煤矿立井施工课件.ppt

煤矿立井井筒施工交流,煤炭资源项目部 2018年8月,1,t课件,目 录,第一章,煤矿立井井筒分类,我国立井施工技术发展,立井施工知识,第二章,第三章,2,t课件,建设项目 单项工程 单位工程 分部工程 分项工程,1、建设项目：指在一个总体范围内，由一个或几个单项工程组成，经济上实行独立核算，行政上实行统一管理，并具有法人资格的建设单位。例：一所学校、一个工厂（房子梁煤矿及洗煤厂工程）等。 2、单项工程：是指在一个建设项目中，具有独立的设计文件，能够独立组织施工，竣工后可以独立发挥生产能力或效益的工程。例：一所学校的教学楼、实验楼、图书馆（房子梁煤矿、房子梁煤矿洗煤厂）等。 3、单位工程：指竣工后不可以独立发挥生产能力或效益，但具有独立设计，能够独立组织施工的工程。例：（主井、副井、风井）。 4、分部工程：按照工程部位、设备种类和型号、使用材料的不同划分。例（井颈、井身、井底）。 5、 分项工程：按照不同的施工方法、不同的材料、不同的规格划分。例：掘进、模板、钢筋、混凝土支护等。分项工程是计算工、料及资金消耗的最基本的构造要素。,了解有关建设项目工程划分方面的几个定义,3,t课件,有三个方面原因，也是为什么讲立井井筒？,第一章 煤矿立井井筒的分类,第一节 立井井筒特点,工程量不大，但占用工期时间长,一,煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程。虽然立井井筒掘进工程量仅占全矿井工程量的45，但工期却占35左右。因此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。多年来，经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已达到当代国际先进水平。,4,t课件,1974年全国煤矿立井施工平均月成井水平仅为 16.4m1997年达到了 45m；2002年又达到 70m以上。 据不完全统计，1986年1996年（10年）有23次月进度突破100m，而1997年一年就有28次突破100m。1998年有19次突破100m，其中5次超过180m，最高达到216.5m（表土冻结段）。2002年又创造了基岩段月成井220.6m的新纪录。施工速度的提高，大大缩短了井筒的施工期，目前煤炭矿山的立井月进度大多在100m以上，因而涌现出了一批深度600m以上能够当年开工、当年到底的井筒。,以施工700m的井筒为例，工期分别为：约4年、1.3年、0.83年,5,t课件,立井井筒施工复杂,二,立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的安全，而基岩施工主要考虑施工速度。 由于表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口结构物的荷载。所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季施工，预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。,6,t课件,立井施工危险系数大，基于安全考虑,三,1988年1月13日中午，山东省张家洼矿山公司所属的井巷工程公司安装队，发生了一起死亡7人，重伤多人的重大恶性事故。造成这起事故的直接原因是悬吊吊盘的钢丝绳断裂。 1999年4月4日，山东裕隆公司所属唐阳煤矿副井安装期间，发生坠罐事故，造成2人死亡，直接原因是罐笼钢丝绳断裂。 