第十二章立井井筒延深.ppt

第页第十二章第十二章 立井井筒延深立井井筒延深 2024/5/22 周三1第页 一个矿井在投产若干年后，由于现有生产水平不能保持矿井正常的持续的生产能力，必须开始组织矿井的延深。矿井延深是在生产矿井不停产的条件下进行的，因此将给施工带来许多复杂的问题。按矿井延深的方法，立井井筒延深施工方法可以分为正井法和反井法两类。前者是自上而下全断面开掘，即和地面凿井基本上一样，其差别只在于施工设备受井下空间限制，在布置上有所不同而已；后者是自下向上先开掘小断面反井，而后再自上而下刷砌成井，因此在排水、提升、通风、安全、打眼爆破和永久支护等方面均具有实质性的差别。我国自20世纪60年代以来进行了大量的矿井延深工作，并且积累了丰富的经验。通常采用的立井井筒延深方案有利用辅助水平延深、利用延深间延深和用反井延深。2024/5/22 周三2第页2024/5/22 周三3第页2024/5/22 周三4第页2024/5/22 周三5第页2024/5/22 周三6第页井筒延深施工方案的选择，应满足以下要求：1）在延深过程中，应保证矿井生产正常进行，尽量避免生产与延深工作互相干扰；2）应尽量利用已有的或永久性的井巷、硐室和设施为延深工作服务，减少临时工程量，缩短准备工期，降低矿井延深投资；3）在延深过程中必须保证工作人员的安全，并应尽量缩短停止生产提升的时间。2024/5/22 周三7第页第一节 利用辅助水平廷深井筒 这种延深方法，是由生产水平通过延深辅助暗井到达辅助水平，并在辅助水平布置延深用的巷道、硐室和安设延深施工设备。提升运输系统及巷道硐室布置如图13-l所示。这种延深方法的特点是，对矿井的正常生产提升影响较小，但是延深辅助工程量大，延深准备期长，投资大，占用设备多。2024/5/22 周三8第页2024/5/22 周三9第页一、辅助暗井位置及辅助水平标高的确定 暗井位置暗井位置暗井可以是暗斜井也可以是暗立井，我国一般采用暗斜井。用暗斜井时，其位置应满足下列要求：1暗斜井的上部车场应位于运输、通风，下管线和供给空车都较为方便的地方，以确保材料、设备和矸石能及时供应与运出。如图13-2所示。2暗斜井位置的选择，应考虑附近是否有巷道和硐室可作为存放材料和安装机电设备使用。3暗斜井井筒不得正对延深井筒，一般要求暗斜井的中心线与延深井筒中心线的水平距离大于15m。4力求避免在断层、破碎带和含水层等不良岩层中布置暗斜井，以便于暗斜井的施工和维护。5倾角一般采用2530为宜。2024/5/22 周三10第页2024/5/22 周三11第页 辅助水平助水平标高的确定高的确定 延深辅助水平的标高是根据井底水窝的深度，保护设施的厚度和提升翻矸所要求的高度决定的。延深辅助水平至生产水平的高度参照图13-3按下式确定：H延深辅助水平底板至生产水平底板的高度；h1延深辅助水平至翻矸台的高度，一般高为4m；h2翻矸台至天轮中心的高度，通常为1012m；h3天轮中心至保护设施底部的高度，一般取2.53.0m；h4保护设施的厚度，保护岩柱时为68m；人工保护盘时为2.53.0m；h5保护没施顶部至生产水平的高度，相当于井底水窝深度。2024/5/22 周三12第页2024/5/22 周三13第页二、延深辅助巷道和硐室布置 巷道的布置方式有以下两种：一种是一条辅助暗斜井，主、副井各用一个辅助水平，如图13-44所示。2024/5/22 周三14第页 另一种是一条辅助暗斜井，主、副井共用一个辅助水平，如图13-5所示。