1、河南理工大学采煤概论精品课程第三篇井巷掘进与支护第三篇井巷掘进与支护第第9 9章章 立井开凿立井开凿 12/5/20221本章主要内容第第9 9章章 立井开凿立井开凿l第一节第一节 立井断面形状及尺寸立井断面形状及尺寸l第二节第二节 立井普通开凿法立井普通开凿法l第三节第三节 特殊凿井方法特殊凿井方法12/5/20222箕斗立井井筒的组成箕斗立井井筒的组成1-1-翻笼硐室；翻笼硐室；22装载硐室装载硐室马头门马头门12/5/20223第一节第一节 立井断面形状与尺寸立井断面形状与尺寸 一、立井断面形状一、立井断面形状l 立井井筒断面分纵断面与横断面。纵断面中有井颈、井身、井底三个部分。l横断面
2、形状有圆形、矩形和椭圆形等。横断面的形状根据井筒的用途、服务年限、井筒穿过岩层的性质及所用的支护材料确定。立井多采用圆形断面，这是因为煤矿井筒所通过的地层多数不够稳定，而圆形断面既便于施工又易于维护，还可承受较大的地压。l地压小、服务年限不超过15a的小型矿井，有时采用矩形和多角形断面。椭圆形断面一般在改建、扩建旧的矩形断面小井时应用。12/5/20224 二、立井断面尺寸二、立井断面尺寸 立井断面尺寸的大小决定于井筒的用途、设备和所需要通过的立井断面尺寸的大小决定于井筒的用途、设备和所需要通过的风量。为便于采用标准设计，我国煤矿立井净直径按风量。为便于采用标准设计，我国煤矿立井净直径按0.5
3、m0.5m进级，净进级，净直径直径6.5m6.5m以上特殊布置的井筒或小煤窑井筒不在此限。以上特殊布置的井筒或小煤窑井筒不在此限。罐道罐道罐道梁罐道梁梯子间梯子间管线管线12/5/20225井筒断面布置方式井筒断面布置方式1 1、2箕斗箕斗、罐笼；罐笼；33梯子梯子间；间；44管路电缆间；管路电缆间；55罐罐道梁；道梁；66罐道；罐道；77钢丝绳罐道；钢丝绳罐道；88防坠钢绳防坠钢绳12/5/20226第二节第二节 立井普通开凿法立井普通开凿法目前，立井施工主要还是凿岩爆破为主的普通施工法。立目前，立井施工主要还是凿岩爆破为主的普通施工法。立井施工过程可分为井施工过程可分为准备工作准备工作，表
4、土施工表土施工和和基岩施工基岩施工三个部三个部分。在表土施工中，破岩容易，而支护却十分复杂。在基分。在表土施工中，破岩容易，而支护却十分复杂。在基岩中掘进，破岩比较困难，需钻眼爆破，而支护并不太困岩中掘进，破岩比较困难，需钻眼爆破，而支护并不太困难。准备工作是为顺利进行表土和基岩施工不可缺少的一难。准备工作是为顺利进行表土和基岩施工不可缺少的一步，应该周密细致的考虑和实施。步，应该周密细致的考虑和实施。立井在正常施工阶段，要安装专用凿井井架，并自上而下立井在正常施工阶段，要安装专用凿井井架，并自上而下设置施工用设施。设置施工用设施。12/5/202278凿井井架凿井井架天轮天轮封口盘封口盘固定
5、盘固定盘吊盘吊盘吊盘吊盘12/5/20228凿井井架凿井井架 是专门用于开凿立井而设立的井架，多为装配式金属凿井井架是专门用于开凿立井而设立的井架，多为装配式金属凿井井架天轮平台天轮平台 井筒内的设备和管路一般均用钢丝绳绕经天轮平台上的天轮由地井筒内的设备和管路一般均用钢丝绳绕经天轮平台上的天轮由地面稳车悬吊，管路每隔一定距离用专用管卡固定在悬吊钢丝绳上。面稳车悬吊，管路每隔一定距离用专用管卡固定在悬吊钢丝绳上。卸矸台卸矸台封口盘封口盘固定盘固定盘 吊盘吊盘稳车稳车12/5/20229一、准备工作一、准备工作l工程地质、水文地质勘探资料作为设计依据，编制施工组织工程地质、水文地质勘探资料作为设
6、计依据，编制施工组织设计和施工预算，按设计要求进行施工准备。设计和施工预算，按设计要求进行施工准备。l抓好风、水、电、路这些关键环节抓好风、水、电、路这些关键环节二、表土施工二、表土施工l覆盖在基岩上部直至地表的第四纪、第三纪风化沉积的土、覆盖在基岩上部直至地表的第四纪、第三纪风化沉积的土、砂、砾石层，统称为表土层。砂、砾石层，统称为表土层。l表土挖掘工作应尽量实现机械化，以提高表土段井筒的施表土挖掘工作应尽量实现机械化，以提高表土段井筒的施工速度和减轻工人的劳动强度。当机械化条件不具备时，工速度和减轻工人的劳动强度。当机械化条件不具备时，亦可用铁锹、风镐或打眼放炮等简单工具和方法。亦可用铁锹
