第一節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與形式
井底車(chē)場(chǎng)是指位于開(kāi)采水平,連接礦井主要提升井筒和井下主要運(yùn)輸、通風(fēng)巷..." />
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井底車(chē)場(chǎng)與硐室培訓(xùn)教案-中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

作者:煤礦安全網(wǎng) 2013-10-23 11:25 來(lái)源:煤礦安全網(wǎng)

井底車(chē)場(chǎng)與硐室

第一節(jié)  井底車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與形式

井底車(chē)場(chǎng)是指位于開(kāi)采水平,連接礦井主要提升井筒和井下主要運(yùn)輸、通風(fēng)巷道的若干巷道和硐室的總稱(chēng),是連接井筒提升和大巷運(yùn)輸?shù)臉屑~。它擔(dān)負(fù)對(duì)煤炭、矸石、伴生礦產(chǎn)、設(shè)備、器材和人員的轉(zhuǎn)運(yùn),并為礦井通風(fēng)、排水、動(dòng)力供應(yīng)、通信、安全設(shè)施等服務(wù)。

一、井底車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)

由于礦井開(kāi)拓方式不同,井底車(chē)場(chǎng)可分為立井井底車(chē)場(chǎng)和斜井井底車(chē)場(chǎng)兩大類(lèi)。因其車(chē)場(chǎng)結(jié)構(gòu)基本相同,故這里只討論立井井底車(chē)場(chǎng)。

圖9-1為我國(guó)年產(chǎn)0.6~1.2Mt礦井常用的環(huán)形刀式井底車(chē)場(chǎng)立體示意圖;圖9-2為3.0Mt的兗州鮑店煤礦井底車(chē)場(chǎng)立體結(jié)構(gòu)示意圖,其煤炭運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)。從圖中可以看出,井底車(chē)場(chǎng)是由主要運(yùn)輸線路、輔助線路、各種硐室等部分組成。

 

圖9-1  環(huán)行刀式立井井底車(chē)場(chǎng)立體示意圖

l-主井,2-副井;3-主排水泵硐室;4-吸水小井;5-翻籠硐室;6-斜煤倉(cāng);7-箕斗裝載硐室;8-清理撤煤斜巷;

9-主井井底水窩泵房;10-防火門(mén)硐室;11-調(diào)度室;12-等候室;13-馬頭門(mén);14-主變電所,15-管子道;

16-內(nèi)水倉(cāng);17-外水倉(cāng);18-機(jī)車(chē)庫(kù)及修理間;19-主要運(yùn)輸大巷;

Ⅰ-主井重車(chē)線;Ⅱ-主井空車(chē)線;Ⅲ-副井重車(chē)線;Ⅳ-副井空車(chē)線;Ⅴ-繞道

圖9-2  膠帶輸送機(jī)上倉(cāng)立井井底車(chē)場(chǎng)立體示意圖

1-主井;2-副井,3、4、5-膠帶輸送機(jī)巷;6-圓筒煤倉(cāng);7-給煤膠帶輸送機(jī)巷;8-箕斗裝載硐室;

9、10-軌道運(yùn)輸大巷;11-副井重車(chē)線;12-副井空車(chē)線;13-主井井底清理撒煤硐室;14-副井清理斜巷;

15-主變電所;16-主排水泵硐室;17-水倉(cāng);18-調(diào)度室;19-機(jī)車(chē)修理間;20-等候室;

21-消防材料庫(kù);22-管子道

1.主要運(yùn)輸線路(巷道)

包括存車(chē)線巷道和行車(chē)線巷道兩種。存車(chē)線巷道是指存放空、重車(chē)輛的巷道。如主、副井的空、重車(chē)線,材料車(chē)線等。行車(chē)線巷道是指調(diào)動(dòng)空、重車(chē)輛運(yùn)行的巷道。如連接主、副井空、重車(chē)線的繞道,調(diào)車(chē)線,馬頭門(mén)線路等。

大型礦井的主井空重車(chē)線長(zhǎng)度各為1.5~2.0列車(chē)長(zhǎng);中小型礦井的主井空重線長(zhǎng)度各為1.0~1.5列車(chē)長(zhǎng);副井空重車(chē)線的長(zhǎng)度,大型礦井各按1.0~1.5列車(chē)長(zhǎng),中小型礦井按0.5~1.0列車(chē)長(zhǎng);材料車(chē)線長(zhǎng)度,大型礦井應(yīng)能容納10個(gè)以上材料車(chē),一般為15~20個(gè)材料車(chē),中小型礦井應(yīng)能容納5~10個(gè)材料車(chē);調(diào)車(chē)線長(zhǎng)度通常為1.0列車(chē)和電機(jī)車(chē)長(zhǎng)度之和。

2.輔助線路(巷道)

主要是指通往各種硐室的巷道。如通往主排水泵硐室、水倉(cāng)的通道,主井撒煤清理斜巷(或水平巷道)及通道,管子道,通往電機(jī)車(chē)修理庫(kù)的支巷等。

3.硐室

為了滿足生產(chǎn)技術(shù)、管理安全等方面的需要,井底車(chē)場(chǎng)內(nèi)需設(shè)置若干硐室。按它們?cè)诰总?chē)場(chǎng)中所處的位置和用途不同可分為副井系統(tǒng)硐室、主井系統(tǒng)硐室以及其它硐室。

(1)副井系統(tǒng)硐室

如圖9-3,副井系統(tǒng)硐室主要包括:

1)馬頭門(mén)硐室。位于副井井筒與井底車(chē)場(chǎng)巷道連接處,其規(guī)格主要取決于罐籠的類(lèi)型、井筒直徑以及下放材料的最大長(zhǎng)度。其內(nèi)安設(shè)搖臺(tái)、推車(chē)機(jī)、阻車(chē)器等操車(chē)設(shè)備。材料、設(shè)備的上下,矸石的排出,人員的升降以及新鮮風(fēng)流的進(jìn)入都要通過(guò)馬頭門(mén)。

文本框:  
圖9-3  副井系統(tǒng)硐室
1-副井;2-主排水泵硐室;3-水倉(cāng);4-管子道;
5-主變電所;6-清理水倉(cāng)絞車(chē)硐室;7-配水井;
8-吸水井;9-配水巷;10-水泵房通道;11-副井馬頭門(mén)

2) 主排水泵硐室和主變電所。主排水泵硐室和主變電所通常聯(lián)合布置在副井附近,使排水管引出井外、電纜引入井內(nèi)均比較方便,且具有良好的通風(fēng)條件,一旦有水災(zāi)時(shí)可關(guān)閉密閉門(mén),使變電所能繼續(xù)供電,水泵房能照常排水。水泵房通過(guò)管子道與副井井筒相連,通過(guò)兩側(cè)通道與井底車(chē)場(chǎng)水平巷道相連。其內(nèi)分別安設(shè)水泵和變電整流及配電設(shè)備,負(fù)責(zé)全礦井井下排水和供電。

 

3)水倉(cāng)。水倉(cāng)一般由兩條獨(dú)立的、互不滲漏的巷道組成,其中一條清理時(shí),另一條可正常使用。水倉(cāng)入口一般位于在井底車(chē)場(chǎng)巷道標(biāo)高最低點(diǎn),末端與水泵房的吸水井相連。其內(nèi)鋪設(shè)軌道或安設(shè)其他清理泥沙設(shè)備,用以儲(chǔ)存礦井井下涌水和沉淀涌水中的泥沙。

4)管子道。其位置一般設(shè)在水泵房與變電所連接處,傾角常為25~30°,內(nèi)安設(shè)排水管路,與副井井筒相連。

除以上硐室外,副井系統(tǒng)的硐室還包括等候室和工具室以及井底水窩泵房等。

(2)主井系統(tǒng)硐室

主井系統(tǒng)硐室主要有:

1)推車(chē)機(jī)、翻車(chē)機(jī)(或卸載)硐室或膠帶機(jī)頭硐室。對(duì)于采用礦車(chē)運(yùn)輸?shù)牡V井,位于主井空、重車(chē)線連接處,其內(nèi)安設(shè)推車(chē)機(jī)和翻車(chē)機(jī),將固定式礦車(chē)中的煤卸入煤倉(cāng)。對(duì)于底卸式礦車(chē)而言,在卸載硐室內(nèi)安設(shè)有支承托輥、卸載和復(fù)位曲軌、支承鋼梁等卸載裝置。對(duì)于采用膠帶運(yùn)輸?shù)牡V井,膠帶機(jī)頭硐室位于膠帶輸送機(jī)巷盡頭,直接卸煤于井底煤倉(cāng)中。

2)井底煤倉(cāng)。煤倉(cāng)的作用是儲(chǔ)存煤炭、調(diào)節(jié)提升與運(yùn)輸?shù)年P(guān)系。煤倉(cāng)上接翻車(chē)機(jī)硐室或卸載硐室,下連箕斗裝載硐室(圖9-14 a)。對(duì)于大型礦井,則通過(guò)給煤機(jī)巷間接與箕斗裝載硐室相接(圖9-14 b)。

3)箕斗裝載硐室。  對(duì)采用礦車(chē)運(yùn)輸?shù)牡V井,箕斗裝載硐室位于井底車(chē)場(chǎng)水平以下(圖9-1),上接煤倉(cāng)下連主井井筒;當(dāng)大巷采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸時(shí),箕斗裝載硐室可位于井底車(chē)場(chǎng)水平以上(圖9-2),這樣可減少主井井筒的深度。其內(nèi)安設(shè)箕斗裝載(定容或定重)設(shè)備,將煤倉(cāng)中的煤按規(guī)定的量裝入箕斗。

另外,主井清理撒煤硐室位于箕斗裝載硐室以下,通過(guò)傾斜巷道與井底車(chē)場(chǎng)水平巷道相連,其內(nèi)安設(shè)清理撒煤設(shè)備,將箕斗在裝、卸和提升煤炭過(guò)程中撒落于井底的煤裝入礦車(chē)或箕斗清理出來(lái);主井井底水窩泵房是位于主井清理撒煤硐室以下,其內(nèi)安設(shè)水泵。

(3)其他硐室

1)調(diào)度室。  位于井底車(chē)場(chǎng)進(jìn)車(chē)線的入口處。其內(nèi)安設(shè)電訊、電氣設(shè)備,用以指揮井下車(chē)輛的調(diào)運(yùn)工作。

2)電機(jī)車(chē)庫(kù)及電機(jī)車(chē)修理間硐室。  位于車(chē)場(chǎng)內(nèi)便于進(jìn)出車(chē)和通風(fēng)方便的地點(diǎn)。其內(nèi)安設(shè)檢修設(shè)備、變流設(shè)備、充電設(shè)備(蓄電池機(jī)車(chē))。供井下電機(jī)車(chē)的停放、維修和對(duì)蓄電池機(jī)車(chē)充電使用。

3)防火門(mén)硐室。  多布置在副井空、重車(chē)線上離馬頭門(mén)不遠(yuǎn)的單軌巷道內(nèi)。其內(nèi)安設(shè)兩道便于關(guān)閉的鐵門(mén)或包有鐵皮的木門(mén)。一旦井下或井口發(fā)生火災(zāi)時(shí)用來(lái)隔斷風(fēng)流,防止事故擴(kuò)大。

此外,在井底車(chē)場(chǎng)范圍內(nèi),有時(shí)還設(shè)有乘人車(chē)場(chǎng)、消防列車(chē)庫(kù)、防水閘門(mén)等。爆炸材料庫(kù)和爆炸材料發(fā)放硐室一般設(shè)在井底車(chē)場(chǎng)范圍之外適宜的地方。

二、井底車(chē)場(chǎng)形式

由于井筒形式、提升方式、大巷運(yùn)輸方式及大巷距井筒的水平距離等不同,井底車(chē)場(chǎng)的形式也各異。

井底車(chē)場(chǎng)按運(yùn)行線路不同,可分為環(huán)形式、折返式和環(huán)形-折返混合式等三種類(lèi)型。

1.環(huán)形式井底車(chē)場(chǎng)

(1)立井環(huán)形式車(chē)場(chǎng)

根據(jù)主、副井筒或空、重車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道(運(yùn)輸大巷或石門(mén))的相互位置關(guān)系,即相互距離及其方位不同,可將環(huán)形式車(chē)場(chǎng)分為臥式、斜式和立式三種。

l)臥式:當(dāng)主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道較近,而且主、副井存車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道平行布置時(shí),采用臥式(圖9-4 a)。這種車(chē)場(chǎng)兩翼進(jìn)車(chē)、回車(chē)線繞道可以全部利用主要運(yùn)輸巷道,節(jié)省開(kāi)拓工程量。缺點(diǎn)是交岔點(diǎn)及彎道較多,重列車(chē)需在彎道上頂車(chē)。

2)斜式:當(dāng)主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道較近,或者由于地面生產(chǎn)系統(tǒng)的需要,必須使主、副井存車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道斜交時(shí),采用斜式(圖9-4 b)。這種車(chē)場(chǎng)特點(diǎn)是可以局部利用主要運(yùn)輸巷道。因車(chē)場(chǎng)進(jìn)車(chē)處不宜布置三角道岔,所以,當(dāng)兩翼來(lái)車(chē)時(shí),只有一翼較方便。

圖9-4  立井環(huán)形式井底車(chē)場(chǎng)

a-臥式;b一斜式;c一立式;d一刀式

l-主井;2-副井;3-翻車(chē)機(jī)硐室;4-運(yùn)輸大巷或石門(mén);5-主井重車(chē)線;6-主井空車(chē)線;

7-副井重車(chē)線;8-副井空車(chē)線;9-繞道;10-調(diào)車(chē)線

3)立式:當(dāng)主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道較遠(yuǎn),而且主、副井存車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道垂直時(shí)采用立式(圖9-4 c);若主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道更遠(yuǎn)時(shí),可采用另一種立式(圖9-4 d),常稱(chēng)為刀式。前者車(chē)場(chǎng)可兩翼來(lái)車(chē),并設(shè)有專(zhuān)用的回車(chē)線,工程量較大,需在彎道上頂車(chē)作業(yè)。后者車(chē)場(chǎng)為甩車(chē)、頂車(chē)創(chuàng)造了有利條件。

(2)斜井環(huán)形式車(chē)場(chǎng)

與立井環(huán)形式車(chē)場(chǎng)一樣,斜井環(huán)形式車(chē)場(chǎng)也可分成臥式、斜式和立式三種,故其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)與立井均相同,如圖9-5所示。主斜井一般采用箕斗或膠帶輸送機(jī),副斜井為串車(chē)提升。

 

 

 

圖9-5  斜井環(huán)形式車(chē)場(chǎng)

a-臥式;b-刀式

1-主斜井;2-副斜井

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圖9-6  立井折返式井底車(chē)場(chǎng)
a-梭式;b-盡頭式
1-主井;2-副井;3-翻車(chē)機(jī)硐室;4-主井重車(chē)線;
5-主井空車(chē)線;6-通過(guò)線;7-副井重車(chē)線;8-副井空車(chē)線;
9-運(yùn)輸大巷(或石門(mén));10-運(yùn)輸大巷

2.折返式井底車(chē)場(chǎng)

(1)立井折返式車(chē)場(chǎng)

同樣,根據(jù)主副井筒或空、重車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道(運(yùn)輸大巷或石門(mén))的相互位置關(guān)系,可將折返式車(chē)場(chǎng)分為:梭式和盡頭式兩種。

1)梭式。當(dāng)主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道很近,而且主、副井存車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道合一時(shí),可采用梭式(圖9-6 a)。卸煤方式可用翻車(chē)機(jī),也可用底卸式礦車(chē)。輔助運(yùn)輸仍利用環(huán)形線路。

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圖9-7 主井膠帶提升,副井串車(chē)提升折返式車(chē)場(chǎng)
1-主井;2-副井;3-調(diào)車(chē)線;4-越行線;5-主井重車(chē)線;
6-主井空車(chē)線;7-副井重車(chē)線;8-副井空車(chē)線

