全国一级建造师职业资格考试用书矿业工程管理与实务

全国一级建造师职业资格考试用书编写委员会编写

6.2.4 立井井筒反井施工方法及其应用

1.立井井筒反井施工方法

立井井筒施工时，如果已有井巷通达井底水平的情况下，可以采用反井施工方法。所谓反井，是由井底水平地表开挖的小断面井筒。该井筒可以是圆形或矩形，面积常常为2～8平方左右，可用来上下人员、进行提升运输和溜矸排渣、通风等。立井井筒反井施工方法就是先从下向上施工小断面反井，然后自上而下刷大井筒断面，并浇筑混凝土井壁，利用反井向下进行排矸、通风、排水，井底进行出渣运输、排水工作，完成立井井筒施工

立井井筒采用反井施工的前提条件，是必须要有通达井筒井底水平的通道，方能组织反井施工和安排井筒刷大掘砌的排矸和排水工作。通常应用于生产矿井的新建井筒或后期井筒延伸工作，新建矿井井下煤仓也经常采用这种施工方法

历经总统返景施工方法，需要先自下向上施工，返景，返景施工方法。根据工程条件和装备情况，可采用下列几种方法：

1）普通钻眼爆破法

反井井筒采用普通钻研爆破的方法进行施工，其反井称为普通反井。普通反井的断面通常为6到8平方，需要布置提升、排矸和梯子三个隔间。采用钻眼爆破法掘进，矩形木框支护。施工空间小，环境差，通常开挖高度不宜大大于50米，目前已不再使用

2）反井钻机法

利用反井钻机施工反井是目前普遍采用的施工方法，首先自上而下钻凿一个直径200到500毫米的导孔与井底贯通后安装扩孔钻头，然后自下而上进行扩孔钻进。扩孔直径大小主要满足井筒刷大时排渣的要求即可，通常为1到2米。采用反井钻机施工反井，施工安全，速度快，效益好

3）其他方法

反井施工还可以采用深孔爆破法，吊罐法，爬罐法等，这些方法开凿高度有限。除深孔爆破法以外，其他方法目前都已不再使用

2.立井井筒反井钻机施工工艺

立体井筒反井钻机施工是利用反井钻机施工反井，然后进行井筒掘砌的施工方法。该方法目前在施工速度，施工安全，技术经济方面具有明显的优势，是具备条件的立井井筒首选的施工方法，其施工工艺主要包括：

1）施工准备

利用反井钻机施工立井井筒，首先要开凿到达井筒井底的通道，然后进行相关的施工准备工作。具体工作内容包括，地面施工场地的布置，完成四通一平工作，进行钻机基础施工、泥浆制备，安装钻机。井下施工通达井筒井底的巷道，布置好排矸设施，安装好排水设备等。

2）导孔钻进

导孔钻进自上向下进行，导孔的钻进质量是施工的关键。要控制好偏斜率，尽量避免发生堵孔、塌孔事故。钻进过程中，通常利用钻杆内进入的高压水进行排渣，在松软岩层容易塌孔时可用泥浆进行排渣，并严格控制钻速、钻压、扭矩、转速等钻进参数，同时进一步了解底层的实际情况

3）扩孔施工

导孔施工完毕后，拆除水（泥浆）循环系统，在井下安装扩孔钻头，利用钻杆上提扩孔钻头并旋转破岩进行扩孔钻进，钻凿落下的岩渣应及时进行清理，同时利用扩孔而成的反井进行通风。井下要注意排渣、排水和除尘工作。

4）井筒掘砌

扩孔施工完毕后，地面拆除钻机，安装井筒掘砌设备，然后自上而下进行井筒的刷大和混凝土浇筑工作。施工作业可以采用短段作业，也可采用长段作业，具体段高根据井筒围岩条件确定。

随着反井钻机技术水平的不断发展，目前国内还研制出了反井井筒钻机。该钻机在扩孔施工中，扩孔钻头通过一次或分次扩大，一次性钻进达到井筒的掘进断面直径，不再需要进行自上而下的刷大工作，直接进行永久支护即可