7、、风镐或打眼放炮等简单工具和方法。12/5/202210三、立井基岩施工三、立井基岩施工n(一一)钻眼爆破工作钻眼爆破工作 在立井掘进中，凿岩爆破工作是一项主要工序，约占整个循环时间的2030。n1凿岩设备 立井钻眼用风钻，与岩巷掘进相似，只是立井打眼是由上向下钻进，所以进行机械化凿岩时，通常是采用吊架(又称钻架)。n2.爆破工作q1)炸药和雷管的选用炸药和雷管的选用 立井掘进中多有涌水，岩石又比较坚硬，应选用抗水炸药和采取防潮措施。采用毫秒雷管爆破比普通段发雷管起爆效果好。q2)炮眼直径和深度炮眼直径和深度 我国现场采用的炮眼直径多为3842mm，药包直径为3235mm。眼深一般1.22.O
8、m，少数可达3.04.5m。q3)炮眼数目及排列炮眼数目及排列 一般是先确定炮眼排列方式，再根据排列方式确定眼数。q4)装药、联线、放炮和通风装药、联线、放炮和通风 多用串装药，即将每个炮眼内全部药卷先在地面装入特制的防水纸筒内，在工作面装药时，将长药卷次装入眼内，做到安全和保证爆破效果，还可以缩短井下装药时间。12/5/202211(二二)装岩、提升和排水装岩、提升和排水1 1装岩工作装岩工作 装岩是立井掘进中最繁装岩是立井掘进中最繁重最费时的工序，约占重最费时的工序，约占循环时间的循环时间的60%60%。抓岩机抓岩生产率是单抓岩机抓岩生产率是单位时间内把矸石装入吊位时间内把矸石装入吊桶的石
9、方量，用桶的石方量，用m m3/3/h h表表示。岩石较松软，岩块示。岩石较松软，岩块小而均匀，抓斗就易于小而均匀，抓斗就易于插入、合拢、抓得满，插入、合拢、抓得满，效率就高。效率就高。图910 靠壁式抓岩机示意图1抓斗；2抓斗钢丝绳；3斜梁；4拉杆：，5悬吊钢丝绳；6提升油缸；7折臂油缸；8回转油缸；9固定锚杆 图99 NZQ20.11型抓岩机1机体；2抓斗气缸；3活塞；4双层活塞杆；5铰链板；6片；7小轴；8起重器气虹；9活塞；10活塞杆；11护绳环；12钢丝绳；13、14配气阀12/5/202212 2提升工作 一般使用的提升容器是吊桶，若提升速度不变，提升能力和吊桶容积成正比。矸石吊桶
10、容积一般为0.53.Om3；国外已有48m3大吊桶。加大吊桶容积需有大型提升设备，最好利用永久提升设备。3排水工作 若涌水量小于8m3h,可用压气泵将水排入吊桶带走；若涌水量每小时在850m3 h中间时，可用吊泵排水；涌水量再大时，应设中间泵房，中间截水，进行多段排水。此外，在井筒掘进过程中，还应有良好的照明和信号设备。12/5/202213 （三）井筒支护三）井筒支护 砌筑永久支架使用的材料有料石、浇灌混凝土、喷砌筑永久支架使用的材料有料石、浇灌混凝土、喷射混凝土等。射混凝土等。1 1料石砌璇料石砌璇2 2整体混凝土井壁施工整体混凝土井壁施工l1)1)测量测量l2)2)立模立模l3)3)混凝
11、土输送混凝土输送l4)4)接茬接茬3 3喷射混凝土井壁施工喷射混凝土井壁施工12/5/202214第三节第三节 特殊凿井方法特殊凿井方法 当遇到流沙、淤泥等不稳定土层时，为实现打干井，并能顺利凿井，就要利用特殊施工方法。一、板桩法一、板桩法 板桩法是在土层开挖前，预先将板桩沿井筒周边外缘密集的打入土中，然后在它的保护下进行掘进。表土层灰岩层砂岩层流沙层12/5/202215 二、沉井法二、沉井法 沉井法就是在土层开挖前，把预沉井法就是在土层开挖前，把预制好的永久井壁，按井筒位置沉入土制好的永久井壁，按井筒位置沉入土中，然后在它的保护下进行掘进。这中，然后在它的保护下进行掘进。这种方法可节省临时
