掘砌工职业技能提升教材(立井部分).doc

中煤矿建集团职业技能提升教材

掘 砌 工
（立 井 部 分）

中煤矿山建设集团职工培训中心

目 录
第一章 基本知识 1
第一节 立井井筒的种类 1
第二节 立井井筒的组成 2
第三节 立井井颈、壁座和井底结构 3
第四节 立井井筒断面设计 6
第二章 凿井设施及施工准备 9
第一节 凿井井架 9
第二节 凿井工作盘 12
第三节 提升、悬吊系统 15
第四节 排矸装置 17
第五节 施工准备 18
第六节 施工方式与施工组织 22
第三章 立井井筒的锁口施工 32
第一节 临时锁口施工 32
第二节 永久锁口施工 33
第四章 立井井筒的表土段施工 37
第一节 表土段普通施工法分类 37
第二节 表土段特殊施工法分类 42
第三节 表土掘砌工艺 45
第四节 冻结段套壁施工工艺 52
第五章 立井井筒基岩段掘砌施工 65
第一节 钻眼爆破 65
第二节 装岩出矸 80
第三节 基岩段临时支护 89
第四节 立模砌壁 90
第五节 施工管理 93
第六章 立井井筒相关硐室掘砌施工 95
第一节 硐室施工技术 95
第二节 硐室施工特点 96
第三节 硐室施工方法 96
第四节 与井筒相连硐室的施工方法 99
第七章 特殊地层施工 101
第一节 特殊地层 101
第二节 立井防治水工作 103
第三节 立井施工“一通三防”基本知识 114
第八章 井筒施工辅助工作 128
第一节 凿井设备布置 128
第二节 测量 130
第九章 立井掘进施工质量控制 131
第一节 质量控制 131
第二节 立井掘进过程质量控制 134
第三节 模板工程质量控制 137
第四节 钢筋工程质量控制 140
第五节 现场制作混凝土质量控制 141
第六节 混凝土支护工程质量控制 143
第七节 锚杆支护工程质量控制 145
第八节 喷射混凝土支护工程质量控制 147
第九节 质量保证措施 148
第十章 安全管理及基础知识 155
第一节 法律法规 155
第二节 入井须知 155
第三节 凿井矿建专业安全操作规范 160
第四节 井筒施工防坠安全管理 202
第五节 凿井灾害预防及事故自救、互救知识 206
第六节 各类事故案例及分析 223

第一章 基本知识
第一节 立井井筒的种类

立井井筒是矿井通达地面的主要进出口，是矿井生产期间提升煤炭（或矸石）、升降人员、运送材料设备、以及通风和排水的咽喉工程。
立井井筒按用途的不同可分为以下几种：
一、主井
专门用作提升煤炭的井筒称为主井。在大、中型矿井中，提升煤炭的容器为箕斗，所以主井又称箕斗井，其断面布置如图1-1所示。

图1-1 箕斗主井断面图
二、副井
用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒称为副井。副井的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井，副井通常都兼作全矿的进风井。其断面布置如图1-2所示。

图1-2 罐笼井断面图
三、风井
专门用作通风的井筒称为风井。风井除用作出风外，又可作为矿井的安全出口，风井有时也安设提升设备。
除上述情况外，有的矿井在一个井筒内同时安设箕斗和罐笼两种提升容器，兼有主、副井功能，这类立井称为混合井。
我国煤矿中，立井井筒一般都采用圆形断面。
如图1-1、图1-2所示，在提升井筒内除设有专为布置提升容器的提升间外，根据需要还设有梯子间、管路间以及延深间等。用作矿井安全出口的风井，需设梯子间。

第二节 立井井筒的组成
立井井筒自上而下由井颈、井身、井底三部分组成，如图1-3所示。靠近地表的一段井筒叫做井颈，此段内常开有各种孔口。井颈的深度一般为15～20m，井塔提升时可达20～60m。井颈以下至罐笼进出车水平或箕斗装载水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主干部分，所占井深的比例最大。井底的深度是由提升过卷高度、井底设备要求以及井底水窝深度决定的。罐笼井的井底深度一般为10m左右；箕斗井井底深度一般为35～75m。这三部分长度的总和就是井筒的全深。

图1-3 井筒的组成
第三节 立井井颈、壁座和井底结构
一、井颈
如图1-4所示。井颈的作用，除承受井口附近土层的侧压力及建筑物荷载所引起的侧压力外，有时还作为提升井架和井塔的基础，还要承受井架或井塔的重量与提升冲击荷载。
（一）、井颈的特点
1、井颈处在松散含水的表土层或破碎风化的岩层内，承受的地压较大。
2、生产井架或井塔的基础，将其自重及提升荷载传到井颈部分，使井颈壁的厚度大大增加。
3、井口附近建筑物的基础，增大了井颈壁承受的侧压力。因之，在井颈壁内往往要加放钢筋。
4、井颈壁上往往需要开设各种孔洞，削弱了井颈强度。
（二）、井颈的结构和类型
井颈部分和井身一样，也要安设罐梁、罐道、梯子间和管缆间等。另外井颈段还要装设防火铁门和承接装置基础，设置安全通道、暖风道（在严寒地区）、同风井井颈斜交的通风道等孔洞。
井颈型式主要取决于井筒断面形状及用途、井口构筑物传递给井颈的垂直荷载、井颈穿过地层的稳定性情况和物理力学性质、井颈支护材料及施工方法等因素。常用的井颈型式有下述几种：
1、台阶形井颈（图1-4）。
2、倒锥形井颈（图1-5）。

