井巷掘进与施工.ppt

天 井 施 工,天井，是用于连接上下两个中段、下放矿石或废石、提升或下放设备工具和材料，或供通风、行人及勘探矿体等用的巷道。天井的名称是根据天井的用途而命名，如人行天井、材料天井、切割天井、通风天井、探矿天井、充填天井、溜井(专门做放矿用的天井称溜井)等。天井工程(包括溜井)是矿山基建、采准和生产探矿的重要工程之一。天井工程量一般约占矿山井巷工程量的1015；占采准切割工程量的4050。因此，加快天井掘进速度(由于溜井除下部施工稍有不同外，其它均大体与天井相同，故也包括在天井掘进里)，对确保基建矿山早日投产和生产矿山三级矿量平衡，实现持续均衡高产，具有重要的意义。,天井一般是从下往上掘进。天井掘进时，工作的空间狭小，是高空作业，工作条件较差，工人经常受到掉石块、淋水、粉尘和炮烟的危害，工作不太安全。随着开采深度的不断增加，地压和地温的影响逐渐加大，使作业条件更加恶化，安全问题也更为突出。随着采矿技术的发展，阶段高度不断增大，天井也相应增长。由于以上原因，各国都很重视天井掘进技术的发展。近十多年来，除普遍采用吊罐法外，深孔分段爆破掘进法已大力推广，天井钻机钻进法也发展很快。这些方法各有所长，相互补充，使天井掘进技术日趋完善。,天井断面形状选择,天井断面形状有矩形（或方形）与圆形两种，主要是根据用途来确定天井断面的大小及格间数目，根据所用的支护材料、围岩性质、施工方法和施工设备等来确定断面形状。由于采区回采时间都较短，故一般天井的服务年限都不长（主要回风天井除外），又因金属矿山大多数围岩较好，所以一般不支护或仅用局部支护，或采用薄煤层的喷射混凝土支护即可。过去有的天井兼作多种用途，如三格间的矩形断面，有溜矿、行人和运料及管路三个格间，几乎无异于一个小方井的结构。为满足三个格间的要求，支护结构很复杂，因此目前已基本不用了。溜矿间一般单独由采区溜井承担溜矿，行人天井兼作通风天井，而通风天井和运料设备天井兼用。再者由于施工方法的发展，断面形状由过去以矩形为多，而变为当前以圆形和方形为主了。确定断面形状的依据也变了。如用天井钻机的钻进，只能是圆形断面。若围岩稳定性较差也以用圆形断面为好。在围岩较稳定、坚硬的条件下，可采用方形或接近方形的矩形断面。,天井断面尺寸确定,天井的断面尺寸主要按天井用途决定。,行 人 天 井,行人天井需设置人员通行的梯子及平台，并常兼设风水管路、电缆等。梯子间设置按安全规程规定与竖井梯子间要求一样。通常梯子间断面尺寸不小于12001300mm。,通 风 天 井,用于进风或回风的天井断面，可按采区生产中提出的风量要求及该井允许的风速来确定。一般采区进、回风井允许风速为6m/s，由此可反算出通风天井的最小断面尺寸。SminQ/KV允，m2式中Q通过该天井的风量，m3/s；K增加装备后天井净断面的折减系数，K 0.61；V允安全规程规定允许的最大风速V允6m/s；但最小风速不得低于1.5m/s。,放 矿 天 井,用于溜放矿石的天井，通常称为采区溜井，断面尺寸根据最大矿石块度含量系数，矿石允许最大块度和溜井的畅流通过系数等来决定。净断面尺寸确定后加上支护断面，可得天井的掘进断面。实践中确定天井断面尺寸时，要考虑天井施工方法与所用施工机械设备。如已选用某种天井钻机或某种天井吊罐，则天井断面已被规格化、统一化了。目前国内矿山天井尺寸常用的有1.51.5m2、1.81.8m2、2.02.0m2；D1.2m、D1.5m等。过去常用的矩形断面尺寸有：1.31.5m2、1.51.9m2、1.61.9m2等。,天 井 掘 进 方 法,天、溜井掘进可分为井内施工方法和井外施工方法两大类。井内施工方法有普通法、吊罐法和爬罐法；井外施工方法有深孔法和钻孔法。采用井内施工法时，工人进入井筒内作业。普通法有被淘汰的势头，吊罐法正得到推广应用，而爬罐法、深孔法和钻井法试验性地得到应用。,普通法掘进天井,普通法是沿用已久的老方法。为了免除繁重的装岩工作和排水工作，采用普通法掘进天井时，一般都是自下而上掘进。它不受岩石条件和天井倾角的限制，只要天井的高度不太大都可使用。如“图2-2-1”所示，天井划分为两间，一间供人员上下的梯子间；另一间专供积存爆下来的石碴用，其下部装有漏斗闸门，以便装车。凿岩爆破工作在距工作面2m左右处临时搭设的工作台上进行。每循环需架设一次工作台。为了便于人员上下和设备材料与工具的搬运，需要随着工作面的推进而向上架梯子。爆破下来的岩石，为了利用自重下溜装车，必须修筑岩石间并随着工作面的推进而逐步加高。