2024年一建矿业思维导图

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2024年一建《矿业》

• 第一篇：矿业工程技术
  • 1.工程测量与地质
    • 1.1矿业工程测量
      • 1.1.1工程测量控制网的布设要求
        • 工程测量控制网
          • 工程测量控制网的作用
            • 工程测量控制网是一个在工程建设范围内的统一测量框架，为施工及其相关工作的各项测量提供基准起算数据。 控制网应具有控制全局、提供基准、控制测量误差累积的作用。
          • 工程测量控制网布设原则
            • (1)大地坐标系统应采用2000国家大地坐标系，高程基准应采用1985国家高程基准。当确有必要采用其他坐标系统时，应与其建立联系。 (2)控制网的布置一般要求分级布网逐级控制、具有足够的精度、布网应有足够的密度，并符合相应的规范要求。 (3)控制网通常采用二级布置， 首级为整体控制，其等级应根据工程规模、控制网的用途与进度要求确定， 次级直接为放样测量服务。其精度由工程性质、结构形式、建筑材料、施工方法等因素确定， 最终应满足建(构)筑物的建筑限差要求工程测量应采用中误差作为精度衡量指标，并应以2倍中误差作为极限误差。 (4)利用工程领域中的不同控制网，除应遵循自身相应的规范外，还应遵守《工程测量标准》GB 50026-2020、《工程测量通用规范》CB 55018-2021 等相关规定。
          • 工程测量控制网的形式和基本程序
            • 地面平面控制网一般采用导线网、三角网、测边网、边角网、GPS 网及其他形式; 高程控制网一般采用水准网或三角高程网。 工程测量控制网布设的基本程序主要为:确定测量等级和精度，选择布网形式测量仪器和操作规范，通过图上选点布网到实地探勘，埋点及外业观测，内业处理和形成成果。
        • 矿区测量控制网（近井网）的布设要求
          • 矿区测量控制网
            • 矿区测量控制网就是满足矿山生产和建设对空间位置的精确定向定位所需要的测量控制网，它将整个矿区的整个测量系统纳入统一的平面坐标系统和高程系统之中，它可以是国家等级控制网的一部分，也可以根据需要单独布设。矿区测量控制网也称近井网。 所有的矿区都应积极创造条件，引进先进仪器和先进设备，推广电子计算技术逐步建立矿区测绘资料和储量动态数据库，不断提高测绘技术的现代化管理水平。
          • 矿区测量控制网的布设要求
            • (1)一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于测量成果的相互利用，应尽可能采用国家 3°带高斯平面直角坐标系统，形成国家等级控制网的一部分;在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。矿区面积小于50km且无发展可能时，可采用独立坐标系统。 (2)矿区高程尽可能采用 1985 国家高程基准。当无此条件时，方可采用假定高程系统。 (3)矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要，一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求确定。矿区地面高程首级控制网的布设范围和等级选择，应由矿区长度确定，且宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结点网，只有在山区和丘陵地带，才允许布设成水准支线 (4)采用CPS定位测量技术进行测量，首先要根据测量任务和观测条件进行GPS控制网的设计，设计的技术依据可参照《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T183142009及《卫星定位城市测量技术标准》CJJ/T73-2019。
          • 近井点和井口高程基点及其布设要求