图1-4 台阶形井颈

图1-5 倒锥形井颈
（三）、井颈的深度和厚度
井颈的深度主要受表土层的深度控制。在浅表土中井颈深度可取表土层全厚加2～3m，按基岩风化程度来定。在深表土中，井颈深度可取为表土层全厚的一部分，但第一个壁座要选择在不透水的稳定土层中。
井颈的总深度可以等于浅表土的全厚，也可为厚表土的一部分，一般为8～15m。若多绳井塔与井筒固接，则井塔影响井颈的深度可达20～60m。
井颈用混凝土或钢筋混凝土砌筑，厚度一般不小于500mm，为了安放和锚固井架的支承框架，最上端的厚度有时可达1.0～1.5m，向下成台阶式逐渐减薄。
二、壁座
以往在立井、斜井的井颈下部、在厚表土下部基岩处、马头门上部、需要延深井筒的井底等，都要设置壁座。人们认为壁座是保证其上部井筒稳定的重要组成部分。用它可以承托井颈和作用于井颈上的井架、设备等的部分或全部重力。
三、井底结构
井底是井底车场进出车水平（或箕斗装载水平）以下的井筒部分。井底的布置及深度，主要依据井筒用途、提升系统、提升容器、井筒装备、罐笼层数、进出车方式、井筒淋水量、并结合井筒延深方式、井底排水及清理方式等因素确定。
（一）、罐笼井井底
不提人的罐笼井井底多采用罐梁或托罐座承接罐笼，如不考虑延深，托罐梁下留2m以上的水窝即可。井窝存水可用潜水泵排除。
提升人员的罐笼井井底一般采用摇台承接罐笼。
1、单绳提升人员的罐笼井井底
当采用刚性罐道时，在摇台下应留过卷深度（其大小由提升系统决定），以防提升过卷时蹾罐。在过卷深度处设托罐梁，托罐梁下设防坠保险器钢丝绳拉紧装置固定梁，并留2～5m水窝（见图1-6。
当采用钢丝绳罐道时，托罐梁下面要设置钢丝绳罐道固定梁及钢丝绳拉紧装置平台梁，故井窝要比刚性罐道的井窝深一些（见图1-7。

图1-6单绳提升钢罐道罐笼井井底结构 图1-7 单绳提升钢丝绳罐道井底结构
2、多绳提升人员的罐笼井井底
多绳提升系统中，在井底过卷深度内设置木质楔形罐道，并在楔形罐道终点水平下设防撞梁及防扭梁，以防过卷时蹾罐和尾绳扭结事故发生。
当采用钢罐道时，井窝深度（见图1-8），采用钢丝绳罐道时，井窝深度（见图1-9。

图1-8绳提升钢罐道罐笼井井底结构 图1-9绳提升钢丝绳罐道
井井底结构
（二）、箕斗井井底
箕斗井的井底，是指箕斗装载水平以下的一段井筒，主要包括井筒接受仓及水窝。因此，箕斗井的井窝设计应与清理撒煤系统统一考虑，其深度主要取决于清理撒煤方式。

第四节 立井井筒断面设计
一、立井井壁结构
井壁是井筒重要的组成部分，其作用是承受地压、封堵涌水、防止围岩风化等。合理选择井壁材料和结构，对节约原材料、降低成本、保证井筒质量、加快建井速度等都具有重要意义。
井壁的结构主要有以下几种类型：
（一）．砌筑井壁
砌筑井壁（图1-10a、b）常用材料有料石、砖和混凝土预制块等，胶结材料主要是水泥砂浆。
（二）．整体浇筑式井壁
整体浇筑式井壁有混凝土和钢筋混凝土井壁两种（图1-10c），混凝土井壁使用年限长，抗压强度高，封水性好，成本比料石井壁低，且便于机械化施工，已成为井壁的主要形式。钢筋混凝土井壁，强度高，能承担不均匀地压，但施工复杂、效率较低，通常只在特殊地质条件下，如穿过不稳定表土层、断层破碎带等，以及承担井塔荷载的井颈部分使用。
（三）．锚喷井壁
锚喷井壁（图1-10d）是一种新型支护形式，但仅限于主井、风井中采用。其特点是井壁薄（一般50～200mm）、强度高、粘结力强、抗弯性能好、施工效率高、施工速度快。目前喷混凝土井壁主要用在淋水不大，岩层比较稳定的条件下。在较松软的岩层中，则采用金属网喷射混凝土或锚杆、金属网喷射混凝土联合支护。
（四）．装配式井壁
装配式大弧板井壁（图1-10e、f）是预先在地面预制成大型弧板（有钢筋混凝土或铸铁的），然后送至井下装配起来，最后进行壁后注浆。