为了保护梯子间不被爆破下来的岩石打坏，在凿岩工作台之下梯子间之上方，必须搭设安全棚。,漏斗口的掘进,掘进天井时，首先根据所给的漏斗口底板的标高和天井的中心线，以50左右的倾角向上掘12茬炮，形成架设漏斗口所需的坡度。然后按照设计的倾角继续向上掘进，直至掘进到架设漏斗后能容纳一茬炮的岩碴高度，即停止向上掘进，架设漏斗口、岩石间、梯子间，并在梯子间上部架设安全棚。在此期间爆下来的岩石，直接落入平巷底板上，用装岩机装岩。,凿岩工作台的架设,当漏斗口掘进完毕并安装好漏斗与梯子间、安全棚等之后，在继续向上掘进之前，必须首先在安全棚之上距工作面2.02.2m处搭架凿岩工作台。凿岩、装药、联线都是在此台上进行的。凿岩工作台一般由三根直径1213cm的圆木横撑在天井顶底板之间，并在其上铺以厚度45cm的木板所构成。架设横撑时应先在井壁上凿好梁窝，并以木楔楔紧横撑的一端，以防横撑移动。凿岩工作台在垂直或倾角80的天井中呈水平位置。当天井倾角小于80时，为了便于打眼，工作台必须迎着工作面与水平面成37的倾角。放炮时，必须将工作台上的木板拆除，以便放炮后岩石落入岩石间，同时木板不致损坏以便重复使用。,由于架设和拆除工作台较费时，特别是在硬岩中梁窝难凿，为此，有的矿山采用简易法搭工作台。吊挂双层工作台情况如“图2-2-2”所示。工作台由上下两层组成，两层间的距离一般等于一个循环的进尺。上层为凿岩工作台，距工作面2m左右，下层为安全台以防止人员物料坠落。每层工作台由两根钢管或圆木铺上木板做成。每根钢管用两根铁链悬挂在插入岩壁炮眼中的两根直径为3035mm的圆钢上。工作台的高低可以通过铁链的环数进行调节。为了防止圆钢和铁链滑落，插圆钢的炮眼应向上倾斜1015，圆钢插入岩壁的深度应小于500mm，露出长度应为100mm。在工作面上打眼时，就将安装圆钢的炮眼一道打好。为使爆下来的岩石能落入岩石间，爆破前需把下层平台全部木板和上层平台靠岩石间部份的木板拆除，集中放在上层平台对应梯子间的部位，并使其向岩石间倾斜。放炮通风后，工人进入工作面，首先把上层工作台的木板铺好，然后在上一班打好的四个炮眼中插入圆钢，挂上铁链，安装钢管或圆木，铺好木板。于是原来的上层工作台成了下层工作台，新架设的为上层凿岩工作台，工人站在刚好安好的上层工作台上进行打眼工作。,生产实践表明，采用以上简易方法架设工作台，可以缩短工作台的架设时间和节约坑木。但使用这种方法要求围岩坚固，能有效地固定悬挂铁链的圆钢。此外，这种方法需要专门配备一套打安装工作台所用的炮眼的凿岩设备，因此，在推广使用中受到一定的影响。,凿岩爆破工作,凿岩工作台架设好之后，即可开始凿岩工作。凿岩设备选用YSP45向上式凿岩机。由于天井横断面不大，为了便于凿岩和加深炮眼，广泛采用直眼掏槽。掏槽眼与空心眼之间距离视岩石硬度、空心眼数目与起爆顺序等而定。掏槽眼布置的位置以布置在岩石间上方为宜，这样可减弱对安全棚及梯子间的冲击。其它炮眼布置原则基本上与平巷相同。炮眼深度一般在1.41.8m。起爆方法多采用激发器和非电导爆管。对于用电点火的起爆方法，由于采用的点火器材不同，可分为用电桥点火与电阻丝点火两种（详见吊罐法掘进天井部份）。如采用普通电雷管起爆时，则要求采取驱散杂散电流的措施才允许装药联线，并且由专人亲自管理起爆电源箱闸。,通 风,由于天井是自下往上掘进的，爆破后产生的有害气体比空气轻，一般积聚在上部工作面附近不易排出，因此，为了加速吹走工作面的有害气体，一般多采用压入式通风。通风机大多安装在天井下部附近的平巷内。风筒应随着安全棚往上移动，及时地接上去。,支 护 工 作,当有害气体排除后，即可进行支护工作。首先检查工作面的安全情况，清理浮石，修理被打坏的横撑等，然后才开始支护工作。在不架设安全棚的情况时，支柱工的主要任务是在距离工作面2m左右的位置，架设凿岩工作台。当工作面向上推进68m时，则安全棚需要向上移动一次。移动时首先拆除旧安全棚，然后在上面架设新安全棚。安全棚由圆木横撑上铺木板而成，并使其向岩石间倾斜。安全棚的宽度以能遮盖梯子间或梯子间和提升间为准。安全棚架设好后，就开始自下而上地安装梯子平台和梯子。梯子平台间距根据实际情况决定，一般为34m。安全台下第一个梯子平台往往兼作放置凿岩机、风水管等之用，因此又称工具台。此外，在安装梯子间的同时，需将岩石间的隔板钉好。,出 碴,出碴是利用漏斗装车。为安全起见，应严禁人员正对漏斗闸门操作，以免岩流冲下飞出矿车外发生事故。