天井施工方法及安全管理建议.docx

1、天井施工方法及安全管理建议 天井施工方法介绍及安全管理建议 一 天井施工主要方法简介 在我国地下矿山属于高危行业，而地下矿山中天井掘进又更具危险性，据统计地下矿山中天井工程量约占矿山总工程量的15%左右，占采切工程量的30%以上，是形成回采矿块必不可少的工程，也有为了通风、行人、溜矿、放料等专门施工的天井。用于形成矿块的天井施工高度多为30m-50m，少数施工也可以达到70m，均属于低天井，只有少数企业为了某项特定功能而施工超过70m高度的高天井。 目前我国地下矿山天井掘进可分为井内施工方法和井外施工方法两大类。井内施工方法有普通法、吊罐法和爬罐法；井外施工方法有深孔法和钻孔法。采用井内施工法

2、时，工人需要进入井筒内作业，普通法有被淘汰的势头，吊罐法正得到推广应用，而爬罐法、深孔法和钻井法试验性地得到应用。下面对几种天井施工方法进行简要介绍： 1 普通法施工天井 普通法是沿用已久的老方法，,由于其对操作工人能力要求较低，不受岩石条件和倾角的限制，并且简化了装岩和排水工作，因此在低矮天井施工中得到了广泛应用。该方法一般都是自下而上掘进，如“图”所示，天井划分为两间，一间供人员上下的梯子间；另一间专供积存爆下来的石碴用，其下部装有漏斗闸门，以便装车。 1 采用普通法掘进天井，如果按正规方法施工每个循环都要搭、拆工作台，都要搬运设备和器材，每隔几个循环又要搭、拆安全棚，延长管线，装配梯子间

3、和岩石间，因此劳动强度较大，掘进速度慢、工效低、材料消耗大。从安全角度上容易发生天井炮烟中毒、坠井和重物打击事故。因此从发展上该方法有被淘汰的趋势。但是由于其技术要求简单，适应性强，中小矿山应用普2 遍，因此短期内不可能淘汰，并且对于不适宜采用其他方法施工的短天井、软岩或地质构造发育的破碎带中掘进需要支护的天井、倾角常变的探矿天井等还将长期存在。 2 吊罐法掘进天井 吊罐法掘进天井，实现了凿岩、装岩、运输、提升等机械设备的配套使用，形成了一条完整的机械化作业线，不但改善了作业条件，减轻了劳动强度，而且使掘进速度与工效有了大幅度的提高，为矿山持续均衡生产提供了有利条件。目前国内的山东、吉林等多省

4、市均有厂家生产配套设备。 吊罐法掘进天井的实质如“图”所示。它的特点就是以吊罐代替普通法中的凿岩工作台，同时又作为提升人员、设备、工具和爆破器材的容器。为此，在采用此法掘进天井时，首先要在天井断面中央打一个直径100300mm的中心孔，以贯通上下两个中段。然后在上中段安装提升绞车l(游动或固定)。借此绞车和通过中心孔的钢丝绳升降吊罐。在吊罐的作业平台上完成凿岩、装岩和联线等作业。放炮前把吊罐下放到天井下部平巷中去避炮。放炮通风后，将吊罐提升至工作面进行打眼，同时在下部平巷用装岩机装岩。 3 与普通法掘进天井比较，吊罐法掘进天井有如下的一些优 点：）用普通法掘进天井，在作业前，工人需要架设凿岩工

5、（1作台、安全棚和梯子；作业时，工人要携带机器和爆破器材爬梯子，劳动强度甚大。而吊罐法掘进天井，由于以吊罐代替了凿岩工作台，同时又兼作人员、设备、工具、材料等的提升容器，因而在掘进时不需要架设凿岩工作台、安全棚和梯子，人员、设备 等由吊罐直接提放，故使工人劳动强度大大减轻。）普通法掘进天井，爆破后炮烟不易迅速排出，工人常2（4 有炮烟中毒的危险；而吊罐法掘进天井，由于可以利用中心孔进行混合式通风，因而可以迅速地排除炮烟，从根本上杜绝了炮烟中毒事故，使作业条件大为改善。 （3）吊罐法掘进天井比普通法机械化程度高，工序简单，辅助作业时问短，爆破效率高(由于有中心孔做爆破自由面)，因而大大地提高了天

