煤礦立井掘進的幾個技術問題

金韜（龍煤礦山建設有限公司建井工程處，黑龍江雞西158100）

?

煤礦立井掘進的幾個技術問題

金韜
（龍煤礦山建設有限公司建井工程處，黑龍江雞西158100）

摘要：立井是礦井開拓中使用最多的一種開拓方式，它也是通達地面的主要進出口，必須合理設計，精心施工。立井表土掘進主要有立井表土掘進普通施工法、表土及基巖特殊施工法。基巖段普通鑿井法要進行鑿井結構物與井筒內設備布置、采用立井基巖段作業、鉆眼爆破、裝巖工作和提升。其中井筒支護包括臨時支護和永久性支護。

關鍵詞：立井；掘進；技術

立井是礦井開拓中使用最多的一種開拓方式，它也是通達地面的主要進出口，必須合理設計，精心施工。立井井筒從上而下，可分為井頸、井身和井底。其中井頸深度通常為15～20m，井頸支護部分不但要加厚還要配鋼筋。立井井筒的斷面形狀與井筒的用途、服務年限、巖層狀況、支護材料等因素相關。

1　立井表土掘進

按表土的性質及其采用的施工設施，井筒表土施工方法可分為普通方法和特殊方法。無論采取哪種方法，挖掘工作必須盡量實現機械化，以提高表土段施工速度，減輕勞動強度。

1.1立井表土掘進普通施工法

井筒表土施工采用普通施工方法時，首先要砌筑鎖口，鎖口形式有木質臨時鎖口，臨時鋼結構鎖口，永久混凝土鎖口等。立井表土普通施工方法主要有：井圈背板施工法、吊掛井壁施工法以及板樁法。后來出現了采用挖掘機進行表土凍結段掘進的方法。

1.2立井表土及基巖特殊施工法

特殊施工法是井筒穿過不穩定巖層，如流砂、淤泥、破碎的巖層、深厚含泉沖積層等特殊表土層或者基巖地段的施工方法。特殊施工方法的使用也很普通，包括凍結法、鉆井法、沉井法和帷幕法等。

2　基巖段普通鑿井法

2.1鑿井結構物與井筒內設備布置

2.1.1鑿井結構物

第一，鑿井井架。它是專門為立井井筒施工制造的裝配式金屬井架，一般有5種型號。在特殊情況下，有時也采用永久性井架代替鑿井井架。主體井架多為型材組成的空間桁架結構，一般由四扇平面梯形組成，每扇又分為若干桁架，同一高度的四面桁架在空間構成井架的一層，因此，井架可以視為由多層空間桁架組成。卸矸臺上設有溜槽和翻矸設施，是為卸矸石服務的設施。上面的溜槽有35°～45°的傾角，以保證矸石能夠憑借自重下滑到礦車里。將矸石倒入溜槽，可以采用人工掛鉤或翻矸設施，比較普遍使用的是座鉤式翻矸裝置。

第二，封口盤，也叫井蓋，是為保證鑿井作業安全，在井口設置的有井蓋門和井口蓋孔口的盤狀結構物。它是升降人員、材料及拆卸管線的工作平臺，也是保護井上、下人員安全的結構物。井蓋上設有井蓋門，為吊桶、設備進出井筒提供通道。

第三，固定盤。固定盤位于封口盤下面4～8m的位置，是為保護井下人員安全而設置的。如果在封口盤上加強管理，固定盤可以不設。

第四，吊盤與穩繩。吊盤由鋼絲繩懸掛在地面鑿井絞車上，為了防止翻盤，一般設兩層，間距為4m，吊盤外徑與井筒壁之間的間隙≤100mm。在掘砌單行作業和混合作業中，吊盤可用來拉緊穩繩。采用掘砌平行作業時，井筒內還要設置穩繩盤，用來拉緊穩繩。

第五，鑿井提升機與鑿井絞車。前者用于鑿井提升，后者用于懸吊鑿井設備。它們在地面的位置盡量不占永久性建筑位置，應使井架受力均勻，鋼絲繩的繩長和有關角度應符合規定值。

