井巷工程课件课案

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1、第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 井巷工程 第十二章 井筒施工 Date1 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 第一节 井筒施工 第二节 井筒断面设计 第三节 井筒表土施工 第四节 立井基岩施工 第十二章 井筒施工 Date2 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 第一节 概述 根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。 立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。 主井是专门用作提升煤炭的井筒， 在大、中型矿井中，提 升煤炭的容器多采用箕斗，所以主井

2、又常称作箕斗井。 副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，并常 兼作入风井，由于副井采用的提升容器是罐笼，所以副井又 称为罐笼井。 在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该井 筒称为混合井，它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深 井。 风井尽管有时也安设有提升没备，该井筒仍然按其主要用 途命名为风井。 Date3 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 立井井筒的组成自上而下可分为：井颈、井身和井底 三个部分，如图12-1所示。 井颈的深度可为浅表土的全 厚，也可为厚表土深度的一部分。 一般要求井颈的深度为1520m。 井颈部分的井壁不但

3、需要加厚，而 且通常需要配有钢筋。 井颈以下至井底车场水平的井 筒部分叫做井身。井身是井筒的主 要组成部分。 井底车场水平以下部分的井筒 叫做井底。 罐笼井的井底深度一般为l0m左 右；箕斗井井底深度一般为3575m ，风井井底深度45m。 Date4 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 斜井井筒根据其主要用途通常也分为主井、副井 和风井。 井筒工程是矿井建没主要连锁工程项目之一。立 井井筒工程量一般占全矿井井巷工程量的5%左右， 而工期却占矿井施工总工期的4050%。井筒工程施 工的快慢直接影响其它井巷工程、有关的地面工程和 机电安装工程的施工。

4、因此，加快井筒施工速度是缩短矿井建设总工 期的重要环节。同时，井筒是整个矿井的咽吼,其设计 和施工质量的优劣，直接关系着矿井建设的成败和生 产时期的使用。 Date5 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 第二节 井筒断面设计 一、立井筒断面设计 立井井筒断面布置形式 立井井筒横断面形状有圆形和矩形两种。我国煤矿立 井井筒横断面都采用圆形。 井筒横断面布置应力求紧凑，也要保证必要的安全 间隙，以达到既经济合理又安全的目的。 由于井筒的用途和所采用的设备不同，井筒横断面布置 方式是多种多样的。在图12-2的a、b、 c、d中，采用的是 刚性罐道； e和f

5、采用的是钢丝绳(或柔性)罐道。 Date6 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 刚性罐道的布置方式有 单侧布置（ 12-2，c ）、双 侧布置（12-2，a，d ）和正 面布置（12-2，b ）三种。 钢丝绳罐道的布置方 式如图12-2e和f所示。 钢丝绳罐道的根数为 24根，在大、中型矿井 中通常采用四根罐道。四 根钢丝绳罐道可布置在提 升容器的一侧或布置成四 角形。 Date7 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 二、提升容器选择 提升容器选择 提升容器的选择是由井筒用途和矿井年产量决定的。 专门用作提

6、升煤的容器，通常选用箕斗； 用作升降人员、材料、设备、提升矸石的容器选用罐笼。 一套提升设备兼作提煤和升降人员用时，应选用罐笼。 当一个井筒装有两套提升设备时，提煤容器选用箕斗，而 升降人员的提升容器仍选用罐笼。 提升容器的大小应通过具体计算来确定，也可以参照表12 1选取。表中提升容器具体规格尺寸，可参照有关的产品目 录查取。 Date8 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 井筒装备 1罐道梁 罐道梁是为安设罐道、梯子间、管路和电缆等装备用的 ，立井井筒采用刚性罐道时，在井筒内需设罐道梁。 罐道梁每隔一定距离布置一层，一般采用金属材料。罐 道梁按截

7、面形式分有工字钢罐道梁、型钢组合空心罐道梁、 整体轧制的封闭空心罐道梁和异形 罐道梁等，见图12-3。 罐道梁的型号应该用计算方法来确 定，也可以按经验选择，如表12-2所示。 罐道梁与井壁的固定方式有梁端埋 入井壁和用锚杆固定两种。 Date9 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 Date10 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 2罐道 罐道是提升容器运行的在井筒中运行的导向装置。 木罐道 木罐道只是在用普通罐笼升降人员和材料设备，而又采 用普通断绳保先险器时才被采用。要求木罐道木质致密坚 固，一般用强度

8、较大的松木，并且要进行防腐处理。 钢轨罐道 通常采用的钢轨罐道是38kg/m钢轨，也有采用43kg/m 钢轨的。每根钢轨的标准长度为12.5m，考虑到井筒内冬夏 温差，钢轨接头处须留有4.5的伸缩缝。安装罐道时，每 根钢轨罐道卡在四层罐道梁上，钢轨罐道与工字钢罐道梁之 间的连接，采用特制的罐道卡子和螺栓固定如图12-4所示。 Date11 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 型钢组合罐道 型钢组合罐道是由槽钢加扁钢焊 接成的矩形空心罐道。 组合罐道与罐道梁间的连接方式 如图12-5所示。 Date12 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187

