项目四 立井施工及延深任务2

阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第1页任务2立井井筒施工教学目标★知识与能力目标1.炸药和起爆材料的选择；2.爆破参数的确定；3.装岩、通风、支护工作；4.井筒堵水的处理；5.立井施工设备的布置。★素质目标1.强调做人与做事相结合，做人通过做事体现，做事通过做人保证；2.在培养过程中注重人文精神的熏陶；3.培养优秀的职业道德、正直、富有责任感;4.使学生具有较强的实践操作能力;5.培养学生发散思维的创新能力.阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第2页4.2.1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。不稳定表土层就是在在井筒掘砌过程中，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、淤泥、含饱和水的粘土、浸水的大孔土和含水量较大的砾石层等。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。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第3页㈠砌筑锁口1．木质临时锁口，如图12-10所示。一、井筒表土普通施工法阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第4页2．临时钢结构锁口(图12-11)。3．永久混凝土锁口。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第5页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。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第6页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。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12-13）。为了防止井壁井壁拉裂或脱落，在井壁内设置钢筋，（图12-14）。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第7页吊挂井壁施工法可用于渗透系数大于5m/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。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。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第8页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。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12-15。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第9页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。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，图12-16。还有用双面三角架的(图12-17)。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第10页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，图12-18为简易帐幕式井架，12-19为龙门架。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第11页4、标准凿井井架。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第12页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扣施工方法，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。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第13页二、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12-20)，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。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第14页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0.9～1.3m，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%。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第15页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12-21所示。80~12016~20-25~-35阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第16页(2)冻结方案冻结方案有一次冻全深、局部冻结、差异冻结和分期冻结等几种。一次冻全深方案的适应性强，应用广泛；局部冻结就是只在局部涌水部位进行冻结；差异冻结又叫长短管冻结，即冻结管有长短两种间隔布置；分期冻结是当一次冻结深度很大时，为了避免使用过多的制冷没备而将全深分为数段(通常分为两段)，从上而下依次进行冻结。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第17页(3)冻结段井筒掘砌采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时，即当冻结壁已形成而又尚末冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既有利于掘进又不会造成涌水冒砂事故。但是，在冻结井筒掘进过程中很准保证处于理想状态，往往整个井筒被冻实，对于这种坚硬的冻土也耍采用钻眼爆破法进行掘进，有条件时也可采用冻土掘进机掘进。冻结井壁一般都采用钢筋混凝土或混凝土双层井壁，外层井壁的厚度一般为400㎜，它是随着掘进而砌筑的。内层井壁一般厚600㎜，它是在通过冻土段后自下而上一次砌到井口。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第18页2．钻井法钻井法凿井，通常是利用大型回转式钻机，将井筒分次扩孔钻成或是全断面一次钻成。1)钻进钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻至井筒全深，而后分次扩孔，如图12-22所示。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第19页2)泥浆洗井护壁•使刀具始终直接作用于未破碎的岩石面上。•泥浆的另一个重要作用就是护壁。泥浆的护壁作用，一方面是借助本身的液柱压力平衡地压；另一方面是在井帮上形成泥皮，堵塞裂隙，防止片帮。3)沉井和壁后充填悬浮下沉井壁的施工如图，12-23所示。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第20页3．沉井法沉井法，就是在设计的井筒位置上构筑带刃脚的沉井井壁，而后在其保护下挖土，井壁随着掘进面下沉，同时在地面上相应地砌筑接高井壁。这种沉井方法通常称做沉井法。为了增加沉井的下沉深度，可采用在沉井上加外荷载的办法使之强制下沉，这种沉井方法通常称做强制沉井。从施工情况来看，泥浆护壁淹水沉井法具有很大的优越性，在国内外用得都比较成功。它的概貌如图12-24所示。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第21页阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第22页沉井时的破土方法有高压水破土和钻机破土两种。高压水破土方法，是用通过水枪喷嘴的高压水射流破坏土层结构，水的压力力18～30大气压。用高压水破土掘进时，一般都采用压气排渣。压气排渣设备的工作原理如同12-25所示。沉井下沉到设计深度后，如果沉井的偏斜在允许范围内，应及时进行注浆固井工作，使沉井井壁与井帮固结在一起，防止继续下沉或漏水。注浆前一般需在水下浇注混凝土止水垫封底，以防止冒砂跑浆。如果刃脚已插入风化基岩内，也可以不进行封底而直接注浆。一般是利用预埋的泥浆管和注浆管向壁后注水泥浆。沉井和套井之间则耍用毛石混凝土充填。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第23页4.2.2立井基岩施工一、钻眼爆破工作㈠钻眼设备钻眼通常采用手持式凿岩机，近几年已开始使用伞形钻架(图12-26)。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第24页阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第25页㈡爆破工作1．炸药和起爆器材的选择在立井施工中，工作面常有积水，要采用抗水岩石炸药、水胶炸药和硝化甘油炸药。起爆器材通常采用国产8号秒延期电雷管，毫秒延期电雷管和导爆管索。放炮电源多采用交流电源，但电压不得超过380伏。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的井筒内，必须采用煤矿安全炸药和瞬发电雷管。使用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130毫秒。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第26页2．爆破参数的确定⑴炮眼深度是根据岩石性质、凿岩爆破器材和循环劳动组织等因素决定的。当前在立井井筒施工中，炮眼的深度以浅孔或中深孔（2.0～3.5m）为宜。⑵炸药消耗量是根据岩石性质、井简断面大小和爆破要求等因素决定的。确定炸约消耗量的方法，可采用工程类比法或是根据《矿山井巷工程预算定额》选取，立井井筒基岩施工炸药和雷管消耗量定额如表12-6所示。阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2019/9/9山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）第27页表12-6立井基岩施工炸药和雷管消耗量定额10m阳泉职业技术学院井巷工程项目四立井施工及延深2