2.1.2井筒內施工設備布置

吊桶用于提升矸石、升降人員和材料，質量最大可達1t。對吊桶的要求是：第一，吊桶應盡量布置在永久性提升間內，并使提升中心線與罐籠出車方向一致，以利于轉入平巷時提升設備的改造和進行井筒永久裝備工作。第二，吊桶、井壁和其他設備的間隙，必須滿足《煤礦安全規程》和《礦山井巷工程施工及驗收規范》。第三，吊桶應該盡量靠近地面卸矸方向一側布置，使溜槽少占井筒面積，避免溜矸槽裝車高度不足。第四，使井架受力均勻。另外，吊桶的位置應該靠近井幫，使之不影響抓巖工作。

2.2立井基巖段作業方式

2.2.1掘砌單行作業

在井筒的施工中，將基巖段的井筒分成若干個30～60m的井段，在同一個井段內，先自上而下進行掘進，同時進行臨時性支護。待該井段掘進完后，再自下而上施工永久性井壁。該施工方式的特點是施工設備少，施工組織簡單，便于管理，工作安全可靠。

2.2.2掘砌平行作業

在井筒掘進工作面工作時，應在上一段井段的吊盤上平行進行永久性支護工作。該作業方式特點為需要的設備多，組織管理工作復雜，上一井段的永久性支護工作對下一井段的掘進工作有影響，工作安全不易保證。

2.2.3掘砌混合作業

指掘進與砌壁工作在工作面先后進行或者部分平行進行，砌筑永久性井壁工作混入到掘進工作中間構成1個循環。該作業方式特點為不用臨時支護，施工成本低，圍巖暴露時間短，工作安全，平均成井速度快。

2.2.4掘砌一次成井

在井筒的掘砌工程中完成罐道梁等安裝工作，可以使用較少的鑿井絞車。該作業方式施工組織與管理復雜。施工立井的主要方式是掘砌單行作業和混合作業。而混合作業有取代單行作業的趨勢，井筒掘砌施工作業方式的選擇，取決于具體的施工條件。

2.3鉆眼爆破

在立井基巖掘進中，鉆孔爆破工作占20％～30％，鉆眼的效果直接影響著其他工作以及掘進速度和成本。

立井掘進深孔爆破分為掏槽爆破和光面爆破。掏槽爆破決定掘進循環進尺，光面爆破控制井筒成型質量。掏槽方式可采用直眼掏槽和錐形（斜眼）掏槽，炮眼比較深時，多采用直眼掏槽。掏槽眼分為一級輔助眼和二級輔助眼，周邊都要根據巖石性能合理確定。一般炮眼圈距為0.7～1m，周邊眼眼距為0.4～0.6m，掏槽眼眼距為0.6～0.8m。炮眼直徑一般在40～55mm。為了達到光爆的目的，周邊眼可以采用不耦合裝藥或者間隔裝藥。

2.4裝巖工作和提升

立井抓巖工序占整個循環的60％，因而抓巖機的技術性能直接影響抓巖效率和井筒施工進度。井筒掘進中主要采用長繩懸吊式抓巖機和中心回轉式抓巖機來完成裝巖工作。

參考文獻：

［1］王忠恕.我國煤礦傘鉆使用現狀和發展趨勢［J］.礦山機械，1994，(11)：92.

［2］趙運生.立井井筒表土段降水方法［J］.科技致富向導，2013，(5)：28.

［3］魯紅科.煤礦立井采用普通法掘進的施工技術［J］.山西煤炭管理干部學院學報，2009，(3)：34.

［4］賈澎波，王娟，李文濤.淺談凍結法與鉆井法鑿井［J］.科技信息，2010，(9)：48.

Several Technical Problems of Coal Mine Vertical Shaft

JINTao
(Longmei Mine Construction Co., Ltd., Shaft Construction Engineering Department, Jixi 158100, China)

Abstract:Vertical shaft is the most popular pioneering way, and the key import and export to the ground, which must be properly designed and well construction.Vertical shaft topsoil tunnelling main have topsoil excavation ordinary construction method, topsoil and bedrock special construction method.Shaft sinking system to bedrock section will make equipment layout within the wellbore, take shaft bedrock segment operation, drilling, blasting and mucking.Wherein the shaft lining includes temporary support and permanent support.

Key words:Vertical shaft; Tunnelling; Technology

作者簡介：金韜（1982-），男，黑龍江雞西人，助理工程師，主要從事采礦工程技術工作。

收稿日期：2015-12-29

中圖分類號：TD745

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）02-0024-02