2024/5/22 周三15第页2024/5/22 周三16第页2024/5/22 周三17第页2024/5/22 周三18第页三、井筒施工设备布置井内施工井内施工设备的布置与的布置与悬吊吊 利用辅助水平延深井筒时，井内施工设备的布置原则与新井开凿时是一样的，即要求各设备间有一定的安全距离，互不影响和干扰，以保证井筒延深工作的方便和安全。图13-6为李二矿副井第三水平延深时井内设备市置图。2024/5/22 周三19第页 为了减少硐室开凿工程量，简化天轮平台布置，应尽量减少悬吊施工设备用的凿井绞车的台数，为此可采用单绳悬吊管路(图13-7)或井壁固定管路(图13-8)等方式。2024/5/22 周三20第页提升设备布置 主井提升机和主、副井凿井绞车一般都布置在延深辅助水平。李二矿延深时副井提绞设备布置如图13-9所示。2024/5/22 周三21第页四、施工过程 自生产水平向下掘进辅助暗斜井，而后施工辅助水平巷道和硐室。施工提升间。提升间是指自辅助水平至保护岩柱或人工保护盘的这一段井筒。该段井筒一般采用普通反井法施工。在提升间及其他延深辅助巷道、硐室掘砌完毕，并安设好设备后，就自上向下按井筒设计断面进行延深施工。施工至设计深度时，进行马头门施工和井筒安装工作。拆除保护岩柱或入工保护盘，为了保证安全，拆除岩柱或保护盘时，上部井筒的生产提升必须停止。2024/5/22 周三22第页 保护岩柱的拆除，可以自上向下全断面进行，或自下向上先以小断面反井掘至生产水平井底，而后自上向下扩大到设计断面。采用前一种拆除方法，需要清理井底煤泥，工作比较困难，所以实际施工中多采用后一种拆除方法。后一种拆除方法可以利用绳道排矸(图13-10)。2024/5/22 周三23第页2024/5/22 周三24第页第二第二节 利用延深利用延深间延深井筒延深井筒 设计井筒时若顶留有延深间，或者将井筒内的梯子等设备拆除后，梯子间有足够的断面积可以作延深间用；或者井筒内设计有两套提升没备，将其中一套改装为吊桶提升能不影响生产时都可以考虑采用此法延深井筒。一、延深井筒断面布置一、延深井筒断面布置 延深井筒横断面断面布置延深井筒横断面断面布置 延深井筒横断面布置一般根据生产井筒永久断面布置和井内延深施工的设备布置情况通常采用以下三种形式。2024/5/22 周三25第页 1利用利用顶留有延深留有延深间布置施工布置施工设备 原井筒永久断面设计时，预留出延深位置，待井筒延深时，可直接布置施工设备，直接与地面相通。它因受断面限制，只能布置小型提升容器，施工速度慢。2利用梯子利用梯子间布置施工布置施工设备 将原梯子间内的梯子间平台和梯子梁拆除，布置施工设备。它的井筒断面利用率高，但改装工程量大，只适用于有梯子间的副井中。3利用永久提升利用永久提升间布置施工布置施工设施施 当井内生产水平为多套提升容器提升、又无预留延深间或梯子间、并对矿井生产提升影响不大时，可摘掉一套提升设备，利用该提升设备的提升间布置施工设备。并可利用原有的提升机，挂上吊桶即可施工，它的改装量小，可布置大吊桶，施工速度快。2024/5/22 周三26第页延深井筒延深井筒纵断面布置断面布置1提升机和卸矸台布置在地面提升机和卸矸台布置在地面 2024/5/22 周三27第页2提升机设于地面，卸矸台布置在井下2024/5/22 周三28第页二、井筒二、井筒设备悬吊及吊及硐室布置室布置利用延深间施工的设备一般分别为地面、生产水平和辅助水平多层悬吊。除吊桶及稳绳是根据提升机和与卸矸台的布置水平位置确定外，在井筒横断面布置允许时，混凝土输送管应尽可能布置在地面。其它压风、排水、供电等管线，一般应纳入到井底车场的生产系统中去，而悬吊吊盘的凿井绞车可布置在辅助水平。井内设备的悬吊也应采用多种方法，减少井下材料堆放与硐室开凿工程量，充分利用井下原有巷道和硐室，并尽可能将凿井绞车布置在同一硐室中，以便于管理。