6、井掘进速度和工效。 （4）由于吊罐法不需要架设凿岩工作台、安全棚和梯子，因此与普通法相比，可以节省木材90以上。 （5）设备轻便灵活，使用方便，结构简单，制造维护容易，有利于推广使用。 从上所述，可见吊罐法是一种多、快、好、省掘进天井的方法。但是，该法只适用于中等以上硬度(f8)，不需要支护的稳定岩层中，在松软、破碎的不稳定岩层中不宜采用。同时要求天井倾角不应小于65，否则，将给吊罐运行带来极大困难，甚至还可能产生翻罐事故。吊罐法虽然可用于掘进高达200m的高天井，但生产实践表明，随着天井高度的增大，吊罐法的优点显著降低，特别是掘进高天井时，中心孔的偏斜率不易控制，使井筒位置难以达到设计要求。

7、所以，从控制天井方向和改善掘进技术经济指标出发，采用吊罐法掘进天井的高度，一般以3060m为宜 采用吊罐法掘进天井，也存在以下一些缺点和问题： （1）不适于高天井、盲天井和倾角小于65的斜天井的掘进，因此，其使用范围受到限制。 5 （2）在薄矿脉中，沿脉掘进斜天井时，由于中心孔的偏斜难以控制，一般容易使天井脱脉掘进，不但对探矿不利，还给采矿贫化率和损失率带来影响。 3 爬罐法掘进天井 利用爬罐法掘进天井是国内外大型矿山掘进天井的又一种方式。其特点是：爬罐在井筒内升降，不是借助上中段安装的绞车来实现，而是用自身的驱动装置沿着天井顶板铺设的导轨升降，因此可以用来掘进倾角大干45的各种弯度的高天井，

8、由于它不必钻凿中心孔，所以还能掘进盲天井。 用爬罐法掘进天井的概况如“图”所示。它是用爬罐本身的驱动装置沿着天井顶板铺设的导轨升降。主爬罐上到工作面上，人可立于主爬罐上进行凿岩爆破工作。利用辅助爬罐可以使天井工作面与井下取得联系，以缩短掘进过程中的辅助作业时间。 6 爬罐法能掘进高天井、盲天井，也能掘进倾角较小的天井，正因为这样，又可用于掘进需要支护的天井，因此它的适应性强。型风动爬5L爬罐法在国外应用较广。我国曾从瑞典引进STH一罐，先后在几个矿山进行了试验，并取得了一定的成效。重庆矿结合我国的具体情况对该设山机器厂为了适应矿山发展的需要，重庆机械厂等多家均制成了由电力或风力驱备进行了改进设

9、计， 动的爬罐。采用此法作业较吊罐法安全，机械化程度高，人员的劳动强度不大。但是这种方法的设备投资大，掘进前的准备工程量大，成本也高，设备的维护检修也较复杂，工作面的通风效果不及吊风动爬罐还受到风压的限制使其不能掘进高天井。粉尘大，罐法，民营及小型矿山使用因此在我国只有一些大型矿山实验性使用， 较少。7 4 深孔爆破法掘进天井 深孔爆破法掘进天井，就是用深孔钻机按天井断面尺寸，沿天井全高自上向下或自下向上钻凿一组平行深孔，然后分段爆破，形成所需要的天井，见“图”。这种方法施工时的最大特点是：工人不进入井筒内作业，一般不受岩层破碎与否的限制，所需的设备较少，人员的作业条件和安全获得了显著改善。

10、深孔爆破法掘进天井，适用范围较广，在技术上是可行的，其工艺基本上是成功的。 钻孔的质量和速度是决定深孔爆破法掘进天井能否成功，能8 否迅速发展的一大关。钻孔的质量标准是：钻孔偏斜率要小，孔与孔之间要保持平行。当前，我国多采用YQ一100、YZ一90及FJl700以及遵化产的SKZ120深孔钻机进行钻孔。 此法目前国内山东一些矿山试用情况较好，用于高度在50m以内，倾角在4590的天井掘进。 这种方法的主要问题是难于在高天井中使用，这是因为天井高穿孔速度慢，钻孔的偏斜更大，很难使各个深孔平行。再就是在爆破工艺上，由于使用不多，好多规律没有弄清，因此爆破效果不够好。 5 钻进法掘天井 钻进法掘进天