图1-10立井井壁结构
（五）．复合井壁
复合井壁是由两层以上的井壁组合而成，多用于冻结法凿井的永久性支护，也可用于具有膨胀性质的岩层中和较大地应力的岩层中，解决由冻结压力、膨胀压力和温度应力等所引起的井壁破坏，达到防水、高强、可滑动三方面的要求。
二、井壁厚度确定
设计井壁厚度，必须首先确定井壁上所受的荷载。作用在井壁上的荷载分为恒荷载、活荷载和特殊荷载。恒荷载主要有井壁自重，井口构筑物对井壁施加的荷载；活荷载主要有地层（包括地下水）的压力，冻结法施工时的冻结压力，温度应力，壁后注浆的注浆压力，施工时的吊挂力等；特殊荷载有提升绳断绳时通过井架传给井壁的荷载和地震力。
三、编制井筒工程量及材料消耗量表
井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井筒工程量和材料消耗量，汇总成表。
井筒工程量的统计自上至下分段（如表土、基岩、壁座等）进行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土、锚杆等）进行，最后汇总列表。
四、绘制井筒施工图
井筒施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布置情况，用1: 20或1:50比例尺绘制井筒的横断面施工图，如图1-1、图1-2所示。除正常横断面外，有时还要绘特殊断面图，如井架托梁处、风硐口、井底楔形罐道等的断面图。

思考题
1. 立井井筒按用途分为哪几种？
2. 立井井筒有哪几部分组成？
3. 常用的井颈型式有哪几种？
4. 壁座的型式有哪几种？

第二章 凿井设施及施工准备

立井井筒施工时，为了满足掘进提升、翻卸矸石、砌筑井壁和悬吊井内施工设施的需要，必须设置凿井井架、天轮平台、翻矸台、封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘、以及提升系统和砌壁模板等凿井结构物。有一些凿井结构物是定型的，可以根据施工条件选取（如凿井井架），有一些则要根据施工条件进行设计计算。本章重点介绍几个主要凿井结构物的结构特点和设计的原则。
第一节 凿井井架
凿井井架是专为凿井提升及悬吊掘进设备而设立的，建井结束后将其拆除，再在井口安装生产井架。因此，凿井井架亦称临时井架。
我国凿井时大都采用亭式钢管井架（图2-1），这种井架的四面具有相同的稳定性，天轮及地面提绞设备可以在井架四周布置。亭式井架采用装配式结构，其优点是：可以多次重复使用，一般不需要更换构件；每个构件重量不大，安装、拆卸和运输都比较方便；防火性能好；承载能力大，坚固耐用，可以满足井下和井口作业的需要。
除亭式钢管井架外，个别地方还使用过三腿式钢凿井井架，在地方小煤矿也使用过木井架。
近年来，一些单位开始利用永久井架或永久井塔代替凿井井架开凿立井，省去了凿井井架的安装拆卸，虽延长了凿井准备期，但对整个建井工期影响不大，提高了投资效益。最近设计单位又设计出生产建井两用井架，它既服务于建井提升用，又服务于矿井生产提升用，是一种将凿井井架和生产井架的特点相结合的新型井架。永久井架和永久井塔是专为生产矿井设计的，利用永久井架和永久井塔凿井，必须对其改造或加固，以满足凿井的要求。两用井架的问世，将此问题彻底解决，显示出极大的优越性，如淮南顾南进风井、张北副井等两淮地区很多矿井均应用生产凿井两用井架进行立井井筒的施工。

图2-1 亭式钢管井架

亭式钢凿井井架在目前建井工程中使用最为广泛。根据井架高度、天轮平台尺寸及其适用的井筒直径、井筒深度等条件，亭式钢管井架共有六个规格，其编号为I、II、III、IV、新IV和V型，分别适用于井深200、400、600、800及1100m。随着我国井筒深度的加大及凿井机械化程度的提高，IV型以下的凿井井架已很少应用。近年来，随着大直径、超深立井的出现，新式的VI型井架也在应用，如中煤矿山建设集团研制的VI型井架，可适用于井径12m，井深1600m的立井凿井要求。各型号井架的技术规格见表2-1.
表2-1 MZJ型亭式凿井井架技术规格
井架
型号
井筒深度/m
井筒直径/m
主体架角柱
跨距/m
天轮平台
尺寸/m
由基础顶面至第一层平台高度/m
井架
总质量/t
悬吊总荷重/kN
工作时
断绳时
I
200
4.6～6.0
10×10
5.5×5.5
5.0
25.649
666.4
901.6
II
400
5.0～6.5
12×12
6.0×6.0
5.8
30.584
1127.0
1470.0
III
600
5.5～7.0
12×12
6.5×6.5
5.9
32.284
1577.8
1960.0
IV
800
6.0～8.0
14×14
7.0×7.0
6.6
48.215
2793.0
3469.2
新IV
800
6.0～8.0
16×16
7.25×7.25
10.4
83.020
3243.8
3978.8
V
1100
6.5～8.0
16×16
7.5×7.5
10.3
98.000
4184.6
10456.6