6.2.5 立井钻眼爆破施工作业循环图表编制

1.立井井筒正规循环作业组织

立井井筒工程一般都是矿井建设的关键线路工作。为了加快立井井筒的施工速度，缩短建井工期。除了采用新技术，新设备，新工艺，新方法等技术措施外，实施正规循环作业也是一项十分重要的工作内容。正规循环作业是立井快速施工的一种科学管理方法，是取得立井快速、优质等各项凿井指标的重要因素之一。

立井井筒正规循环作业组织是采取措施使各辅助工作尽可能与主要工作平行交叉进行，充分利用作业空间和时间，使循环时间缩短到最低值。通常以钻眼、装岩及永久支护作为组织正规循环的主线，施行平行交叉作业。如：钻眼准备，接长和下放压风管与清底平行，钻眼与扫眼平行，钻眼与抓岩准备平行、爆破通风与提升机调绳（指双钩提升）平行，清理吊盘与下放抓岩机、接长排水管路平行，抓岩与临时支护平行，井底工作面找平、立模与接长溜灰管平行，其他还有钩头、钢丝绳、天轮、悬吊设备、管线等日常检修，在不影响正常工作的情况下，借缝插针的进行等，要实现多工作平行交叉作业，各工作之间要互相协作，紧密配合，互创条件，充分发挥施工人员的积极性和责任感，保证在规定的时间内保质保量、周而复始的完成所规定的任务。

本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！

2.立井井筒施工循环图表编制

立井井筒正规循环施工作业组织需要编制循环图表，编制循环图表时，应首先了解井筒技术特征，包括井筒穿过岩层的地质、水文地质条件、井筒施工工艺和施工装备。施工作业人员的技术水平和施工习惯等。循环图表的编制方法如下：

1）根据井筒施工计划要求和具体情况，拟定月进度

2）根据选用的施工方案，确定每月用于掘进的天数。采用平行作业或短段单行作业时，每月掘进天数为30天，采用长段单行作业时，按比例确定，决定掘进与砌壁的天数。掘进一般占掘砌总工时的百分之60到70%。当采用现浇混凝土做永久支护时，可取70%即月掘进天数为21日。

3）根据钻眼爆破技术水平，综合选择日循环数和泡眼深度

4）根据施工队伍的操作技术熟练程度，施工管理及凿井装备的机械化水平等具体条件，进一步确定各工序的时间

5）确定循环总时间

循环总时间可用下面的公式进行计算

循环总时间等于钻眼时间，加岩时间，加支护时间，加辅助作业时间

钻眼时间等于炮眼数目乘以炮眼深度除以（同时工作的凿岩机台数乘以凿岩机的平均钻眼速度）

装岩时间等于井筒掘进断面积乘以炮眼深度乘以炮眼利用率除以（同时工作的抓岩机台数乘以抓岩机的平均生产率）

采用公式进行计算时，要注意支护时间t3需要根据施工作业方式确定是否加入进行计算

从公式可以看出，参数s井筒掘进断面积为不变值；t3支护时间，t4辅助作业时间，N炮眼数目，l泡眼深度和泡眼利用率，在整个施工过程中会有变化，但变化幅度不大，而k1同时工作的凿岩机台数、v凿岩机的平均钻眼速度、K2同时工作的抓岩机台数p钻岩机的平均生产率为机械设备参数，尚有调整、挖掘潜力的可能。计算所得的总循环时间T应略小于或等于规定的循环时间，否则应从提高操作技术，改进工作组织或适当增加施工设备等方面进行调整。当计算和规定的循环时间相差甚为悬殊时，就必须重新对日循环数及炮眼深度进行调整

