豎井施工是指開採地下礦床時進行的豎直井筒的掘進、砌壁(永久支護)和設備安裝等作業的總稱。根據井筒穿過岩層的地質和水文地質的不同，豎井施工分為表土段和基岩段的普通法施工和特殊法施工兩大類。井筒穿過的表土和基岩層穩固、含水量小時，可採用普通法施工。井筒穿過的表土層不穩固、含水量較大，或穿過的基岩層雖穩固但含水量很大，需要採取特殊的施工措施時，宜採用特殊施工法。
基本介紹
- 中文名：豎井施工
- 外文名：Construction of the shaft
- 學科：採礦工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 施工方法：普通施工法和特殊施工法
簡介,掘進、砌壁單行作業,掘進、砌壁平行作業,短掘、短砌混合作業,掘進、砌壁、安裝一次成井,發展趨勢,
簡介
豎井施工是指開採地下礦床時進行的豎直井筒的掘進、砌壁(永久支護)和設備安裝等作業的總稱。根據井筒穿過岩層的地質和水文地質的不同，豎井施工分為表土段和基岩段的普通法施工和特殊法施工兩大類。
井筒穿過的表土和基岩層穩固、含水量小時，可採用普通法施工。井筒穿過的表土層不穩固、含水量較大，或穿過的基岩層雖穩固但含水量很大，需要採取特殊的施工措施時，宜採用特殊施工法。特殊法有豎井凍結法掘進、豎井注裝法掘進、豎井泥凝土帷幕法掘進、豎井沉井法掘進、豎井鑽井法掘進和豎井板柱法掘進。在施工中有時普通法和特殊法或兩種不同的特殊法配合使用。
豎井基岩普通法施工是將整個井筒劃分成若干個井段，在不同井段內分別進行掘進、砌壁，有的還進行設備安裝作業。根據各種作業在時間和空間上的不同組合，豎井基岩段施工方案分為掘進、砌壁單行作業，掘進、砌壁平行作業，短掘、短砌混合作業和掘進、砌壁、安裝一次成井作業等四種。
掘進、砌壁單行作業
在同一井段內，按先後順序進行捉進和砌壁，待井筒掘砌到底。再進行井筒設備的安裝，該施工方案的施工技術和組織管理簡單，所需施工設備少。井筒內設備布置容易，施工安全。適用於任意直徑和深度的井筒，在中等以上隱固和湧水量小的基岩中施工。
掘進、砌壁平行作業
在相鄰的兩個井段內，同時分別進行掘進和砌壁作業。在上井段內，自下而上或自上而下砌壁。在下並段內。在穩繩盤保護下掘進，待井筒掘砌到底，再進行井筒設備的安裝。該施工方案的技術和組織管理水平均要求高，所需施工設備多，井筒內設備布置複雜，施工安全性差，但施工速度比.單行作業提高25%-30%，在井筒直徑和深度均較大時，實行平行作業可明顯縮短建井工期。該施工方案一般適用於深度在400m以上，淨直徑大於5.5m的井筒，且要求井筒周圍岩石穩固程度在中等以上和湧水量小於30m2/h。
短掘、短砌混合作業
在2.5-5m高井段內砌壁緊隨掘進。掘砌作業相互交替或混合地進行。本方案適應性廣，施工技術簡單。施工速度較快，成本較低，作業安全。但掘砌作業交替頻繁，井壁接茬多，封水性能差。
掘進、砌壁、安裝一次成井
根據掘進、砌壁、安裝施工順序的不同·有屯種作業方式：
(1)掘進、砌壁、安裝按先後順序進行一次成井。即在每個井段內，先掘進。後砌壁，再安裝。如此循環，直至並底。
(2)掘進、砌壁和掘進、安裝平行作業一次成並。由於掘進時間與砌安時間大致相等，而在相鄰兩個井段內，掘進先與砌壁作業平行，後與安裝作業平行。砌壁自下而上，安裝自上而下。
(3)掘進、砌壁、安裝混合作業，一次成井。般在進行掘進、砌壁混合作業的同時，利用雙層吊盤的上層盤進行井筒安裝作業。這種作業方式能充分利用作業空間和時間，並可在上井段安裝好的罐道上卡掛掘進用的管道。以減少地面提吊設備，但造成井內設備布置複雜，要求施工技術和組織管理的水平均高。
發展趨勢
20世紀50年代初期，中國施工的井筒，深度淺，井徑小，服務年限短，井筒橫斷面多為矩形，採用木井框支護。60年代以後，隨採礦工業的發展。井深及井徑增加，地壓加大。井壁採用石材、混凝土預製塊.整體現澆混凝土，噴錨及複合井壁。鑿岩由手持式鑽機到多機鑽架。抓岩機發展到靠壁式、中心迴轉式、環形軌道式、長繩懸吊式。單桶容積由1m3發展到4m3，推廣採用了管纜吊掛、深孔光面爆破、導爆管起爆，地面或下作面預注漿等技術，以實現打幹井。豎井施工速度有很大提高，豎井普通施工法月成井已達210m，在特殊施工法中，凍結法施上凍結深度達435m，地面預注漿深度近500m，鑽井法鑽井深度達508m，直徑達9m。
20世紀80-90年代，世界許多國家己實現豎井普通法施工設備綜合機械化。採用的標準成套掘井設備有：多機鑽架，0.6~1.2m3斗容的抓岩機，3-8m3容積吊桶，多層吊盤，整體移動式金屬模板等。在施工技術上。多用3-5m深孔爆破。前蘇聯最高月進度已達401m，英國凍結法凍結深度930m，美國用鑽井法在32天內鑽完成直徑7m，深375m的豎井，最高日進度達37m。
推廣混合作業方式。施工機械化綜合配套。地面建築物及結構的裝配化，通過地面預注漿或工作面注漿實現打井，簡化井筒施工設備及布置，以及豎井掘進機掘進等技術，是豎井施工的發展趨勢。