亭式钢凿井井架是由天轮房，天轮平台、主体架、翻矸台、扶梯和基础等主要部分所组成的，如图2-1所示。
一、天轮房
天轮房位于井架顶部，由四根角柱、上部横梁、水平联杆及两根用来安装和检修天轮的工字钢梁组成。为防雨雪，上部设有屋面并装有避雷针。天轮房的作用是安装、检修天轮，保护天轮免受雨雪侵袭。
二、天轮平台
天轮平台位于凿井井架顶部，为框形平台结构，用于安置天轮梁。天轮由天轮梁支撑，并直接承受全部提升物料和悬吊掘砌设备的荷载。荷载经由天轮、天轮梁、天轮平台主梁传递给凿井井架的主体架。天轮平台是由四条边梁和一条中梁组成的“曰”字型框架。
三、主体架
主体架是一个由四扇梯形桁架组成的空间结构。上部与天轮平台的中梁和边梁用螺栓连接，下部则立于井架基础上。主体架主要承受天轮平台传递来的荷载，并将其传给基础。
主体架的角柱和撑柱一般用无缝钢管制成。构件之间用法兰盘和螺栓联结。
四、翻矸台
立井施工时，井内爆破下的岩石，由抓岩机装入矸石吊桶，由提升机提到井口上方的翻矸台上，经卸矸装置卸矸入矸石仓，由运输设备运往排矸场。翻矸台是用来翻卸矸石的工作平台，它是一个独立的结构（图2-2示）。矸台下设矸石仓，仓体由型钢及钢板制成，下有支架及基础，落地式矸石仓容积为500～600 m3。

图2-2 溜矸槽连接 图2-3架基础

六、基础
凿井井架基础有四个，成截锥形，分别支承主体架的四个柱脚。基础材料通常为C15以上的混凝土（图2-3）
第二节 凿井工作盘
立井施工时，需要在井内设置一系列的凿井工作盘。如封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘及其它特殊用途的作业盘等。这些盘一般都是钢结构。
一、封口盘
封口盘是设置在井口地面上的工作平台，又称井盖。它是作为升降人员、设备、物料和装拆管路的工作平台。同时也是防止从井口向下掉落工具杂物，保护井上下工作人员安全的结构物。如图2-4所示。

图2-4口盘

吊桶提升孔口上设井盖门，井盖门由厚度75mm厚的木板和扁钢组成。提升吊桶提出井口前将井盖门打开，让吊桶通过封口盘；吊桶进入井筒后将井盖门关闭，以防坠物。在两扇井盖门中间留有提升钢丝绳孔道，以利钢丝绳运行。井盖门的开启和关闭由电动绞车或气动绞车拉动，控制开关一般设在井口信号房内，由信号工统一控制。电动启闭井盖门的装置如图2-5所示。

图2-5动启闭井盖门
二、固定盘
固定盘是设置在井筒内邻近井口的第二个工作平台，一般位于封口盘以下4～8m处。固定盘主要用来保护井下安全施工，同时还用作测量和接长管路的工作平台。固定盘以梯子与地面相通。
三、吊盘
吊盘是井筒内的工作平台，以多绳悬吊，它可以沿井筒上下升降。它主要用作浇筑井壁的工作平台，同时还用来保护井下安全施工，在未设置稳绳盘的情况下，吊盘还用来拉紧稳绳。在吊盘上有时还安装抓岩机的气动绞车或大抓斗的吊挂和操纵设备以及其它设备。在井筒掘砌完毕后，往往还要利用吊盘安装井筒设备。
稳绳是吊桶上下运行的滑道。为减小吊桶的横向摆动，吊桶以滑架和稳绳相连。
吊盘有双层（图2-6）或多层。当采用单行作业或混合作业时，一般采用双层吊盘，吊盘层间距为4～6m；当采用平行作业或小直径深立井施工时，可采用多层吊盘。