            • 建立在井口附近的平面控制点和高程控制点被称为近井点和井口高程基点，近井点和井口高程基点是井下各种测量工作的基准点。 井口位置的测定、井简十字中线及工业广场建筑物的标定、井筒掘砌和提升设备安装时的测量以及井巷贯通等测量工作，都必须依据建立在井口附近的近井点和井口高程基点来进行。近并点和井口高程基点布设应符合以下基本要求: (1)近井点可在矿区三、四等平面控制网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线或 GPS定位等方法测设。 (2)井口高程基点的高程精度，如涉及井筒间巷道贯通的，则应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求。 (3)近井点和井口高程基点应尽可能埋设在便于观测、保存和不受采动影响的地点。测点标石的埋设深度，在无冻土地区应不小于0.6m，在冻土地区盘石顶面与冻结线之间的高度应不小于0.3m。为保护测点不受损害，宜采取在点的周围设置保护、栅栏等安全措施。
      • 1.1.2矿山地面施工测量工作内容与要求
        • 矿山地面施工控制测量
          • 平面控制方法
            • (1)平面控制网的形式和选择矿山地面施工平面控制网经常采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。选择平面控制网的形式应根据建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素进行综合考虑。 对于地形起伏较大的山区或丘陵地区，常用三角测量、边角测量或CPS方法建立控制网; 对于地形平坦而通视比较困难的地区，则可采用导线网或GPS网; 对于地面平坦而简单的小型建筑场地，常布置一条或几条建筑基线，组成简单的图形并作为施工放样的依据; 对于地势平坦，建筑物众多且分布比较规则和密集的工业场地，一般采用建筑方格网。 (2)三角网控制 采用三角网作为施工控制网时，常布设成两级， 一级为基本网，即厂区控制网以控制整个场地为主; 一级是厂房控制网，它直接控制建筑物的轴线及细部位置。 当场区面积较小时，可采用二级小三角网一次布设。 (3)导线网控制采用导线网作为施工控制网时，也常布设成两级， 一级为基本网，即厂区控制网多布设成环形，可按城市测量规范的一级或二级导线测量的技术要求建立; 一级为测设导线网，即厂房控制网，用以测设局部建筑物，可按城市二级导线的技术要求建立。 厂房控制网的建立方法包括基线法、主轴线法等。 基线法是根据厂区控制网定出它的一条边作为基线，再在基线的两端精密测设直角，建立矩形的两条短边，并沿着各边丈量距离，埋设距离指标。这种布设形式比较简单，测设起来也比较方便，但是由于其三边由基线推算，误差集中在最后一条边上所以该条边误差比较大，此种方式只适用于中小厂房。 主轴线法应首先根据厂区的控制网定出矩形控制网的主轴线，再根据主轴线在厂房柱基的开挖范围之外，测设出四条边的控制网。这样的布网方案灵活性大，其误差分布比较均匀。缺点是测设工序较多，比较费时，适合于大型车间建立控制网。
          • 高程控制方法
            • (1)高程控制网的布设要求和高程控制 高程控制网要求有足够密度的水准点，从而使施工放样时安置一次仪器即可测设到所需要的高程点;施工期间应保持高程点位置稳定;当场地面积较大时，高程控制网可分别按首级网和加密网两级布设，相应的水准点称为基本水准点和施工水准点;为了测设的方便，在每栋较大建(构)筑物附近还要测设士0.000m的水准点。 (2)基本水准点 基本水准点是用来检核其他水准点高程是否有变动的首级控制点，其位置应设在不受施工影响、无振动、便于施测和能永久保存的地方，并埋设永久性标志。在一般建筑场地上，通常埋设三个基本水准点，将其布设成闭合水准路线，并按城市四等水准测量要求进行施测。对用于连续性生产车间、地下管道等场所的基本水准点，则需按三等水准测量的要求进行施测。 (3)施工水准点 施工水准点用来直接测定建(构)筑物的高程。为了测设方便和减少误差，施工水准点应靠近建(构)筑物;对于中、小型建筑场地，施工水准点应布设成闭合路线或附合路线，并由基本水准点开始按城市四等水准或专门的要求进行测设。
        • 矿山地面施工测量工作要求
          • (1）矿业工程施工测量是一个区域性的工作，为满足施工测量工作的整体一致性，并能克服因误差的传播和累积而对测量成果造成的影响，施工测量工作应严格按照“先整体后局部”“先控制后碎部”“从高级到低级”的原则，做到步步有检核。 (2)测量工作开始前，应根据任务要求，收集和分析有关测量资料，进行必要的现场踏勘，制定经济合理的技术方案。 (3)对测量成果要逐项检核，测量精度必须达到或略高于规范的要求。 (4)为了保证测绘成果的质量，对测绘仪器、工具应加强管理，精心使用，定期检验、校正和维修。 (5)地面建(构)筑物的施工测量应根据已批准的施工设计图纸资料，将施工工程的设计位置标定于现场，并进行检查测量。 (6)矿井提升系统设备的安装测量，必须保证设备本身及其有关建(构)筑物的相对几何关系正确。