2024/5/22 周三29第页三、延深施工三、延深施工延深施工准延深施工准备工作工作1井底清理工作井底清理工作由于提升洒落煤、石和沉淀淤泥，在井底堆积着杂物和充满积水。为了将井底水窝用隔墙隔开，以形成穿过岩柱的延深间(内分提升间和梯子间)，如图13-15所示，必须首先清理井底。2提升提升间施工施工 井筒延深施工井筒延深施工过程程延深工作的内容和各施工工序与利用辅助水平延深井筒相同。2024/5/22 周三30第页四、利用延深四、利用延深间延深井筒的延深井筒的优缺点缺点这种延深方法具有延深辅助工程量小，延深准备工期短，施工总投资少等优点。这种延深方法的缺点是提升吊桶容积小，提升一次循环时间较长，影响井筒延深施工速度。特别是当延深提升高度超过500米时，其提升能力很准满足延深施工的要求。2024/5/22 周三31第页第三第三节 利用反井延深井筒利用反井延深井筒 一、概述 利用反井延深井筒如图13-16所示。在井筒延深施工前，如果已有一个井筒到达延深新水平（图13-16，a），或生产时使用的下山已经到达延深新水平(图，13-16，b)，并有巷道通往延深井的井底位置时，即可采用此法延深。2024/5/22 周三32第页采用反井延深井筒时，是由延深新水平自下向上开凿一小断面反井，待小断面反井掘进至延深辅助水平时，再自上向下按照井筒设计断面分段刷大和砌壁。井筒与马头门掘砌完毕后，便进行筒永久装备工作。最后施工保护岩柱段井筒或拆除人工保护盘，并完成整个井筒的安装工作。2024/5/22 周三33第页二、普通反井法施工法普通反井施工法是个老方法，但在延深施工中至今仍被采用。它的施工情况如图13-17所示。2024/5/22 周三34第页普通反井施工法的缺点是：人员爬梯子上下困难。劳动强度大、材料运输不方便、坑木消耗量大、通风条件差工作面易聚集瓦斯、在地质和水文地质条件较差时将会影响作业和安全。昔通反井施工法山有它的优点；延深辅助工程量小、与生产提升工作相互影响小、工作面不需要装岩和排水。不需要大型提绞设备，大大简化了悬吊设备布置。反井的断面形状和尺寸，应根据反井的支护型式、井筒直径、反井高度、地质条件和可能达到的垂直精度来确定。反井的断面形状多采用矩形，其断面面积为68。2024/5/22 周三35第页三、吊罐反井施工法三、吊罐反井施工法利用吊罐施工反井的主要过程如图13-8所示，一般情况下需要在生产水平之下开凿一个较小的延深辅助水平1，而后自辅助水平沿延深井筒中心钻一垂直钻孔2到达新水平3，在辅助水平设一台提升机5，提升用的钢丝绳穿过钻孔2至新水平与吊罐4连接。2024/5/22 周三36第页作业人员在吊罐上自下向上进行反井作业，待小断面反井与延深辅助水平贯通后，再自上向下分段刷大井筒和进行永久支护，最后进行井筒安装和收尾工作。反井断面的确定反井断面的确定反井断面形状可以是圆形、矩形或方形。在煤矿中，吊罐反井的断面形状采用圆形反井断面尺寸的大小与岩层的稳定性有关，其面积应能满足两台凿岩机同时打眼的要求。反井断面一般可采用22的方形断面，或采用直径为2m的圆形断面，反井断面尺寸也可根据具体的吊罐尺寸确定。2024/5/22 周三37第页准准备工作工作在原生产水平的车场附近向下掘一斜巷，当其垂直深度约位于井底水窝下10米时，转为平巷掘进到延深井筒的位置，并开凿硐室形成个较小的延深辅助水平。该辅助水平的作用是安设钻机钻中心孔以及布置提绞设备。提升吊罐钢丝绳所穿过的钻孔称为绳孔，绳孔应尽量位于井筒中心，绳孔的偏斜不得使反井超出井筒掘进断面范围。反井断面内除有绳孔外，还应有一个辅助孔，用于下放管线或作为绳孔的备用孔。两孔的距离应使两孔既不互相穿透、又能都处在反井断面之内。