同时为了保护岩石间隔板和横撑不被打坏，岩石间中应经常贮有岩石，严禁放空。一般要求每次放出的岩石所腾出的空间以能容纳爆破一次所崩下来的岩碴为准。,工 作 组 织,此法由于支护和通风所需时间较长，一般两班一循环，一班打眼放炮通风，另一班进行支护和出碴。为了加快天井掘进速度，缩短采准工作时间，我国广泛采用多工作面作业法，即凿岩工在第一个天井工作面打完眼后，随即转入第二个天井工作面打眼。与此同时，支柱工在另外的几个天井工作面进行支护，做好打眼前的准备工作。,普通法掘天井的适用条件,采用普通法掘进天井，每个循环都要搭、拆工作台，都要搬运设备和器材，每隔几个循环又要搭、拆安全棚，延长管线，装配梯子间和岩石间，因此劳动强度较大，掘进速度慢、工效低、材料消耗大，根据部份矿山统计，采用普通法掘进天井的掘进速度平均每月只有2030m，工班工效只达0.2m，每m天井消耗木材达0.140.20m3。而且容易发生天井炮烟中毒和坠井事故。显然采用这种方法不能适应我国采矿事业日益发展的需要。应迅速推广使用吊罐法，并试验使用深孔法；同时，还应抓紧对爬罐的试验改进，以及天井钻机的研制工作。以促进天井掘进工作的发展。,但是，普通法在下述条件下仍可考虑采用：（1）不适宜采用吊罐、爬罐掘进的短天井，其中特别是盲天井，如切割天井等；（2）在软岩或地质构造发育的破碎带中掘进需要支护的天井；（3）倾角常变的探矿天井，以及掘进溜井时，其下部一段特殊形状的井筒不宜采用其它先进方法掘进时，可采用普通法掘进。,吊罐法掘天井,普通法掘进天井存在着许多缺点，严重地阻碍冶金矿山生产的发展。吊罐法掘进天井，实现了凿岩、装岩、运输、提升等机械设备的配套使用，形成了一条完整的机械化作业线，不但改善了作业条件，减轻了劳动强度，而且使掘进速度与工效有了大幅度的提高，为矿山持续均衡生产提供了有利条件。近几年来，我国有些矿山成功地使用吊罐法一次掘进高达100186m的通风井，成功地应用吊罐掘进联络道、采矿凿岩硐室以及进行竖井延深，大大地扩大了吊罐法的使用范围。,吊罐法掘进天井的实质如“图2-2-3”所示。它的特点就是以吊罐代替普通法中的凿岩工作台，同时又作为提升人员、设备、工具和爆破器材的容器。为此，在采用此法掘进天井时，首先要在天井断面中央打一个直径100300mm的中心孔9，以贯通上下两个中段。然后在上中段安装提升绞车l(游动或固定)。借此绞车和通过中心孔的钢丝绳3升降吊罐2。在吊罐的作业平台上完成凿岩、装岩和联线等作业。放炮前把吊罐下放到天井下部平巷中去避炮。放炮通风后，将吊罐提升至工作面进行打眼，同时，在下部平巷用装岩机装岩。,吊罐法掘进天井所用的设备,吊罐法掘进天井所用的主要设备有：吊罐(直、斜)和提升绞车，以及配套使用的深孔钻机、凿岩机、信号联系装置、局部扇风机、装岩机和电机车等。为了缩短出碴时间，尚可使用斗式转载车或其它转载设备。现仅对施工中的主要设备吊罐和提升绞车加以介绍。,吊 罐,吊罐是凿岩、装药和联线的工作台，又是运载人员、设备和器材上下的装置器。因此要求它必须坚固耐用、轻便灵活、使用方便；在工作时要占满天井断面，避免人员和设备坠井；升降时要体积变小不易卡帮；搬运时能随轨道移动而不需拆卸。吊罐按其控制方式有普通吊罐和自控吊罐；按其适用的天井的倾角有直吊罐和斜吊罐；按其结构有笼式吊罐和折叠式吊罐；按吊罐的层数有单层吊罐和双层吊罐；按吊罐下部的行走结构有轨轮式吊罐和雪撬式吊罐。下面仅就常用的几种吊罐加以介绍。,华一1型直吊罐,华一1型直吊罐的结构如“图2-2-4”所示，主要由折叠平台（1）伸缩支架（2）保护盖板（3）风动横撑（4）稳定钢丝绳（5）行走车轮和（6）风水系统(本图未示出)等七部分组成，其主要技术性能为：,折 叠 平 台,折叠平台由角钢和铁板焊接组成。因折页和挡架均能折叠，故称此平台为折叠平台。吊罐升降时将全部折页竖起，形成900900730mm的升降容器，用以提升人员、设备、工具和爆破器材。吊罐提到工作面时，将各折页铺开，形成14001700mm的工作台，工人便可站在平台上进行打眼、装药等工作。为了盛放爆破器材，在工作平台上设有特制的炸药箱(图上未示出)。,伸 缩 支 架,伸缩支架是由两条可以伸缩的立柱与吊架焊接而成。立柱采用1005048和120605两种槽钢套接，用直径18mm的锁销定位。每根立柱下端分别用4个M16的螺栓与平台底座连接。吊架由角钢和铁板焊接组成，其上的圆孔借销轴与提升钢丝绳的V形吊钩和桃形环相连。