2)盡頭式。當(dāng)主、副井筒距主要運(yùn)輸巷道遠(yuǎn),而且主、副井存車(chē)線與主要運(yùn)輸巷道垂直時(shí),可采用盡頭式(圖9-6 b)。礦車(chē)只能從一端入場(chǎng),經(jīng)卸載后回到始端,車(chē)場(chǎng)作業(yè)在主石門(mén)中進(jìn)行。這種車(chē)場(chǎng)實(shí)為單側(cè)進(jìn)車(chē)的梭式車(chē)場(chǎng)。

(2)斜井折返式車(chē)場(chǎng)

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圖9-8  盡頭-環(huán)形混合式井底車(chē)場(chǎng)
1-主井;2-副井;3-翻車(chē)機(jī)硐室

斜井折返式車(chē)場(chǎng),因開(kāi)拓方式和主井提升方式的不同,形式多種多樣。圖9-7表示主井采用膠帶輸送機(jī)或箕斗提升,副井采用串車(chē)提升的折返式車(chē)場(chǎng)。其特點(diǎn)是:調(diào)車(chē)作業(yè)均在直線上進(jìn)行,可兩翼進(jìn)車(chē),左翼來(lái)車(chē)可采用不解體甩車(chē)方式,有利于提供生產(chǎn)能力;另外,該種車(chē)場(chǎng)的斷面類(lèi)型少,交岔點(diǎn)也少,故巷道掘進(jìn)工程量小。

由于折返式車(chē)場(chǎng)比環(huán)形式車(chē)場(chǎng)線路彎道少,所以井底車(chē)場(chǎng)通過(guò)能力大;由于運(yùn)煤巷道多數(shù)與礦井主要運(yùn)輸巷道合一,交岔點(diǎn)減少,線路結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,因此開(kāi)拓工程量小。正由于折返式車(chē)場(chǎng)比環(huán)形式車(chē)場(chǎng)具有上述顯著的優(yōu)點(diǎn),所以目前折返式井底車(chē)場(chǎng)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于各種井型的礦井,尤其對(duì)大型礦井,優(yōu)點(diǎn)更為突出。

3.折返-環(huán)形混合式井底車(chē)場(chǎng)

設(shè)計(jì)中由于各種條件的限制,為解決調(diào)頭問(wèn)題(礦車(chē)一端與鏈環(huán)焊死),就采用了盡頭-環(huán)形混合式井底車(chē)場(chǎng)(圖9-8)和梭式-環(huán)形混合式井底車(chē)場(chǎng)(圖9-9)。混合式車(chē)場(chǎng)可以發(fā)揮折返式與環(huán)形式車(chē)場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

圖9-9  梭式-環(huán)形混合式井底車(chē)場(chǎng)

1-主井;2-副井;3-卸載站;4-翻車(chē)機(jī)硐室

4.大巷用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤的井底車(chē)場(chǎng)

上述的井底車(chē)場(chǎng)形式均是以礦車(chē)運(yùn)輸為主的。隨著設(shè)計(jì)礦井生產(chǎn)能力的擴(kuò)大和機(jī)械化程度的提高,井底車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生新的變化。例如,在大型礦井中,從采區(qū)經(jīng)大巷到井底車(chē)場(chǎng)直到地面的出煤系統(tǒng)中,采用“一條龍”的膠帶機(jī)連續(xù)運(yùn)輸,軌道僅作為輔助運(yùn)輸;此外,有的礦井一翼采用膠帶機(jī)連續(xù)運(yùn)輸,另一翼又采用大容量礦車(chē)運(yùn)輸。這種運(yùn)輸方式的變化,導(dǎo)致井底車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式也相應(yīng)改變,最明顯的改變就在于井底煤倉(cāng)與箕斗裝載硐室抬高到井底車(chē)場(chǎng)水平以上,使得井底車(chē)場(chǎng)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化(見(jiàn)圖9-2)。

三、井底車(chē)場(chǎng)形式選擇

1.影響選擇井底車(chē)場(chǎng)形式的因素

(1)井田開(kāi)拓方式

井底車(chē)場(chǎng)形式隨井筒(硐)形式改變,同時(shí)還取決于主副井筒和主要運(yùn)輸巷道的相互位置,即井底距主要運(yùn)輸巷道的距離及提升方向。距離近時(shí),可選用臥式環(huán)行車(chē)場(chǎng)或梭式折返車(chē)場(chǎng);距離遠(yuǎn)時(shí),可選用刀式環(huán)行車(chē)場(chǎng)或盡頭式折返車(chē)場(chǎng);距離適當(dāng)時(shí),可選用立式或斜式環(huán)行車(chē)場(chǎng);當(dāng)?shù)孛娉鲕?chē)方向與主要運(yùn)輸巷道斜交時(shí),應(yīng)選擇相應(yīng)的斜式車(chē)場(chǎng)。

(2)大巷運(yùn)輸方式及礦井生產(chǎn)能力

年產(chǎn)90萬(wàn)t及其以上礦井,當(dāng)采用底卸式礦車(chē)運(yùn)煤,應(yīng)選擇折返式車(chē)場(chǎng)。特大型礦井可布置兩套卸載線路;當(dāng)大巷采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤時(shí),車(chē)場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,僅設(shè)副井環(huán)行車(chē)場(chǎng)即可;中小型礦井通常采用固定式礦車(chē)運(yùn)煤,可選擇環(huán)行或折返式車(chē)場(chǎng)。

(3)地面布置及生產(chǎn)系統(tǒng)

地面工業(yè)場(chǎng)地比較平坦時(shí),車(chē)場(chǎng)形式的選擇一般取決于井下的條件。但在丘陵地帶及地形復(fù)雜地區(qū),為了減少土石方工程量,鐵路站線的方向通常按地形等高線布置。地面井口出車(chē)方向及井口車(chē)場(chǎng)布置也要考慮地形的特點(diǎn)。因此,要根據(jù)鐵路站線與井筒相對(duì)位置、提升方位角,結(jié)合井下主要運(yùn)輸巷道方向,選擇車(chē)場(chǎng)布置的形式。

罐籠提升的地面井口車(chē)場(chǎng)及罐籠進(jìn)出車(chē)方向應(yīng)與各開(kāi)采水平井底車(chē)場(chǎng)一致,因此有時(shí)為了減少地面土石方工程量,各開(kāi)采水平井底車(chē)場(chǎng)存車(chē)線方向可與地面等高線方向平行。

(4)不同煤種需分運(yùn)分提的礦井

此時(shí),井底車(chē)場(chǎng)應(yīng)分別設(shè)置不同煤種的卸載系統(tǒng)和存車(chē)線路。

2.選擇井底車(chē)場(chǎng)形式的原則

在具體設(shè)計(jì)選擇車(chē)場(chǎng)形式時(shí),有時(shí)可能提出多個(gè)方案,進(jìn)行方案比較,擇優(yōu)選用。井底車(chē)場(chǎng)形式必須滿足下列要求:

(1)車(chē)場(chǎng)的通過(guò)能力,應(yīng)比礦井生產(chǎn)能力有30%以上的富裕系數(shù),有增產(chǎn)的可能性;

(2)調(diào)車(chē)簡(jiǎn)單.管理方便,彎道及交岔點(diǎn)少;

(3)操作安全,符合有關(guān)規(guī)程,規(guī)范要求;

(4)井巷工程量小,建設(shè)投資??;便于維護(hù),生產(chǎn)成本低;

(5)施工方便,各井筒間、井底車(chē)場(chǎng)巷道與主要巷道間能迅速貫通,縮短建設(shè)時(shí)間。

第二節(jié)  井下主要硐室的設(shè)計(jì)

各種硐室設(shè)計(jì)的原則和方法基本上是相同的。一般首先根據(jù)硐室的用途,合理選擇硐室內(nèi)需要安設(shè)的機(jī)械和電氣設(shè)備;然后根據(jù)已選定的機(jī)械和電氣設(shè)備的類(lèi)型和數(shù)量,確定硐室的形式及其布置;最后再根據(jù)這些設(shè)備安裝、檢修和安全運(yùn)行的間隙要求以及硐室所處圍巖穩(wěn)定情況,確定出硐室的規(guī)格尺寸和支護(hù)結(jié)構(gòu)。有些硐室還要考慮防潮、防滲、防火和防爆等特殊要求。

一、箕斗裝載硐室設(shè)計(jì)

文本框:  
圖9-10  箕斗裝載硐室與傾斜煤倉(cāng)布置
1-主井;2-箕斗裝載;3-傾斜煤倉(cāng);4-翻車(chē)機(jī)
A-井筒中心線與翻籠中心線間距,A-9~16m
 
圖9-11  箕斗裝載硐室與垂直煤倉(cāng)布置形式
l-主井;2-裝載膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室;3-箕斗裝載硐室;
4-翻車(chē)機(jī)硐室;5-裝載膠帶輸送機(jī)巷;6-直立煤倉(cāng);7-給煤機(jī)硐室
A-井筒中心線與翻籠硐室中心線(或煤倉(cāng)中心線)的間距,A=15~25m

1.箕斗裝載硐室與井底煤倉(cāng)的布置形式

箕斗裝載硐室與井底煤倉(cāng)的布置,主要根據(jù)主井提升箕斗及井底裝載設(shè)備布置方式、煤種數(shù)量及裝運(yùn)要求、圍巖性質(zhì)等因素綜合考慮確定。以往中小型礦井廣泛采用箕斗裝載硐室與傾斜煤倉(cāng)直接相連的布置形式(圖9-10);對(duì)于井型為90~240萬(wàn)t的大型礦井,由于要求煤倉(cāng)容量較大,所以多采用一個(gè)直立煤倉(cāng)通過(guò)一條裝載膠帶輸送機(jī)與箕斗裝載硐室(單側(cè)式)連接(圖9-11);對(duì)于300萬(wàn)t/a以上的特大型礦井,要求煤倉(cāng)容量更大,需采用多個(gè)直立煤倉(cāng)通過(guò)一條或兩條裝載膠帶輸送機(jī)巷與單側(cè)或雙側(cè)式箕斗裝載硐室連接(圖9-12)。

箕斗裝載硐室的形式主要取決于箕斗和箕斗裝載設(shè)備的類(lèi)型及裝載方式。根據(jù)箕斗在井下裝載和地面卸載的位置和方向,硐室有同側(cè)裝卸式(裝載與卸載的位置和方向在同一側(cè)進(jìn)行)和異側(cè)裝卸式(裝載與卸載的位置和方向在相反一側(cè)進(jìn)行)之區(qū)分。每類(lèi)又可分為通過(guò)式和非通過(guò)式兩種。當(dāng)硐室位于中間生產(chǎn)水平,同時(shí)在兩個(gè)水平出煤時(shí),采用通過(guò)式;當(dāng)硐室位于礦井最終生產(chǎn)水平或固定水平時(shí),采用非通過(guò)式。主井內(nèi)僅有一套箕斗提升設(shè)備時(shí),箕斗裝載硐室為單側(cè)式(硐室位于井筒一側(cè));若有兩套箕斗提升設(shè)備時(shí),裝載硐室為雙側(cè)式(井筒兩側(cè)設(shè)箕斗裝載硐室)。

2.箕斗裝載硐室位置

箕斗裝載硐室由于與井筒連接在一起且服務(wù)于生產(chǎn)的全過(guò)程,掘進(jìn)時(shí)圍巖暴露面積較大,所以應(yīng)該布置在沒(méi)有含水層、沒(méi)有地質(zhì)構(gòu)造、圍巖堅(jiān)固處,以便施工和維護(hù)。一般當(dāng)大巷采用礦車(chē)運(yùn)輸時(shí),硐室位于井底車(chē)場(chǎng)水平以下;但采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸時(shí),硐室位于井底車(chē)場(chǎng)水平以上。

兗州鮑店煤礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬(wàn)t,主井凈直徑6.5m、深474.7m,井內(nèi)裝備兩對(duì)12t箕斗,井底車(chē)場(chǎng)位于-430m水平,裝載系統(tǒng)位于-350m水平。主井井筒的兩對(duì)箕斗并列呈單面布置。硐室上方經(jīng)膠帶輸送機(jī)巷與3個(gè)并列的凈徑8m的圓筒式煤倉(cāng)相連,見(jiàn)圖9-13。

圖9-12  箕斗裝載硐室與多個(gè)垂直煤倉(cāng)布置形式

l-主井井筒;2-箕斗裝載硐室;3-垂直煤倉(cāng);4-膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室;5-裝載膠帶輸送機(jī)巷;

6-配煤膠帶輸送機(jī)巷;7-給煤機(jī)硐室;8-機(jī)電硐室;9-翻籠硐室;10-裝載膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室;11-通道;

A1-井筒中心線與煤倉(cāng)中心線間距,A1=15~25m;A2-井筒中心線與煤倉(cāng)中心線間距,A2=20~35m;

B-煤倉(cāng)中心線間距,B=20~30m,C-兩條裝載膠帶輸送機(jī)巷間之間距,C=10~12m

3.箕斗裝載硐室的斷面形狀及尺寸確定

文本框:  
圖9-13  兗州鮑店<a href=http://m.cltuan.cn target=_blank class=infotextkey>煤礦</a>箕斗裝載硐室位置圖
1-主井;2-箕斗裝載硐室;3-煤倉(cāng);4-膠帶輸送機(jī)巷

箕斗裝載硐室的斷面形狀多為矩形,當(dāng)圍巖較差,地壓較大時(shí)可以采用半圓拱形。箕斗裝載硐室的尺寸,主要根據(jù)所選用的裝載設(shè)備的型號(hào)、設(shè)備布置、設(shè)備安裝和檢修,以及考慮人行道和行人梯子的布置要求來(lái)確定。

箕斗裝載設(shè)備有非計(jì)量裝載與計(jì)量裝載兩種形式,見(jiàn)圖9-14。圖中l(wèi)1、l2、l3、l4、t的尺寸由所選用的裝載設(shè)備、給煤機(jī)的尺寸及其安裝、檢修和操作要求而確定;l5、l7由選定的翻車(chē)機(jī)設(shè)備或卸載曲軌設(shè)備的尺寸和安裝要求確定;l6、l8則根據(jù)煤倉(cāng)上、下口結(jié)構(gòu)尺寸的合理性來(lái)確定。A主要取決于翻籠硐室或卸載硐室與井筒之間巖柱的穩(wěn)定性。若采用的是傾斜煤倉(cāng),則還與傾斜煤倉(cāng)的容量及為保證煤沿煤倉(cāng)底板自由下滑不致堵塞的傾角(一般=50~55°)的大小有關(guān),一般9~16m。若采用垂直煤倉(cāng),A=15~40m。

4.箕斗裝載硐室的支護(hù)

箕斗裝載硐室的支護(hù)可用素混凝土和鋼筋混凝土,其支護(hù)厚度取決于硐室所處圍巖的穩(wěn)定性和地壓的大小。一般圍巖較好、地壓較小的,僅布置一套裝載設(shè)備的箕斗裝載硐室,可采用C15~C20,300~500mm厚的素混凝土支護(hù);當(dāng)圍巖較松軟、地壓較大又布置有兩套裝載設(shè)備的箕斗裝載硐室,可采用C15~C20,厚400~500mm鋼筋混凝土支護(hù)。

圖9-14  箕斗裝載硐室主要尺寸確定圖

(a)非計(jì)量裝載硐室;(b)計(jì)量裝載硐室

二.井底煤倉(cāng)設(shè)計(jì)

為了保證礦井均衡連續(xù)的生產(chǎn),縮短裝載時(shí)間,提高運(yùn)輸和提升效率,一般應(yīng)在井底車(chē)場(chǎng)內(nèi)設(shè)置井底煤倉(cāng)和上山采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)設(shè)置采區(qū)煤倉(cāng)。