图2-6双层吊盘立面

各层盘吊桶通过的孔口，采用钢板围成圆筒，两端做成喇叭口。喇叭口除保护人、物免于掉入井下外，还起提升导向作用，防止吊桶升降时碰撞吊盘。喇叭口与盘面用螺栓连接。上、下喇叭口离盘面高度一般为0.5m，操作盘上的喇叭口应高出盘面1.0～1.2m。
各层盘沿周长设置扇形活页，用来遮挡吊盘与井壁之间的孔隙，防止吊盘上坠物。吊盘起落时，应将活页翻置盘面。活页宽度一般为200～500mm。
立柱是连接上下盘并传递荷载的构件，一般采用Φ100mm无缝钢管或工字钢，其数量应根据下层盘的荷载和吊盘空间框架结构的刚度确定，一般为4～8根。立柱在盘面上适当均匀布置，但力求与上、下层盘的主梁连接。
为防止吊盘摆动，通常采用木楔、固定插销或丝杆撑紧装置，使之与井壁顶住，数量不少于4个。盘上装有环形轨道或中心回转式大型抓岩机时，为避免吊盘晃动，影响装岩和提升，宜采用液压千斤顶装置撑紧井帮。
第三节 提升、悬吊系统
凿井提升系统由提升容器、钩头联接装置、提升钢丝绳、天轮、提升机以及提升所必备的导向稳绳和滑架等组成。凿井期间，提升容器以矸石吊桶为主，有时也采用如底卸式下料吊桶和下料框等容器。当转入车场和巷道施工时，提升容器则由吊桶改为凿井罐笼。
立井开凿时，为了悬挂吊盘、砌壁模板、安全梯、吊泵和一系列管路缆线，必须合理选用相应的悬吊设备。悬吊系统由钢丝绳、天轮及凿井绞车等组成。
一、吊桶及附属装置
1、吊桶
吊桶主要用于提升矸石、升降人员和提放物料。当井内涌水量小于6m3/h时，还可以用于排水。目前我国使用的矸石吊桶，根据不同卸矸方式分挂钩式和座钩式两种。他们的容积分别为0.5、1.0、1.5、2.0m3和2.0、3.0、4.0、5.0m3两组标准系列。底卸式材料桶用于凿井砌壁时下放混凝土搅拌。底卸式吊桶的容积包括1.2、1.6、2.0m3和新研制的2.0及2.4m3共五种。
2、附属装置
附属装置包括钩头联接装置、滑架和缓冲器。矸石吊桶经钩头联接装置悬挂在钢丝绳上。因而联接装置应具备足够强度、摘挂方便和防脱钩装置。为防止吊桶提放时旋转，应在钩头上设缓转器。凿井提升钩头见图2-7。
为避免吊桶提升时摆动，采用滑架导向，保证吊桶平稳地沿稳绳运行。滑架位于钩头联接装置上方。滑架上设保护伞以保证作业人员升降的安全。滑架的形式见图2-8。
为了防止吊桶提放时钩头联接装置撞击滑架和滑架撞击稳绳，在钩头联接装置上方和稳绳末端设缓冲器，缓冲器结构见图2-9。

图2-7 凿井提升钩头
图2-8 吊桶导向滑架
图2-9 缓冲器

二、钢丝绳
钢丝绳是凿井提升及悬吊系统的主要组成件。我国用于凿井的提升和悬吊的钢丝绳，其绳股断面多为圆形，包括单层股和多层股（不旋转）钢丝绳。单层股主要采用6×7、6×19和6×37等规格，主要用作悬吊设备。多层股（不旋转）钢丝绳常用18×7和34×7等规格，主要用于凿井提升和单绳悬吊设备。
三、提升绞车
提升绞车由卷筒、主轴及轴承、减速器及电机、制动装置、深度指示器、配电及控制系统和润滑系统等部分组成。
根据卷筒的特点，提升绞车分缠绕式卷筒提升绞车和摩擦轮式提升绞车两大类。
四、凿井绞车
凿井绞车用于悬吊吊盘、吊泵、安全梯及管路缆线等凿井设备和拉紧稳绳。凿井绞车分单卷筒和双卷筒两种，前者用于单绳悬吊，后者用于双绳悬吊。采用双绳悬吊的设备也可用两台单卷筒凿井绞车来悬吊。凿井绞车有55型和JZ型两种，后者又有改进型JZ2型和摩擦传动型JZM型等系列。
五、天轮
凿井用的天轮按其用途可分为提升天轮和悬吊天轮两大类。
1.凿井提升天轮
凿井提升天轮按其公称直径有1500、2000、2500和3000mm四种。其中前两种又可分为铸钢和铸铁两种，而后两种只有铸钢天轮一种。提升天轮的另一种产品为TXG系列，它们可用于凿井，也可用于井下。
2.悬吊天轮
悬吊天轮分单槽和双槽两类：根据天轮的安全荷载，又可分轻型和重型两种，前者可作为导绳轮或用于浅井悬吊设备。
第四节 排矸装置
立井掘进时，矸石吊桶提至翻矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，矸石经过溜矸槽或矸石仓卸入运输设备，然后运往排矸场。
一、翻矸方式
翻矸方式有人工翻矸和自动翻矸两种。以座钩式自动翻矸装置应用最为普遍。
1.人工翻矸
在吊桶提至翻矸水平后，关闭卸矸门，人工将翻矸吊钩挂住桶底铁环，下放提升钢丝绳，吊桶随之倾倒卸矸。这种翻矸方式提升休止时间长（约占提升循环时间20%～30%），速度慢，效率低，用人多，吊桶摆动大，矸石易倒在平台上，不安全，使用大吊桶提升时这些问题更突出。
2.座钩式自动翻矸

