3、装岩工作：采用抓岩机。 4、提升工作：最常用的工具是吊桶。 5、排水：采用吊桶或专用水泵（由用水 量决定），待水下降至岩面以下方可装岩。 6、通风：与平巷掘进的通风方式相同。 （常用的通风方式是压入式通风） 压入式 通风方式： 抽出式 混合式
爆破工作
1．爆破器材
抗水炸药：水胶炸药或抗水岩石硝铵
供风管路 抓斗
控制电缆 升降开关 抓斗控制阀
提升及排矸
吊桶—钩头—滑架—稳绳、提升钢丝绳—提升天轮—提升机
1. 提升机及提升方式：单钩提升、双钩提升
通常情况下当吊桶为2m3、井筒深度400～600m时，单钩可选用 JK－2.5/20、ZJK－3/20型提升机；双钩可选 2JK－2.5/20、2JK－ 3/20 型提升机；当吊桶为 3m3、井筒深度 600 ～800m时，单钩可 选JKZ－2.8/15.5、ZJK－3.5/20、ZJK－3.5/15.5型提升机；双钩可 选 2JK － 3/20 、 2JK － 3/15.5 、 2JKZ － 3/15.5 型提升机；当吊桶为 4m3、井筒深度800～1000m时， JK型新系列提升机已不能适应， 只能选用JKZ型矿井凿井提升机，单钩可选取JKZ－2.8/15.5型提升 机，双钩可选 2JKZ－3/15.5、2JKZ－3.6/13.4型提升机。
了大断面沉井的新工艺。
沉井施工工艺：
沉井法的施工工艺包括：施工准 备工作、制作套井、砌筑井壁、破 土排碴、沉井下沉、封底固井等主 要工序。
其中砌筑井壁和破土排碴工序与
沉井下沉过程同时进行。 控制沉井偏斜是关系沉井质量与 成败的重要工作。封底固井和沉井 与套井间的锁固工作，为沉井后的 的井筒施工创造条件。
井壁内注水：平衡地下水压力，防止涌砂冒泥。
壁后灌注泥浆：润滑井壁
⑸水下掘进与出矸：
机械破土——抓斗、钻机或高压水枪 压气排矸
⑹ 封井固底：稳定井筒、防止继续（不均匀）下沉 水下封底→沉井与套井间的封闭→壁后充填→注浆和砌筑刃脚基 座
参考文献：
1. 丁日晓. 徐州矿区浅表土层沉井施工经验.建井技术.2000年4月. 第21卷第2 期.8~11
由于工艺简单、施工设备少、造价较低等优点，沉井法在国内外的地
下工程中得到广泛巨用。日本的三井矿业公司开发海底煤田，用壁后气囊 沉井法完成了 4 个深沉井。日铁矿业公司有明三井 沉井的下沉深度达 200.3m，偏斜率小于1％。原苏联在地铁和其它工业民用建筑中大量采用 了触变泥浆沉井。上海在黄浦江引水工程、越江隧道和其它工程中都采用
五．井筒支护
㈠ 临时支护 1. 井圈背板：表土层或破碎带 2. 锚喷支护 ㈡ 永久支护——混凝土井壁 1. 模板： 煤科院与平顶山建井处合 作研制YJM－35型金属移动模板，直
径6.8m、高度3.88m（有效高度
3.5m）、重量17.2吨. 三根钢丝绳悬吊、液压油缸脱摸
立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序
2. 井身：井颈以下到井底车场水平以上的一 段井筒。（它是井筒的主干部分，多位于基岩中。若
表土层厚度大有一部分井身会落在表土之中。）
3. 井底：井底车场以下的井筒部分，又称井 窝。
副井（罐笼）10m，主井（箕斗）35～75m， 风 井4～6m。
立井开凿的方法：
1、普通凿井法：表土层稳定。 2、特殊凿井法：有含水层及流沙层。
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二. 不稳定表土— 特殊法施工
我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最大厚度近800m，一
些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很大，在这样的地质条件下，用传统的普
通掘砌技术进行井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水、增 强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。 新中国建立以后，随着煤炭开采和表土深度的不断增大，各种特殊施工技 术相继出现，经历了由简单到复杂、从零星到系统和由人工操作到机械化施 工的发展过程。我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、钻井法、沉