1.煤倉(cāng)的形式與斷面形狀

井底煤倉(cāng)根據(jù)圍巖穩(wěn)定性及礦井年生產(chǎn)能力的大小,有傾斜煤倉(cāng)與直立煤倉(cāng)兩種形式,見(jiàn)圖9-4。傾斜煤倉(cāng)適用于圍巖較好、開(kāi)采單一煤種或開(kāi)采多煤種但不要求分裝分運(yùn)的中小型礦井。垂直煤倉(cāng)適用于圍巖較差、可以分裝分運(yùn)的大型礦井。無(wú)論垂直式或傾斜式煤倉(cāng),其下部都要收縮成截圓錐形或四角錐形,以便安裝閘門(mén)。水平煤倉(cāng)目前在國(guó)外應(yīng)用較廣泛,國(guó)內(nèi)晉城礦務(wù)局已試驗(yàn)成功。

垂直煤倉(cāng)多為圓形斷面,傾斜煤倉(cāng)為半圓拱形斷面。傾斜煤倉(cāng)的一側(cè)應(yīng)設(shè)人行通道,寬為1.0m左右,內(nèi)設(shè)臺(tái)階及扶手以便行人。在煤倉(cāng)與人行道間墻壁上設(shè)檢查孔,寬×高為500mm×200mm。檢查孔上設(shè)鐵門(mén),以檢查煤倉(cāng)磨損和處理堵倉(cāng)事故。垂直煤倉(cāng)底部收縮成圓錐形或雙曲面形,設(shè)計(jì)為錐形斷面時(shí)應(yīng)設(shè)壓氣破拱裝置,以免堵倉(cāng)。

2.煤倉(cāng)容量的確定

煤倉(cāng)容量取決于礦井的生產(chǎn)能力、提升能力以及井下的運(yùn)輸能力等諸多因素。《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:“井底煤倉(cāng)的有效容量,對(duì)中型礦井一般按提升設(shè)備每0.5~1h所提升的煤量計(jì)算;對(duì)大型礦井一般按提升設(shè)備每1~2h所提升的煤量計(jì)算。”以往多用的傾斜煤倉(cāng)容量較小,一般為40~60t。近年來(lái)隨著井型增大,容量大的垂直煤倉(cāng)廣泛被采用,容量一般在300~600t之間,最大已達(dá)3000t(山西陽(yáng)泉一礦北頭嘴井)、大容量煤倉(cāng)對(duì)礦井提升和井下運(yùn)輸煤炭具有調(diào)節(jié)和貯存作用。但是,也應(yīng)當(dāng)看到,煤倉(cāng)容量過(guò)大,勢(shì)必增加工程量,延長(zhǎng)施工工期。其合理容積可按下式計(jì)算:

                     (9-l)

式中,Q為井底煤倉(cāng)有效容量,t;A為礦井設(shè)計(jì)日產(chǎn)量,t;0.15~0.25為系數(shù),大型礦井取小值,中型礦井取大值。

國(guó)外大型礦井的井底煤倉(cāng)的容量,是按礦井生產(chǎn)煤量與提升煤量的差值來(lái)確定的,并在采區(qū)設(shè)活動(dòng)煤倉(cāng)。

3.煤倉(cāng)支護(hù)

煤倉(cāng)應(yīng)盡量布置在圍巖穩(wěn)定、易于維護(hù)的部位,以達(dá)到施工方便、安全,加快施工速度,節(jié)約投資的目的。

煤倉(cāng)開(kāi)在中硬巖層內(nèi)時(shí),傾斜煤倉(cāng)用C20素混凝土支護(hù),厚度取250~350mm;垂直煤倉(cāng)可用錨噴支護(hù)或C20素混凝土支護(hù),素混凝土支護(hù)時(shí)可取300~400mm,錨噴支護(hù)應(yīng)根據(jù)直徑的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)井底煤倉(cāng)位于軟弱巖層中(或煤層中)時(shí),采用鋼筋混凝土支護(hù)。煤倉(cāng)底板應(yīng)采用耐沖擊、耐磨且光滑的材料鋪底。直立煤倉(cāng)的鋪底材料可采用鐵屑混凝土和石英砂混凝土,標(biāo)號(hào)不小于C20,厚度80~150mm。傾斜煤倉(cāng)鋪底材料多用鋼軌,一般用15~24kg/m鋼軌正反交替布置或軌頭向上布置,其間隙可充填普通混凝土或石英砂混凝土。

三.副井馬頭門(mén)設(shè)計(jì)

馬頭門(mén)是指立井井筒與井底車(chē)場(chǎng)巷道的連接部分(或交匯處),實(shí)際上它是垂直巷道與水平巷道相交的一種特殊形式的交岔點(diǎn)。但是人們習(xí)慣稱(chēng)為馬頭門(mén),而且通常是指罐籠立井與井底車(chē)場(chǎng)巷道的連接部。

馬頭門(mén)的設(shè)計(jì)原則和依據(jù)是以提升運(yùn)輸要求、通風(fēng)和升降人員的需要為前提的,設(shè)計(jì)內(nèi)容包括馬頭門(mén)型式的選擇、馬頭門(mén)的平面尺寸和高度的確定、斷面形狀和支護(hù)方法的選擇。

1.馬頭門(mén)的形式

馬頭門(mén)的形式主要取決于選用罐籠的類(lèi)型、進(jìn)出車(chē)水平數(shù)目,以及是否設(shè)有候罐平臺(tái)。

當(dāng)采用單層罐籠,或者采用雙層罐籠但采用沉罐方式在井底車(chē)場(chǎng)水平進(jìn)出車(chē)和上下人員時(shí);或者采用雙層罐籠,用沉罐方式在井底車(chē)場(chǎng)水平進(jìn)出車(chē),而上下人員同時(shí)在井底車(chē)場(chǎng)水平和井底車(chē)場(chǎng)水平下面進(jìn)行時(shí),通常用雙面斜頂式馬頭門(mén),如9-16 a所示。

當(dāng)采用雙層罐籠,用沉罐方式進(jìn)出車(chē),進(jìn)車(chē)側(cè)設(shè)固定平臺(tái),出車(chē)測(cè)設(shè)活動(dòng)平臺(tái),上下人員可以同時(shí)在兩個(gè)水平進(jìn)出時(shí);或者當(dāng)采用雙層罐籠,設(shè)有上方推車(chē)機(jī)及固定平臺(tái),雙層罐寵可在兩個(gè)水平同時(shí)進(jìn)出車(chē)和上下人員時(shí),可以采用雙面平頂式馬頭門(mén),如圖9-16 b所示。

圖9-16  馬頭門(mén)的形式

2.馬頭門(mén)平面尺寸的確定

馬頭門(mén)的平面尺寸包括長(zhǎng)度和寬度。長(zhǎng)度是指井筒兩側(cè)對(duì)稱(chēng)道岔基本軌起點(diǎn)之間的距離,它主要取決于馬頭門(mén)軌道線路的布置和安設(shè)的搖臺(tái)、阻車(chē)器和推車(chē)機(jī)等操車(chē)設(shè)備的規(guī)格尺寸,以及井筒內(nèi)選用的罐籠布置方式和安全生產(chǎn)需要的空間來(lái)確定。現(xiàn)以雙股道為例說(shuō)明馬頭門(mén)平面尺寸的確定方法,如圖9-17所示。

馬頭門(mén)的長(zhǎng)度按下式計(jì)算:

  (9-2)

式中,L-馬頭門(mén)的長(zhǎng)度,m;

L0-罐籠的長(zhǎng)度.m,

L4、-分別為進(jìn)、出車(chē)側(cè)搖臺(tái)的搖壁長(zhǎng)度,m;

L3-分別為進(jìn)、出車(chē)側(cè)搖臺(tái)基本軌起點(diǎn)至搖臺(tái)活動(dòng)軌轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離,m;

L2-搖臺(tái)基本軌起點(diǎn)至單式阻車(chē)器輪擋面之間的距離,m;

b3-單式阻車(chē)器輪擋面至對(duì)稱(chēng)道岔連接系統(tǒng)終點(diǎn)之間的距離,視有無(wú)推車(chē)機(jī)分別取4輛礦車(chē)長(zhǎng)或1~2輛礦車(chē)長(zhǎng),m;

b4-搖臺(tái)基本軌起點(diǎn)至對(duì)稱(chēng)道岔連接系統(tǒng)終點(diǎn)之間的距離,m;

L1-對(duì)稱(chēng)道岔基本軌起點(diǎn)至對(duì)稱(chēng)道岔連接系統(tǒng)終點(diǎn)之間的距離,其長(zhǎng)度根據(jù)選用道岔類(lèi)型、軌道中心線間距按線路連接系統(tǒng)可計(jì)算出,m;

b2-對(duì)稱(chēng)道岔基本軌起點(diǎn)至復(fù)式阻車(chē)器前輪擋面之間的距離,m;

b1-復(fù)式阻車(chē)器前輪擋面至后輪擋面之間的距離,m;

L5-單開(kāi)道岔基本軌起點(diǎn)至材料車(chē)線進(jìn)口變正常軌距之間的距離,其長(zhǎng)度可以按單開(kāi)道岔平行線路連接系統(tǒng)計(jì)算出,m。

圖9-17  副井馬頭門(mén)二股道平面尺寸確定圖

2.馬頭門(mén)寬度確定

馬頭門(mén)寬度則取決于井筒裝備、罐籠布置方式和兩側(cè)人行道的寬度。馬頭門(mén)兩側(cè)巷道均應(yīng)設(shè)雙邊人行道,各邊的寬度不應(yīng)小于900mm,對(duì)于綜合機(jī)械化采煤礦井,按照現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》要求,不應(yīng)小于1000mm

馬頭門(mén)的寬度可按下式計(jì)算:

                          (9-3)

式中,B-馬頭門(mén)的寬度,m;

*-為軌道中心線之間距離,即等于井筒中罐籠中心線間距,m;

A-非梯子間側(cè)軌道中心線至巷道壁距離,一般取A≥礦車(chē)寬/2+0.8m;

C-梯子間側(cè)軌道中心線至巷道壁距離,一般取C≥礦車(chē)寬/2+0.9m;

文本框:  
圖9-18  按下放長(zhǎng)材料計(jì)算馬頭門(mén)高度

馬頭門(mén)的寬度通常在重車(chē)側(cè)自對(duì)稱(chēng)道岔(或單開(kāi)道岔)連接系統(tǒng)終點(diǎn)開(kāi)始縮小,至對(duì)稱(chēng)道岔(或單開(kāi)道岔)基本軌起點(diǎn)收縮至單軌巷道的寬度。但是在空車(chē)側(cè),過(guò)了對(duì)稱(chēng)道岔(或單開(kāi)道岔)基本軌起點(diǎn)不遠(yuǎn)即進(jìn)入雙軌的材料存車(chē)線。為了減少井底車(chē)場(chǎng)巷道的斷面變化和方便施工,往往空車(chē)側(cè)馬頭門(mén)的寬度不再縮小。

3.馬頭門(mén)高度的確定

馬頭門(mén)的高度,主要取決于下放材料的最大長(zhǎng)度和方法、罐籠的層數(shù)及其在井筒平面的布置方式、進(jìn)出車(chē)及上下人員方式、礦井通風(fēng)阻力等多種因素,并按最大值確定。

我國(guó)井下用最長(zhǎng)材料是鋼軌和鋼管,一般為12.5m。8m以內(nèi)的材料放在罐籠內(nèi)下放(打開(kāi)罐籠頂蓋),而超過(guò)8m的長(zhǎng)材料則吊在罐籠底部下放。此時(shí),材料在井筒與馬頭門(mén)連接處的最小高度按圖9-18所示,并按公式(9-4)計(jì)算。

                              (9-4)

式中,Hmin-下放最長(zhǎng)材時(shí)馬頭門(mén)所需的最小高度,m;

L-下放材料的最大長(zhǎng)度,取L=12.5m;

W-井筒下放材料的有效弦長(zhǎng)。當(dāng)有一套      提升設(shè)備時(shí),取W= 0.9D;若有兩套提升設(shè)備,W可根據(jù)井筒斷面布置計(jì)算出;

D-井筒凈直徑,m;

-下放材料時(shí),材料與水平面的夾角,,當(dāng)D = 4~8m,L=12.5m時(shí),。

隨著井筒直徑的增加,下放最大長(zhǎng)材已不是確定馬頭門(mén)最小高度的主要因素,最小高度主要取決于罐籠的層數(shù)、進(jìn)出車(chē)方式和上下人員的方式。另外,大型礦井尤其是高瓦斯礦井,井下需要的風(fēng)量很大,若馬頭門(mén)高度低了,斷面必然縮小,通風(fēng)阻力會(huì)增大。因此,馬頭門(mén)高度按上述因素確定后還應(yīng)按通風(fēng)要求進(jìn)行核算,并且馬頭門(mén)的凈高度不應(yīng)小于4.5m。馬頭門(mén)最大斷面處高度確定后,隨著向空、重車(chē)線兩側(cè)的延伸,拱頂逐步下降至正常巷道的高度。一般副井馬頭門(mén)的拱頂坡度為10°~15°,風(fēng)井馬頭門(mén)的拱頂坡度為16°~18°。

4.馬頭門(mén)斷面形狀及支護(hù)

由于馬頭門(mén)與井筒連接處斷面大(如常村煤礦副井馬頭門(mén)掘進(jìn)寬8.21m,高14m,掘進(jìn)斷面積為109m2)、地壓大,所以,馬頭門(mén)斷面形狀多選用半圓拱形。當(dāng)頂壓和側(cè)壓較大時(shí),可采用馬蹄形斷面;當(dāng)頂壓、側(cè)壓及底壓均較大時(shí),可采用橢圓形或圓形所面。

馬頭門(mén)的支護(hù)材料多用C20以上混凝土。通常圍巖的堅(jiān)固性系數(shù)f = 4~6時(shí),支護(hù)厚度為500~600mm,馬頭門(mén)上、下2.5m范圍內(nèi)的一段井筒的井壁還應(yīng)適當(dāng)加厚100~200mm,以便安設(shè)金屬支撐結(jié)構(gòu)物。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定、地壓大,或馬頭門(mén)與井筒連接處高度和寬度均較大時(shí),可采用鋼筋混凝土支護(hù),配筋率為0.75~1.5%。當(dāng)連接處位于膨脹性巖層時(shí),可采用錨噴或加金屬網(wǎng)作為臨時(shí)支護(hù),然后再砌筑永久混凝土或鋼筋混凝土支護(hù)。

四、主排水泵硐室設(shè)計(jì)

主排水泵硐室由泵房主體硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道組成,見(jiàn)圖9-19。主排水泵硐室和水倉(cāng)構(gòu)成了中央排水系統(tǒng)。主排水泵硐室按水泵吸水方式不同,又可分為臥式水泵吸入式、臥式水泵壓入式以及潛水泵式三種。第一種應(yīng)用最為廣泛,第二種為少數(shù)金屬礦和煤礦采用,個(gè)別礦山采用第三種?,F(xiàn)以臥式水泵吸入式中央泵房為例說(shuō)明其設(shè)計(jì)方法。

圖9-19  臥式水泵吸入式主排水泵硐室主體硐室平面布置

1-主體硐室;2-配水巷;3-水倉(cāng);4-吸水小井;5-配水井;6-主變電所;7-水泵和電動(dòng)機(jī);8-軌道;

9-通道;10-柵欄門(mén);11-密閉門(mén);12-調(diào)車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán);13-防火門(mén);14-管子道;15-帶閘門(mén)的溢水管;16-副井井筒