        • 矿山地面建筑施工测量
          • 井口标定
            • 井筒中心和井筒十字中线，应根据井简中心的设计平面坐标和高程、井简十字中线的坐标方位角，用井口附近的测量控制点标定。标定井筒实际中心坐标和十字中线的坐标方位角应按地面一级导线的精度要求实地测定。两条十字中线垂直度的允许误差为士10”。立井井简十字中线点在井筒每侧均不得少于三个(没有提升设备的井简可以少设)，点间距离一般应不小于20m，离井口边缘最近的十字中线点距井筒以不小于15m为宜，采用沉井法、冻结法施工时应不小于 30m。
          • 井架安装测量
            • 临时凿井井架或永久金属井架基础施工时，以井架中心和井筒十字中线为依据用全站仪标定井架基础中心，同时标定基础支座十字线。两次独立标定的支座十字线互差不得超过 士5mm，然后用控制桩固定。并架竖立前应在井架基础上精确标定四个井架腿的平面位置和高程位置。并架竖立时，在距并架不超过 100m的井筒十字中线基础上架设 DJ2级全站仪(或经纬仪)，向天轮平台上标定井简十字中线。标定工作独立进行两次，两次标定之差不应大于5mm，取其中值作为标定结果。该标定结果应与预刻在天轮平台上的十字中线点相比较，如偏差值超过15mm时，须找正井架。天轮平台上每条中线的前、后两点应由设在同一基点上的全站仪标定。当天轮平台找正和井架固定后，应重新在平台上标定4个方向上的十字中线点，以作为天轮安装的依据，
          • 井塔施工测量
            • 大型矿井采用多绳摩擦轮提升，提升机设在井塔的顶部。并塔浇筑时，大多采用滑模施工方法。 (1)井塔基础施工测量 井塔基础施工前，首先在井口附近标设井简十字中心点和高程控制点。当井塔基础浇筑完毕后，应及时在井塔基础面上埋设4个十字中线铁桩，然后根据井筒十字中线基点在铁桩上精确地标设4个十字中线点。 (2)在井塔基础上组立滑动模板时的测量封闭井口后，根据基础面上的十字中线点，用拉线法或全站仪(经纬仪)交会法交出井简中心(即井塔中心)，用圆钉固定其点位。然后以并塔中心为圆心，按照井塔设计半径组立滑动模板，用水准仪操平模板，并搭好脚手架。 (3)模板滑升测量在脚手架上挂一根垂球线，垂球下端对准井简中心点，此垂线即为井塔中心线在模板滑升过程中，需要经常检查操作平台是否与它重合，如发现偏差应及时纠正。在操作平台上安置全站仪(经纬仪)，在千斤顶爬杆上标出等高的水平标志。滑升过程中经常用小钢尺量取千斤顶至水平标志的距离，如其高差大于20mm 时就应进行调整，使操作平台保持水平。 (4)向提升机房及井塔的各层平台标设井简十字中线当模板滑升到提升机房平台时，停止滑升，进行提升机房平台的施工。此时，将全站仪(经纬仪)安置于地面井简十字中线基点上，将井简十字中线投射到平台上，然后在平台上安置全站仪，在平台上标设4个井简十字中线点。井塔内的各层平台是由上向下施工的，施工前须将井塔十字中线标设到井塔各层平台的窗口上。用钢尺将高程导人各层平台的上方，在井塔内壁做出4~8个等高的标志点作为各层平台施工的依据。 当提升机房砌筑完毕后，须对其平台上的4个十字中线点进行校核，然后用全站仪经纬仪)将它们转设到固定在提升机房内壁，比提升机稍高的扒钉上，并锯一个缺口作为标志。同时精确地将高程传递至提升机房的平台上。 (5)井塔沉降观测 观测点埋设在井塔基础的四周和井塔基础与井筒相对沉降缝的两侧，用水准仪测量各测点的高程。每滑升一个平台或每增加一次荷载观测一次。根据测点的高程变化掌握沉降情况。
          • 地面建(构)筑物施工测量
            • 地面建(构)筑物(包括选煤厂)放样，应根据设计资料，用井筒十字中线点或放样导线点进行。放样导线点应根据工程需要埋设部分永久标桩，并按地面二级导线的精度要求测设。放样导线点的高程测量，一般应按四等水准测量的精度要求进行。地面建(构)筑物放样，可用极坐标法、支距法或交会法等进行。标定后应对各轴线间的几何关系进行检查。建(构)筑物基础的高程应用水准仪测量。
      • 1.1.3矿山井下施工测量工作内容与要求
        • 矿井联系测量