HS—2（20m3/h） HS—6（50m3/h）（5~8m直径）
抓斗
司机室
悬吊天轮
ຫໍສະໝຸດ Baidu
专用绞车
悬吊钢丝绳
钢丝绳限位滑架 吊盘
供风管路 抓斗
控制电缆 升降开关 抓斗控制阀
2004年8月，我国最大型凿井绞车JZ40/1300于在济南重工股份有限公司设计完成。
悬吊天轮
专用绞车
悬吊钢丝绳
钢丝绳限位滑架 吊盘
同，拆模、立模、浇较混凝土等砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上进
行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输送管或底卸式吊桶送 至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，
依此往复循环直至井街最终深度。
河北宣东二号矿年设计能力90万吨，最高月 井创基岩段月进尺141米，打破当年全国记录
山东许厂矿年设计能力150万吨，主、副 井最高月成井110.8米和103.6米
立井开凿简介
一．井筒分类（主井、副井、风井 ）
1．主井 提升煤炭
箕斗
2．副井 提升矸石、上下人员、设备、材料、进风 罐笼
3．风井 回风、安全出口
梯子
二、井筒结构
1. 井颈：井筒井口以下、井壁需要加厚的 一段井筒。
⑴深度：15～20m
⑵壁厚：一般取1.0-1.5m。钢筋混凝土井壁，（上段 1.0~1.5m，中段0.6～0.9m，下段0.4~0.7m）。
立井开凿的施工阶段：
准备工作
水电供应、道路畅通 建筑房屋 备足材料 进行测量
表土施工：尽量采用机械化，一般采用长井段掘 砌顺序作业（井筒段高为20-40m，由上向下掘进， 由下向上砌壁。）；表土稳定性差时用短井段方 式其井段高1-6m。
三．施工特点
1. 施工工序复杂 2、设备多需悬吊 3、工作空间狭小 4、安全没要求严格
⑴ 套井施工： 是沉井正式施工前在井口的地
表以下预先建造的直径稍大于沉井的一段井筒。 套井一般为钢筋混凝土结构，少量为钢木结构。
直径：比井筒直径大1.5m～2.0m
深度： 8～15m 作用： ①防止土层塌陷
②导向、纠偏；
③储存泥浆。 ⑵ 刃脚组装：
要求：容易切入土层，减少下沉阻力，防 止壁后的流沙和泥浆翻入井内。外台阶贮存
炸药
雷管：8号秒延期 放炮电源：380v或220v交流电源
2. 爆破参数
辅助眼间距0.8～1.2m 周遍眼W＝0.5～0.6，E＝0.4～0.6m
圈距0.7～1.0m
直眼掏槽圈径1.2～2.2m 装药方式和爆破网路：柱状连续装药
3. 放炮安全
四．装岩提升：循环时间的50～60％
㈠ 装岩工作 1. 机械化装岩机
沉井自重是下沉的主要动力 ，我国经验表明：沉井的下沉 力应大于下沉阻力的1.15倍。 因此，当下沉深度＜100m时 ，要求沉井井壁厚度为0.7～ 1.0m；下沉深度＞100m时， 井壁厚度应为1.0～1.2m。井 筒建成后，沉井井壁即成为永 久井壁，为此它应具有足够的 强度和不透水性。
接茬混凝土块 环 筋 环 箍 竖筋 泥浆注浆管 固定模板卡尺
山东唐口矿设计能力300万吨，山东唐口矿设计能力300万吨，副 井φ7.0M，井深1061.2M。克服了断面大，地压地温高、涌水量大、 岩石破碎重重困难，实现了超千米深井，当年开工当年到底，工程 质量全优。 在全井筒涌水量达80立方/h的条件下，有7个月成井超百米， 冻结段最高月成井186米，基岩段最高月成井133米，全井筒平均有 效月成井117米。
井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法。用这些方法开
凿的矿井井筒迄今已逾700个，由这些矿井所形成的煤炭生产能力超过2亿t， 在煤炭工业发展中占有重要地位。随着施工、设计、科研和教学水平的不断 提高，我国煤炭工业的特殊施工技术已跻身于世界前列。
㈠ 沉井法
用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻 结凿井法。 1981年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井技术，创造了 下沉192.75m的国内最深的记录，沉井偏斜率仅0.69％ 。
⑴中心回转装岩机 HZ-4（30m3/h）