9、580013841875800 钢丝绳罐道 目前使用的钢丝绳罐道有普通钢丝绳、密封钢丝绳和异 形股钢丝绳三种。 钢丝绳罐道的固定有两种方式：一种是上端固定在井架 的托梁上，下端在井底内挂以重锤拉紧，这种固定装置要求 有较深的井底，井底水窝内的淤泥应及时清理，否则淤泥将 托住重锤使罐道绳松弛，造成提升容器的碰撞事故。另一种 是将钢丝绳罐道的下端固定在井底内，而将上端在井架托梁 上用液压千斤顶拉紧。 为了保证提升容器运行平稳和提升工作安全，罐道绳 必须具有一定的拉紧力和刚度。 Date13 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 Date14 第页 资环学院

10、资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 Date15 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 3其他隔间 井筒断面内还有梯子间和管 路电缆间。梯子间是矿井井下经 立井井筒通往地面的一个安全出 口。梯子间的梯子多采用折返式 布置，如图12-6所示。 管路电缆间，主要安设有排 水管、供水管、压气管和各种电 缆。 Date16 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 确定井筒断面尺寸 井筒断面尺寸主要指井筒直径。根据选定的井筒横断面 布置方式，提升容器的规格和数量。罐道规格、梯子间和管路 电缆间

11、的尺寸，以及根据预选的罐道梁型号和有关的安全间隙 确定井筒净直径。煤矿安全规程规定：立井内提升容器之 间，以及提升容器最突出部分与井壁和罐道梁之间的最小间隙 ，必须符合表12-3的规定。 Date17 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 1井筒直径确定步骤如下： 1)根据井筒用途和所采用的提升容器，选择井筒装备 的类型，确定井筒断面布置形式。 2)根据所选用的井筒装备类型，初步选定罐道梁规格 和罐道规格。 3)根据提升间、梯子间、管路和电缆的布置与尺寸， 以及煤矿安全规程规定的安全间隙(表12-3)，用图解法或 解析法求出井筒净直径的近似值，然后按煤

12、炭工业设计规 范的规定，当井筒净直径小于6.5m时，以0.5m进级确定 井简净直径。一般以0.2m进级确定。 4)根据初步确定的井筒净直径，验算罐道梁和罐道。 Date18 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 5）根据验算结果进行必要的调整，重新安全间隙。 2通风校核 对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径，必须按 照煤矿安全规程的要求进行通风速度校核，要求井筒内的 风速不大于允许的最高风速，即： 式中 v通过井筒的风流速度，m/s； S0井筒通风有效断面面积，井内设有梯子间时 S0=S-A，不设梯子间时S0=0.9S；S为井筒净断面面积，； A为

13、梯子间断面面积，A取2.0m2； Q通过井筒的风量，m3/s； vmax井简中允许的最高风速，m/s。 Date19 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 煤矿安全规程规定：升降人员和物料的井筒， vmax =8m/s；专为升降物料的井筒，vmax =12m/s；无提 升设备的风井，vmax=15m/s。 验算结果v vmax时，井筒净直径应该适当加大。 Date20 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 3井筒掘进断面尺寸 井筒掘进断面尺寸由井筒净断面尺寸与永久支护厚度。 井筒永久支护的设计，首先是确定井壁结

14、构，然后确定 井壁厚度。 目前常用的井壁结构包括砌块井壁（料石、砖、混凝土 ）、整体浇筑式井壁（混凝土、钢筋混凝土）、锚喷井壁、 装配式井壁（弧板地面制成、井下装配、壁后注浆）和复合 井壁（两层以上井壁组合）。采用现浇混凝土、混凝土预制 块和料石井壁时，可按表12-4选取井壁厚度。对于砌块井壁 还需加上100的壁后充填厚度。 Date21 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 Date22 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 二、斜井断面设计步骤如下： 1斜廾井筒断面形状和支护型式的选择与平巷基本相 同，但斜

15、井服务年限长，且从受力性能好、釆用石材整体式 支护及锚喷支护的方便等因素考虑，斜井断面多采用半圆拱形 、圆弧拱形或三心拱形断面。 2根据斜井井筒内的提升设备类型及设施进行断面布 置。串车斜井井筒内通常有轨道、人行道。管路和水沟等， 根据它们相对位置有四种布置方式，如图12-7所示；箕斗斜井 为出煤井，一般不铺设管路和电缆，其布置如图l2-8所示；胶 带输送机斜井内除胶带输送机外，还设有人行道和检修道，其 布置入图l2-9所示。 Date23 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 Date24 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013

16、841875800 3根据斜井提升设备尺寸、井内设施尺寸和煤矿 安全规程规定的安全间隙，确定斜井井简断面尺寸。 4斜井井筒若是作为矿井进出风的主要通道，则必须 进行风速校核。直至斜井井筒断面尺寸既能满足提升运输和 井内各种设施布置，又能满足通风要求时，断面才能最后确 定。 Date25 第页 资环学院资环学院 王猛王猛 1384187580013841875800 第三节 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