在吊罐升降和作业时，将立柱拉长，使支架升高，便于人员站立和作业；当吊罐需要运搬时，将立柱缩短，使支架降低，便于吊罐在巷道内运行。,保 护 盖 板,保护盖板是吊罐用以防止松石掉下伤人的安全保护装置。它是由两块7704005的铁板通过铰链与吊架连接，靠两个长185mm，直径27mm内装缓冲弹簧的支撑支于吊架两侧。吊罐升降过程中，支起盖板，罐内人员可受其保护而不致被下落松石打伤；作业时，放下盖板，以便进行工作。,风 动 横 撑,风动横撑是吊罐作业时，为防止其摆动而设置的稳定装置。横撑共有4个，反向对置，平行安装在平台底座下部。吊罐作业时，打开进气阀门，就可以将四个横撑分别支于天井两侧岩壁上。这样，不仅可以保护平台稳定，还可以减轻提升钢丝绳的负荷。吊罐运行时，将横撑缩回。,稳 定 钢 丝 绳,在吊罐底座的四个角上对称地安装有四条长600mm，直径28mm的钢丝绳。吊罐升降时，这些钢丝绳沿井壁滑动，以防止吊罐转动或摆动。,行 走 车 轮,吊罐底座上装有两对直径150mm、轨距600mm、轴距320mm的车轮，以保证吊罐在轨道上运行方便。,华一2型斜吊罐,这种吊罐是掘进斜天井用的。它由罐体、吊架、保护盖板三大部分组成，如“图2-2-5”所示。其主要技术性能为：,罐 体,罐体是华一2型斜吊罐的主要部分，其结构性能与华一1型吊罐相同。它由折叠平台l、伸缩支架2、风动横撑3三个部分组成如“图2-2-5”。由于有吊架的关系，平台在靠吊架的一侧没有设置折页和挡架。伸缩支架通过插入吊架上的自位销孔a内的销轴与吊架铰接，可使作业平台在掘进不同倾角的天井时保持水平位置。,吊 架,吊架是带动罐体升降和运行的部分，它由悬吊耳环4，行走车轮5和滑动撬板6三个部分组成。悬吊耳环上有四个并列的环孔b，可用销轴、V形吊钩与桃形环和提升钢丝绳连结；另有两个自位销孔 a 是连接罐体的。当掘进不同倾角的天井时，可选用适当的环孔与销孔，以保证吊罐升降时平稳。吊架底部装有两对车轮，除在轨道上运行之外，可在吊罐升降时，沿天井底板滚动，这样，就可以减少吊罐与天井底板岩壁之间的碰撞、摩擦，便于吊罐上下稳定运行。因此，在吊罐升降时，它可以起导向和减少摩擦的作用。为了减少震动，在车轮轴上安有减震弹簧。,吊架下面还装有两条滑动撬板，是为了在吊罐升降时能协同车轮共同起导向和减少摩擦作用的。,保 护 盖 板,保护盖板7借支撑8安在吊架上端，以保护罐内人员的安全。,提 升 绞 车,提升绞车是吊罐法掘进天井中升降吊罐的配套设备之一。用吊罐法掘进天井时，提升设备需要经常搬迁；提升时，因无导向装置，且往往因中心孔偏斜或天井四帮局部凹凸不平，则吊罐在运行中易发生碰壁卡帮，以及被落石冲击等情况。根据以上这些特点，对提升绞车除要求刹车可靠，有足够的容绳量外，还必须要求：提升速度慢，便于吊罐在上下运行遇到卡帮时进行处理，同时，也便于人员跟随吊罐下放的同时敷设爆破母线。绞车的提升能力不仅要求能承担吊罐本身及其所提升的人员、设备等全部重量，同时，还要考虑吊罐卡帮、落石冲击及过卷等情况产生时突然增大的负荷，这样，电动机才不致烧坏。根据多年的实践证明，吊罐绞车的提升速度不得超过57mmin，提升能力应为其所提升的全部总重量的12倍。同时，还要求绞车搬迁方便，安装容易。,在吊罐法掘进天井中，我国采用的提升绞车有两大类型：固定式绞车和游动式绞车(简称游动绞车)。前者就是通用的慢速电动绞车，它提升能力大，但与游动绞车相比，安装复杂，运搬不方便，要求绞车硐室大(一般比采用游动绞车时大一倍以上)，故它仅与大型吊罐配套使用，一般矿山多使用游动绞车。游动绞车的最大特点是，它本身装有两对行走车轮，在吊罐升降时，绞车是不固定的。它靠钢丝绳缠绕卷筒时产生的横向推力使绞车在轨道上自行来往游动，这样，就保证了钢丝绳在提放过程中始终对准天井中心孔，并使钢丝绳在卷筒上依次均匀地缠绕而不紊乱，从而就减少了钢丝绳与孔壁问的摩擦，以及吊罐在提放过程中因钢丝绳乱叠而造成的冲击动载荷，因而可以延长钢丝绳的寿命和使电动机不受到损坏。正是由于上述特点，也就将此种绞车取名为游动绞车。此外，游动绞车还具有体积小，搬运方便，安装容易，要求绞车硐室体积小等优点。,游动绞车是吊罐法掘进直、斜天井用得最广泛的专用提升设备。除少数矿山自制一部分外，绝大部分是由我国重庆矿山机械厂生产。该厂除生产功率为2.8千瓦的华一1型游动绞车外，为适应掘进高天井的需要，还生产了功率为4.5千瓦的提升能力较大的天井吊罐卷扬机(也可称游动绞车)，其技术性能见“表2-2-1”。