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天井掘进

近年来,随着采矿工艺的改进以及各种柴油驱动设备在井下的推广使用,天井的用途和名目也不断增多,如局部通风夭井、切割天井、充填料溜放天井、道碴溜放天井、大断面井筒的超前天井等等。据统计,天井掘进量往往占地下开采矿山井巷总掘进量的1/3〔”,有的矿山甚至占采准切割工作量的45-。 由于天井掘进断面比较狭小,工作条件恶劣,工人经常受到淋水、炮烟、粉尘和落石的危害。

天井(包括溜井)主要用于溜矿、行人、运料、通风、充填、探矿等(见矿山井巷)。断面为圆形(直径一般为 1.2~2m),方形或矩形(断面为1.5m×1.5m~2.5m×2.5m),高度一般30~60m,最高达几百米。

一般用于掘进高度小于 60m的天井。人工搭横撑、架梯子、铺平台,进行凿岩爆破。本法工序复杂,通风条件不良,作业安全性差,成本高,劳动强度大,材料消耗多,掘进速度慢;但在断层多,矿脉变化大的不稳定岩层中掘进,仍是有效的方法。

沿天井全高钻一中心孔,孔径100~110mm。在上一水平安装卷扬设备,钢绳穿过中心孔与吊罐挂接,在吊罐上完成凿岩装药作业后,下放吊罐,再进行爆破;在下水平一般用装岩机出渣。本法适用于稳定与较稳定的岩层,掘进高度可达百余米,其优点是掘进速度快、效率高、木材消耗少、作业条件较好;但钻孔偏斜较难控制。

1957年在瑞典研制成功。爬罐沿导轨上升到工作面,工人在爬罐的钻眼平台上进行作业,爆破时将爬罐下放到下部平巷内(见图)。爬罐用带齿轮的发动机升降,齿轮沿带齿条的导轨移动。掘进高度小于200m时用压气驱动,200~900m时用电力驱动,大于900m时用液压驱动。爬罐法掘进速度快,工效高。挪威某天井高980m,倾角45°,断面5.8~6.6m2,用736个工掘成,最高日进32m,工效达4.25~4.84m3。本法适用于稳定岩层,可掘进倾斜和急倾斜的高天井、盲天井,安全条件好;缺点是设备较复杂,初期投资大,辅助时间长,操作技术要求较高。

用深孔钻机在天井断面内钻凿一组平行炮孔,从上水平装药,自下而上分段(2~5m)爆破。高度 10m左右时也可一次爆破成井。分段爆破又分平行中空眼爆破法和漏斗爆破法,中国目前多用前一种。该法可增加爆破段高度,减少辅助作业时间。深孔爆破法优点是工人不进入工作面,作业条件好,木材消耗少,适用于无破碎带较稳定岩层。缺点是钻孔偏斜难以控制。

用天井钻机(也称反井钻机)钻凿成井。根据钻机安装的位置不同,分向上扩孔和向下扩孔两种钻进方法,通常采用前者,即沿天井中心线从上向下钻超前导孔与天井下面巷道贯通,再换扩孔钻头自下向上扩孔成井。破碎的岩渣自重下落,无需洗井设备。钻机结构紧凑,破岩比能消耗小,钻速快,效率高,井壁平滑稳定。

20世纪70年代以来,各国用钻机钻天(反)井者日益增多。中国有TYZ-10000型牙轮钻机,中国还研制其他类型钻机;美国有罗宾斯(Robbins)公司生产的83R型反井钻机;联邦德国有维尔特(Wirth GmbH)生产的HG系列钻机。

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