钻孔直径要比钢丝绳连接器最大外径大1030，连接器直径通常为90100。两个钻孔的直径要耍相同，选择其中偏斜率较小的作为绳孔。2024/5/22 周三38第页反井施工反井施工利用吊罐掘进反井的开始高度为3.54.5m。反井开始的12米是站在岩堆上进行打 眼装药的。利用吊罐掘进时，先将凿岩爆锻工具和器材装入吊罐，炸药和雷管要分别用防水绝缘胶贷包装好，放入吊罐下部的药箱内，将风水软管和信号照明电缆等与吊罐连接好。提升钢丝绳与吊罐连接好后便将吊罐提起，待吊罐停稳后作业人员方可进入吊罐，随后提升吊罐到工作位置。吊罐的升降，由吊罐内的信号直接与提升机司机联系。吊罐到达工作位置后，借助自身的支撑装置将吊罐稳定好。作业人员首先要检查和处理工作面上的浮石，保证作业安全。随后，展开工作台，进行打眼和装药工作。最后将工具收拾好进行连线，检查连线无误后就可下放吊罐并将吊罐移到安全地点。放炮前还要将提升钢丝绳及其他管线提到上部安全位置。2024/5/22 周三39第页放炮通风后，下放提升钢丝绳与吊罐连接，然后进行下一个循环作业。井底装岩工作与吊罐上打眼、装药工作平行，装岩时必须先设置好保护盖板以防落石伤人。为了确保吊罐的安全运行和准确停车，在辅助水平、反井井底和吊罐上都要安设电铃和灯光信号。为了防止发生卡罐和过卷事故，在绞车上应设有保护装置。2024/5/22 周三40第页专用用设备1吊罐吊罐既是一个提升容器，又是一个可以展开和收拢的工作平台。1）华-1型吊罐型吊罐华-1型吊罐由折叠式平台、可伸缩吊架、保护伞和风动横撑等部分组成，其结构如图13-21所示。2024/5/22 周三41第页2）气）气动吊罐吊罐气动吊罐是一种设备比较完善的新型吊罐，它由吊罐、软管绞车、气动提升机和钢丝绳配套而成，其结构如图13-22所示。2024/5/22 周三42第页2024/5/22 周三43第页2绞车提升吊罐的绞车通常有固定式和游动式两种：游动式绞车具有外廓尺寸小、使用方便和钢丝绳与绳孔的磨损小等优点。华-1型吊罐绞车是应用较广泛的一种游动绞车，其构造如图13-23所示。2024/5/22 周三44第页反井反井钻机法机法钻机的钻进方式为下钻上扩式，其施工工艺如图13-24所示。首先从上水平巷道向下钻一小直径先导钻孔，与延深水平贯通后，卸下先导孔钻头，换上大直径扩孔钻头，然后自下向上扩孔钻进，破碎下来的岩石落至井底装车外运。扩孔至上水平还有3m时，应当慢速钻进，并密切注视基础的变化情况，如发现基础有破坏的征兆时，应立即停钻，待钻机全部拆除后，再用爆破法或风镐凿通。反井形成后，即可用钻眼爆破法自上而下将井筒扩大至设计断面2024/5/22 周三45第页2024/5/22 周三46第页第四第四节 立井井筒延深的保立井井筒延深的保护设施施一、保一、保护岩柱岩柱保护岩柱设在生产水平的井底水平下面。根据井筒延深方法不同。它可能是占有井筒全断面或只占有井筒的部分断面。保护岩住的厚度视岩层性质而定。一般为68米。利用保护岩柱作为井筒延深的保护设施，必须在岩层比较坚固致密的情况下才能采用。采用保护岩柱时，为了防止岩柱处的岩石冒落危胁井筒延深工作的安全，岩柱下面应架设护顶盘。护顶盘由数根钢梁和木板构成，钢梁紧贴任岩柱下面，两端固定在井壁内，其上用木板背严。2024/5/22 周三47第页2024/5/22 周三48第页二、人工保二、人工保护盘为了保证井筒延深工作安全，也可构筑人工保护盘作为防护设施。水平保水平保护盘水平保护盘由盘梁、隔水层和缓冲层构成，如图13-24所示。2024/5/22 周三49第页楔形人工保楔形人工保护盘楔形保护盘由底盘、楔形盘体和缓冲塞构成，如图13-25所示。2024/5/22 周三50