2004.3.18，山东省枣庄市滕州市东大煤矿副井（基建井，由中国中煤能源集团公司五建公司第二工程处承建）发生提升过卷坠罐事故，井下共有11人（罐内2人，抓岩机内1人，井底工作面8人）作业，其中：7人死亡，1人重伤，3人轻伤。,朔州麻家梁炮烟熏人事故、红庆河的断钢丝绳事故、中煤榆林大海则煤矿溜灰管坠落事故、庆阳市正宁县核桃峪煤矿钢丝绳断裂事故，这几起事故都是近年发生的，我要么去过这些煤矿，要么有认识的人在这些煤矿，可以说，以前绝大部分立井施工都是带血的。因为建井属工程初期，可能面临手续不全，一上报，就面临停工停产，这也是业主方在基建初期挑选实力较强的施工单位的原因。,7,t课件,第二节 煤矿井筒分类,开拓方式分类,平硐,斜井,井筒的分类（从井筒外部形态看，分三类）,一,立井,倾角在4590之间的为立井（竖井）,倾角在1045之间的为斜井,倾角在010之间的为平硐,立井是本次讲课重点，斜井、平硐施工相对简单。,受工作年限、阅历、经验等限制，目前立井只见过90的。施工单位参与建设的时间：一个矿井的基建期通常在35年，地质条件差的甚至更长，快的也有2年多（赛蒙特尔）。如果施工单位能参与生产期巷道的开拓延伸，就不确定了，我所知的目前驻留时间最长的是塔山矿，施工单位是2004（2002）年进的，现在还在。,8,t课件,立井井筒分类（从实际用途上来讲，分三种？）,二,主井,第一种,主要担负矿井的运煤、进风、矿井安全出口,副井,第二种,副井主要担负矿井的运料、进风、行人，兼做矿井安全出口。,风井,第三种,矿井回风、安全出口（有梯子间）、担负临时提升。,9,t课件,我国立井施工技术发展大致经历了三个阶段,第一阶段：短段单行作业,一,5060年代，立井施工作业方式以短段单行作业为主，掘砌段高一般30m（不是一次性）左右，用挂圈背板作临时支护，料石砌壁。 为了减轻笨重的体力劳动和提高砌壁质量，60年代后期井壁结构改为混凝土，用分节小模板支模。,井圈背板法:先在工作面架好槽钢井圈，然后向井圈后插入木板（又叫背板）作临时支护。每掘进一段井筒（11.5m），便架设一道井圈和背板。掘进一定高度后（一般不超过30m），再由下向上拆除井圈、背板，砌筑永久井壁。适用于较稳定的土层。,第二章 我国立井施工技术发展,10,t课件,井圈是固定直径，木楔（ xi ）的作用是是让外壁、背板、井圈三者之间固定；撑柱的作用是让上下井圈之间距离相等，和挂钩配合作用，保持井圈上下平衡。,11,t课件,第二阶段：长段单行作业,二,进入70年代，由于锚喷技术的发展，临时支护改为锚喷，永久支护改为整体滑动模板及现浇混凝土，为此，作业方式由短段单行作业发展成长段单行作业，段高一般为80100m。,第三阶段：混合作业,三,70年代末期，液压滑模（没见过）得到了成功应用。由于单行作业存在着工序转换时间长和质量差等问题，作业方式逐渐过渡到混合作业。 目前普遍采用伸缩式金属整体移动式模板，作业方式还是混合作业。 混合作业的特点是不需临时支护，掘砌可以适当地平行作业，使掘砌工序在同一循环内完成，工序转换时间少，施工速度快，而且安全。 混合作业成为目前我国立井井筒施工的主要作业方式。,12,t课件,现场作业图例,锚喷的临时支护,吊盘,喇叭口,裤衩绳,图例显示的为长段单行作业，井筒掘进一定段高（根据井筒穿过岩层的性质、涌水量大小、施工速度要求）后，立即进行：锚杆+金属网+喷浆临时支护（喷浆主要起封闭作用，防止井筒周帮风化，引起片帮），待掘至80-100m后，从井筒下部往上开始绑扎钢筋、支模板和浇筑混凝土。,长段单行作业,13,t课件,伸缩式金属整体移动式模板图例,从外部看,从内部看,从现场看,14,t课件,1、50年代平均井深为200300m，井径为4.0m左右。