一、竖井开挖的特点
(1)围岩应力状态较同断面平洞围岩应力有所改善,除特别不良的地质条件外,一般围岩稳定较易保证。
(2)主要矛盾是如何快速施工。
(3)虽如此,但局部稳定,特别是小块掉石容易发生,并随深度增加,安全问题严重,要注意安全防护。
(4)工作面狭小,对劳动效率影响较大的因素是通风、排烟和排水等。自上向下时,解决排水问题;自下而上时,要考虑解决通风、排烟问题。
二、竖井的开挖方法
1.全断面自上而下开挖法(正向开挖)
1)普通开挖法
手持式凿岩机,微差爆破,一次成型。局部喷混凝土网支护,通风排水困难。
适用:下部平洞未通前余或,稳定性差,深度不大的竖井。
2)深孔自上而下分段爆破法
采用深孔钻机,一次钻好符合竖井深度的全部钻孔。然后,自上而下分段爆破。此方法对钻孔和装药要求严格(图4-25)。
图4-25 深孔自上而下分段爆破法
图4-25 深孔自上而下分段爆破法
2.先反井,后扩大开挖法(下部需有平洞,图4-26)
它是利用井底的平洞作为出碴通道,较之用普通方法自上而下的开挖竖井工效高,速度快。
图4-26 先反井,后扩大开挖法
图4-26 先反井,后扩大开挖法
反井相当于导洞,不宜太大,直径取2.0m或断面4m2。
施工顺序:先开挖井底平洞,再自下而上开导井,反井贯通后,自上而下扩挖竖井。
反井开挖法有:
1)普通开挖法
脚手台,工序繁琐,适合较小的浅井。
2)吊罐法(图4-27)
图4-27 吊罐法开挖导井
图4-27 吊罐法开挖导井
施工顺序:①打平洞;②钻中心孔(100~150mm),用以引钢丝吊绳、通气、水管通道;③反井开挖,开挖反井下段30m范围内时,有井底供风供水,开挖 30m 以上范围时,由竖井上扣供风供水;④装药爆破;⑤平洞出碴。
适用:直径大于 5m,中硬以渣弯上不需支护的稳定岩层,高度20~60m的竖井。
3)自下而上分段爆破法(图4-28)
图4-28 自下而上分段爆破法
图4-28 自下而上分段爆破法
施工顺序:①平洞开挖;②反井全高钻孔;③自下而上分段装药;④爆破后测量开始下段装药爆破。要求钻孔质量高,装药高度应一致。
适用:中深井(5 0 m)。
4)爬罐法
爬罐实际是一个能沿特殊导轨自行升降的工作台。此方法作业较安全,但需专用设备,竖梁伍投资大,仅用于高竖井及盲井工程(图4-29)。
5)直接钻凿法
首先钻200~300mm导向孔,然后扩孔(全断面扩孔,环状扩孔)。扩孔可达 1500~3000mm。该法较安全,需大型钻机及特制钻头,设备费用高,动力消耗大。
图4-29 爬罐法
图4-29 爬罐法
3.全断面深孔爆破法
1)全断面自下而上分段爆破法
装药自上而下,爆破自下而上。适用于下部有平洞、但高度较小的条件,或竖井高度较深。
2)全断面一次爆破成竖井
关键是补偿空间是否够大。适用于底部平洞较大而且补偿空间较大,高度在 20~30m以内的浅井。
该法爆破要求高,设计精确,装药准确。起爆可靠,周边预裂、断面龟裂分块、分层抛碴,起爆顺序要求严格。