图2-10 座钩式自动翻矸装置
1－吊桶；2－座钩；3－托架；4－支架；5－卸矸门

座钩式自动翻矸装置由钩子、托梁、支架和底部带有中心圆孔的吊桶组成（图2-10）。其工作原理是：矸石吊桶提过翻矸台后，关上卸矸门，这时，由于钩子和托梁系统的重力作用，钩尖保持铅垂状态，并处在提升中心线上，钩身向上翅起与水平呈20º角。吊桶下落时，首先碰到尾架并将尾架下压，使钩尖进入桶底中心孔内。由于托梁的转轴中心偏离提升中心线200mm，放松提升钢丝绳时，吊桶借偏心作用开始倾倒并稍微向前滑动，直到钩头钩住桶底中心孔边缘钢圈为止，继续松绳吊桶翻转卸矸。提起吊桶，钩子借自重复位。
该装置具有结构简单，节省人力，减轻工人劳动强度，工作可靠，安全性好，翻矸时间短等优点，是目前较理想的自动翻矸装置。
二、地面排矸
当翻矸装置将矸石卸出后，矸石一般经溜矸槽或矸石仓卸入运输设备，然后运往排矸场。由于目前井筒施工机械化程度的不断提高，吊桶容积不断增大，装岩出矸能力明显增加，井架上的溜矸槽的容量较小，往往满足不了快速排矸的要求。因此，可设置大容量矸石仓，以减少卸、排能力不均衡所造成的影响；也可直接卸到地面，在地面用装载机进行二次倒运，这样可保证装岩和提升的不间断进行，有利于加快出矸速度。

第五节 施工准备

煤矿矿井的建设，从施工人员进场开始场内“四通一平”，至井筒正式开工为止是施工准备期。井筒开工前的施工准备工作，是矿井施工准备网络系统的关键工程之一。立井正式开工的条件是：完成锁口工程，安装好为井筒施工所需的井架、封口盘、固定盘、吊盘、天轮平台、倒矸台和正常掘砌的主要设备与设施。
一、技术准备
1、施工开工前要组织技术与管理人员认真审阅图纸，学习技术规范，组织图纸会审，并在此基础上编制实施性施工组织设计、施工技术措施、项目质量计划、填报项目开工报告，准备好各种技术资料和表格，开工前还要对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。
2、施工开工前组织测量人员做好接点复测工作，按甲方提供的导线、水准点进行全面复核校验，进行井口十字基桩的布设。
3、试验人员尽早进行试验、检验和各种强度砼配合比的试验。
4、学习、掌握和检查核实有关技术文件，以便全面掌握井筒的施工条件及设计要求。
5、进行工广临时布置设计，编制井筒施工组织设计。
6、做好非标件加工和设计图纸供应。
二、施工队伍准备
1、根据施工进度情况，按总体施工计划，陆续组织各作业队、各岗位、各工种人员进场，所有人员在上岗前10天到岗，以便了解现场情况，并要求组织职工学习培训。
2、建立强有力的施工管理机构，配备精明强干、责任心强的工程技术人员和管理人员，以便组织和领导整个施工准备工作。
三、施工现场准备
第一批人员进场后，要及时开展进场四通一平的准备工作，施工必需的生活、办公、卫生、生产等临时设施，工广临时设施布置等。
1、完成实测定位：根据工广内测量基点，设置井筒十字基桩点，施测和标定施工设施的位置；
2、完成“四通”及必要的生活福利设施：设计并安排在井筒开工前应完成的供水、供电、照明、场内外道路、场内外排水与排污、通讯和宿舍、食堂、浴室等施工，并尽可能利用永久建筑物和设施，减少大临工程，保证施工队伍进场后的工作条件和生活条件;
3、完成必要的施工用工业建筑与设施：井筒开工前应完成提升、运输、通风、排矸、压风系统，以及机修车间、砼搅拌站、井口房、材料库等的施工，尽可能利用永久建筑物，以减少大临工程;
4、完成井筒开工前的措施工程：立井应完成锁口、试挖段施工、“三盘两台”的安设以及掘砌设备的吊挂等。
四、施工技术装备与材料供应安排
组织设备、仪器、周转材料等调运工作，确保施工设备、试验、检验设备、测量设备等迅速进场。其余设备和周转材料根据工作进度工程进展情况，按计划陆续进场。
组织物资供应人员进行市场调查，选择合适的供应商，落实货源，安排订货计划，设立堆放场地，搭设库房等。井筒开工所需要的设备和施工所需的钢材、木材、水泥、土产材料、二、三类物资等的供应，要以施工组织设计和施工图预算为依据，编制材料、设备供应计划，落实货源和供应渠道，组织及时到货。各种物资一般应有一定量的储备，要做到既保证施工的需要，又避免积压浪费。
五、工业广场施工总平面布置
立井施工需要在井筒周围工广内布置必要的生产和生活设施。为合理地规划场地指导施工，应绘制施工总平面布置图，其主要设施布置应遵循下列原则：
1、凿井井架的选型应考虑井径的大小、井筒内施工布置以及钻眼机具和排矸设施对高度的要求。
2、凿井提升机房的位置，须根据提升机的型号、数量、井架高度以及提升机钢丝绳的倾角、偏角等来确定，布置时应避开永久建筑物位置，不影响永久提升、运输、永久建筑的施工。并考虑提升方位与永久提升方位的关系，使之能适应井筒开凿、平巷开拓、井筒装备各阶段提升的需要。
3、临时压风机房位置，应靠近井筒布置或几个井筒联合布置，尽量缩短压风管路，减少压风损失，但不能距提升机房太近，以免影响提升机司机工作。
4、临时变电所位置，应设在工广引入线的一面，并适当靠近提升机房、压风机房等主要用户，以缩短配电线路。
5、临时机修车间，使用动力和材料较多，应布置在材料场地和动力车间附近，而且运输方便的地方，以便于机械设备检修和领用。
6、临时锅炉房应布置在井口和生活区的下风向，尽量靠近主要用汽、供热用户，远离清洁度要求较高的车间和建筑。
7、混凝土搅拌站应设在井口附近，周围有较大的场地以满足砂、石堆放，水泥库也需布置在搅拌站附近。
8、临时炸药库应设在距工广及周围农村居民点较远的偏僻处，并有公路通过附近，符合安全规程要求，并设置安全可靠的警卫和工作场所。

