天井施工方法及安全管理

天井施工方法介绍及安全管理建议

一天井施工主要方法简介

在我国地下矿山属于高危行业，而地下矿山中天井掘进又更具危险性，据统计地下矿山中天井工程量约占矿山总工程量的15%左右，占采切工程量的30%以上，是形成回采矿块必不可少的工程，也有为了通风、行人、溜矿、放料等专门施工的天井。用于形成矿块的天井施工高度多为30m-50m，少数施工也可以达到70m，均属于低天井，只有少数企业为了某项特定功能而施工超过70m高度的高天井。

目前我国地下矿山天井掘进可分为井内施工方法和井外施工方法两大类。井内施工方法有普通法、吊罐法和爬罐法；井外施工方法有深孔法和钻孔法。采用井内施工法时，工人需要进入井筒内作业，普通法有被淘汰的势头，吊罐法正得到推广应用，而爬罐法、深孔法和钻井法试验性地得到应用。下面对几种天井施工方法进行简要介绍：

1 普通法施工天井

普通法是沿用已久的老方法，,由于其对操作工人能力要求较低，不受岩石条件和倾角的限制，并且简化了装岩和排水工作，因此在低矮天井施工中得到了广泛应用。该方法一般都是自下而上掘进，如“图”所示，天井划分为两间，一间供人员上下的梯子间；另一间专供积存爆下来的石碴用，其下部装有漏斗闸门，以便装车。

采用普通法掘进天井，如果按正规方法施工每个循环都要搭、拆工作台，都要搬运设备和器材，每隔几个循环又要搭、拆安全棚，延长管线，装配梯子间和岩石间，因此劳动强度较大，掘进速度慢、工效低、材料消耗大。从安全角度上容易发生天井炮烟中毒、坠井和重物打击事故。因此从发展上该方法有被淘汰的趋势。但是由于其技术要求简单，适应性强，中小矿山应用普遍，

因此短期内不可能淘汰，并且对于不适宜采用其他方法施工的短天井、软岩或地质构造发育的破碎带中掘进需要支护的天井、倾角常变的探矿天井等还将长期存在。

2 吊罐法掘进天井

吊罐法掘进天井，实现了凿岩、装岩、运输、提升等机械设备的配套使用，形成了一条完整的机械化作业线，不但改善了作业条件，减轻了劳动强度，而且使掘进速度与工效有了大幅度的提高，为矿山持续均衡生产提供了有利条件。目前国内的山东、吉林等多省市均有厂家生产配套设备。

吊罐法掘进天井的实质如“图”所示。它的特点就是以吊罐代替普通法中的凿岩工作台，同时又作为提升人员、设备、工具和爆破器材的容器。为此，在采用此法掘进天井时，首先要在天井断面中央打一个直径100～300mm的中心孔，以贯通上下两个中段。然后在上中段安装提升绞车l(游动或固定)。借此绞车和通过中心孔的钢丝绳升降吊罐。在吊罐的作业平台上完成凿岩、装岩和联线等作业。放炮前把吊罐下放到天井下部平巷中去避炮。放炮通风后，将吊罐提升至工作面进行打眼，同时在下部平巷用装岩机装岩。

与普通法掘进天井比较，吊罐法掘进天井有如下的一些优点：（1）用普通法掘进天井，在作业前，工人需要架设凿岩工作台、安全棚和梯子；作业时，工人要携带机器和爆破器材爬梯子，劳动强度甚大。而吊罐法掘进天井，由于以吊罐代替了凿岩工作台，同时又兼作人员、设备、工具、材料等的提升容器，因而在掘进时不需要架设凿岩工作台、安全棚和梯子，人员、设备等由吊罐直接提放，故使工人劳动强度大大减轻。

（2）普通法掘进天井，爆破后炮烟不易迅速排出，工人常有炮烟中毒的危险；而吊罐法掘进天井，由于可以利用中心孔进

行混合式通风，因而可以迅速地排除炮烟，从根本上杜绝了炮烟中毒事故，使作业条件大为改善。

（3）吊罐法掘进天井比普通法机械化程度高，工序简单，辅助作业时问短，爆破效率高(由于有中心孔做爆破自由面)，因而大大地提高了天井掘进速度和工效。

（4）由于吊罐法不需要架设凿岩工作台、安全棚和梯子，因此与普通法相比，可以节省木材90％以上。

（5）设备轻便灵活，使用方便，结构简单，制造维护容易，有利于推广使用。

从上所述，可见吊罐法是一种多、快、好、省掘进天井的方法。但是，该法只适用于中等以上硬度(f>8)，不需要支护的稳定岩层中，在松软、破碎的不稳定岩层中不宜采用。同时要求天井倾角不应小于65°，否则，将给吊罐运行带来极大困难，甚至还可能产生翻罐事故。吊罐法虽然可用于掘进高达200m的高天井，但生产实践表明，随着天井高度的增大，吊罐法的优点显著降低，特别是掘进高天井时，中心孔的偏斜率不易控制，使井筒位置难以达到设计要求。所以，从控制天井方向和改善掘进技术经济指标出发，采用吊罐法掘进天井的高度，一般以30～60m为宜采用吊罐法掘进天井，也存在以下一些缺点和问题：

（1）不适于高天井、盲天井和倾角小于65°的斜天井的掘进，因此，其使用范围受到限制。

（2）在薄矿脉中，沿脉掘进斜天井时，由于中心孔的偏斜

难以控制，一般容易使天井脱脉掘进，不但对探矿不利，还给采矿贫化率和损失率带来影响。

3 爬罐法掘进天井

利用爬罐法掘进天井是国内外大型矿山掘进天井的又一种方式。其特点是：爬罐在井筒内升降，不是借助上中段安装的绞车来实现，而是用自身的驱动装置沿着天井顶板铺设的导轨升降，因此可以用来掘进倾角大干45°的各种弯度的高天井，由于它不必钻凿中心孔，所以还能掘进盲天井。

用爬罐法掘进天井的概况如“图”所示。它是用爬罐本身的驱动装置沿着天井顶板铺设的导轨升降。主爬罐上到工作面上，人可立于主爬罐上进行凿岩爆破工作。利用辅助爬罐可以使天井工作面与井下取得联系，以缩短掘进过程中的辅助作业时间。

爬罐法能掘进高天井、盲天井，也能掘进倾角较小的天井，又可用于掘进需要支护的天井，因此它的适应性强。正因为这样，爬罐法在国外应用较广。我国曾从瑞典引进STH一5L型风动爬罐，先后在几个矿山进行了试验，并取得了一定的成效。重庆矿山机器厂为了适应矿山发展的需要，结合我国的具体情况对该设备进行了改进设计，重庆机械厂等多家均制成了由电力或风力驱动的爬罐。

采用此法作业较吊罐法安全，机械化程度高，人员的劳动强度不大。但是这种方法的设备投资大，掘进前的准备工程量大，成本也高，设备的维护检修也较复杂，工作面的通风效果不及吊罐法，粉尘大，风动爬罐还受到风压的限制使其不能掘进高天井。因此在我国只有一些大型矿山实验性使用，民营及小型矿山使用较少。