2、70年代平均井深为400m左右，井径为6.0m左右。3、90年代平均井深为500m以上，井径为6.08.0m。4、新世纪以来，井筒深度越来越深，井径也不断增大。 千米立井越来越多，如山东济宁唐口煤矿（1061.2米）、孙村矿风井（978米）、察哈素煤矿副井（净直径9.2米、深度481.5米）、白家海子矿主井（净直径9.5米、深度780米）、红庆河煤矿副井（净直径10.5米、深度710米）等等。,我国立井井筒施工发展变化,四,15,t课件,第三章 立井施工知识,第一节 立井井筒的结构特征,立井井筒的断面形状一般以圆形和矩形为多。矿山立井基本上都是圆形，其它行业可根据需要设计为圆形或矩形。 一般情况下，立井井筒自上而下可分为井颈、井身和井底三部分。 根据需要，在井筒的适当部位还设置有壁座（下页简单介绍）。,1 - 翻笼硐室、2 - 箕斗装载硐室，它们主要为二期工程服务，课件不讲。,井颈是指靠近地表、井壁需要加厚（由于需承受井架提升及周围建筑物的荷载）的一段井筒，其深度在矿山一般为1520m。 井颈以下到罐笼出车水平或箕斗装载水平为井身，井身是井筒的主要组成部分。 井身以下部分为井底，其深度取决于提升过卷高度、井底装备要求和井底水窝的深度。主井的井底深度一般为3575m不等，副井的井底深度一般为10m左右，风井井底深度一般为45m。,16,t课件,随着我国煤矿开采的煤层埋深不断加大,立井数量越来越多,所占比例也越来越大,井壁脱落现象时有发生。立井井筒通过表土层进入完整基岩后,需设生根立井井筒壁座(以下简称壁座),主要起承托井筒重量的作用,是防止井壁脱落最主要措施之一；还有控制地层压力，维护井筒围岩稳定作用。按壁座材料和结构分为混凝土、钢筋混凝土壁座等。 随着安全要求，技术进步，井筒多设计为多断面（净断面尺寸一样），井筒表土段荒断面大，井壁厚度大，基岩段荒断面小，井壁厚度相对较小，其设计原理及作用也类似壁座。,17,t课件,第二节 立井施工的设备设施,井筒正式掘进之前，需先在井口安装凿井井架，在井架上安装天轮平台和卸矸平台。上述作业结束后，进行井筒锁口施工，安设封口盘、固定盘和吊盘。 另外，在井口四周安装凿井提升机、凿井绞车，建造压风机房、通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，即可进行井筒的正式掘进工作。 立井是垂直向下掘进的，为施工服务的大量设备、管线等都要悬挂在井筒内，且随工作面的推进而下放或接长。 立井普通法施工的一般顺序是：自上而下掘进，当井筒掘够一定深度一个段高（34m） 后，再由下向上砌壁，掘进和砌壁交替进行。,下页为凿井设备实施布置图,18,t课件,立井井筒施工示意图1天轮；2凿井井架；3卸矸台；4排水管；5井盖门；6混凝土搅拌机；7封口盘；8混凝土输送管；9固定盘；10吊泵通过口；11吊盘上层盘；12壁座；13气动绞车；14吊盘下层盘；15金属模板；16吊泵；17抓岩机；18吸水龙头；19卸矸溜槽；20溜槽闸门21临时轨道；22矿车；23扇风机；24压风机房；25稳车；26提升机房；27风筒；28滑架与保护伞；29稳绳；30提升钩头；31吊盘裤叉绳；32喇叭口；33吊盘定位丝杠；34输送混凝立的活节管；35压风管；36吊盘折页；37分风器；38风筒卡子；39挂钩；40井圈；41背板；42撑柱；43吊桶,所有设备的选择都是考虑井筒的直径、井筒的深度及作业方式确定的，具体选择参考煤矿建井工程综合技术手册。,本图部分描述可能与实际有差距，但还是比较合乎现场的，差距是由于技术进步引起的。