1.泵房的位置

為縮短電纜和管道線路,便于排水設(shè)備運(yùn)輸,提供良好的通風(fēng)條件,以及有利于集中管理、維護(hù)和檢修,水泵房在絕大多數(shù)情況下都設(shè)在井底車(chē)場(chǎng)副井附近的空車(chē)線一側(cè),并與主變電所組成聯(lián)合硐室。泵房與相鄰巷道的連接方式,應(yīng)根據(jù)井筒位置、井底車(chē)場(chǎng)布置、圍巖等條件具體確定。泵房通道與井底車(chē)場(chǎng)巷道的運(yùn)輸要通過(guò)道岔直接相連接(圖9-20 a),或設(shè)轉(zhuǎn)盤(pán)相連(圖9-20b)。管子道與立井連接時(shí),可布置在井筒出車(chē)側(cè)(圖9-20 a),也可布置在井筒進(jìn)車(chē)側(cè)(圖9-20 b)。

圖9-20  主排水泵房與相鄰巷道連接方式

1-主排水泵房;2-管子道;3-通道;4-主變電所;5-車(chē)場(chǎng)巷道;6-副井井筒;7-水倉(cāng);

8-密閉門(mén);9-防火門(mén);10-井底車(chē)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷道

2.配水井、配水巷和吸水井的布置

配水井、配水巷和吸水井構(gòu)成配水系統(tǒng),三者關(guān)系見(jiàn)圖9-21。

配水井位于泵房主體硐室吸水井一側(cè),一般布置在中間水泵位置,與中間吸水井通過(guò)溢水管直接相連。根據(jù)配水井上部硐室安設(shè)配水閘閥的要求,一般配水井的尺寸是平行配水巷方向長(zhǎng)2.5~3.0m,垂直配水巷方向?qū)挒?.0~2.5m,深5~6m。配水井井底底板標(biāo)高應(yīng)低于水倉(cāng)底板標(biāo)高1.5m。

配水巷也位于吸水井一側(cè),通過(guò)溢水管與配水井和吸水井相通。為了便于施工和清理,配水巷斷面為寬1.0~1.2m,高1.8m的半圓拱形,其底板標(biāo)高高于吸水井井底1.5m。

吸水井位于主體硐室靠近水倉(cāng)一側(cè),斷面為圓形,凈徑為1.0~1.2m,深5~6m。正常情況下每臺(tái)水泵單獨(dú)配一個(gè)吸水井。當(dāng)每臺(tái)水泵排水量小于100m3/h時(shí),亦可兩臺(tái)水泵共用一個(gè)吸水井,但要保證兩個(gè)吸水籠頭之間距離不能小于吸水管直徑的兩倍。有時(shí)視圍巖穩(wěn)定情況和排水設(shè)備性能,可以不設(shè)配水井和配水巷,只設(shè)一個(gè)大的吸水井,中間隔開(kāi),每?jī)膳_(tái)水泵共用1個(gè)吸水井。

 

 

圖9-21  配水系統(tǒng)布置圖

1-水泵及電動(dòng)機(jī);2-吸水小井;3-配水巷;4-配水井;5-水倉(cāng);6-帶閘閥的溢水管

3.水倉(cāng)

水倉(cāng)由主倉(cāng)和副倉(cāng)(或稱(chēng)內(nèi)倉(cāng)與外倉(cāng))組成,兩者之間的距離視圍巖穩(wěn)定程度確定,一般為15~20m。當(dāng)一條水倉(cāng)清理時(shí),另一條水倉(cāng)能滿足正常使用。水倉(cāng)一般應(yīng)布置在不受采動(dòng)影響,且含水很少的井底車(chē)場(chǎng)穩(wěn)定的底板巖石中。隨著礦井設(shè)計(jì)模式的變化,水倉(cāng)也有設(shè)在井底附近的煤層中,如兗州濟(jì)寧三號(hào)礦井水倉(cāng),作方格布置,容量達(dá)40000m3。

一般情況下,水倉(cāng)入口設(shè)在井底車(chē)場(chǎng)巷道標(biāo)高的最低點(diǎn),即副井空車(chē)線的終點(diǎn)(圖9-22 a)。當(dāng)?shù)V井涌水量大或采用水砂充填的礦井,水倉(cāng)入口可布置在石門(mén)或運(yùn)輸大巷的進(jìn)口處。兩條水倉(cāng)入口可布置在同一地點(diǎn)(圖9-22 b),亦可分別布置在兩個(gè)不同的地點(diǎn)(圖9-22 c)這樣采區(qū)來(lái)的水在井底車(chē)場(chǎng)外就進(jìn)入水倉(cāng)了,井底車(chē)場(chǎng)內(nèi)的涌水就需要經(jīng)過(guò)泄水孔流入水倉(cāng)。但由于車(chē)場(chǎng)中各巷道的坡度方向不同,在車(chē)場(chǎng)繞道處的水溝坡度與巷道的坡度要相反(即反坡水溝),以便將車(chē)場(chǎng)巷道標(biāo)高最低點(diǎn)處之積水導(dǎo)入泄水孔進(jìn)入水倉(cāng)。為保證一個(gè)水倉(cāng)進(jìn)行清理時(shí),其一翼的來(lái)水應(yīng)能引入另一水倉(cāng),所以在泄水孔處的一段水溝應(yīng)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)擋板(圖9-22 d)。由于水倉(cāng)的清理為人工清倉(cāng)、礦車(chē)運(yùn)輸,所以水倉(cāng)與車(chē)場(chǎng)巷道之間需設(shè)一段斜巷,它既是清理斜巷又是水倉(cāng)的一部分。

圖9-22  水倉(cāng)的布置形式

水倉(cāng)的容量根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定按以下情況分別確定,當(dāng)?shù)V井正常涌水量小于或等于1000m3/h時(shí),水倉(cāng)有效容量按下式計(jì)算:

Q=8Q0                                                  (9-5)

式中,Q為水倉(cāng)的有效容量,m3;Q0為礦井正常涌水量,m3/h。

當(dāng)?shù)V井正常涌水量大于1000m3/h時(shí),水倉(cāng)有效容量按下式計(jì)算:

Q=2(Q0+3000)>4Q0                                   (9-6)

式中符號(hào)意義同前。此時(shí)水倉(cāng)容量按4h正常涌水量計(jì)算而不是8h計(jì)算。因?yàn)檠途?a href=http://m.cltuan.cn/sggl/ target=_blank class=infotextkey>事故的發(fā)生不是因水倉(cāng)容積小而造成的。當(dāng)Q0>1000m3/h時(shí),若按8Q0計(jì)算,則Q太大,水倉(cāng)工程量太大,保安煤柱要求過(guò)大,很不合理。

水倉(cāng)的長(zhǎng)度和其斷面積當(dāng)其容量一定時(shí)是相互制約的。為利于澄清水中泥砂和雜物,水倉(cāng)中水的流速一般為0.003~0.007m/s。

4.主體泵房的設(shè)備布置

(1)水泵

主排水泵硐室的主體硐室中,水泵一般沿硐室縱向單排布置(圖9-19),以減小硐室的跨度,有利于施工和維護(hù)。當(dāng)水泵數(shù)量很多,圍巖又堅(jiān)固穩(wěn)定時(shí),水泵亦可雙排布置。

(2)排水管

根據(jù)礦井正常涌水量和最大涌水量,選擇排水管的直徑和敷設(shè)趟數(shù)。一般情況下要設(shè)置2~3趟,其中一趟作為備用。排水管的鋪設(shè)采用10~14號(hào)槽鋼或工字鋼制成托管架,裝設(shè)于距硐室地坪2.1~2.5m高處的硐室壁上。

(3)電纜與電氣設(shè)備

電纜的敷設(shè)有沿墻懸掛和設(shè)電纜溝兩種方式。前者使用與檢修方便,但長(zhǎng)度增加,故采用電纜溝敷設(shè)較多。電纜溝尺寸按敷設(shè)電纜的數(shù)量確定。

(4)起吊和運(yùn)輸設(shè)備

為便于安裝、檢修水泵,敷設(shè)管線,在每組水泵和電機(jī)中心處預(yù)埋兩根18~33號(hào)工字鋼作為起吊橫梁,橫梁高度為2.4~3.4m,距拱頂為0.9~1.2m。硐室中靠近管子道的一側(cè)鋪設(shè)輪軌,與管子道和通道銜接處設(shè)轉(zhuǎn)盤(pán),完成設(shè)備運(yùn)輸?shù)拇怪鞭D(zhuǎn)向。

5.主體硐室尺寸的確定(見(jiàn)圖9-23)

(1)硐室的長(zhǎng)度由下式確定:

                    (9-7)

式中,L-主體硐室的長(zhǎng)度,m;

n-水泵臺(tái)數(shù),根據(jù)其正常涌水量和最大涌水量選用,應(yīng)考慮工作、備用和檢修臺(tái)數(shù);

l1-水泵及其電機(jī)的基礎(chǔ)長(zhǎng)度,m;

l2-相鄰兩臺(tái)水泵和電機(jī)基礎(chǔ)之間的距離,一般為1.5~2.0m;

l3、l4-為硐室端頭兩側(cè)的基礎(chǔ)距硐室端墻或門(mén)之間的距離,一般為2.5~3.0m。

圖9-23  主體硐室尺寸確定圖

(2)硐室寬度由下式確定:

                             (9-8)

式中,B-主體硐室的寬度,m;

b1-吸水井一側(cè),水泵基礎(chǔ)至硐室墻之間的檢修距離,一般為0.8~1.2m;

b2-水泵和電機(jī)基礎(chǔ)寬度,m;

b3-鋪設(shè)軌道一側(cè),水泵基礎(chǔ)至硐室墻的距離,一般取1.5~2.2m。

(3)硐室的高度以下式確定:

                 (9-9)

式中,H-主體硐室高度,m;

h1-水泵基礎(chǔ)頂面至硐室地面高度,一般為0.1~0.2m;

h2-水泵的高度,m;

h3-閘板閥的高度,m;

h4-逆止閥的高度,m;

h5-四通接頭高度,m;

h6-三通接頭高度,m;

h7-三通接頭至起重梁高度,一般大于0.5m;

h8-起重梁到拱頂?shù)母叨?,一般?.9~1.2m。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn),設(shè)備的基礎(chǔ)一般埋入底板0.8~1.2m,高出地表0.1~0.2m。

6.主體硐室的斷面形狀及支護(hù)

主體硐室的斷面形狀可根據(jù)巖性和地壓大小確定,一般情況下采取直墻半圓拱斷面。硐室內(nèi)應(yīng)澆筑100mm厚混凝土地面,并高出通道與井底車(chē)場(chǎng)連接處車(chē)場(chǎng)底板0.5m。硐室多用現(xiàn)澆混凝土支護(hù),并做好防滲漏工作。當(dāng)圍巖堅(jiān)固無(wú)淋水時(shí),亦可采用光爆、錨網(wǎng)噴支護(hù)。

文本框:  
圖9-24  管子道平、剖面圖
1-排水管;2-罐籠;3-管子道;4-轉(zhuǎn)盤(pán);
5-支管架;6-泵房主體硐室;7-提運(yùn)設(shè)備絞車(chē)

7.管子道與泵房通道設(shè)計(jì)

管子道平、剖面見(jiàn)圖9-24。管子道與井筒連接處底板標(biāo)高應(yīng)高出硐室地面標(biāo)高7m以上,其傾角一般為30°左右。為搬運(yùn)設(shè)備方便,管子道與井筒連接處應(yīng)設(shè)一段3m左右的平臺(tái),出口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)罐籠,以便裝卸設(shè)備、上下人員方便。管子道應(yīng)設(shè)置人行臺(tái)階、托管支架和電纜支架,以利檢修。

泵房通道是主體硐室與井底車(chē)場(chǎng)的連接通道,斷面形狀可采用半圓拱,其尺寸應(yīng)根據(jù)通過(guò)的最大設(shè)備外形尺寸來(lái)確定。從通道進(jìn)、出口起5m內(nèi),巷道要用非燃性材料支護(hù),并裝有向外開(kāi)的防火鐵門(mén)。鐵門(mén)全部敞開(kāi)時(shí),不得防礙巷道交通。鐵門(mén)上要裝有便于關(guān)嚴(yán)的通風(fēng)孔,以便必要時(shí)隔絕通風(fēng)。鐵門(mén)內(nèi)加設(shè)向外開(kāi)的不妨礙鐵門(mén)開(kāi)閉的鐵柵欄門(mén)。泵房與變電所之間應(yīng)設(shè)防火鐵門(mén),墻上設(shè)電纜套管,鐵門(mén)結(jié)構(gòu)與通道上的密閉鐵門(mén)相似。

五、井下主變電所的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

井下主變電所是井下總配電站,由地面經(jīng)井筒引入的高壓電流經(jīng)過(guò)配電、變電和整流給井下提供動(dòng)力和照明之用。

由于井下主排水泵是主要用電戶,為了節(jié)省電纜和一旦礦井發(fā)生突發(fā)事故時(shí)仍能延緩其工作時(shí)間,所以主變電所和主排水泵硐室通常建成聯(lián)合硐室,設(shè)置于副井井筒附近。

主變電所由配電室(兼整流)、變電器室和通道組成。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)有:

1.變電所的布置形式與尺寸,主要根據(jù)所選用的變電器、高低壓開(kāi)關(guān)柜、整流設(shè)備以及直流配電柜等設(shè)備配置的數(shù)量、外形輪廓尺寸、維修設(shè)備的要求和行人安全間隙等因素確定。為節(jié)省工程量,在不妨礙通道內(nèi)各種安全設(shè)施布置的前提下,常采用“L”形布置。

2.通道內(nèi)以及變電所與水泵房之間應(yīng)設(shè)置容易關(guān)閉的、既能防水又能防火的密閉門(mén)。

3.變電所的地坪標(biāo)高應(yīng)高出通道與井底車(chē)場(chǎng)連接處軌面標(biāo)高0.5m。一般變電所的地坪標(biāo)高還應(yīng)高于水泵房的地坪標(biāo)高0.3m。

4.由于地面變電所的高壓電纜通常是自副井井筒經(jīng)管子道引入變電所的,所以不需再設(shè)置專(zhuān)門(mén)的電纜通道。在配電室內(nèi)設(shè)電纜溝,電纜懸掛或架于電纜溝中的托架上。

5.變電所與主排水泵硐室聯(lián)合建造,對(duì)于大型水泵房,由于電機(jī)發(fā)熱量較大,有時(shí)使兩個(gè)硐室的室溫超過(guò)30℃,所以要?jiǎng)?chuàng)造良好的通風(fēng)條件,采取專(zhuān)門(mén)的降溫措施,使硐室本身的溫度差不超過(guò)10℃。

6.變電所的斷面形狀和支護(hù)與聯(lián)合建筑的主排水泵硐室的斷面形狀和支護(hù)是一致的。

第三節(jié)  硐室施工

一、我國(guó)硐室施工技術(shù)的發(fā)展

隨著我國(guó)煤礦井巷施工技術(shù)的發(fā)展,經(jīng)過(guò)不斷總結(jié)與改革,逐步形成了具有煤礦特色的一套先進(jìn)的硐室施工方法。近二十多年來(lái),硐室施工技術(shù)的改革主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)在硐室工程中成功地應(yīng)用了光爆錨噴技術(shù)。光面爆破使硐室斷面成形規(guī)整,減輕了對(duì)圍巖的震動(dòng)破壞,有利于提高圍巖的穩(wěn)定性,從而為錨噴支護(hù)創(chuàng)造了有利的條件;錨噴支護(hù)能及時(shí)地封閉和加固圍巖,縮短硐室圍巖的暴露時(shí)間,并且錨噴支護(hù)本身剛度適宜,具有一定可縮性,它既允許圍巖產(chǎn)生一定量的變形移動(dòng)以發(fā)揮圍巖自身承載能力,同時(shí)又能有效地限制圍巖發(fā)生過(guò)大的變形。因此,光爆錨噴技術(shù)可以綜合有效地提高圍巖穩(wěn)定性和施工作業(yè)的安全性,大大地減少硐室施工的難度。

