[科普中國]-天井爬罐法掘進(jìn)

天井掘進(jìn)介紹

礦山井下相鄰兩階段間垂直或傾斜通道的掘進(jìn)作業(yè)。天井掘進(jìn)工程量與礦山的采礦方法有關(guān)。在金屬礦山基建期間，占井巷工程總量的10%～15%，而在礦山生產(chǎn)期間占掘進(jìn)總量的40%～50%。加快天井掘進(jìn)，對(duì)保證基建礦山早日投產(chǎn)和生產(chǎn)礦山實(shí)現(xiàn)持續(xù)均衡生產(chǎn)，均有十分重大意義。天井掘進(jìn)法，按作業(yè)工人的工作位置，可分為井內(nèi)施工法和井外施工法。井內(nèi)施工法由工人在天井內(nèi)架設(shè)工作臺(tái)或借助機(jī)械升降容器進(jìn)入井內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。井內(nèi)施工法又分為有普通法、吊罐法和爬罐法。井外施工法則由工人在天井上部或下部硐室操作鉆進(jìn)設(shè)備或進(jìn)行深孔鑿巖爆破，以完成天井的施工。井外施工法又分為鉆進(jìn)法和深孔爆破法。

工藝流程采用天井爬罐法掘進(jìn)時(shí)（見圖1），首先開鑿爬罐的避炮硐室，隨后用普通法將天井上掘3～5m，以便安裝導(dǎo)軌，每節(jié)導(dǎo)軌用兩根漲殼式錨桿固定在天井頂幫上。待完成準(zhǔn)備工作后，主爬罐沿導(dǎo)軌上升至工作面，在爬罐頂面工作臺(tái)上進(jìn)行鑿巖、裝藥、聯(lián)線、接長導(dǎo)軌等作業(yè)，同時(shí)在下部平巷用鏟斗式裝巖機(jī)出碴。工作時(shí)靠輔助爬罐上下聯(lián)絡(luò)，爆破前將爬罐下降避炮，爆破后借助導(dǎo)軌內(nèi)的壓氣、水管進(jìn)行通風(fēng)，然后爬罐又升入工作面進(jìn)行下一循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。該法特點(diǎn)是：爬罐升降不靠絞車提升，所以不需要鉆鑿中心孔，掘進(jìn)天井的高度和角度不受嚴(yán)格限制，適應(yīng)性強(qiáng)，只要圍巖穩(wěn)固，就可以掘進(jìn)各種條件的天井。

1—主爬罐；2—導(dǎo)軌；3—副爬罐；

4—主爬罐軟管絞車；5—副爬罐軟管絞車

排罐結(jié)構(gòu)爬罐由主爬罐、輔助爬罐、導(dǎo)軌裝置、壓氣管或電纜絞車等組成。按動(dòng)力分為氣動(dòng)、電動(dòng)、柴油液壓驅(qū)動(dòng)三種。氣動(dòng)爬罐適于掘進(jìn)小于200m的天井，電動(dòng)和柴油液壓爬罐適于掘進(jìn)小于1000m的高天井。爬罐由原動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)行走齒輪，沿齒條導(dǎo)軌上下爬行，導(dǎo)軌用錨桿固定在天井壁上。氣水管裝在導(dǎo)軌內(nèi)。爬罐上安裝有離心調(diào)速器和安全卡，用于限制下降速度不超過0.9m/s和防止“跑罐”。爆破時(shí)爬罐下放到天井下部避炮硐室內(nèi)。隨著天井的延伸，逐步接長導(dǎo)軌，掘通后拆下。2

爬罐分類爬罐按其行走的動(dòng)力不同，可分為氣動(dòng)、電動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)牽引三種。（1）氣動(dòng)爬罐因供氣軟管過長，氣壓損耗大，嚴(yán)重影響氣動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)功能，天井掘進(jìn)高度一般限制在100m以內(nèi)。（2）電動(dòng)爬罐的驅(qū)動(dòng)功能受電纜長度影響較小，適用于掘進(jìn)高度在100m以上的天井。（3）內(nèi)燃機(jī)牽引的爬罐爬行速度快，驅(qū)動(dòng)能力大，天井掘進(jìn)高度不受限制，導(dǎo)軌由四根直徑32mm的鋼管、齒條和厚鋼板焊接而成，有直導(dǎo)軌和曲導(dǎo)軌兩種類型。

應(yīng)用情況天井爬罐法掘進(jìn)于1957年由瑞典研制成功。該法適應(yīng)性強(qiáng)，在瑞典、法國、前蘇聯(lián)、挪威等國礦山和地下水電工程中都得到廣泛應(yīng)用。挪威水電站采用內(nèi)燃機(jī)牽引的爬罐，掘進(jìn)長980m，傾角45°的引水斜井，班進(jìn)尺2.2m，工效達(dá)4.5～4.94m3/工班：加拿大埃里特卡克（Euiot Cake）鈾礦在1974年4月采用爬罐法掘進(jìn)了一條長550m的獨(dú)頭天井。中國自1964年開始應(yīng)用氣動(dòng)和電動(dòng)爬罐掘進(jìn)天井，效果較好。鏡鐵山鐵礦于1978～1980年采用爬罐掘進(jìn)天井，總進(jìn)尺4111.7m；1982年4～9月龍煙鐵礦掘進(jìn)隊(duì)采用爬罐掘進(jìn)天井，總進(jìn)尺891.3m，平均月進(jìn)度達(dá)178m。

本法適用于穩(wěn)定巖層，可掘進(jìn)傾斜和急傾斜的高天井、盲天井，安全條件好；缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，初期投資大，輔助時(shí)間長，操作技術(shù)要求較高。