第六节 施工方式与施工组织
一、井筒施工作业方式

图2-11 井筒短段掘砌单行作业示意图
1－模板；2－抓岩机；3－吊盘；4－风筒；
5－混凝土输送管；6－压风管
立井井筒根据掘进、砌壁和安装三大工序在时间和空间的不同安排方式，其施工方式可分为掘、砌单行作业，掘、砌平行作业，掘、砌混合作业和掘、砌、安一次成井。
1、掘、砌单行作业
井筒施工时，将井筒划分为若干段高，自上而下逐段施工。在同一段高内，按照掘、砌先后顺序交替作业称为单行作业。由于掘进段高不同，单行作业又分为长段单行作业和短段单行作业。
井筒掘进段高，是根据井筒穿过岩层的性质，涌水量大小，临时支护形式，井筒施工速度来确定的。段高的大小，直接关系到施工速度，井壁质量和施工安全。由于影响段高的因素很多，必须根据施工条件，全面分析、综合考虑、合理确定。
以前，井筒施工采用挂圈背板临时支护时，段高以30～40m为宜，最大不应超过60m，支护时间不得超过一个月。加大段高，能减少掘、砌工序转换所消耗的工时，减少井壁接茬，增强井壁的整体性和封水性，有利于提高施工速度。但是岩帮暴露时间长，维护困难。又因井筒未封闭面积过大，出现大量淋帮水，影响作业速度。段高过大，临时支护材料用量大，复用率低，成本高，因此，采用井圈背板作临时支护时，段高受到多方面限制。对于井筒全深来说，不必强求一律，应视具体情况而定。目前，综合多方面的因素，采用挂圈背板作临时支护的方法在基岩施工中已逐渐淘汰。
井筒施工采用锚喷临时支护方法，由于井帮围岩得到及时封闭，消除了岩帮风化和出现危岩垮帮等现象，避免了井圈背板的一些弊病，宜采用较大段高。淮南潘集一号中央风井，直径8m，锚喷临时支护段高为196m。在实际工程中，为了便于成本核算和施工管理，现场往往按月成井速度来确定段高，锚喷临时支护的结构应视岩性而区别对待。
长段单行作业是在规定的段高内，先自上而下掘进井筒，同时进行锚喷或挂圈背板临时支护，待掘进至设计的井段高度时，即由下而上砌筑永久井壁，直至完成全部井筒工程。而短段掘、砌单行作业则是在2～4m（应与模板高度一致）较小的段高内，掘进后，即进行永久支护，不用临时支护。为便于施工，爆破后，矸石暂不全部清除。砌壁时，立模、稳模和浇灌混凝土工作都在浮矸上进行，见图2-11。
当井筒采用锚喷作为永久支护时，采用短段掘砌施工作业方式可实施短掘、短喷单行作业，这种作业用喷射混凝土代替现浇混凝土井壁，喷射段高一般为2m左右。利用喷射混凝土进行井筒的永久支护，可以妥善地解决短段掘砌井壁接茬这个技术难题，且作业可不受井筒深度的限制，在地质条件多变的岩层中，具有较高的灵活性。可随岩性的变换，及时调整炮眼深度，改变锚、喷的支护结构。当岩层构造复杂、破碎，且涌水很大时，亦可事先注浆封水，作加固处理，而后再行短掘、短喷作业，从而可安全顺利地通过困难地层。短掘、短喷施工作业无需临时支护，不但可节省器材，还可免除架设和拆卸临时支护、放炮后清扫临时井圈、修缮临时支护、下放模板、立模和稳模等烦杂的辅助工序，节省大量非生产工时，有利于高效快速施工，另外还可把岩帮的暴露时间控制到最低限度，使井帮及时得到维护，有利于井筒围岩的稳定，改善井内的安全状况。
2、掘、砌平行作业