(2)由于錨噴技術(shù)在硐室工程中的應(yīng)用,促進(jìn)了硐室施工方法的簡(jiǎn)化。用自上向下分層施工法逐步取代了自下向上分層施工法,全斷面施工逐步取代了導(dǎo)硐法施工。下行分層施工和全斷面施工法具有步驟簡(jiǎn)單、效率高、進(jìn)度快、安全和質(zhì)量容易保證,使硐室工程的施工工期大為縮短。

(3)硐室支護(hù)多采用錨、噴、網(wǎng)、砌復(fù)合支護(hù)形式和“二次支護(hù)”技術(shù),即先進(jìn)行一次支護(hù),再進(jìn)行二次支護(hù)。一次支護(hù)選用具有一定可縮性的錨噴網(wǎng)支護(hù)型式,既起到臨時(shí)支護(hù)的作用,其本身又是永久支護(hù)的組成部分,待硐室全部掘出以后,再在一次支護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次支護(hù);二次支護(hù)現(xiàn)多選用剛性較大的混凝土或鋼筋混凝土整體澆筑,也可用錨噴網(wǎng)支護(hù)。復(fù)合支護(hù)型式和二次支護(hù)技術(shù)具有先柔后剛的特性,能較好地適應(yīng)開(kāi)硐后圍巖壓力變化規(guī)律,是硐室支護(hù)工程中的重大革新和突破,它不僅保證了施工的安全,而且由于連續(xù)施工,整體性好,改善了工程的支護(hù)質(zhì)量。

(4)采用了先進(jìn)的設(shè)備和工藝,提高了硐室施工的機(jī)械化水平。如使用反井鉆機(jī)鉆擴(kuò)井下圓筒式煤倉(cāng)、立井砌壁中用液壓滑升模板過(guò)馬頭門(mén)和箕斗裝載硐室等,改善了作業(yè)環(huán)境,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,加快了工程進(jìn)度,提高了工程質(zhì)量。

施工技術(shù)的進(jìn)步,改善了硐室工程施工的面貌,我國(guó)煤礦井下的不少硐室施工都取得了速度快、效率高、質(zhì)量好、成本低的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,為我國(guó)硐室工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

二、硐室施工特點(diǎn)

井底車(chē)場(chǎng)內(nèi)的各種硐室由于用途不同,其結(jié)構(gòu),形狀和規(guī)格也相差很大。與巷道相比,具有以下特點(diǎn):

(l)硐室的斷面大、長(zhǎng)度小,進(jìn)出口通道狹窄,服務(wù)年限長(zhǎng),工程質(zhì)量要求高,一般要求防水、防潮、防火等性能。

(2)硐室周?chē)锕こ梯^多,一個(gè)硐室常與其它硐室或井巷相連,因而硐室圍巖的受力情況比較復(fù)雜,難以準(zhǔn)確分析,硐室支護(hù)較為困難。

(3)多數(shù)硐室安設(shè)有各種不同的機(jī)電設(shè)備,故硐室內(nèi)需要澆筑設(shè)備基礎(chǔ),預(yù)留管纜溝槽以及安設(shè)起重梁等。

考慮硐室施工,除應(yīng)注意其本身特點(diǎn)外,還要和井底車(chē)場(chǎng)的施工組織聯(lián)系起來(lái),考慮到各工程之間的相互關(guān)系與合理安排。

硐室圍巖穩(wěn)定性基本取決于自然因素(圍巖應(yīng)力、巖體結(jié)構(gòu)、巖石強(qiáng)度、地下水等)和人為因素(位置、斷面形狀、尺寸、支護(hù)方式、施工方法等)。在設(shè)計(jì)和施工時(shí),均應(yīng)綜合考慮這些因素對(duì)硐室圍巖穩(wěn)定性的影響。必須明確,硐室圍巖的穩(wěn)定性與硐室施工方法有關(guān),選擇硐室密集區(qū)域的硐室施工方法時(shí),應(yīng)合理安排硐室的施工順序并根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性分析、判斷允許巖石暴露的面積和時(shí)間,以選擇合理的掘進(jìn)方法。

在確定硐室施工方法前應(yīng)作好硐室圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘測(cè)工作,以便對(duì)圍巖的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià),并以此為基礎(chǔ)正確地選擇硐室的掘進(jìn)方法和支護(hù)型式與參數(shù)。

三、硐室施工方法

硐室施工方法的選擇,主要取決于硐室斷面大小和圍巖的穩(wěn)定性。而圍巖的穩(wěn)定性不僅與硐室圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等自然因素有關(guān),而且與硐室的斷面形狀、施工方法以及支護(hù)型式等人為因素有關(guān)。根據(jù)硐室斷面大小和圍巖的穩(wěn)定狀況,我國(guó)煤礦井下硐室施工方法可分為三類(lèi):即全斷面施工法、分層施工法和導(dǎo)硐施工法。

1.全斷面施工法

全斷面施工法是按硐室的設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面一次將硐室掘出,與巷道施工方法基本相同。有時(shí)因硐室高度較高,打頂部炮眼比較困難,全斷面可實(shí)行多次打眼和爆破,即先在硐室斷面的下部打眼放炮,暫不出矸,站在矸石堆上再打硐室斷面上部的炮眼,爆破后清除部分矸石,隨之進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),然后再清除全部矸石并支護(hù)兩幫,從而完成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)。

全斷面施工法一般適用于圍巖穩(wěn)定、斷面高度不很大(小于5m)的硐室。由于全斷面施工的工作空間寬敞,施工機(jī)械設(shè)備展得開(kāi),故具有施工效率高、速度快、成本低等特點(diǎn)。

2.分層施工方法

分層施工方法是將硐室沿其高度分為幾個(gè)分層,采用自上向下或自下向上的順序進(jìn)行分層施工,有利于正常的施工操作。根據(jù)施工條件,可以采用在逐段分層掘進(jìn),隨之進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),待各個(gè)分層全部掘完之后,再由下而上一次連續(xù)整體地完成硐室的永久支護(hù);也可以采用掘砌完一個(gè)分層,再掘砌下一個(gè)分層;還可以將硐室各分層前后分段同時(shí)施工,使硐室斷面形成臺(tái)階式工作面。上分層超前的稱(chēng)正臺(tái)階工作面,下分層超前的稱(chēng)倒臺(tái)階工作面。

(1)正臺(tái)階工作面(下行分層)施工法

按照硐室的高度,整個(gè)斷面可分為2~3個(gè)以上分層,每分層的高度以2.0~3.0m為宜;也可以按拱基線分為上、下兩個(gè)分層。上分層的超前距離一般為2~3m,如圖9-25所示。

圖9-25  正臺(tái)階工作面施工法

如果硐室是采用砌碹支護(hù),在上分層掘進(jìn)時(shí)應(yīng)先用錨噴支護(hù)進(jìn)行維護(hù),砌碹工作可落后于下分層掘進(jìn)面1.5~3.0m,下分層也隨掘隨砌,使墻緊跟迎頭。整個(gè)拱部的后端與墻成一整體,所以是安全的。

采用這種施工方法應(yīng)注意的問(wèn)題是:要合理確定上下分層的錯(cuò)距,距離太大,上分層出矸困難;距離太小,上分層鉆眼困難,故上下分層工作面的距離以便于氣腿式鑿巖機(jī)正常工作為宜。圖9-26為遼寧原撫順礦務(wù)局龍鳳礦水泵房正臺(tái)階工作面施工法。

圖9-26  龍鳳礦水泵房正臺(tái)階工作面施工法

這種施工方法的優(yōu)點(diǎn)是施工方便,有利于頂板維護(hù),下臺(tái)階爆破效率較高。缺點(diǎn)是使用鏟斗裝巖機(jī)時(shí),上臺(tái)階要人工扒矸,勞動(dòng)強(qiáng)度較大,上下臺(tái)階工序配合要求嚴(yán)格,不然易產(chǎn)生相互干擾。

(2)倒臺(tái)階工作面(上行分層)施工法

如圖9-27,下部工作面超前于上部工作面。施工時(shí)先開(kāi)挖下分層,上分層的鑿巖、裝藥、連線工作借助于臨時(shí)臺(tái)架。為了減少搭設(shè)臺(tái)架的麻煩,下分層的掘進(jìn)矸石先不要排出,以便上分層掘進(jìn)時(shí)代替臨時(shí)臺(tái)架進(jìn)行作業(yè)。

圖9-27  倒臺(tái)階工作面施工法

采用錨噴支護(hù)時(shí),支護(hù)工作可以與上分層的開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行,隨后再進(jìn)行墻部的錨噴支護(hù);采用混疑土支護(hù)時(shí),下分層工作面Ⅰ超前4~6m,高度為設(shè)計(jì)的墻高,隨著下分層的掘進(jìn)先砌墻,Ⅱ分層隨挑頂隨砌筑拱頂。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:不必人力扒矸,爆破條件好,施工效率高,砌碹時(shí)拱和墻接茬質(zhì)量好。缺點(diǎn)是:挑頂工作較困難,下分層需要架設(shè)臨時(shí)支護(hù),故不宜采用。

分層施工法一般適用于穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的圍巖,掘進(jìn)斷面面積較大的硐室。由于這種施工方法的空間寬度較大,工人作業(yè)方便。因此,與導(dǎo)硐施工法相比,具有效率高、速度快、成本低等特點(diǎn)。

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圖9-28  某特大斷面硐室導(dǎo)硐施工法的施工順序

3.導(dǎo)硐施工法

導(dǎo)硐施工方法曾廣泛用于圍巖穩(wěn)定性差、斷面積特大的硐室。其施工特點(diǎn)是在硐室的某一部位先用小斷面導(dǎo)硐掘進(jìn),然后再行開(kāi)幫、挑頂或挖底,將導(dǎo)硐逐步擴(kuò)大至硐室的設(shè)計(jì)斷面。根據(jù)導(dǎo)硐所在位置的不同,有中央下導(dǎo)硐施工法、頂部導(dǎo)硐施工法、兩側(cè)導(dǎo)硐施工法之分。某特大斷面硐室導(dǎo)硐施工法的施工順序如圖9-28所示,該硐室斷面為馬蹄形,掘進(jìn)斷面積為147.6m2,劃分為七個(gè)較小斷面,分五次施工完。由于該法是先導(dǎo)硐后擴(kuò)大,逐步地分部施工,能有效地減少圍巖的暴露面積和時(shí)間,使硐室的頂、幫易于維護(hù),施工安全得以保障。但該法存在步驟多、效率低、速度慢、工期長(zhǎng)、成本高等缺點(diǎn)。

為安全和施工方便起見(jiàn),在礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡量避免將硐室布置在不穩(wěn)定巖層中。若從多方面考慮、比較后,仍須開(kāi)在不穩(wěn)定巖層中,那就應(yīng)該采取可靠的技術(shù)措施,保證硐室施工的安全和施工質(zhì)量。

四、與井筒相連硐室的施工方法

馬頭門(mén)和箕斗裝載硐室是直接與副、主井井筒相連的兩個(gè)主要硐室,其施工方法與一般硐室相同,但是由于它們與立井井筒相連,必須考慮與井筒施工的關(guān)系和對(duì)鑿井設(shè)備的利用。

1.馬頭門(mén)施工方法

馬頭門(mén)施工一般安排在鑿井階段進(jìn)行,有些情況下也可與井筒順序施工。

(1)馬頭門(mén)與井筒同時(shí)施工

馬頭門(mén)因與井筒相連接,斷面較大,又受施工條件的限制,一般多采用自上而下分層施工法,如圖9-29所示。當(dāng)井筒掘進(jìn)到馬頭門(mén)上方5m左右處,井筒停止掘進(jìn),先將上段井壁砌好。隨后井筒繼續(xù)下掘,同時(shí)將馬頭門(mén)掘出,也可以將井筒掘到底或掘至馬頭門(mén)下方的混凝土壁圈處,由下而上砌筑井壁至馬頭門(mén)的底板標(biāo)高處,再逐段施工馬頭門(mén)。當(dāng)巖層松軟、破碎時(shí),兩側(cè)馬頭門(mén)應(yīng)分別施工;在中等以上穩(wěn)定巖層中,兩側(cè)馬頭門(mén)可以同時(shí)施工,掘進(jìn)時(shí)可采用錨噴作臨時(shí)支護(hù)。為了加快馬頭門(mén)施工的速度,可安排與井筒同時(shí)自上而下分層施工馬頭門(mén),如圖9-30所示。

  

           圖9-29  馬頭門(mén)的施工順序     圖9-30  馬頭門(mén)與井筒同時(shí)施工法(下行分層施工法)

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圖9-31  鮑店煤礦副井馬頭門(mén)附近硐室分布圖    
1-等候室通道;2-推車(chē)機(jī)硐室;3-變電所通道;
4-信號(hào)硐室,5-下料絞車(chē)硐室

兗州礦區(qū)鮑店煤礦副井,凈直徑8m,馬頭門(mén)位于井筒-430m水平兩側(cè),馬頭門(mén)范圍內(nèi)有推車(chē)機(jī)、調(diào)車(chē)機(jī)、下料絞車(chē)、信號(hào)等小型硐室以及等候室、變電所等通道(圖9-31)。馬頭門(mén)進(jìn)車(chē)及出車(chē)線長(zhǎng)度分別為31m和16m,進(jìn)車(chē)側(cè)的掘進(jìn)高度和寬度分別為11.65而和9.2m,出車(chē)側(cè)的掘進(jìn)高度和寬度分別為11.4m和8.7m,馬頭門(mén)的最大掘進(jìn)斷面為105m2。

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圖9-32  鮑店副井馬頭門(mén)施工順序圖
該馬頭門(mén)采用與井筒同時(shí)施工的方法,整個(gè)工程安排四個(gè)階段施工,見(jiàn)圖9-32。第一階段施工井筒兩側(cè)馬頭門(mén)各7.0m,并與井筒同時(shí)完成永久支護(hù)的鋼筋混凝土澆筑;第二階段,待主井通過(guò)井底車(chē)場(chǎng)和副井馬頭門(mén)貫通后,再由主井一側(cè)巷道向馬頭門(mén)進(jìn)車(chē)側(cè)最外端的15m施工;第三階段施工馬頭門(mén)進(jìn)、出車(chē)側(cè)的其余部分各9m;最后階段施工馬頭門(mén)范圍內(nèi)的其他硐室和設(shè)備基礎(chǔ)。

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9-33  鮑店副井馬頭門(mén)施工分區(qū)圖
施工時(shí)將馬頭門(mén)全斷面劃分為I~V個(gè)分區(qū),見(jiàn)圖9-33。施工時(shí)先掘進(jìn)馬頭門(mén)的拱部,臨時(shí)支護(hù)采用錨噴網(wǎng),爾后向下分層分區(qū)(中間留巖柱)依次掘至馬頭門(mén)的底板,掘出的矸石放入井筒中,由抓巖機(jī)裝入吊桶提出。再由下向上立模、綁扎鋼筋、連續(xù)澆筑混凝土,并與井筒井壁一并向上砌筑,以保證連接部分支護(hù)的整體質(zhì)量。最后清除掉中間巖柱。

該馬頭門(mén)掘進(jìn)總工程量2684m3,混凝土澆筑工程量連同井壁共1026m3,耗用鋼筋43.5t。在礦井竣工驗(yàn)收移交時(shí),該工程被評(píng)為優(yōu)質(zhì)工程。

馬頭門(mén)與井筒同時(shí)施工具有如下特點(diǎn):可以充分利用鑿井設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行打眼放炮、通風(fēng)排煙、裝巖提升、壓氣供應(yīng)、排水、拌料下料等工作,使準(zhǔn)備、輔助工作大大簡(jiǎn)化;同時(shí),支護(hù)的整體性好,工程質(zhì)量易于保證。該方法不足之處是馬頭門(mén)施工占用井筒的施工期(1~2個(gè)月),致使井筒到底時(shí)間向后推遲了一段時(shí)間。

