第七章 竖井、斜井施工

7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。
（a）矸石吊桶
（b）底卸式材料吊桶
挂钩式吊桶
材料吊桶
7.1
竖井施工
• 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 石仓卸入自翻汽车或矿车上，然后运往排矸 场。 • 翻矸方式有人工翻矸和自动翻矸两种。
7.1
竖井施工
施工方案分类： 2、平行作业 适用范围：井筒较深（大 于250m）、断面较大(直径大于5m）、 围岩较稳固、涌水量较小、掘进设备充足 且施工队伍技术熟练的条件下，可以采用。
7.1
竖井施工
施工方案分类： 3、短段掘砌 特点：其特点是段短，因而不需要架设临 时支护。 优点:短段掘砌顺序作业施工方案的施工 组织简单，井内设备少。 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定 岩层中。

分类：
1、反井刷大法开挖，采用平洞装 岩法。（如图7-7） 2、由上向下开挖法，则岩碴就需 要靠抓岩和提升排除。
7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
装岩：
1、人工装岩、机械装岩 2、装岩是竖井施工过程最繁重、 最占工时的工序，占60% 3、抓岩机（中心回转式、环形轨 道式、钢丝绳悬吊式、靠壁式）
抓岩机
7.1 竖井概况
竖井施工
台阶形井颈
7.1 竖井概况
竖井施工
倒锥形井颈
7.1 井口施工

竖井施工
分类:
特点：
基岩层 表土层

基岩层：比较稳定，容易开挖。 表土层：地质条件复杂，稳定性 差，因此表土层施工比较 困难。
7.1

竖井施工
步骤：
1、在竖井施工前首先要标定井筒中心。 2、井口向下开挖2~4m深开始井颈锁口。 提升方法：简易提升法 1、三脚架提升 加固井壁、防止下坍 2、龙门架提升 3、汽车起重机提升
7.1

竖井施工
竖井装岩与提升
提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。 2、提升容器的选择
提升容器
吊桶 碴石吊桶
箕斗
材料吊桶
7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
3、钢丝绳和提升机的选择
矿用提升钢丝绳都是丝→股→绳结构，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 示。
7.2

斜井施工
掘进、支护作业方式:
单行作业、平行作业（煤炭系统多采用）

掘进施工方法：
1、与平洞相似、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 增加10%~15%。
7.2

斜井施工
斜井防止底板抬高的措施：
1、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 角度； 3、加密炮眼。
7.1
竖井施工
挂钩式翻矸方式
1-溜矸槽；2-提升绳；3吊桶；4-吊钩；5-卸矸门
7.1
竖井施工
座钩式自动翻矸装置
1-吊桶；2-座钩；3-托梁；4支架；5-卸矸门
7.1
竖井施工
竖井开凿时的基本提升方式有单钩和双钩两种。 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 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。
抓岩机
中心回转 式抓岩机
1-抓斗；2-臂杆；3-提 升机构；4-回转机构； 5-变幅机构；6-机架； 7-司机室；8-变幅推力 油缸9-行走小车；10-抓 斗；11—下层吊盘
环形轨道 式抓岩机
1-抓斗；2-提升机构；3操纵室；4-行走机构；5中心回转机构； 6-环行小 车；7-环行轨道；8-吊盘 固定装
斜井装岩

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铲斗式斜井装岩机： 1、组成：铲斗、刮板运输机、牵引绞车、
三台电动机。图7-10 2、工作原理。
斜井提升
斜井提升方式大致可分为三种： （1）斜井串车提升：分单钩与双钩两种。单钩提升井筒断面
小，投资少，可用于多水平提升，但产量小，电耗大，多用 于产量小于21万t；双钩串车提升则相反。串车提升斜井倾角 一般小于25°。 （2）斜井箕斗提升：与串车提升相比，提升能力大，又易实 现自动化，但需设有装卸载设备，投资较大，开拓工程量大， 适用于产量大于30~60万t以上，倾角为25°~30°的斜井中。 （3）胶带输送机提升：为连续运输，运输量大，易实现自动 化，初期投资大，一般用于产量大于60万t以上，倾角小于 18°的斜井中。
竖井施工
1、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、水利工程 城市市政工程 军事、国防工程
7.1
竖井施工
2 竖井的类型与结构
• 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：专门用来提升煤炭的井筒称为主井。主井 内设有箕斗，故又称箕斗井。
直径从0.4～4mm不等, 常用钢丝的抗拉强度： 1550N/mm2和1700 N/mm2
7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
3、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:
Q1 Q2 P c 110 H m
7.1

竖井施工
竖井装岩与提升
提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
7.2
斜井施工
按其用途分为主斜井:用于煤炭提升; 副斜井:用于矸石提升、人员升降及器材运输; 通风斜井:除通风外还兼作安全出口。 斜井施工主要包括两部分，即表土段施工和基岩段施 工。 一、斜井表土段施工 当斜井井口位于地形平坦地区时，一般采用明槽施工。 由于表土层较厚，稳定性较差，顶板不易维护，为了 安全施工和保证掘砌质量，通常将井颈段一定深度的 表土挖出(即大揭盖)，形成明槽，待永久支护砌筑完 成后，再回填夯实。
7.1
竖井施工
施工方案分类： 4、一次成井 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平行进行。 ①：掘、砌、安顺序作业一次成井。 ②：掘砌、掘安平行作业一次成井。 ③：短段三行作业一次成井。
7.1
竖井施工
施工方案分类： 5、反井刷大 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 了平洞，可以从下而上先开小天井，再从上 而下刷大断面。 优点：采用此法凿井，不必用吊桶提升岩 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 用设备少，成井速度快，成本低。
7.1
竖井施工
打眼
爆破后通风
拆除导轨
7.1
竖井施工
华-1型吊罐构造
气动吊罐反井施工示意图
7.1 竖井凿岩爆破