该两种绞车均系行星齿轮传动。4.5千瓦绞车由电力驱动，华一1型游动绞车为风电两用的设备。采用风马达驱动，虽然具有过载保护，可以控制风量实现无级调速，不必经常用刹车来控制速度，可以减轻操作者的劳动强度等优点；但是开动风马达时，噪音较大，影响司机与罐上人员的联系，同时，用压风作动力的成本比电力高，当风压不够高时，绞车的提升还受到风压的影响。因此，生产中很少使用风动的。此类提升设备主要与华一1型直吊罐、华一2型斜吊罐等轻型吊罐配套使用。,提升钢丝绳是提升设备的主要部件，它不仅要负担吊罐本身以及所提升的人员、设备等全部重量，同时还要考虑卡帮、过卷时不被提升绞车拉断，因此，必须要求钢丝绳的最大牵引力大干绞车的提升能力，才能确保人员与设备的绝对安全。为了适应上述要求，根据生产实践经验，应将钢丝绳的安全系数增大至十三倍以上才为安全可靠。此外，为了减少钢丝绳弯曲应力，在选择钢丝绳时，钢丝绳直径还必须与卷筒直径相适应。钢丝绳与吊罐的联接，我国除少数矿山采用绳卡外，大多数矿山都采用钢丝绳编插结构。采用绳卡的最大缺点是，上下空绳时，绳卡不易通过中心孔。此外，绳卡受震动容易松动，需要经常检查与拧紧。钢丝绳编插结构是将编插的钢丝绳段破成单股，用专用的编插工具将每股钢丝绳按顺序均匀地编插在主体钢丝绳内，这样，就形成了一个编插的钢丝绳环。编插长度不应小于800mm。这种编插结构无接头，既牢靠，又易通过中心孔。因此，已被很多矿山推广使用。,吊罐法掘进天井前的准备工作,开凿必要的硐室和钻凿中心孔是吊罐法掘进前的两项主要准备工作。其它准备工作有安装绞车和信号设施以及掘进前用普通法先开凿两茬炮的天井等等。,上下硐室的开凿,在吊罐法掘进天井之前，为了安装设备、准备作业地点和放炮时便于吊罐避炮，必须在上下中段开凿硐室。（1）上部硐室 上部硐室的规格尺寸主要根据中心孔钻凿的方向而定。若中心孔自下而上钻凿，上部硐室只是为了安装绞车，此时硐室规格只需考虑绞车的尺寸及操作方便即可。例如用华一1型游动绞车提升时，硐室规格为长宽高=3.02.22.0m。若中心孔选用地质钻自上而下钻凿，上部硐室尺寸还应满足打中心孔时安装钻机和便于钻机操作的需要，具体尺寸视所用钻机而定。为了节省辅助工程量，上部硐室尽量利用原有坑道；如不足时，可据具体情况扩大。（2）下部硐室 当采用装岩机装岩和中心孔自上而下钻凿时，下部硐室主要是为装岩和吊罐出入井筒用的，其尺寸以保证装岩和吊罐出入方便为原则。一般只需将连接天井处的长约45m的一段平巷适当加高即可。,如果用装岩机装岩和潜孔钻机(YQ一100或FQ一100)自下向上钻凿时，则需在天井下部开凿打中心孔的钻机硐室。其规格在打倾斜孔时：32.53m；打垂直孔时：2.52.53.0m。如果底部采用漏斗装岩，除进行上述准备工作外，还应在下中段开凿人行道、联络道和出碴井，其布置如“图2-2-6”。如果是掘进大型主溜井，必须在下中段开凿放矿闸门硐室，以便在硐室内安装装岩用的临时漏斗，以及在硐室内安设板台，作为放炮时吊罐避炮的地方，其布置见“图2-2-7”。如果中心孔自下向上钻凿，此板台还可用来进行钻孔。,天井下部用普通方法先掘进两茬炮。之后，通过中心孔放下提升钢丝绳系上吊罐，此后便可采用吊罐法掘进天井。,钻凿中心孔,（1）钻孔设备的选择 天井中心孔的钻凿可以采用地质钻机或潜孔钻机。当使用地质钻机钻凿天井中心孔时，都是自上而下进行的。地质钻机的优点是钻孔偏斜率比潜孔钻机小，作业条件好。但穿孔速度慢，工效低，同时必须开凿较大的硐室。采用潜孔钻机自下而上钻凿时，下部安放钻机的硐室就可以作为天井下部的一段，同时穿孔速度比地质钻机快，工效也高。因此，除钻进深度大干60m的中心孔需要使用地质钻机外，其它情况均宜采用潜孔钻机钻凿中心孔。但是，必须指出，潜孔钻机钻孔时的偏斜率还是较大的，同时，穿孔效率还不能适应生产发展的需要。因此，研制一种效率高，偏斜率小，同时又能钻较深的钻孔的新型钻孔设备，对吊罐法的推广和应用将起着重要的作用。中心孔直径一般采用100130mm。,（2）中心孔钻进的偏斜问题无论用地质钻机自上而下钻进或用潜孔钻机自下而上钻进，中心孔的偏斜都是经常发生的。中心孔钻进深度越大，其偏斜越严重。钻孔偏斜较大，则不便于吊罐的上下和安全施工。尤其是中心孔偏出了天井断面之后，为了找孔，还必须增加为找孔而开凿的工程量。偏斜很严重时，必须重新钻凿新的中心孔，因而会拖延施工的期限，增大掘进成本。