(2)馬頭門(mén)與井筒順序施工

馬頭門(mén)與井筒順序施工是:先掘砌完整個(gè)井筒,再返上來(lái)施工馬頭門(mén)。即當(dāng)井筒掘砌到馬頭門(mén)位置處時(shí),預(yù)留馬頭門(mén)的硐口不砌(硐口預(yù)留得稍大一點(diǎn),以免將來(lái)馬頭門(mén)掘進(jìn)放炮時(shí)崩壞井壁),暫時(shí)將硐口用噴射混凝土作為臨時(shí)支護(hù)封閉起來(lái),待井筒掘砌到設(shè)計(jì)深度后,再返上來(lái)施工馬頭門(mén)。為了施工方便,可以在馬頭門(mén)底板下方位置搭設(shè)一個(gè)臨時(shí)固定盤(pán)作為掘砌的工作臺(tái);也可以直接利用鑿井吊盤(pán)作為活動(dòng)的掘砌工作臺(tái)。

這種施工方法最突出的優(yōu)點(diǎn)是馬頭門(mén)施工不占用井筒施工工期,使井筒可提前到底。后期的馬頭門(mén)施工,也可能和其他工程平行。由于井壁和馬頭門(mén)壁不是一次連續(xù)整體澆筑,因而馬頭門(mén)施工時(shí)應(yīng)特別注意工程質(zhì)量。當(dāng)采用臨時(shí)固定盤(pán)施工時(shí),盤(pán)的安、拆費(fèi)工費(fèi)料,后期清除井底的存矸也需花費(fèi)時(shí)間。

2.箕斗裝載硐室施工

箕斗裝載硐室斷面大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工中有大量的預(yù)留孔和預(yù)埋件,工程質(zhì)量要求高,施工技術(shù)難度大。根據(jù)箕斗裝載硐室與井筒施工的先后關(guān)系,我國(guó)煤礦現(xiàn)有的施工方法可概括為2類(lèi):即與井筒同時(shí)施工和與井筒順序施工。

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圖9-34  裝載硐室與井筒同時(shí)施工
a-同時(shí)分層施工;b-交替分層施工
(1)箕斗裝載硐室與井筒同時(shí)施工

當(dāng)井筒掘至硐室上方5m左右處停止掘進(jìn),將上段井壁砌好,再繼續(xù)下掘井筒至硐室位置。若圍巖比較穩(wěn)定,則井筒工作面與硐室工作面錯(cuò)開(kāi)一薦炮的高度(1.5~2.0m),同時(shí)自上而下施工。硐室分層下行的施工順序如圖9-34(a);若圍巖穩(wěn)定性差,硐室各分層可與井筒交替施工,圖9-33(b)。硐室爆破落下來(lái)的矸石扒放到井筒中裝提出井。井筒和硐室逐層下掘,待整個(gè)硐室全部掘完后,再進(jìn)行二次支護(hù),由下向上立模板、綁扎鋼筋,先墻后拱連同井壁整體澆筑。在掘進(jìn)時(shí),隨掘隨采用錨噴或錨噴網(wǎng)進(jìn)行一次支護(hù),及時(shí)封閉硐室圍巖?;费b載硐室和該段井筒施工完成后,再繼續(xù)向下開(kāi)鑿井筒。

這種施工方法具有充分利用鑿井設(shè)備進(jìn)行硐室施工,效率高、進(jìn)度快、安全性好和施工準(zhǔn)備工作較少的優(yōu)點(diǎn);不足之處是硐室施工占用了井筒工期,拖延了井筒到底的時(shí)間。

淮北礦區(qū)臨渙煤礦,設(shè)計(jì)年產(chǎn)量180萬(wàn)t,主井凈直徑6.5m,井內(nèi)裝有3個(gè)12t箕斗?;费b載硐室的南硐室為單箕斗,北硐室為雙箕斗,硐室斷面為馬蹄形,兩硐室分別連接一條膠帶輸送機(jī)巷,見(jiàn)圖9-35。北硐室和南硐室最大掘進(jìn)斷面分別為150.7m2和103.98m2?;费b載硐室橫硐室的拱部掘進(jìn)先由兩側(cè)的膠帶輸送機(jī)巷以導(dǎo)硐(2m×2m)與主井井筒貫通,然后從硐室后墻向井筒方向刷大至拱頂,見(jiàn)圖9-36。邊掘邊進(jìn)行硐室外層的一次支護(hù),采用噴-錨-網(wǎng)-架的聯(lián)合支護(hù)型式。該礦箕斗裝載硐室掘進(jìn)總工程量2124m3,砌筑總工程量1104m3,實(shí)際施工期110天,取得了快速、安全、高質(zhì)量的施工效果。

  

圖9-35  臨渙主井箕斗裝載硐室平面圖         圖9-36  臨渙主井箕斗裝載硐室掘進(jìn)順序圖

1-主井井筒;2-南硐室;3-北硐室;                      1-井筒;2、3-南、北箕斗裝載硐室;

4-膠帶輸送機(jī)巷;5-錨桿                                  4-膠帶輸送機(jī)巷,5-錨桿

(2)箕斗裝載硐室在井筒掘砌全部結(jié)束后進(jìn)行施工

施工順序是:先將井筒施工到底,然后再開(kāi)始施工箕斗裝載硐室。當(dāng)井筒掘砌到硐室位置時(shí),除硐口范圍預(yù)留外,其他井筒部分全部砌筑。預(yù)留出的硐口部位根據(jù)圍巖情況暫時(shí)用噴混凝土或錨噴進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)封閉,待井筒掘砌到設(shè)計(jì)深度后,再返回上來(lái)利用鑿井吊盤(pán)作掘砌工作臺(tái)進(jìn)行箕斗裝載硐室的施工。將硐室掘出的矸石,全部放入井底。硐室完工后,最后集中將井底的存矸清除出井。硐室施工采用自上向下分層方法。

兗州礦區(qū)東灘煤礦,設(shè)計(jì)年產(chǎn)量400萬(wàn)t,主井凈直徑7m、井深786.5m,井內(nèi)裝有兩對(duì)16t箕斗?;费b載硐室位于井底車(chē)場(chǎng)水平以下,雙面對(duì)稱(chēng)布置,硐室全高19.96m、寬6.5m、深6.45m,分上、中、下3室,硐室掘進(jìn)最大橫斷面133m2,最大縱斷面135.7m2。

第一階段施工井筒到底,自井底車(chē)場(chǎng)水平向下掘進(jìn),采用全斷面深孔爆破,一次支護(hù)采用掛網(wǎng)噴射混凝土,二次支護(hù)由下向上澆筑混凝土井壁,預(yù)留出箕斗裝載硐室硐口;第二階段施工硐室,先掘后砌。硐室掘進(jìn)自上向下分層進(jìn)行,先掘出拱頂,用錨噴進(jìn)行一次支護(hù),然后逐層下掘,待整個(gè)硐室掘出后,再自下向上連續(xù)澆筑硐室的鋼筋混凝土,并與井筒的井壁部分相接。砌筑時(shí),立模、布筋與混凝土澆筑,雙面硐室交替進(jìn)行。硐室全高施工時(shí)自上向下分成12段。拱部及拱基線上0.4m為第Ⅰ段,段高4.05m;以下每1.5m為一段高,見(jiàn)圖9-37。待硐室全部掘出后,最后由下向上一次連續(xù)地完成下室、中室、上室的墻、拱以及中間隔板的鋼筋混凝土澆筑工作?;炷翝仓衫锵蛲膺M(jìn)行,井內(nèi)利用吊桶下混凝土料。

該箕斗裝載硐室掘進(jìn)總體積1332.3m3,砌筑總體積619.8m3,鋼筋及預(yù)埋件共耗用鋼筋53.1t,硐室施工工期為110天。

這種施工方案可以部分利用鑿井設(shè)備(如提絞設(shè)備、吊盤(pán)等);缺點(diǎn)是高空作業(yè),安全性差;矸石全部落入井底,給后期清底工作增加困難,同樣要延長(zhǎng)井筒的施工期。

 

圖9-37  東灘主井箕斗裝載硐室下行分段開(kāi)挖和臨時(shí)支護(hù)圖

第四節(jié)  交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)與施工

一、交岔點(diǎn)類(lèi)型

井下巷道相交或分岔地點(diǎn)的那段巷道叫交岔點(diǎn)。交岔點(diǎn)按其結(jié)構(gòu)又可分為柱墻式交岔點(diǎn)和穿尖交岔點(diǎn)(圖9-38)。

柱墻式交岔點(diǎn)又稱(chēng)“牛鼻子”碹岔,在各類(lèi)圍巖的巷道中均可使用。在該交岔點(diǎn)長(zhǎng)度內(nèi)兩巷道的相交部分,共同形成一個(gè)漸變跨度的大斷面,其最大斷面的跨度和拱高是由相交巷道的寬度和柱墻的寬度決定的。這種交岔點(diǎn)較穿尖式交岔點(diǎn)工程量大,施工時(shí)間長(zhǎng),但具有受力條件好,容易維護(hù)等特點(diǎn),所以得到普遍應(yīng)用。

 穿尖式交岔點(diǎn)一般在圍巖穩(wěn)定堅(jiān)硬,跨度小的巷道中使用。在交岔點(diǎn)的長(zhǎng)度內(nèi),兩巷道為自然相交,其相交部分保持各自的巷道斷面。拱高不是以兩條巷道的最大跨度來(lái)決定,而是以巷道自身的跨度來(lái)決定。因此,碹岔中間斷面的高度不超過(guò)兩相交巷道中寬巷的高度。由于拱高低、長(zhǎng)度短、斷面尺寸不漸變,從而使工程量減小,施工時(shí)間縮短,通風(fēng)阻力小,也使設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)化。但它較柱墻式交岔點(diǎn)在相同條件下具有拱部承載能力小、僅適用于圍巖堅(jiān)硬、穩(wěn)定,跨度較小的巷道。

圖9-38  牛鼻子交岔點(diǎn)和穿尖交岔點(diǎn)

a)牛鼻子交岔點(diǎn);(b)穿尖交岔點(diǎn);(c)斷面圖

二、窄軌道岔

設(shè)計(jì)交岔點(diǎn)的重要依據(jù)之一,是道岔的類(lèi)型與尺寸,故對(duì)井下使用的窄軌道岔作一介紹。

1.道岔的構(gòu)造

礦井窄軌道岔是交岔點(diǎn)軌道運(yùn)輸線路連接系統(tǒng)中的基本元件,它是使車(chē)輛由一條線路過(guò)渡到另一條線路的裝置。其構(gòu)造如圖9-39所示,它主要由岔尖、基本軌、轍岔(岔心和翼軌)、護(hù)輪軌以及轉(zhuǎn)轍器等部件組成。

圖9-39  窄軌道岔構(gòu)造圖

1-基本軌接頭;2-基本軌;3-牽引拉桿;4-轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu);5-岔尖;6-曲線起點(diǎn);7-轉(zhuǎn)轍中心;10-曲線終點(diǎn);9-插入直線;

10-翼軌;11-岔心;12-轍岔岔心角;13-側(cè)軌軸線;14-直軌軸線;15-轍岔軸線;16-護(hù)輪軌;17-警沖標(biāo)

岔尖是道岔的最重要零件,它的作用是引導(dǎo)車(chē)輛向主線或岔線運(yùn)行。岔尖要求緊貼基本軌,高度應(yīng)等于或小于基本軌高度,并具有足夠的強(qiáng)度。岔尖的擺動(dòng)是依靠轉(zhuǎn)轍器來(lái)完成。

轍岔是道岔的另一個(gè)重要零件,其作用是保證車(chē)輪輪緣能順利通過(guò)。它是由岔心和翼軌焊接鋼板而成,也有用高錳鋼整體鑄造的。后者穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、壽命比前者高6~10倍。

轍岔岔心角(簡(jiǎn)稱(chēng)轍岔角)是道岔的最重要參數(shù)。用其半角余切的1/2表示轍岔號(hào)碼M,即。轍岔號(hào)碼M越大,角越小,道岔曲線半徑R和曲線長(zhǎng)度就愈大,車(chē)輛通過(guò)時(shí)就愈平穩(wěn)。

護(hù)輪軌是防止車(chē)輛在轍岔上脫軌而設(shè)置的一段內(nèi)軌。

2.道岔的類(lèi)型

中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)推(MT/T2-95)窄軌鐵路道岔有600、762和900mm等3種軌距,15、22、30、38和43kg/m等5種軌型;單開(kāi)、對(duì)稱(chēng)、渡線、交叉渡線、對(duì)稱(chēng)組合、菱形交叉和四軌套線7種類(lèi)型(圖9-40為單開(kāi)、對(duì)稱(chēng)、渡線三種道岔的結(jié)構(gòu)與計(jì)算簡(jiǎn)圖);單開(kāi)和渡線道岔有右向和左向之分(在平面圖上分出線路沿順時(shí)針?lè)较蚍殖鰰r(shí)為右向;沿逆時(shí)針?lè)较蚍殖鰰r(shí)為左向)。各種道岔按不同類(lèi)型分別有2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)和10號(hào)等8種轍岔號(hào)碼,又按不同的轍岔號(hào)碼配備了4、6、9、12、15、20、25、30、40、50、70m等11種曲線半徑;渡線、交叉渡線和對(duì)稱(chēng)組合道岔的線路間距,按不同軌距和道岔類(lèi)型,配有1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2200和2500mm等9種。

3.道岔的系列

窄軌道岔的每一種類(lèi)型又按軌距和軌型不同共有615、715、915、622、722、922、630、730、930、938、643等11個(gè)系列,221個(gè)品種,現(xiàn)己設(shè)計(jì)了166個(gè)品種。

4.道岔的選擇原則

道岔本身制造質(zhì)量的優(yōu)劣或道岔型號(hào)選擇是否合適,對(duì)車(chē)輛運(yùn)行速度、運(yùn)行安全和集中控制程度等均有很大關(guān)系。一般應(yīng)按以下原則選用:

(1)與基本軌的軌距相適應(yīng)。如基本軌線路的軌距是600mm,就應(yīng)選用600mm軌距的道岔;

(2)與基本軌型相適應(yīng)。選用與基本軌同級(jí)或高一級(jí)的道岔型號(hào),但絕不允許采用低一級(jí)的道岔;

(3)與行駛車(chē)輛的類(lèi)別相適應(yīng)。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)道岔都允許機(jī)車(chē)通過(guò),少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)道岔由于道岔的曲線半徑過(guò)小(≤9m)、轍岔角過(guò)大(≥18º55´30")時(shí),只允許礦車(chē)行駛;

(4)與行車(chē)速度相適應(yīng)。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)道岔允許車(chē)輛通過(guò)的速度在1.5~3.5m/s,而少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)道岔只允許車(chē)輛通過(guò)的速度在1.5m/s以下。

圖9-40  道岔結(jié)構(gòu)與計(jì)算簡(jiǎn)圖

a)單開(kāi)道岔;(b)對(duì)稱(chēng)道岔;(c)渡線道岔

a―轉(zhuǎn)轍中心至道岔起點(diǎn)的距離;b―轉(zhuǎn)轍中心至道岔終點(diǎn)的距離;L―道岔長(zhǎng)度

三、交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)

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圖9-41  單軌巷道單側(cè)分岔點(diǎn)平面尺寸計(jì)算圖
交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)包括交岔點(diǎn)的平面尺寸設(shè)計(jì)、中間斷面尺寸設(shè)計(jì)、斷面形狀選擇、支護(hù)設(shè)計(jì)、工程量與材料消耗量計(jì)算等幾部分。