12、支护，所通过的土种方法可节省临时支护，所通过的土层可比板桩法厚些。层可比板桩法厚些。表土层灰岩层砂岩层流沙层12/5/202216 三、注浆法三、注浆法注浆法是将胶结材料配制成浆液注入地层的裂隙或空洞中注浆法是将胶结材料配制成浆液注入地层的裂隙或空洞中去，浆液凝结硬化后堵塞孔隙，裂隙或溶洞，从而达到封闭水源或加固地去，浆液凝结硬化后堵塞孔隙，裂隙或溶洞，从而达到封闭水源或加固地层的目的。南非的注浆深度已达层的目的。南非的注浆深度已达1500m1500m。根据注浆地点不同分为。根据注浆地点不同分为地面预注地面预注浆和工作面预注浆。浆和工作面预注浆。表土层灰岩层砂岩层流沙层工作面工作面注浆注浆地面
13、注浆地面注浆12/5/202217n四、混凝土帷幕凿井法四、混凝土帷幕凿井法q是在井筒位置的周围用机械分段钻成槽孔，并钻入基岩一定深度(35m)，钻孔时用泥浆护孔，每钻出一小孔就在泥浆中自下而上灌注混凝土，最后使各槽孔的混凝土互相紧密的衔接起来，形成一个圆筒状混凝土帷幕。这时开挖井筒，外部水砂被截不致流入井内掘进工作面，从而使井筒顺利通过含水的松散不稳定地层。q鹤岗矿务局目前混凝土帷幕深度已达57m，顺利通过流砂层，与其它凿井法比较，施工速度快，成本较低。在国外，德国帷幕深度已达100m以上。n五、冻结法五、冻结法q实质是为了防止大量涌水和流沙流向井筒掘进工作面，在井筒开掘之前预先在井筒外围由
14、地表钻一圈冻结孔，孔距为1.01.2m，孔径为200250mm，孔深应穿过风化带进入不透水的稳定基岩10m以上。在冻结孔内安装底端封闭的冻结管，并送入由地面冻结站制成的2025的盐水，盐水在冻结管中循环并吸收周围土层的热量，使土冻成一个个圆筒，并逐渐扩大交圈而互相连接成一个密闭而坚固的圆筒，然后在这个冻土圆筒的保护下进行井筒掘砌。12/5/202218 六、钻井法六、钻井法是利用回转式钻机，将井筒全断面一次钻成或者是是利用回转式钻机，将井筒全断面一次钻成或者是分次扩孔钻成，依靠井内充满的泥浆护壁，利用泥分次扩孔钻成，依靠井内充满的泥浆护壁，利用泥浆循环冲洗工作面和提升岩屑，井筒钻成后在泥浆浆循
15、环冲洗工作面和提升岩屑，井筒钻成后在泥浆中悬浮下沉井壁进行永久支护。它是一种全面机械中悬浮下沉井壁进行永久支护。它是一种全面机械化施工方法，我国淮北某矿曾创月进化施工方法，我国淮北某矿曾创月进57.46m57.46m的好成的好成绩。绩。钻井法有钻井法有钻进、洗井、下沉井避和壁后注浆固井钻进、洗井、下沉井避和壁后注浆固井几几个主要工艺过程。个主要工艺过程。12/5/202219河南理工大学采煤概论精品课程第四篇 准备方式与采煤方法第1010章 准备方式12/5/202220主要内容第1010章 准备方式第一节第一节 上（下）山采区式准备方式上（下）山采区式准备方式第二节第二节 盘区式与条带式准备
16、方式盘区式与条带式准备方式第三节第三节 准备方式中的几个主要问题准备方式中的几个主要问题复习思考题复习思考题12/5/202221第一节第一节 上（下）山采区式准备方式上（下）山采区式准备方式上（下）山采区式准备方式上（下）山采区式准备方式：在阶段开拓巷道已圈定的采区范围内准备巷道的布置方式。12/5/202222阶段（水平）运输大巷阶段（水平）运输大巷采区下部车场采区下部车场联络眼联络眼区段回风平巷区段回风平巷区段运输平巷区段运输平巷回风大巷回风大巷绞车房绞车房区段回风平巷区段回风平巷采区上部车场采区上部车场采区中部车场采区中部车场采区下部车场采区下部车场水平运水平运输大巷输大巷采区煤仓采区
17、煤仓 单层布置上山的采单层布置上山的采区准备方式区准备方式运输上山运输上山轨道上山轨道上山阶段回风大巷阶段回风大巷区段回风平巷区段回风平巷区段运输平巷区段运输平巷工工作作面面二区段运输平巷二区段运输平巷二区段回风平巷二区段回风平巷12/5/202223区段回风平巷区段回风平巷区段运输平巷区段运输平巷回风大巷回风大巷绞车房绞车房区段回风平巷区段回风平巷采区上部车场采区上部车场采区下部车场采区下部车场水平运输大巷水平运输大巷区段回风平巷区段回风平巷区段运输平巷区段运输平巷区段溜煤眼区段溜煤眼共用采区上山的联合准备方式共用采区上山的联合准备方式12/5/202224条带式准备方式条带式准备方式12/5/202225
