第四章立井井筒的结构与设计讲义.doc

第四章 立井井筒的结构与设计 第一节 立井井筒的结构 一、立井井筒的种类 立井井筒是矿井通达地面的主要进出口，是矿井生产期间提升煤炭（或矸石）、升降人员、运送材料设备、以及通风和排水的咽喉工程。 立井井筒按用途的不同可分为以下几种： （一）主井 专门用作提升煤炭的井筒称为主井。在大、中型矿井中，提升煤炭的容器为箕斗，所以主井又称箕斗井，其断面布置如图4-1所示。 图4-1 箕斗主井断面图 （二）副井 用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒称为副井。副井的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井，副井通常都兼作全矿的进风井。其断面布置如图4-2所示。 图4-2 罐笼井断面图 （三）风井 专门用作通风的井筒称为风井。风井除用作出风外，又可作为矿井的安全出口，风井有时也安设提升设备。 除上述情况外，有的矿井在一个井筒内同时安设箕斗和罐笼两种提升容器，兼有主、副井功能，这类立井称为混合井。 我国煤矿中，立井井筒一般都采用圆形断面。 如图4-1、图4-2所示，在提升井筒内除设有专为布置提升容器的提升间外，根据需要还设有梯子间、管路间以及延深间等。用作矿井安全出口的风井，需设梯子间。 二、立井井筒的组成 立井井筒自上而下由井颈、井身、井底三部分组成，如图4-3所示。靠近地表的一段井筒叫做井颈，此段内常开有各种孔口。井颈的深度一般为15～20m，井塔提升时可达20～60m。井颈以下至罐笼进出车水平或箕斗装载水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主干部分，所占井深的比例最大。井底的深度是由提升过卷高度、井底设备要求以及井底水窝深度决定的。罐笼井的井底深度一般为10m左右；箕斗井井底深度一般为35～75m。这三部分长度的总和就是井筒的全深。 图4-3 井筒的组成 图4-4 台阶形井颈 三、立井井颈、壁座和井底结构 （一）井颈 如图4-4所示。井颈的作用，除承受井口附近土层的侧压力及建筑物荷载所引起的侧压力外，有时还作为提升井架和井塔的基础，还要承受井架或井塔的重量与提升冲击荷载。 1、井颈的特点 （1）井颈处在松散含水的表土层或破碎风化的岩层内，承受的地压较大。 （2）生产井架或井塔的基础，将其自重及提升荷载传到井颈部分，使井颈壁的厚度大大增加。 （3）井口附近建筑物的基础，增大了井颈壁承受的侧压力。因之，在井颈壁内往往要加放钢筋。 （4）井颈壁上往往需要开设各种孔洞，削弱了井颈强度。 2、井颈的结构和类型 井颈部分和井身一样，也要安设罐梁、罐道、梯子间和管缆间等。另外井颈段还要装设防火铁门和承接装置基础，设置安全通道、暖风道（在严寒地区）、同风井井颈斜交的通风道等孔洞。井颈壁上的各种孔洞的特征，见表4-1。 表4-1 井颈壁上孔洞特征 孔洞名称 断面积 / m2 孔顶至井口距离 / m 用途 备注 安全通道孔 ≮1.2×2.0 在防火门以下 防火门封闭时疏散井下人员及进风。 可用拱形或矩形断面，其大小应便于行人。 暖风道孔 2～8 1.5～6 严寒地区，防止冬季井筒结冰和保证井下人员正常工作。 孔口应对着罐笼侧面，断面大小可根据送入井下的热风量而定 通风孔道 4～20 3～7 通风井筒出风用。 风道应与井颈斜交，断面大小根据通过的风量而定。 排水管孔 1.5～4 2～3 通过排水管用。 断面大小根据排水管数目和直径而定。 压风管孔 1.0～1.5 2～3 通过压风管用。 断面大小根据压风管数目和直径而定。 电缆孔 0.8～1.0 1～2 通过电缆用。 电缆允许弯曲的曲率半径R＝15～20倍电缆直径，所以应为斜洞，其断面根据电缆的数目和大小而定。 井颈型式主要取决于井筒断面形状及用途、井口构筑物传递给井颈的垂直荷载、井颈穿过地层的稳定性情况和物理力学性质、井颈支护材料及施工方法等因素。常用的井颈型式有下述几种： （1）台阶形井颈（图4-4） 为了支承固定提升井架的支承框架，井颈的最上端（锁口）厚度一般为1.0～1.5m，往下成台阶式逐渐减薄。图a适用于土层稳定，表土层厚度不大的条件。图b适用于岩层风化、破碎及有特殊外加侧向荷载时。 （2）倒锥形井颈（图4-5） 这种井颈可视为由倒锥形的井塔基础与井筒联结组成。倒锥形基础是井塔的基础，又是井颈的上部分，它承担塔身全部结构的所有荷载，并传给井颈。倒锥形井颈根据井塔的形式又分为倒圆锥壳形、倒锥台形、倒圆台形等形式。 倒圆锥壳形（图4-5 a），即圆筒形井塔与圆筒形井筒的井颈直接固接在一起，适用于地质条件复杂的地区。 倒锥台形（图4-5 b），即矩形或框架形塔身的井塔与圆形井筒的井颈直接固接在一起，适用与厚表土、地下水位高的井筒。 倒圆台形（图4-5 c），即圆筒形井塔与圆形井筒的井颈