11、井，是用特制的回转钻机在天井的全深钻一个直径200300mm的导向孔，然后扩大到天井的全断面，这是一种真正使掘进工作全面机械化，人员不进入天井内作业的新方法。 利用天井钻机钻进天井的方式有两种如“图”：一种是把钻机安在天井上部，先向下打导向孔，再自下向上扩大到天井全断面，即一般所称的上扩法；另一种方式是把钻机安装在天井底部，先向上打导向孔，而后向下扩大至全断面，即下扩法。 9 但是发展钻进法是最近十多年才发展起来的一种掘进方法，孔(31R型天井钻机很快。自1962年美国罗宾斯公司制成第一台以来，由于设备和刀具的不断改进，使用单位，钻深60m)径1m以上。我，钻深600m不断增加。目前钻机的最大

12、孔径已达3.6m 直径一下产品。国内天井钻机生产厂家也较多，多为2.0m 钻进法掘进天井有如下一些优点：）采用钻进法掘进天井时，不需要凿岩爆破，工人不进（1 入工作面，故作业安全，劳动条件好。 ）掘进天井的作业全部机械化，故掘进速度快、工效高。（2）天井是机械钻进，成井质量好，井壁规整稳定，通风（3 阻力小。10 （4）不受天井倾角的限制，可以钻进高天井；在地温高、漏水较大的情况下，其它方法更无法与之相比。 钻进法掘进天井还存在着如下缺点： （1）刀具的磨损大，成本较高。 （2）设备投资和动力消耗大。 （3）钻机的重量大，不便于运搬，安装工作量也大。 （4）需要开凿专门的硐室，天井上下都必须有

13、通道 天井钻进法在我国已经有了十几年的发展历史，钻井技术日趋完善，为我国天井施工法开辟了一条新的途径。实践证明，在中硬以下的岩石，钻井直径小于2m，钻井深度在60m左右的天井钻进中，不论在工效、成本和月成井速度等技术指标方面都取得了令人满意的效果。 但是这种方法的设备投资在，维修费用高，辅助工程量大，刀具费用高，设备运转率不高，使使用范围受到了一定的限制。 以上五种天井施工方法应该是均有成功使用的范例，但对于哪种方法更适合，还要具体情况具体对待。 二 我市地下矿山天井施工主要现状及改进建议 我市属于矿山大市，属非金属地下矿山多为急倾斜矿体为主，但生产系统又多以民营小矿山为主，机械化水平较低，一

14、线职工及管理人员素质和能力普遍不高，因此天井施工还都在使用普通法掘进。只有宽城建龙矿业试用钻进法掘天井，但因为工序复杂、搬迁安装困难、成本较高，因此也只在少数溜井和通风天11 井中使用，其他地点没有推广。吊罐法、爬罐法及深孔爆破法在我市还没有应用点。 由于吊罐法、深孔爆破法工艺较为成熟，优势明显，建议可以有选择的推广使用，钻进法掘天井也可以在有条件矿山使用。 传统的普通掘进法施工天井，适应了低素质职工群体和矿体、工程倾角多变化的现状，但由于使用中没有执行正规的流程，加之企业安全管理不到位，带来了不少安全隐患。突出表现为掘进爆破不通风或已高压风代替局扇通风、施工中不设置梯子间和溜渣间、不架设安全

15、棚和操作台，进而发生天井炮烟中毒、坠井和重物打击事故。 由于普通法施工天井技术要求简单，适应性强，中小矿山应用普遍，因此短期内不可能淘汰，并且对于不适宜采用其他方法施工的短天井、软岩或地质构造发育的破碎带中掘进需要支护的天井、倾角常变的探矿天井等还将长期存在。 一种传统方法的改变，需要人员技术能力的提高和对新技术认识并接受的过程，在这个过程中普通法施工天井还是主要方法，因此提出以下几点建议： 1 改进传统施工方法，建议天井施工前可以在上中段透点处利用如SKZ120等型号井下深孔钻机先施工通风孔，并安装抽出式通风设施，天井可以沿着钻孔方向上向施工，但下面也要使用局扇通风，这样可以有效解决爆破炮烟无法排除问题。 2 管理上应严格现场管理，主要是企业带班领导要真正落实12 安全措施，严格按设计和规定要求施工，这样也能够避免事故发生。现在普通法施工天井之所以事故较多，主要原因是安全管理跟不上。 3 加强职工培训和教育，配备便携式有害气体检测仪。 以上为个人一点认识和看法，仅供参考。 刘艳军 2014年10月12日 13