          • 将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到井下的测量称为高程联系测量，简称导人高程。矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统，
          • 联系测量方法
            • 矿井定向可分为两大类: 一类是从几何原理出发的几何定向，主要方式有:通过平硐或斜井的几何定向、通过一个立井的几何定向(一井定向)以及通过两个立井的几何定向(两井定向)等; 一类是以物理特性为基础的物理定向，主要有精密磁性仪器定向、投向仪定向、陀螺经纬仪(陀螺全站仪)定向等。 导人高程的方法按开拓方式不同，分为通过平硐导人高程、通过斜井导人高程和通过立井导人高程。
          • 联系测量工作的基本要求
            • (1)在井田范围内，对各种通往地面的井巷，原则上都应进行联系测量，并在井下用导线连接起来进行检验或平差处理。 (2)在进行联系测量前，必须在井口附近建立近井点、高程基点以及连测导线点同时在井底车场稳固的岩石中或谊体上埋设不少于4个永久导线点及3个高程基点(也可用永久导线点作为高程基点)。 (3)在进行联系测量工作前，应编制施测方案和技术措施，报上级主管测量部门或总工程师)批准。在进行联系测量工作时，应由一名测量负责人全面指挥。 (4)联系测量应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，采用加权平均值或算术平均值作为测量成果。 (5)立井定向应尽可能使用陀螺经纬仪(陀螺全站仪)定向，只有在确实不具备此条件时，才允许采用几何定向。通过斜井或平硐的联系测量，可从地面近井点开始采用经纬仪导线(包括用光电测距和钢尺量距)、三角高程或水准测量的方法 (6)立井可采用长钢尺(丝)导人高程和光电测距仪导人高程。用钢尺法或钢丝法导人高程测量的内业计算，应加温度、钢尺比长和钢尺(钢丝)自重伸长改正。当钢尺下端悬挂的重铊重量大于比长钢尺的拉力时，还应计算钢尺加重的伸长改正数。两次独立导人高程的互差不得超过井深的 1/8000。 (7)平硐导人高程，可以采用几何水准测量来完成，其测量方法和精度与井下水准测量相同。斜井导人高程，一般采用三角高程测量来完成，其测量方法和精度与井下基本控制三角高程测量相同。
        • 井下控制测量
          • 井下平面控制测量
            • 与地面控制网可以有多种测量方法不同，并下平面控制测量主要采用导线测量的形式，且测量过程是随巷道的推进而进行，并在推进过程中实现对井下硐室、巷道等的测量参数(中、腰线等)的控制，满足贯通测量等要求。 矿山井下导线的起始点通常位于平硐口、斜井口以及立井的井底车场，而这些点的坐标是由地面控制测量或联系测量测定的。矿山并下导线以前多采用“经纬仪一钢尺导线”测量，目前“光电测距导线”“全站仪导线”和“陀螺定向-光电测距导线”等测量方法已广泛应用。 井下平面导线控制测量的特点和要求主要有: (1)根据“高级控制低级”的原则，井下平面控制分为基本控制和采区(煤矿)控制两类，这两类控制都应敷设成闭合导线或者附合导线、复测支导线。 (2)基本控制导线分为两级，测角精度分别为士7”和士15"。基本控制导线一般从井底车场的起始边开始，沿矿井主要巷道(井底车场，水平大巷，集中上、下山等)敷设，每隔 1.5~2.0km应加测一条陀螺定向边，以提供检核。 (3)采区控制导线的测角精度分为士15"和士30”两级，沿采区上、下山，中间巷道或片(盘)区运输巷道以及其他次要巷道敷设。
          • 井下高程控制测量
            • 井下高程控制测量是用以建立与地面统一的高程系统。 井下高程点和全站仪(经纬仪)导线点的高程，在主要水平巷道中应用水准测量方法确定，在其他巷道中，可根据巷道坡度的大小、工程的要求等具体情况采用水准测量或三角高程测量方法确定。 水准测量应使用精度不低于 DS3 级的水准仪和普通水准尺进行。
        • 矿井贯通测量
          • 贯通测量及其几何要素