HZ-6（50m3/h） （6~7m直径） HZ-10（80m3/h）（7.5m直径以上）
提升机构 支撑装臵 吊盘底层盘 回转机构
⑵环行轨道装岩机
HH-4（50m3/h）
机身及变幅激光
2HH-6（80-100m3/h） （6.5~8m直径）
⑶靠壁式装岩机 （冶金系统）（HK-4, 6） 2. 人工操作装岩机 ⑴ NZQ2—0.11（12m3/h） ⑵长绳悬吊装岩机
国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在 1960~1983 年期间钻凿 600 多个
，其中在阿留审群岛的井筒深达1829m。 1969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径4.3m，
深90m。典型工程有：淮南谢桥西风井，钻井深度464m，通过表土不稳定
含水地层厚402m，最大钻井直径9.3m，成井直径7.0m；淮南潘三西风井， 钻井深度508m，通过表土层440m，最大钻井直径9.0m，成井直径6.0m； 建设的淮北许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风 井成井偏斜率分别为0.2‰和0.1‰，副井钻井直径9.0，成井直径6.8m。
㈡ 钻井法
140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿第一个直径 4.25m， 深度98m井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵
褐煤公司钻进的疏干井就有2000多个，365000m。前苏联是应用钻井法的主
要国家之一，1979年创造月成井160m的记录。美国1910年才引进钻井法， 50、60年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美
泥浆或作为压气通道，减少沉井侧面阻力。
⑶ 安装导向装臵
为保持沉井的垂直度，应十分重视 下沉时的导向装臵。 蔡园副井在沉井与套井之间设有导
向木装臵，引导沉井垂直下沉。通常
在开始，沉井处于垂直状态时，导向 木与井壁间留有3cm的间隙。沉井一
旦发生偏斜，即用木顶柱或油压干斤
顶（30～50t）进行纠偏。
⑷ 井壁砌筑
井筒正式掘进之前，先在井口上方设臵井架，在井架顶部安装天轮 平台，在井架第一平台标高处安设卸矸平台。与此同时，掘进井筒上 口一段井筒，安设临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘，在井口四周安 装凿井提升机、凿井绞车、悬吊凿井用的各种施工设备及管线；建筑 凿井用的压风机房、通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待一 切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。 立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的不
容积 m3 2.0 3.0 4.0 5.0 外径 m 1.45 1.65 1.85 1.85 高度 m 1.35 1.65 1.70 2.10 桶梁直 径 mm 70 80 90 90 重量 kg 728 1049 1530 1690
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㈢ 通风工作
风筒的直径一般为0.5～1.0m，可采用胶皮风筒、铁风筒和玻璃钢风筒， 压入式通风采用胶皮风筒，抽出式通风采用铁风筒或玻璃钢风筒。风筒一 般采用钢丝绳悬吊或者固定在井壁上，随着井筒的下掘而不断下放或延伸
山西沙曲矿年设计能力300万吨，连续3个月 破百米，最高月成井103.6米
山东岱庄矿年设计能力150万吨，风井最 高月成井191.6米，打破冻结段施工记录
河北邢东煤矿年设计能力 150万吨，副井井筒净径6 米。深842.5米，仅用187 天施工到底，平均月成井 135.16米，连续7个月超百 米。1999年在冻结段施工 时月进212.6米，基岩段最 高月成井190.8米，创造了 三项全国第一，2000年该 井获全国首届“太阳杯” 奖，2001年10月由中国企 业家联合会和中国企业家 协会颁发了中国企业新记 录证书。