从这里我们便可以看到吊罐法掘进天井的关键工程是中心孔的钻凿质量。为此，除了研制一种效率高，偏斜小，同时又能钻凿更深的中心孔的钻机外，在目前应在生产实践中仔细观察分析中心孔发生偏斜的原因，找出行之有效的措施，做到及时纠偏，确保钻孔的偏斜率不超过2(指偏离中心孔的距离与天井长度之比)。,潜孔钻机钻凿中心孔产生偏斜的原因是多方面的，有客观因素，也有主观因素：1）钻机安装不正，不牢，校正工作不严，造成起始偏斜和钻进过程中的的连续偏斜。2）当钻孔穿过软硬不均的岩层时，因岩石的可钻性不一，易发生有规律的偏斜，例如，当钻头由软岩层进入硬岩层时，如钻孔方向与岩层层面倾角相接近，钻孔将沿层面偏向软岩层一方如“图2-2-8”。当钻头通过断层节理裂隙发育地带，而断层面和裂隙方向与钻孔方向相近时，钻孔通常是沿断层面或裂隙面偏斜。在其它情况下钻孔多向断层面或裂隙面的下盘方向偏斜。3）打倾斜孔时，因钻杆重量的影响，钻孔易向下偏斜。一般钻孔倾角越大，岩石较硬，钻孔较短，偏斜越小；相反，倾角越小，岩石较软，钻孔较长，则偏斜越大。,4）操作不熟练。比如开孔时，孔口不平就开钻；又如什么时候推进要快，什么时候推进要慢，没有根据岩石的变化情况来调整；开钻后，哪些部件易松动，哪些部件已经磨损，不甚了解等，都可能导致钻孔偏斜。其它，如钻杆在钻进中发生摆动，钻杆本身已经弯曲，某些钻孔事故处理不当等等，也是引起钻孔偏斜的原因。从以上分析可以看出，主观上的因素是主要的，某些客观因素，经人们发现之后，采取了相应的措施，问题也可以得到解决。根据孔斜原因，采取以下措施可以适当地防止或减少潜孔钻机钻孔的偏斜：,1）首先要了解天井中心孔穿过岩层的情况及其变化的情况，了解断层、破碎带、岩层变换等的确切位置，以便提前采取相应的措施；另一方面在钻进过程中，要经常注意钻孔内淌出的泥浆颜色的变化，注意推进速度是否发生突变，注意卡钻情况的发生，做到及时地调整推进压力和采取相应的措施。,2）打倾斜孔时，为了克服钻杆重量影响所造成的钻孔偏斜，在安装钻机时，可根据钻孔的偏斜方向和偏角大小，朝相反的方向偏一个校正角，如“图2-2-9”所示。也就是说，要求钻机的开孔角度比钻孔设计倾角要大一个校正角，这样就可以使钻孔上口最后仍落入设计位置。校正角的大小，需视岩石性质、钻孔倾角和天井高度来确定。一般说来，在岩软、钻孔倾角较小、井高时，所用的校正角要大一些；在岩硬、钻孔倾角较大、井浅时，校正角要小些。3）开孔时，为了使孔口处的岩石平整，为钻孔创造较好的条件，开钻时不应给压太大，待钻头将岩面磨平，最好钻进300400mm经校正无误以后，再给足全压进行钻进。切不可急于求成，以免起钻之初就发生偏斜。,4）为了减少钻杆在钻进时的摆动，可以在冲击器后面，接一导向钻杆，以协助冲击器定向。导向钻杆是由一节钻杆外面焊有34根长500700mm的圆钢做成。它直接与冲击器相连，其构造如“图2-2-10”所示。,5）确保钻机的安装质量，也是防止钻孔偏斜的重要措施。一般在安装钻机时，必须使钻机位置对准孔口的位置、方向和倾角，并应适当加一校正角。钻机的安装位置必须用半圆仪和垂球校正。立柱的上下端岩面最好要平整些，上下两端都要垫上木板。立柱上下端的岩石应力求坚固稳定，并注意立柱上下端是否抵紧。在钻进中要经常注意钻机的某些部件是否松动，以便及时拧紧。6）经常检查钻杆是否发生弯曲；对已经弯曲的钻杆，必须经过矫正之后才能使用。7）注意钻工的技术培训，提高其责任感和技术水平；相应地还要制定一些必要的操作规程，以切实保证提高钻凿中心孔的质量。,设备及管线安装,(1)在上部铺设轨道 轨道的铺设必须要求水平，同时轨道的中心线应与中心孔的中心相适应，以便保证绞车在钢丝绳的横推力作用下自行地在轨道上来往游动，使钢丝绳始终自动对准中心孔。铺轨后，即将游动绞车推入硐内。为了防止杂散电流造成爆破事故，绞车硐室内的轨道切忌与电机车轨道相连。(2)安装风水管、爆破及照明线路和专用讯号联络装置绞车硐室和下部中段与天井工作面之间的讯号联络，通常要用敷设的专用电铃和电话线路来保证的。这些线路是通过附近天井或钻孔敷设的，应当及时检查讯号是否畅通。此外，在掘进天井之前，还要在下中段敷设专用的爆破线路。采用普通电雷管起爆耐，为了保证爆破作业的安全，在装药前切断作业地点的一切电源，还必须在上下中段距离作业地点50m处，在各种电源线路上安装断源开关。,掘 进 工 作,在完成上述准备工作之后，便可开始天井上掘工作。