竖井施工
竖井施工顺序：
凿岩、装药爆破、通风、清扫吊盘和临 时井圈、排水、装岩清底、提升、支护 凿岩：1、竖井凿岩主要是钻凿垂直向下 或倾斜向下的炮眼。 2、孔深比平洞浅，一般要小于 2m，设备条件好时，可以达2.5~3m深。 3、为调整水压，水箱位置下移。

7.1 竖井凿岩爆破

竖井施工
爆破：1、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 额或有关公式计算。 2、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。 3、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 在井下点炮。
7.1 竖井施工 竖井装岩与提升
和材料、升降人员。 3、钢丝绳和提升机的选择 选择卷扬机 提升卷扬力计算：
Fmax Q1 Q2 Pc H
Fmax Q2 Pc H
7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。 3、钢丝绳和提升机的选择 选择卷扬机 提升电动机功率计算：
1、提升方式的选择
单钩提升
双钩提升
单行作业
平行作业
7.1 竖井施工 竖井装岩与提升

提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。 1、提升方式的选择
选择提升方式 应考虑的因素
技术上考虑
经济上考虑
7.1 竖井施工 竖井装岩与提升

提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。 1、提升方式的选择 适用范围：一般认为，在井筒断面较 小时，井筒深度小于300m的条件下，用 一套单钩提升较为合理；如果井筒断面较 大，深度在250m以上，适用双钩较为合 理。
锁 口 分 类
时封口框架组成，在后期砌筑永久井壁时还要拆除，常用 砖石、砌块或混凝土砌筑。临时锁口的深度一般为2～ 3m。
永久锁口：指井颈上部的永久井壁和井口临时封口框架。
永久锁口深度视井筒设计而定。锁口框可用钢梁（I20～ I45）铺设于锁口圈上，或独立架于井口附近的基础上。
钢结构简易锁口框
1—钢梁；2—U形卡子；3—井圈；4—挂钩；5—背板；6—垫木
• 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 罐笼井。某些特大型矿井还有专门为提升矸石服 务的矸石井。
• 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。
7.1
竖井施工
竖井概况 3、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
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7.1 竖井装岩与提升

竖井施工
提升：竖井提升包括提升岩石、运送设备
和材料、升降人员。 3、钢丝绳和提升机的选择 适用范围：当井深小于30m时，采用简 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。
7.2

斜井施工
斜井开挖特点:
6、斜井凿岩爆破所需的孔数和药量较平洞多， 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，需使用抗水炸药。 8、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 10~20cm，一般底孔间距不大于 30~40cm。 9、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。
7.1 竖井概况 4、井筒的组成
竖井施工
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
竖井施工
• 在井筒进入正常施工之前，不论采用哪一种施工方 法，都应先砌筑锁口，用以固定井筒位置、铺设井 盖、封严井口和吊挂临时支架或井壁。
临时锁口：由井颈上部的临时井壁（锁口圈）和井口临
1、单行作业(图7-1) 顺序：凿爆 装运
7.1

竖井施工
施工方案分类：
1、单行作业(图7-1) 适用范围：井筒深度不大（200m左右） 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。 现状：单行作业在我国用得较多。
7.1
竖井施工
单行作业
7.1
竖井施工
施工方案分类： 2、平行作业 步骤：挖掘岩石与砌壁在两个相邻的井段 中同时进行。 井筒设备安装要在井筒掘砌全部完成 之后进行。 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 杂，安全性较差。
第七章
竖井、斜井施工
竖井、斜井施工

竖井施工 斜井施工 斜井、竖井施工治水


7.1
竖井施工

问题：什么是平洞、竖井、斜井？并举例 说明。 答:井的倾角在0°~10°之间的为平洞； 井的倾角在10°~45°之间的为斜井； 井的倾角在45°~90°之间的为竖井。
引黄工程
7.1
竖井施工
7.1 竖井概况
斜井装岩

耙斗装岩机： 1、适用范围：耙斗装岩机在平巷和倾角小
于35°的斜井内部都能适用。 2、机器与工作面间距：5~20m。 3、固定方法：卡轮器（倾角较小）、U型 卡（倾角较大）、埋地橛子（倾角较大） 4、牵引：使用提升机牵引，先收设备，再 拉紧牵引绳，然后放开卡轮器。 5、耙斗尾绳的悬挂方法：图7-9

7.1
竖井施工
龙门架提升
7.1
竖井施工
汽车起重机提升
7.1 竖井施工方法

竖井施工
钻爆法开挖基岩的三项作业：
1、开挖 2、永久支护 3、安装
7.1 竖井施工方法

竖井施工
施工方案分类：
1、单行作业 2、平行作业 3、短段掘砌 4、一次成井 5、反井刷大
7.1

竖井施工
施工方案分类：
砌筑支护 （下 上） 最后再进行井筒设备安装。 优点：单行作业所需用的设备少，工作组 织简单，因此较为安全。 缺点：掘砌作业是按顺序进行的，将延迟 整个井筒的开凿速度。
矿区斜井
7.2

斜井施工
斜井开挖特点:
1、对围岩的扰动范围比同断面的平洞大。 2、钻孔的作业条件差，对钻孔方向要求高。 3、装岩条件差，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。 4、由下向上倾斜开挖时，通风排烟较为困 难；由上向下倾斜开挖时，排水困难。 5、为保证准确成型和贯通、对测量工作要 求高。