为了减少辅助工序占用的循环时间，并使正规循环作业具有较高的灵活性在编制循环图表安排施工工顺序时以采用班初装岩、班末爆破的方式较为适宜。这样可以在执行循环图表的过程中，根据占工时最长的装岩工作完成的情况随时调整炮眼深度确保正规循环正常进行。且作业人员可在班末爆破前升井，避免人员多次升降而影响工时利用。班末爆破，还可利用交接班加强井筒通风，改善井内作业环境。此外，循环结构中尚需留出备用时间，以备不可预见的影响。

目前，我国以大抓岩机和伞形钻架为主的掘进循环时间多为12到24小时，循环进尺多为2到4米，每个循环要跨越若干作业班来完成。以手持凿岩机和人力操作抓岩机为主的掘进循环时间多为8到12小时，循环进尺多为1.5到2米

例如，某矿井副井井筒净直径6.5米，井深850米，采用立井综合机械化设备配套施工方案，提升系统为两套单钩，主提升为JKZ2.8斜杠15.5提升机配四立方矸石吊桶，副提升为JKZ2.5斜杠二零提升机配2.5方矸石吊桶，凿岩为FJD-9A伞钻，采用四米深孔光面爆破技术；选用了两台hz杠六中心回转式抓岩机同时出矸，砌壁为3.6米高，MYJ型整体金属伸缩式模板。施工单位编制的该副井井筒基岩段掘砌施工正规循环作业作图表，如图所示，该井筒连续施工六个月，每月成井均超过100米，创当年国内立井井筒快速施工的新纪录

凿岩班分为交接班、下伞钻及凿岩准备、凿岩、伞钻升井、装药联线爆破

出矸班：交接班、通风安全检查、接管路风筒、出矸找平

砌壁班：交接班、脱模立模、浇筑混凝土

清底班分为交接班、出矸、清底

说明炮眼深度四米，循环进尺3.6米

实际工作中，由于地质条件的变化，某些意外事故的发生或因操作技术上的因素往往打乱正规循环作业，一旦遇到这种情况，应积极主动采取措施，尽快使工作重新纳入正轨

6.2.6 立井井壁结构及其施工要求

立井井壁是井筒的重要组成部分，其作用是承受低压，封堵涌水，防止围岩风化等。常用的井壁结构形式，有砌筑井壁、整体浇筑式井壁、锚喷井壁、装配式大弧板井壁和复合井壁。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。

1.立井井壁结构

1）砌壁井壁

砌筑井壁的常用材料，有料石、砖和混凝土预制块等，胶结材料主要是水泥砂浆。料石井壁便于就地取材，施工简单。过去一段时间使用较多，砌筑井壁因为施工中劳动强度大，难以机械化作业，井壁整体性和封水性较差，以及造价较高的原因，近年来也很少使采用

小主，

2）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。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，能承受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，井筒冻结段等，以及承担井塔荷载的井颈部分使用。

3）锚喷井壁

锚喷井壁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（一般为50—200mm），强度高、粘结力强，抗弯性能好，施工效率高，施工速度快。目前喷射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

4）装配式大弧板井壁

装配式大弧板井壁是预先在地面预制成大型弧板，（有钢筋混凝土或铸铁结构形式），然后送至井下装配起来，最后进行壁后注浆。这种井壁便于机械化施工，其强度和防水性均较高，井壁质量易保证，但施工技术复杂，制造、安装机械化水平要求高

5）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立井井筒，也可用于具有膨胀性质的岩层中和较大地应力的岩层中。复合井壁结构可解决由冻结压力，膨胀压力和温度应力等所引起的井壁破坏问题达到防水、高强、两层井壁间可滑动三方面的要求。由于所采用材料及其组合形式的不同，复合井壁的类型较多，但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多种形式。

采用普通法凿井的立井井筒宜采用整体浇筑混凝土、钢筋混凝土井壁支护，布置有装备的立井井筒，不得采用喷射混凝土和金属网、喷射混凝土及锚杆、金属网、喷射混凝土或料石、混凝土砌块作为永久支护。

2.立井井壁施工技术要求