            • 矿山井下两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷，使其贯通，称为井巷贯通。 为了使两个或多个工作面按照设计要求在预定地点正确贯通而进行的测量工作，称为贯通测量。 井巷贯通一般分为一井内巷道贯通(一井贯通)、两井之间的巷道贯通(两井贯通)和立井贯通三种类型。 一井贯通测量指由井下一条起算边开始，敷设井下导线到达贯通巷道两端的贯通测量。 两井贯通测量，是指在巷道贯通前不能由井下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线的贯通测量。这种贯通测量，要求两井通过各自的联系测量，使贯通巷道的测量数据统一在同一个测量坐标系统上。为避免在测量过程中产生过大的误差积累，两井贯通要求测量方法更精确，检查措施更严格。 立井贯通测量常见的有两种情况，一是从地面及井下相向开凿的立井贯通测量，二是立井向深部延深的贯通测量。 井巷贯通测量的几何要素包括井巷中心线坐标方位角、腰线倾角(坡度)、贯通距离等。通过这些参数可以在贯通前标定巷道的中、腰线。这些参数的确定方法和要求随贯通巷道的特点、用途及其对贯通的精度要求等内容的不同而异。 在矿山井巷工程施工过程中，贯通巷道结合处的偏差可能发生在空间的三个方向上，即沿巷道中心线的长度偏差、垂直于巷道中心线的左右偏差(水平面内)和上下的偏差(竖直面内)，分别称之为纵向贯通误差、横向贯通误差和高程贯通误差。纵向贯通误差只对贯通距离有影响，对巷道质量没有影响。横向和高程贯通误差对巷道的质量有直接影响，故称之为贯通重要方向的偏差。根据《煤矿测量规程》 主要巷道的横向贯通误差应小于 300mm， 高程贯通误差应小于200mm;对于立井贯通来说， 影响贯通质量的是平面位置的偏差，其平面误差应小于 20mm。
          • 贯通测量的技术工作内容和要求
            • (1)贯通测量应提前调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。 (2)注意原始资料的可靠性，起算依据应当准确无误。必要时应采取实地检查测量、井底车场设计导线的闭合计算等工作。对于精度要求高的重要贯通应采取提高精度的相应措施。 (3)依据选定的测量方案和方法进行施测和计算，每一施测和计算环节均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原设计要求的精度进行比较，不符合要求应当返工重测。 (4)贯通测量应与贯通巷道的掘进工作紧密联系，随贯通巷道的掘进，应及时标定和延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并将测量成果及时通报施工队组。贯通巷道的两个工作面间距离在岩巷中剩下15~20m(煤巷 20~30m)时(快速掘进应于贯通前 2d)，测量负责人应书面报告技术负责人，并通知安全检查和施工队组等有关部门。 (5)贯通测量至少应独立进行两次，取其平均值作为最终值。贯通测量导线最后的测站(不少于3个)必须设置牢固，最后一次标定贯通方向时，未掘的巷道长度不得小于 50m。 (6)巷道贯通之后，应在贯通点处测量贯通实际偏差值，并将两端导线、高程连接起来，计算各项闭合差，并及时对最后一段巷道的中、腰线根据实际贯通情况进行适当调整。 (7)重要贯通测量完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，并做出总结。
        • 井巷施工测量
          • 矿山井巷工程依据地下平面控制点和水准控制点，通过施工测量标示出施工中线和腰线，并给出开挖方向，从而布置炮眼进行钻爆或以掘进机械进行开挖，开挖成型后，根据中、腰线核准掘进断面后进行支护和衬砌。
          • 井筒和井口相关测量与标定
            • (1)井简中心和井筒十字中线，应根据井简中心的设计坐标和高程、井筒十字中线的坐标方位角，用井口附近的测量控制点标定。并简十字中心线点的设置应在两个不受破坏的地点埋设两组(每组4个)大型的钢筋混凝土基点，并作为全工业广场的基本控制点。并筒十字中线点的设置应在建井初期完成。 (2)对于有提升设备的立井井筒的十字中线点的设置，除条件不允许外，并简每侧均不得少于3个，点间距离一般不应小于 20m，离井口边缘最近的十字中线点距井筒以不小于 15m 为宜(用沉井、冻结法施工时应不小于 30m)。
          • 立井施工测量要求