在每个循环开始之前，首先从上中段由绞车工经中心孔往下放钢丝绳，井底由装岩工对上一循环爆下来的岩石进行洒水。此时，凿岩工把作业时所需的凿岩机、钎杆及爆破器材等装入吊罐内(爆破器材需放在特制的炸药箱内)。等钢丝绳放到井底后，打停铃，凿岩工取下重锤，用销轴将吊罐挂在钢丝绳上，并撑开保护盖板，然后发出提罐信号。当吊罐提至离井底岩碴面后，凿岩工发出停罐信号。待吊罐停稳后，两名凿岩工迅速进入罐内各站一方，再发出提罐信号。在提罐过程中，应根据情况发出落罐或停罐信号，以处理卡帮或松石，然后继续提升。当吊罐提至距工作面约2m时便停罐。这时，凿岩工站在保护盖板的下面处理工作面松石，待认为安全后方可放下保护盖板，用信号通知下部人员开风水门，打开风动横撑，稳定吊罐，展开工作平台的折页，开始凿岩工作。,如果是采用凿岩与出碴平行作业，在工作面凿岩的同时，装岩工便可以在井底装运上一循环爆下来的岩碴。凿岩结束后，凿岩工收拾凿岩工具，用高压水冲洗吊罐，缩回风动横撑，用信号通知下部人员关闭风水门，然后，凿岩工进行装药联线工作。装药联线完毕，将平台折页竖起，撑开保护盖板，然后通知绞车司机落罐。在落罐过程中，同时下放爆破母线。当吊罐落至离井底05m时停罐，待凿岩工出罐后继续落罐，直至拖到井底轨道以后，摘下钢丝绳，挂上重锤，通知绞车司机提升空绳。同时，用人力或装岩机将吊罐拉到距天井口34m的安全处(吊罐避炮硐室或平巷)避炮。待空绳提至上中段后，绞车司机将绞车推离中心孔。上下经联系好后，接好母线，合闸起爆，同时开动下部局部扇风机。响炮后绞车司机立即把高压风水胶皮管插入中心孔，由上而下吹走炮烟。当炮烟被排除之后，便开始下放钢丝绳进行下一作业循环。如果是采用凿岩与出碴顺序作业，此时便可以开始出碴。当岩碴出净以后，就开始下一次作业循环。下面介绍吊罐法掘进天井的主要施工工艺要点。,凿 岩 爆 破,用吊罐法掘进天井时，由于吊罐需要沿井筒升降，钢丝绳需要通过中心孔上下，因此，保证井筒规格质量和中心孔不被堵塞，就成为凿岩爆破工作中十分重要而突出的问题。如果这一工作没搞好，将直接影响吊罐施工的安全和掘进速度，因此，必须严肃认真对待。采用吊罐法掘进天井时，打眼采用YSP-45型凿岩机。一般有两名凿岩工上罐负责凿岩、装药和联线。凿岩时，两名凿岩工各站在工作平台的一侧，对称进行打眼，这样有利于吊罐保持受力均衡，不致因打眼而发生摇摆。,天井掘进的炮眼排列很重要，炮眼排列的好坏直接关系到一茬炮的爆破效果，特特是在天井的断面小，围岩对炮眼的夹制性大的情况。因此，过去采用普通法掘进时的爆破效果不好，炮眼利用率低。吊罐法掘进天井由于有中心孔可以作为人工自由面，而改善了爆破条件，故在排眼时都要考虑如何利用中心孔作爆破自由面，并使眼深不受天井断面小的限制。施工中一般采用直线掏槽，其掏槽眼必须与中心孔保持平行。掏槽眼距中心孔的间距，应根据岩石性质来确定，一般在硬岩中采用的间距较小，软岩中较大。,掏槽眼是最先起爆的炮眼，它的爆破条件最差，它的装药量自然较其它炮眼多。一些矿山掘进天井的实践证明，掏槽眼多装药不仅可以保证掏槽效果，而且可以使中心孔不被挤死。在硬岩中其装药系数一般控制在8085，l号掏槽眼甚至可达90，软岩中一般应控制在7080左右。在斜天井掘进中，为了保证底板比较光滑平整，有利于吊罐沿底板上下滑行，天井底板要求采用多打眼少装药的光面爆破法进行爆破，这样，有利于保证底板在爆破时获得平整轮廓。必须看到，当用斜吊罐掘进斜天井时，由于天井的底板不平整光滑，修整底板的时问和吊罐上下滑行所花的时问比较多，显著地影响天井掘进的速度，故在掘进斜天井时，对怎样保证底板平整应给予足够的重视。,起爆方法有激发器起爆非电导爆管和电雷管起爆。为避免杂散电流的威胁，一般多采用激发器起爆非电导爆管的起爆方法。在电力点火的方法中，各矿山又用了多种不同的方法。例如有用高电阻丝直接引燃炮眼中起爆导火线的点火方法；有用点火电桥通过引火导火线和铁皮三通再引燃起爆导火线的点火方法。,（1）利用点火电桥、引火导火线和铁皮三通通电点火的方法 其网路联结如“2-2-11”图所示。图中l为点火电桥，系采用迟发普通电雷管的引火头部分做成，用于通电后点燃引火导火线2。铁皮三通3分别与各炮眼的起爆导火线4相接。接通电源以后，点火电桥产生爆炸，点燃引火导火线，再由引火导火线依次点燃各炮眼中的起爆导火线，这样就引起各炮眼中的雷管爆炸，而达到起爆炸药的目的。各炮眼的爆破顺序可由三通的置放先后顺序或每一炮眼中导火线的长度来控制。起爆电源可用井下的36伏照明电。