,下页给大家看些实例，描红设备设施课件中都有实例,19,t课件,天轮平台及天轮,搅拌站,稳车群（凿井绞车）,加工车间,搅拌站,料场,信号室,20,t课件,风机、风筒,底卸式吊桶,临时排矸场,卸矸溜槽,提升机房(滚筒直径有34米）,稳车群,二平台,21,t课件,01地面加工好的吊盘,02井下的吊盘（俯视图）,03井下的吊盘（仰视图）,04吊盘固定装置（吊盘定位丝杠）,吊盘是立井施工时悬吊在井筒中可以升降的工作台。主要为信号工、砼浇筑的分灰器、排水、照明、电气设备等安设平台，上盘的作用主要是保护作用。,22,t课件,第三节 立井井筒的施工工序,第一步：立井井筒掘进,表土段掘进,基岩段掘进,普通法,特殊法,形成地下空间,第二步：砌壁工作,第三步：安装工作,永久支护,安装井筒装备（不讲）,立井井筒施工工序分三步：,课程主要讲普通法掘进、永久支护（第一、二步）,“三步”是从大方向上说,23,t课件,第四节 立井井筒施工,表土概念,一,在建井过程中，覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表土层，表土层土质松软、稳定性差、变化大，含水量一般比较丰富。 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。,24,t课件,不讲,不讲,重点,井筒基岩段施工方法,吊挂井壁施工法,目前立井井筒多采用冻结加吊挂 井壁相结合的施工方法。本课件后面讲的是在稳定表土层情况下的施工。,补充,立井井筒施工方法,二,25,t课件,吊挂井壁施工法,三,1、掘进,掘进时，先挖井筒中心部位，后掘周帮。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，目前常用综合机械化配套的立井短段掘砌混合作业方式；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。,左图显示的是一些教科书上立井表土段开挖方式的一种，实际施工中，基本没有这样作业的。,下页给大家讲些实际施工中的掘进、人员物料运输的实际情况,26,t课件,02打开井盖门,01人员下井,03人员下井过程中,雨淋伞,风筒,04人员提升下降过程中,插图显示的是立井施工过程中人员的提升下降运输过程，物料运输也同样，但是严禁人、货混乘。,封口盘（工字钢+钢板）,溜灰槽,27,t课件,插图显示的是立井掘进作业时，破碎矸石（岩土）、装矸、出矸的过程（装矸是立井掘进中最繁重最费时的工序，约占循环时间的50-60% ）。人工风镐、铁锹配合挖机掘进为目前最常用、有效的表土段掘进作业方式。,01挖机作业（根据井筒断面不同，选用不同型号）,03提升至溜槽,02装矸,04出矸,此页为立井井筒表土段掘进,28,t课件,座钩式自动翻矸装置 1-吊桶；2-座钩；3-托梁；4-支架；5-卸矸门 若提升速度不变，提升能力和吊桶容积成正比。矸石吊桶容积一般为0.53.0m；国外已有48m大吊桶。 其实，随着技术进步，提升能力也不断增强，国内立井井筒施工的提升吊桶容积也不断增大，如察哈素（前期3.0m）后期掘进改用容积为4.0m的吊桶，白家海子主立井井筒采用6.0m的吊桶。,下页开始讲基岩段掘进,29,t课件,2、钻眼爆破,相比表土段掘进，基岩段掘进增加了钻眼爆破的工序，相应的施工设备上也有所区别。 （1）钻眼爆破时间：约占整个掘进循环时间的2030。 （2）钻眼设备：伞形钻架，配备YGZ-70重型凿岩机，眼深3.0m5.0m。 （3）伞钻型号： FJD6，FJD9 。 FJD6型伞钻的收拢高度为4.5m，收拢直径为1.5m（相当于伞钻的外形尺寸）；钻垂直炮眼的圈径1.346.8m。,随着科学技术进步，设备也不断更新换代，例如：白家海子矿主井施工时，使用的伞钻型号为：XFJD-6.11S、重量9t、打孔直径14.6米。