搜索
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10～15％；占采准切割工程量的40～50％。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1200～1300mm。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。•Smin≥Q/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＝0.6～1；•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1.5×1.5m2、1.8×1.8m2、2.0×2.0m2；D＝1.2m、D＝1.5m等。过去常用的矩形断面尺寸有：1.3×1.5m2、1.5×1.9m2、1.6×1.9m2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50º左右的倾角向上掘1~2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2.0~2.2m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12~13cm的圆木横撑在天井顶底板之间，并在其上铺以厚度4~5cm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≥80º的天井中呈水平位置。当天井倾角小于80º时，为了便于打眼，工作台必须迎着工作面与水平面成3º~7º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30~35mm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10º~15º，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YSP－45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1.4~1.8m。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6~8m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3~4m。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20~30m，工班工效只达0.2m，每m天井消耗木材达0.14~0.20m3。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100～186m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100～300mm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