在听到点火电桥爆炸时发出的响声后，应立即从天井内拉出爆破母线5，放在安全地点，使其不被爆下来的岩石打坏，这样，可以节省母线的消耗量。,利用上法起爆时，为防止爆破时发生故障，必须采取以下措施：1）三通一定要夹紧，以使引火导火线在外力作用下，仍然与起爆导火线保持良好的接触。2）工作面有滴水时，三通联接处必须用防水胶布包扎，或用黄油涂抹，并且要将三通口朝下。3）必须注意不使引火导火线切口受潮。4）在引火导火线上安装三通时，必须使引火切口对正三通口，夹紧后应再检查一次。,(2)利用高电阻丝通电直接点燃导火线的起爆方法 其爆破网路如“图2-2-12”。高电阻丝系采用31号铁铬铝电热合金丝(即电炉的电阻丝，规格为220伏，12千瓦)。此法是将长约20cm的电阻丝横穿导火线药芯。从装药联线方便考虑，一根电阻丝穿过的导火线数，以四、五根为宜。在电阻丝穿过的地方和导火线的端部，都要用防水胶布包扎，以防水浸入导火线药芯。电源接通后，由高电阻丝所产生的热能点燃导火线，最后导致炸药爆炸。为了从天井内及时拉下爆破母线，使其不被爆下来的岩石打坏，在网路中安有一个信号雷管用来告知通电后导火线点燃与否。等信号雷管一响，马上就从天井内拉出母线。每个炮眼的爆破顺序由导火线的长度来控制。根据施工实践证明，使用高电阻丝点火，要用380伏的交流电源，这就更有利于保证在有杂散电流威胁的情况下爆破工作的安全。,以上两种起爆方法，都可以保证在有杂散电流情况下安全作业，特别是第二种方法受杂散电流的威胁更小，操作更简单。采用普通电雷管起爆时，在装药之前，必须测定杂散电流。为确保作业的安全，要求杂散电流不超过50毫安，电压不得超过3伏。如已超过，必须将上下中段50m以内的各种电源切断，待杂散电流和电压降低后，才允许装药。联线时应注意避免脚线接点与大地接触，以免因杂散电流而造成早爆事故。采用吊罐法掘进天井时，爆破网路必须要求接牢，并应用木桩将网路固定在天井周帮一角处(如系倾斜天井应固定在天井顶帮一角处)，使线路尽可能远离中心孔，以免下罐或收钢丝绳时将线路拉脱。爆破母线与脚线联结时，必须将母线的另一端短路并用胶布包好。落罐时由一人专放母线，并设法分段固定在井帮一角处(这种固定应以不妨碍起爆后将母线拉出为原则)。待罐下至井底，人员出罐，上下中段的人员和作业设备撤到安全地点，上下取得联系后，才允许合闸起爆。,通 风 防 尘,用普通法掘进天井时，通风所占的时间较多，特别是在高天井掘进时。采用吊罐掘进天井，就可以利用中心孔加强通风，有利于缩短通风时间。常用的方法是，在上中段通过中心孔下放胶皮风、水管(下放深度约10m左右)，通以高压风和高压水，将炮烟自上向下吹洗，同时于下中段天井口附近安设局部扇风机将炮烟向外抽出。这种方法效果较好，大约在1015分钟内就可将炮烟自井筒内全部排出。此外，为了缩短通风时间，有的矿采用了在上中段中心孔上端安装高压离心式风机(8185号)利用中心孔进行抽风的方法，如“图2-2-13”所示。一般放炮后1015分钟也可以将天井内的炮烟排净。此法的主要特点是节省了高压风和高压水的消耗，但安装工作较复杂。采用此法时，在风机进风口风筒中应加设铁丝网，以防止抽出的碎石打坏风机叶轮。同时，在进风口一侧，风筒各联接处都要加装橡皮垫圈，以防止漏风，否则，将严重影响通风效果。风机的出风口应接风筒，以便将炮烟送至巷道外。,在下中段安设的轴流式风机，仍需保留，这对于抽出下部因装岩而产生的粉尘和放炮后由天井溢出到平巷的炮烟仍起一定作用。为了防止二次扬尘，该矿在吊罐上安装了清洗井壁用的喷雾洒水装置。由于中心孔的存在，应用以上各法都可以在15分钟左右将炮烟排除干净，但防尘的方法仍停留在喷雾洒水和湿式凿岩的水平上，工作面附近的粉尘浓度仍然较高，有待进一步改进。,出 碴,为了缩短出碴时间，出碴可与凿岩平行作业。装岩方法目前广泛应用装岩机装岩，其次还有采用漏斗装岩的见“图2-2-6”。漏斗装岩方法的效率虽高，但只适用于天井下部结构可以作为生产中的人行井和联络道，或者在缺乏装岩机的情况下。,劳动组织与作业方式,采用吊罐法掘进天井，虽然解决了掘进工作中的机械化问题，但如果不采用合理的劳动组织与作业方式，要发挥设备的作用来提高掘进速度与工效也是不可能的。根据我国各矿山组织快速掘进的经验，采用吊罐法掘进天井，最好成立专门吊罐掘进队，下设准备小组和掘进小组，由掘进队统一进行领导。其中准备小组主要负责打天井中心孔，开凿天井上下硐室，以及运搬与安装设备(主要指吊罐与