(一)平面尺寸的確定

確定交岔點(diǎn)平面尺寸,就是要定出交岔點(diǎn)擴(kuò)大斷面的起點(diǎn)和柱墻的位置,即交岔點(diǎn)斜墻的起點(diǎn)至柱墻的長(zhǎng)度,定出交岔點(diǎn)最大斷面處的寬度,并計(jì)算出交岔點(diǎn)單項(xiàng)工程的長(zhǎng)度。這些尺寸取決于通過(guò)交岔點(diǎn)的運(yùn)輸設(shè)備類(lèi)型、運(yùn)輸線路布置的型式、道岔型號(hào)以及行人和安全間隙的要求。在設(shè)計(jì)前,應(yīng)先確定各條巷道的斷面及主巷與支巷的關(guān)系,并以下述條件作為設(shè)計(jì)交岔點(diǎn)平面尺寸的已知條件:所選道岔的ab、值;支巷對(duì)主巷的轉(zhuǎn)角;各條巷道的凈寬度B1B2、B3及其軌道中心線至柱墻一側(cè)邊墻的距離b1b2、b3。此外,尚需確定柱墻的寬度(一般取500mm)和軌道的曲率半徑R

下面以單軌巷道單側(cè)分岔點(diǎn)為例介紹交岔點(diǎn)平面尺寸的確定方法。

首先,應(yīng)根據(jù)前述已知條件求曲線半徑的曲率中心O點(diǎn)的位置,以便以O點(diǎn)為圓心、R為半徑定出彎道的位置,見(jiàn)圖9-41。O點(diǎn)的位置距離基本軌起點(diǎn)的橫軸長(zhǎng)度J、距基本軌中心線的縱軸長(zhǎng)度H,可按如下求得:

                                         (9-10)

                                        (9-11)

從曲率中心O到支巷起點(diǎn)T連一直線,此OT線與O點(diǎn)到主巷中心線的垂線夾角為θ,其值為:

                    (9-12)

`                  (9-13)

為了計(jì)算交岔點(diǎn)最大斷面寬度TM,需解直角三角形MTN

                          (9-14)

                            (9-15)

                        (9-16)

于是,自基本軌起點(diǎn)至柱墻面的距離:

                        (9-17)

為了計(jì)算交岔點(diǎn)的斷面變化,需確定斜墻TQ的斜率i,其方法是先按預(yù)定的斜墻起點(diǎn)(變斷面起點(diǎn))求算斜率i0,然后選用與它最相近的固定斜率i,即:

                      (9-18)

根據(jù)i0值的大小,選取固定斜率i為0.2、0.25或0.3,個(gè)別情況可取0.15。

確定了斜墻的斜率后,便可定出斜墻(變斷面)的起點(diǎn)Q及交岔點(diǎn)擴(kuò)大斷面部分的長(zhǎng)度:

                        (9-19)

于是,變斷面的起點(diǎn)至基本軌起點(diǎn)的距離:

Y = PL0                          (9-20)

Q點(diǎn)在Q0點(diǎn)之右,Y為正值;Q點(diǎn)在Q0點(diǎn)之左,Y為負(fù)值。

交岔點(diǎn)工程的計(jì)算長(zhǎng)度L,是從基本軌起點(diǎn)算起,至柱墻M點(diǎn)再延長(zhǎng)2000mm,于是:

L+ 2000                        (9-21)

在支巷處,交岔點(diǎn)的終點(diǎn)應(yīng)取為從柱墻面算起,沿軌道中心線2000mm處,也可近似地按直墻2000mm計(jì)算。

(二)交岔點(diǎn)的中間斷面尺寸計(jì)算

1.中間斷面的寬度

交岔點(diǎn)各中間斷面的寬度,取決于通過(guò)它的運(yùn)輸設(shè)備的尺寸、道岔型號(hào)、線路聯(lián)接系統(tǒng)的類(lèi)型、行人及錯(cuò)車(chē)安全要求。

2.考慮到運(yùn)輸設(shè)備通過(guò)彎道和道岔時(shí)邊角將會(huì)外伸,與直線段巷道相比,交岔點(diǎn)道岔處的中間斷面應(yīng)加寬,加寬要點(diǎn)如下:

(1)單軌巷道單側(cè)分岔點(diǎn),在彎道內(nèi)側(cè)加寬100mm。其外側(cè)外伸值不大,可不再加寬,但若安全間隙很小則應(yīng)加寬200mm。加寬范圍為道岔轉(zhuǎn)轍中心左邊5m、右邊1m。

(2)雙軌巷道單側(cè)分岔點(diǎn),在道岔轉(zhuǎn)轍中心前5m一段,雙軌中心線距應(yīng)加寬200mm或200mm以上,并在左右各設(shè)置5m的過(guò)渡線段,在此范圍內(nèi),巷道外側(cè)也要相應(yīng)加寬。

(3)單軌巷道對(duì)稱(chēng)分岔點(diǎn),兩側(cè)均應(yīng)加寬。

(4)雙軌巷道對(duì)稱(chēng)分岔點(diǎn),從彎道曲率中心向左3m段,兩軌中心線應(yīng)分別向外移動(dòng)200mm或更多,即雙軌中心線加寬400mm或更多,并在其左也設(shè)置5m過(guò)渡線段,巷道也需適當(dāng)加寬。

3.為了施工方便和減少通風(fēng)阻力,在井底車(chē)場(chǎng)的交岔點(diǎn)內(nèi),一般應(yīng)不改變雙軌中心線距及巷道斷面。這樣在設(shè)計(jì)交岔點(diǎn)時(shí),中間斷面應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖冊(cè)中相應(yīng)的曲線段的斷面(即參考運(yùn)輸設(shè)備通過(guò)彎道或道岔時(shí)邊角外伸、雙軌中線距及巷道寬度已加寬的斷面)。

4.中間斷面的拱高

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圖9-42  交岔點(diǎn)墻高、拱高降低示意圖
(a)降低墻高;(b)降低拱高
交岔點(diǎn)內(nèi)的巷道拱高,由于寬度逐漸加大,因而拱高也逐漸加大。半圓拱拱高仍取寬度的1/2,圓弧拱取1/3。錨噴支護(hù)的交岔點(diǎn)也可降低拱高,以減少掘、支工程量。

5.中間斷面的墻高

由于各中間斷面的拱高將隨凈寬的遞增而升高,為了提高斷面利用率,減少掘、支工程量,在滿足安全、生產(chǎn)與技術(shù)需求的條件下,可將中間斷面的墻高相應(yīng)遞減,使巷道全高的增加幅度不致過(guò)大(圖9-42)。

降低后的墻高或調(diào)整后的拱高,在T、N、M三點(diǎn)處應(yīng)相同。這幾處的巷道斷面應(yīng)保證運(yùn)輸設(shè)備、行人及管線裝設(shè)的安全間隙和距離,故必須按“巷道斷面設(shè)計(jì)”中所介紹的方法和公式對(duì)墻高進(jìn)行驗(yàn)算。設(shè)變斷面部分起點(diǎn)處墻高為hB1,降低后最低處墻高為hTN,則墻高降低的斜率為

                         (9-22)

有了值,便可求得每米墻高遞減值。T、NM三點(diǎn)處墻高均是hTM。hTM與以B2B3為凈寬的巷道的墻高hB2、hB3的差值應(yīng)控制在200~500mm。如果值過(guò)大,對(duì)施工和安全都不利;過(guò)小則降低墻高的意義不大。在生產(chǎn)中,為了施工方便,亦可不降低墻高。

(三)交岔點(diǎn)的支護(hù)

交岔點(diǎn)屬于加強(qiáng)支護(hù)工程,因此其砌碹厚度和錨噴參數(shù)值應(yīng)按大斷面最大寬度TM選取上限值。分支巷道加強(qiáng)支護(hù)的長(zhǎng)度,應(yīng)為自柱墻面起3~5m。

柱墻寬度一般為500mm,長(zhǎng)度視巖石條件、支護(hù)方式及巷道轉(zhuǎn)角而定,通常取2m。對(duì)采用光面爆破完整保留原巖體的柱墻,可按支護(hù)厚度考慮,不另加長(zhǎng)度。

(四)交岔點(diǎn)工程量及材料消耗量計(jì)算

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圖9-43  交岔點(diǎn)最大斷面TM處斷面圖
交岔點(diǎn)工程量計(jì)算的范圍,一般是從基本軌起點(diǎn)至柱墻向支巷各延展2m。工程量計(jì)算方法有兩種:一種是將交岔點(diǎn)按不同斷面分為幾個(gè)計(jì)算段,求出每段掘進(jìn)體積,然后相加(包括柱墻);另一種是近似計(jì)算,其精度能滿足工程需要,在施工中廣泛應(yīng)用。

(五)交岔點(diǎn)的作圖及附表

交岔點(diǎn)施工圖包括平面圖,主巷、支巷及TM處斷面圖,交岔點(diǎn)縱剖面圖,工程量和材料消耗量表,以及變化斷面各段特征表等。

(1)按1︰100的比例繪出交岔點(diǎn)平面圖。

(2)按1︰50的比例繪出主巷、支巷及最大寬度TM處的斷面圖。在TM斷面圖上,大斷面是實(shí)際尺寸,兩個(gè)小斷面和柱墻的寬度則是投影尺寸,如圖9-43所示。

(3)交岔點(diǎn)縱剖面圖能顯示拱高、墻高及大小斷面的連接,并能看出交岔點(diǎn)內(nèi)墻高的變化情況。

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圖9-45  先掘砌柱墩再刷砌擴(kuò)大斷面的施工順序
a-正向施工法;b-反向施工法
(4)作出交岔點(diǎn)斷面變化特征表、工程量及主要材料消耗量表。

交岔點(diǎn)斷面特征表和工程量及材料消耗量表的格式與巷道施工圖基本相同。

四、交岔點(diǎn)施工方法

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圖9-44  堅(jiān)固穩(wěn)定巖層中交岔點(diǎn)一次成巷
交岔點(diǎn)施工,應(yīng)推廣使用光面爆破、錨噴支護(hù);在條件允許時(shí),要盡量做到全斷面掘進(jìn)一次成巷,使用砌碹支護(hù)時(shí),應(yīng)盡量縮短掘砌的間隔時(shí)間,以防止圍巖松動(dòng)。在井底車(chē)場(chǎng)施工中,根據(jù)總的施工組織安排有時(shí)可先掘進(jìn)其中的一條巷道,當(dāng)掘過(guò)交岔點(diǎn)適當(dāng)距離后,在該巷道繼續(xù)向前掘進(jìn)的同時(shí),進(jìn)行交岔點(diǎn)的刷大與支護(hù)。但是,此時(shí)交岔點(diǎn)的刷大、支護(hù)工作應(yīng)不影響礦車(chē)順利通過(guò),以保證連鎖工程的連續(xù)快速施工。

由于柱墻處是交岔點(diǎn)受力最大的地方,所以柱墻和岔口的施工是這個(gè)交岔點(diǎn)工程的關(guān)鍵,必須盡力保護(hù)該處圍巖的完整和穩(wěn)定。施工中應(yīng)根據(jù)交岔點(diǎn)穿過(guò)巖層的地質(zhì)條件、斷面大小及支護(hù)型式、開(kāi)始掘進(jìn)的方向和施工期間工作面的運(yùn)輸條件,選用不同的施工方法。

1.若圍巖穩(wěn)定,可采用一次成巷的施工方法,隨掘隨支,或掘后一次支護(hù),其施工順序如圖9-44所示。按圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的順序全斷面掘進(jìn),錨桿按設(shè)計(jì)要求一次錨完,并噴以適當(dāng)厚度的混凝土及時(shí)封閉頂板;若巖石易風(fēng)化,可先噴混凝土后打錨桿,最后安設(shè)牛鼻子和兩幫處的錨桿,并復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

2.若圍巖中等穩(wěn)定,交岔點(diǎn)變斷面部分起始段仍可采用一次成巷施工,而在斷面較大處,為了使頂板一次暴露面積不致過(guò)大,可用小斷面向兩支巷掘進(jìn),并將邊墻先行錨噴,余下周邊噴上一層厚30~50mm的混凝土作臨時(shí)支護(hù),然后回過(guò)頭來(lái)再分段刷幫、挑頂和支護(hù)。

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圖9-46  交岔點(diǎn)導(dǎo)硐法施工順序
a-正向施工法;b-反向施工法
3.在穩(wěn)定性較差的巖層中,可采用先掘砌好柱墻再刷砌擴(kuò)大斷面部分的方法。圖9-45(a)為正向掘進(jìn)時(shí),先將主巷掘通過(guò)去,同時(shí)將交岔點(diǎn)一側(cè)邊墻砌好,接著以小斷面橫向掘出岔口,并向支巷掘進(jìn)2m,將柱墻及巷口2m處的拱、墻砌好,然后再回過(guò)頭來(lái)刷砌擴(kuò)大斷面處,做好收尾工作。圖9-45(b)為反向掘進(jìn)時(shí)的施工順序,先由支巷掘至岔口,接著以小斷面橫向與主巷貫通,并將主巷掘過(guò)岔口2m,同時(shí)將往墩及兩巷口的2m拱、墻砌好,隨后向主巷方向掘進(jìn),過(guò)斜墻起點(diǎn)2m后,將邊墻及此2m巷道拱、墻砌好,然后反過(guò)來(lái)向柱墻方向刷砌,做好收尾工作。

4.在穩(wěn)定性差的松軟巖層中掘進(jìn)交岔點(diǎn)時(shí),不允許圍巖一次暴露的面積過(guò)大,可采用導(dǎo)硐施工法,如圖9-46所示。此法與上述方法基本相同,先以小斷面導(dǎo)硐將交岔點(diǎn)各巷口、柱墻、邊墻掘砌好后,從主巷向岔口方向挑頂砌拱。為了加快施工速度,縮短圍巖暴露時(shí)間,中間巖柱暫時(shí)留下,待交岔點(diǎn)刷砌好后,最后用放小炮的方法把它除掉。

在交岔點(diǎn)實(shí)際施工中,應(yīng)根據(jù)圍巖的穩(wěn)定程度、斷面大小、掘進(jìn)方向以及施工設(shè)備和技術(shù)條件等具體情況,交岔點(diǎn)的施工方法可以多種多樣。但原則應(yīng)是:既要保證施工安全,又要使施工快速、方便。

第四節(jié)  煤倉(cāng)施工

煤倉(cāng)的施工,一般采用先自下向上開(kāi)掘鑿小反井,而后再自上向下刷大設(shè)計(jì)斷面,最后自下向上砌筑倉(cāng)壁的方法。就反井施工方法而言,有普通反向鑿井法、吊罐反向鑿井法、深孔爆破法和反井鉆機(jī)法等幾種。過(guò)去多采用普通反向鑿井法,后來(lái)逐漸被吊罐反向鑿井法取代,雖然吊罐反向鑿井法比普通反向鑿井法具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、節(jié)省坑木、掘進(jìn)速度快、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn),但作業(yè)環(huán)境和安全狀況仍很差,同時(shí)該方法要求反井圍巖較穩(wěn)定及具有垂直精度較高的先導(dǎo)提升鋼絲繩孔,所以使用范圍受到限制。隨著爆破器材和爆破技術(shù)的發(fā)展,有的單位還采用了深孔掏槽爆破法,采用自下而上連續(xù)分段爆破成井,下部巷道集中出矸,裝藥、聯(lián)線、填塞、爆破等作業(yè)均在煤倉(cāng)上部巷道進(jìn)行,與傳統(tǒng)施工法相比,具有作業(yè)條件好、工效高、速度快、安全、節(jié)約材料等一系列優(yōu)點(diǎn),但這種方法對(duì)鉆眼及爆破技術(shù)有較高要求,實(shí)際應(yīng)用并不多。