,30,t课件,伞钻图例,31,t课件,3、爆破工作（1）爆破器材 抗水炸药：水胶炸药或抗水岩石硝铵炸药。 雷管：8号秒延期（煤矿上使用煤矿许用毫秒雷管，分5段，延时时间不得超过130毫秒；岩巷光面爆破使用煤矿许用秒延段发雷管一般分为10段。） 放炮电源：380v或220v交流电源 （2）爆破参数 周遍眼间距E0.40.6m；周边眼与辅助眼圈距W=0.71.0m；辅助眼圈距与辅助眼间距0.70.9m；掏槽眼圈1.22.2m（掏槽眼的圈径和眼距通常由掏槽方式和岩石性质决定）。,实际施工时，根据循环进尺尺寸（模板高度），炮眼深度不一,32,t课件,白家海子矿井主井井筒C-C断面 炮眼布置图,实际施工时，先看掘进断面尺寸，因为掏槽眼和周边眼的布置有要求，它们确定后，辅助眼在规范范围内均分就可以了。实际施工打眼时，前几次差不多能够按照设计的炮眼布置打眼，待知道爆破效果后，有经验的工人会逐渐改变打眼布置（掏槽眼和周边眼基本上还凑合打，辅助眼就显得乱七八槽）。,33,t课件,白家海子矿井主井C-C断面爆破参数表,34,t课件,伞钻支撑，井下作业时撑向井壁四周，固定伞钻,打眼结束，伞钻提升至井口,每个臂都能前后、左右移动,操作杆,大抓,中心回转,大抓,插图显示的是立井基岩段掘进，相比表土段掘进，机械设备上多了伞钻（有四、六、九臂）、大抓、中心回转、工序上多了打眼、装药、放炮等程序（个人观点：噪音太大）。,吊桶,35,t课件,3、支护,掘进至设计毛断面后，按设计图纸要求开始绑扎钢筋、立金属模板、测量找正模板、浇筑混凝土。,立井施工时，钢筋一般采用螺纹钢，增加钢筋和砼的接触面、摩擦力，钢筋的规格型号根据设计图纸要求购买后再加工。目前竖筋多为上下两端加工成螺纹丝，采用螺纹连接套连接；环筋采用搭接、铁丝绑扎。 模板采用金属液压整体模板，模板的直径、厚度、高度根据井筒断面、深度等确定。,下页为大家介绍的是浇筑现场的一些情况,36,t课件,插图显示的是立井锁口施工：在井筒进入正常施工之前，不论采用哪一种施工方法，都应先砌筑锁口，用以固定井筒位置、铺设井盖、封严井口（封口盘）和吊挂临时支架或井壁。,37,t课件,螺纹套,01作业人绑扎钢筋,02技术人员模板找线,溜灰管,溜灰管,03模板找正后准备浇筑,注灰口（龙门）,04浇筑混凝土,05浇筑结束、清理模板,插图为井筒混凝土浇筑过程，浇筑时溜灰管一定要对称均匀下灰，防止模板受压不均。,井筒浇筑过程中，模板长期受压，避免不了微变形，因此，要定期升井校正。,38,t课件,4、复合井壁（含双层井壁）,复合井壁是指采用不同材料，按不同结构形式砌筑的支撑复合体。它由两种或两种以上的普通井壁构成多层结构，用以支护在不稳定表土层中采用冻结法施工时的竖井围岩。复合井壁又称多层井壁或组合井壁。 其主要特点是带有防水层或塑性层。复合井壁结构牢固，适应性强，有足够的强度和稳定性，实现了井筒不漏水，是可靠的支护形式，单层井壁在冻结壁解冻后，常因接茬缝和沉降裂隙引起漏水。双层井壁的内壁采用连续浇筑混凝土，整体性好，防水性比单层井壁有所提高。复合井壁按其主要构件分类有钢筋混凝土复合井壁、预制块复合井壁、丘宾筒复合井壁和钢板复合井壁等（没见过）多种形式。,39,t课件,部分立井井筒表土段采用双层井壁支护，施工时，先从上向下将井筒双层井壁段 外层井壁用吊挂井壁施工法施工结束，再由下向上，开始绑扎钢筋、稳模板、找线、浇筑混凝土，施工内层井壁。图显示的就是内层井壁施工的现场。,01绑扎钢筋,02稳模板、找线、浇筑砼,03浇筑结束图,内层井壁施工作业时采用的是三层吊盘。,40,t课件,交流结束谢谢大家！,41,t课件,