图2-12 井筒长段掘砌平行作业示意图
1－砌壁吊盘；2－井壁；3－稳绳盘；
4－锚喷临时支护；5－掘进工作面
掘、砌平行作业也有长段平行作业和短段平行作业之分，长段平行作业，是在工作面进行掘进作业和临时支护，而上段，则由吊盘自下而上进行砌壁作业，见图2-12 。
长段平行作业方式的实质，在于充分利用井筒的纵深，在井筒相邻的两个井段、井筒的不同深度处，使掘、砌两大作业能充分地平行完成，砌壁作业不再单独占用工时，从而可有效地加快井筒的成井速度。
这种作业方式与单行作业相比较，其最大的区别在于井筒施工装备复杂，设备用量多，除了在井筒掘进工作面上方需设置稳绳盘、以满足提升及保护作业安全外，尚需挂设一个移动的砌壁作业盘和必须分别设置两套独立服务于掘进与砌壁作业的提升系统和信号系统，以满足不同深度处两个作业面同时工作的需要。此外，由于两个井段的岩壁都必须用临时支护来维护，这样不但加大了临时支护的数量和使用时间，而且也增加了围岩暴露时间和范围，对井筒围岩的稳定程度产生不利的影响，井内的淋水也会增大，因此，这种长段掘、砌平行的作业方式必然会使施工的组织工作和安全作业复杂化。
目前，在井筒砌壁装备及技术已发展到一定水平的情况下，立井施工的成井速度，无论是掘、砌单行作业还是掘、砌平行作业，主要取决于井底工作面的掘进速度，其中，尤其取决于井筒工作面的排矸能力。在采用长短掘、砌平行作业时，由于提升矸石的吊桶在通过稳绳盘和砌壁吊盘时必须减速，势必延长吊桶的一次提升运行时间，加之井筒断面的限制，难于在井底配置大容积吊桶和大斗容抓岩机，从而大大降低了排矸能力和限制了立井掘进速度的增长，也使得长段掘、砌平行作业的应用受到了一定的限制。
短段掘、砌平行作业，掘、砌工作也是自上而下，并同时进行施工。掘进工作在掩护筒（或锚喷临时支护）保护下进行。砌壁是在多层吊盘上，自上而下逐段浇灌混凝土，每浇灌完一段井壁，即将砌壁托盘下放到下一水平，把模板打开，并稳放到已安好的砌壁托盘上，即可进行下一段的混凝土浇灌工作，见图2-13。

图2-13 井筒短段掘砌平行作业示意图
1－风筒；2－混凝土输送管；3－模板；
4－压风管；5－吊盘；6－气动绞车；
7－金属掩护网；8－抓岩机；9－吊桶
这种施工作业方式可使掘进与砌壁吊盘合一，排矸吊桶过盘无需二次减速运行，完全克服了掘、砌平行作业对掘进提升能力的限制。在严格信号系统的管理和施工工序组织恰当的情况下，还可创造掘、砌工作面共用提升系统的条件，从而创造了在有限的井筒作业断面内装备大斗容抓岩机和大容积排矸吊桶的可能。如能采用管路输送混凝土，还可使砌壁作业对掘进提升的影响降到最低程度。
这种作业方式不受井筒深度和断面大小的制约，随着掘进速度的加快，砌壁与掘进作业的平行比重也会有所增长。这种施工工艺的不足之处在于，必须设置一个结构坚固的重型吊盘，以满足重型抓岩机的挂设和高空浇筑混凝土永久井壁的需要。
3、掘、砌混合作业
井筒掘、砌工序在时间上有部分平行时称混合作业。它既不同于单行作业（掘、砌顺序完成），也不同于平行作业（掘、砌平行进行）。混合作业是随着凿井技术的发展而产生。这种作业方式区别于短段单行作业。对于短段单行作业，掘、砌工序顺序进行，而混合作业，是在向模板浇灌混凝土达1m高左右时，在继续浇注混凝土的同时，即可装岩出碴。待井壁浇注完成后，作业面上的掘进工作又转为单独进行，依此往复循环。见图2-14。
掘、砌混合作业一般都需要采用较高的整体伸缩式活动模板（＞3m），这样才能在模板浇注混凝土到—定高度（约1m）后与掘进装岩实