國(guó)外六十年代就開(kāi)始使用反井鉆機(jī)進(jìn)行反井施工,其工藝不斷得到完善和發(fā)展,目前在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中使用反井鉆機(jī)鉆鑿反井的比重已超過(guò)70%以上,有的達(dá)到90%。70年代開(kāi)始,我國(guó)自制反井鉆機(jī),目前已有多臺(tái)不同規(guī)格型式的反井鉆機(jī)在煤礦中使用。反井鉆機(jī)是一種機(jī)械化程度高、安全高效的反井施工設(shè)備,尤其是用它鉆鑿煤礦的反井、井下煤倉(cāng)、溜煤眼、延伸井筒及各種暗立井時(shí)可大大提高建設(shè)速度,其施工速度為普通反向鑿井法的5~10倍,施工成本僅為普通反向鑿井法的67%,它還具有減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、作業(yè)安全、成井質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。下面介紹以反井鉆機(jī)施工煤倉(cāng)的主要工藝。

一、施工方式

利用反井鉆機(jī)鉆鑿反井的方式有二種:一種是把鉆機(jī)安裝在反井上部水平,由上而下先鉆進(jìn)一個(gè)導(dǎo)向孔(直徑216~311mm)至反井下部水平,再由下而上擴(kuò)大至反井的全斷面,即一般所謂的上行擴(kuò)孔法;另一種方式是把鉆機(jī)安裝在待掘反井的下部水平,先由下向上鉆一導(dǎo)向孔,然后自上而下擴(kuò)大到斷面,即下行擴(kuò)孔法。下行擴(kuò)孔法的巖屑沿鉆桿周?chē)侣?,因此要求鉆鑿直徑較大的導(dǎo)向孔,否則巖屑下落時(shí)在擴(kuò)孔器邊刀處重復(fù)研磨,不僅加劇了刀具的磨損,也影響了擴(kuò)孔的速度;向上鉆導(dǎo)向孔的開(kāi)孔比較困難,人員又在鉆孔下方,工作條件較差。正是由于這些原因,國(guó)內(nèi)外多采用上行擴(kuò)孔法。如果由于巖石條件和巷道布置所限,不允許在反井上部開(kāi)鑿硐室和無(wú)法運(yùn)輸鉆機(jī),或由于巖石不穩(wěn)定,要求緊跟擴(kuò)孔作業(yè)進(jìn)行支護(hù)等情況下可以考慮采用下行擴(kuò)孔法。

我國(guó)煤礦應(yīng)用的反井鉆機(jī)主要有國(guó)產(chǎn)的TYZ-1000、AF-2000、LM-120、ATY-1500、ATY-2500等型號(hào),此外還有引進(jìn)美國(guó)的83RM-HE型反井鉆機(jī),其主要技術(shù)特征如表9-1所示。其中常用的有TYZ型、LM型和ATY型系列的反井鉆機(jī),它主要由主機(jī)、鉆具(鉆桿與鉆頭)、動(dòng)力車(chē)、油箱車(chē)、起吊裝置等部分組成,鉆頭分超前孔鉆頭和擴(kuò)孔鉆頭,主機(jī)帶有軌道平板車(chē),工作時(shí)作裝卸鉆桿用,鉆完后,主機(jī)倒放在平板車(chē)上運(yùn)送出去。

二、反井鉆進(jìn)

現(xiàn)以LM-120反井鉆機(jī)為例來(lái)說(shuō)明某礦采用反井鉆機(jī)施工煤倉(cāng)的方法。

1.準(zhǔn)備工作

(1)施工之前應(yīng)在反井的上口位置,按照設(shè)計(jì)尺寸要求用混凝土澆筑反井鉆機(jī)基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)必須水平,而且要有足夠的強(qiáng)度。井口底板若是煤層或松軟破碎巖層,應(yīng)適當(dāng)加大基礎(chǔ)的面積和厚度,若底板是穩(wěn)定硬巖,可適當(dāng)減少基礎(chǔ)的面積和厚度。

(2)鉆進(jìn)時(shí)冷卻器的冷卻水要求流量為7.2m3/h,壓力為0.8MPa;導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí),用于冷卻鉆頭和排除巖屑的沖洗水要求流量為30m3/h,壓力為0.7~1.5MPa。

(3)LM-120型反井鉆機(jī)因電器線路極為簡(jiǎn)單,未專(zhuān)門(mén)配置電氣控制箱。只需用兩臺(tái)隔爆型磁力起動(dòng)器和兩臺(tái)隔爆起動(dòng)按扭,在施工現(xiàn)場(chǎng)將電源分別接入電機(jī)即可。

(4)鉆機(jī)安裝

鉆機(jī)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)以后,按照?qǐng)D9-47所示的位置排列,然后找正鉆機(jī)車(chē)的位置,擰緊卡軌器后,便可按照如下步驟進(jìn)行工作:往油箱內(nèi)注油,連接動(dòng)力電源及液壓管路,啟動(dòng)副泵,升起翻轉(zhuǎn)架將鉆機(jī)豎立,使其動(dòng)力水龍頭接頭體軸心線對(duì)正預(yù)鉆鉆孔中心,安裝斜拉桿,卸下翻轉(zhuǎn)架與鉆機(jī)架的連接銷(xiāo),放平翻轉(zhuǎn)架,安裝轉(zhuǎn)盤(pán)吊與機(jī)械手,調(diào)平鉆機(jī)架,固定鉆機(jī)架(支起上下支承缸),接洗井液膠管和冷卻水管,準(zhǔn)備試車(chē)。

表9-1  國(guó)產(chǎn)反井鉆機(jī)技術(shù)特征

2.反井施工

(1)導(dǎo)孔鉆進(jìn)

鉆機(jī)安裝完畢并經(jīng)過(guò)調(diào)試以后,即可進(jìn)行開(kāi)孔鉆進(jìn)。開(kāi)孔鉆進(jìn)是將液壓馬達(dá)調(diào)成串聯(lián)狀態(tài)。把事先與穩(wěn)定鉆桿接好的導(dǎo)孔鉆頭放入井中心就位,啟動(dòng)馬達(dá),慢慢下放動(dòng)力水龍頭,連接導(dǎo)孔鉆頭,啟動(dòng)水泵向水龍頭供水。開(kāi)始以低鉆壓向下鉆進(jìn),開(kāi)孔鉆速控制在1.0~1.5m/h之間。開(kāi)孔深度達(dá)3m以后,增加推力油缸區(qū)推力,進(jìn)行正常鉆進(jìn)。根據(jù)巖石的具體情況控制鉆壓,一般對(duì)松軟巖層和過(guò)渡地層宜采用低鉆壓,對(duì)堅(jiān)硬巖石宜采用高鉆壓。在鉆透前,應(yīng)逐漸降低鉆壓。

在導(dǎo)孔鉆進(jìn)中,采用正循環(huán)排渣,將壓力小于1.2MPa的洗井液通過(guò)中心管和鉆桿內(nèi)孔送至鉆頭底部,水和巖屑再由鉆桿外面與鉆孔壁之間的環(huán)形空間返回。裝卸鉆桿可借助于機(jī)械手、轉(zhuǎn)盤(pán)吊和翻轉(zhuǎn)架。

圖9-47   LM-120反井鉆機(jī)

1-轉(zhuǎn)盤(pán)吊;2-鉆機(jī)平車(chē);3-鉆桿;4-斜拉桿;5-長(zhǎng)銷(xiāo)軸;6-鉆機(jī)架;7-推進(jìn)油缸;8-上支承;9-液壓馬達(dá);

10-下支承;11-泵車(chē);12-油箱車(chē);13-擴(kuò)孔鉆頭;14-導(dǎo)孔鉆頭;15-穩(wěn)定鉆桿;16-鉆桿;17-混凝土基礎(chǔ);

18-卡軌器,19-斜撐油缸;20-翻轉(zhuǎn)架;21-機(jī)械手;22-動(dòng)力水龍頭;23-滑軌;24-接頭體

(2)擴(kuò)孔鉆進(jìn)

導(dǎo)孔鉆透后,在下部巷道將導(dǎo)孔鉆頭和與之相接的穩(wěn)定鉆桿一同卸下,再接上直徑1.2m的擴(kuò)孔鉆頭。將液壓馬達(dá)變?yōu)椴⒙?lián)狀態(tài),調(diào)整主泵油量,使水龍頭出軸轉(zhuǎn)速為預(yù)定值(一般為17~22r/min)。擴(kuò)孔時(shí)將冷卻器的冷卻水放入井口,水沿導(dǎo)孔井壁及鉆桿外壁自然下流,即可達(dá)到冷卻刀具及消塵防爆的作用。擴(kuò)孔開(kāi)孔時(shí)應(yīng)采用低鉆壓,待刀盤(pán)和導(dǎo)向輥全部進(jìn)入孔內(nèi)后,方可轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。在擴(kuò)孔鉆進(jìn)時(shí),巖石碎屑自由下落到下部水平巷道,停鉆時(shí)裝車(chē)運(yùn)出。擴(kuò)孔鉆進(jìn)情況見(jiàn)圖9-48。

圖9-48  反井?dāng)U大示意圖

圖9-49  煤倉(cāng)刷大施工設(shè)備布置示意圖

1-動(dòng)力車(chē);2-反井鉆機(jī);3-導(dǎo)向孔;

4-擴(kuò)孔鉆頭;5-已擴(kuò)反井

1-封口盤(pán);2-提升天輪;3-提升絞車(chē);4-風(fēng)筒;5-吊桶;

6-鐵篦子孔蓋;7-φ1.2m的反井;10-裝載機(jī);9-鋼絲繩軟梯

 

文本框:  
圖9-50 手動(dòng)起重器牽引滑模砌壁示意圖
1-膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室;2-封口盤(pán);3-配煤硐室;
4-煤倉(cāng);5-軟梯;6-手動(dòng)葫蘆;7-滑模;
8-滑模輔助盤(pán);9-給煤漏斗;10-給煤機(jī)硐室;
11-裝載膠帶輸送機(jī)硐室;12-鋼絲繩
擴(kuò)孔距離上水平還有3m左右時(shí),應(yīng)當(dāng)用低鉆壓(向上拉力)慢速鉆進(jìn)。此時(shí),施工人員應(yīng)密切注視基礎(chǔ)的變化情況,當(dāng)發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)有破壞的征兆時(shí),應(yīng)立即停止鉆進(jìn),待鉆機(jī)全部拆除后,可用爆破法或風(fēng)鎬鑿開(kāi)。進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí),施工人員應(yīng)配帶安全繩或保險(xiǎn)帶。

三、反井刷大

用鉆機(jī)鉆擴(kuò)完直徑1.2m的反井全深后,即可按設(shè)計(jì)煤倉(cāng)規(guī)格進(jìn)行刷大。刷大前應(yīng)做好掘砌施工設(shè)備的布置與安裝等準(zhǔn)備工作,煤倉(cāng)刷大施工設(shè)備布置見(jiàn)圖9-49。

利用煤倉(cāng)上部的卸載硐室作鎖口,在其上面安裝封口盤(pán),盤(pán)面上設(shè)有提升、風(fēng)筒、風(fēng)管、水管、下料管、噴漿管及人行梯等孔口。在硐室頂部安裝工字鋼梁架設(shè)提升天輪,提升利用JD-25型絞車(chē)、1m3吊桶上下機(jī)具和下放材料。人員則沿鋼絲繩軟梯上下。采用壓入式通風(fēng),在卸載硐室安設(shè)1臺(tái)5.5kW局部通風(fēng)機(jī),用φ500mm膠質(zhì)風(fēng)筒經(jīng)封口盤(pán)下到工作面上方。

煤倉(cāng)反井自上向下進(jìn)行刷大,工作面可配備YT-24型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),選用藥卷φ35mm的1號(hào)煤礦硝銨炸藥和毫秒電雷管,用MFB-150型發(fā)爆器起爆。由于鉆出的反井為刷大爆破提供了理想的附加自由面,因而工作面上無(wú)需再打掏槽眼。全斷面炮眼爆破分兩次進(jìn)行,使爆破面形成臺(tái)階漏斗形,以便矸石向反井溜放。當(dāng)刷大到距反井下口2m時(shí),采用加深炮眼的方法一次打透,然后站在矸石堆上打眼,再將下面的給煤機(jī)硐室水平巷道段刷出。

刷大掘進(jìn)放炮后,矸石大部分沿反井溜放到煤倉(cāng)下部水平巷道,剩余矸石用人工攉入反井。下部水平巷道設(shè)1臺(tái)0.6m3的耙斗裝巖機(jī),將落入巷道的矸石裝入1.5t礦車(chē)外運(yùn)。煤倉(cāng)反井刷大過(guò)程中,采用錨噴網(wǎng)作臨時(shí)支護(hù)。

四、永久倉(cāng)壁的砌筑

該煤倉(cāng)倉(cāng)壁采用厚700mm的圓筒形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。煤倉(cāng)下口為倒錐形的給煤漏斗,上口直徑8m,下口4.22m,內(nèi)表面鋪砌厚100mm的鋼屑混凝土耐磨層。漏斗由兩根高2m的鋼筋混凝土梁支托。煤倉(cāng)砌筑總的施工順序是先澆灌給煤機(jī)漏斗,再自下向上砌筑倉(cāng)壁?;炷良澳0迦擅簜}(cāng)上口的絞車(chē)調(diào)運(yùn)。

煤倉(cāng)砌筑時(shí)的支模方法,通常采用繩捆模板或固定模板,支模工作在木腳手架上進(jìn)行,施工中由于腳手架不能拆除,模板無(wú)法周轉(zhuǎn)使用,木材耗量大,而且組裝拆卸困難,影響砌筑速度。因此,該礦在砌筑煤倉(cāng)時(shí),改變了上述的支模方法,采用滑模技術(shù),創(chuàng)造了一套應(yīng)用滑模砌筑煤倉(cāng)倉(cāng)壁的施工方法。考慮到煤倉(cāng)垂深不大的特點(diǎn),直接引用立井的液壓滑模在經(jīng)濟(jì)上不夠合理,因而專(zhuān)門(mén)研制了一種砌筑倉(cāng)壁的手動(dòng)可伸縮模板,沿周?chē)?4個(gè)GS-3型手動(dòng)起重器作模板提升牽引裝置,模板沿直徑13.5mm的鋼絲繩滑升,使用靈活方便,煤倉(cāng)砌壁滑模施工見(jiàn)圖9-50。這一施工支模方法省工、省料、機(jī)械化程度高、質(zhì)量好、速度快。

 

 

 

本章思考題

1.井底車(chē)場(chǎng)由哪幾部分組成?有哪些線路?

2.有哪幾種常見(jiàn)的車(chē)場(chǎng)形式?它們適用于何種條件?

3.副井系統(tǒng)有哪些硐室?主井系統(tǒng)有哪些硐室?

4.箕斗裝載硐室有哪幾種類(lèi)型?硐室的主要尺寸與什么因素有關(guān)?支護(hù)有何特殊要求?

5.馬頭門(mén)的規(guī)格應(yīng)如何確定?

6.煤倉(cāng)有哪幾種形式?各自的適用條件是什么?它的支護(hù)結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)?

7.中央排水系統(tǒng)由哪幾部分組成?它與車(chē)場(chǎng)、井筒有哪些聯(lián)系?用立面圖簡(jiǎn)示之?

8.有幾種硐室施工方法?適于何等條件?硐室施工的特點(diǎn)是什么?

9.箕斗裝載硐室有哪幾種施工方案?簡(jiǎn)述各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件?

10.馬頭門(mén)有哪幾種施工方案?簡(jiǎn)述各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件?

11.交岔點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有哪兩種?簡(jiǎn)述各自的特點(diǎn)及適用條件?

12.交岔點(diǎn)的平面設(shè)計(jì)歸納為哪幾個(gè)主要步驟。

13.交岔點(diǎn)有哪幾種施工方法?施工時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題?

14.如何施工煤倉(cāng)?

 

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