            • (1)对于圆形井简施工，应以悬挂在井简中心垂线的作为掘砌的依据。为检查井壁竖直程度以及为控制预留梁窝位置时，还需悬挂边垂线。悬挂垂线点固定后，应在井简掘砌过程中定期进行检查，每段砌壁施工前亦应检查一次。悬挂垂线点的位置偏差超过 5mm 时，应立即更正。井简砌壁时，至少每隔15m要用中心垂线检查一次边垂线或井壁的竖直程度。 (2)煤矿井简施工采用激光投点仪指示立井井简据砌方向时，应经常对仪器进行检查，并每隔 100m用悬挂垂线等方法对光束进行一次检查和校正。有色金属矿山井简采用激光指向时，每掘进20~30m应采用井简中心线校核，其偏差不得大于15mm，井壁砌筑时则应每隔10~20m进行校核，偏差不得大于5mm。 (3)井简据进到井底车场、装载硐室或其他连接硐室水平时，应重新测量井深，并做好各连接硐室的测量定位、定向工作;马头门和装载室上方至少设立两个高程点，以控制井巷、硐室的高程。可通过边垂线或井简内设立的高程点等方法确定每层梁窝的竖直位置。 (4)按井筒内所挂两垂线方向掘进的井底车场巷道超过 15m 时，应进行初次定向并以此标定车场巷道的中线。当车场巷道掘进到40~50m时，应按联系测量的规定进行定向测量。 (5)采用冻结法施工时，应在地表标定冻结孔、温度检查孔、水文检查孔及声波或超声波检查孔的位置。在冻结孔钻进过程中，每钻进10~50m通常要采用陀螺测斜仪对冻结孔进行一次偏斜测量。当钻孔偏斜超过设计要求时，应及时建议并配合施工部门进行纠偏。测斜结果应绘制冻结孔偏斜分层平面图和冻结孔偏斜总平面图及各水平冻结壁预想图(交圈图)。 (6)采用钻井法凿井时，测量工作的主要任务是保证井简的竖直性及构筑的井壁精度，在预制并壁基础和组立模板施工下沉井壁时，应进行悬浮下沉井壁前的终钻测量、井壁连接测量和井壁整体就位测量。 (7)井简地面预注浆施工时要用井筒中心和十字中线标定注浆孔位，确定注浆孔的间距、钻孔偏斜率。工作面注浆时，应进行孔口管、导向架的位置测量和注浆孔测斜。 (8)井简掘砌完毕后，须测量全井筒的井壁竖直程度。测量应按要求布放垂线，沿每层梁窝或每隔 5~10m 测量一次，精确测定垂线与井口十字中线相互位置关系。根据井壁竖直程度的资料，绘制井壁竖直程度断面图，并附并简水平截面图。
          • 巷道掘砌施工测量
            • (1)巷道施工均应标设中线和腰线，最前面的一个中、腰线点至掘进工作面的距离，一般应不超过30~40m。同一矿井的腰线距离巷道底板(轨面)的高度宜设为定值。 (2)主要巷道中线应用全站仪(经纬仪)标定，主要运输巷道腰线应用水准仪全站仪(经纬仪)或连通管水准器标定。新开口的巷道中线和腰线，掘进到4~8m时应检查或重新标定。 (3)采用激光指向仪指示巷道掘进方向和高程时，指向仪距离工作面的距离应不小于 70m;每组中、腰线点应不少于3个，点之间的距离应大于 30m。 (4)巷道每掘进100m，应至少对中、腰线点进行一次检查测量，并根据检查测量结果调整中、腰线。
      • 1.1.4 测量仪器及其使用方法
        • 常用测量仪器
          • (1)经纬仪是用来测量水平角和垂直角的仪器，有光学经纬仪和电子经纬仪。测量时首先要在测站上安置经纬仪，并对中整平，通讨望远镜瞄准前、后视目标，在读数窗中读取读数，即可计算出水平角和垂直角。 (2)水准仪是测量两点之间高差的常用仪器，有光学水准仪和电子水准仪。测量时将水准仪整平安置于两点之间，要求前后视距基本相等，瞄准前、后测点上的水准尺通过望远镜读取水准尺上读数，计算两点间高差。 (3)测量两点之间距离常用仪器是钢尺、光电测距仪、全站仪。井下钢尺量边一般用比长过的钢尺悬空丈量，边长丈量后应根据尺长、温度、拉力、垂曲等修正读数;用光电测距仪测距时，应将测距头安置在经纬仪上方，通过前后视测站安置的反光棱镜直接测定出两点之间的距离。 (4)全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。目前全站仪已普及，并成为常规测量的主要仪器设备。 (5)激光扫平仪是指利用激光束绕轴旋转扫出平面的仪器，它是在传统的光学扫描仪的基础上发展起来的一种激光扫描仪器。激光扫平仪具有更高的扫平精度和更远的作用距离，而且使用起来更方便、更灵活，工作效率高。 (6)激光垂线仪是将激光束置于铅垂方向以进行竖向准直的仪器，广泛运用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及倾斜观测。 (7)陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪组合在一起，用以测定地理方位角的仪器，采用逆转点法或中天法观测，在地球上南北纬度75“范围内均可使用。陀螺电机高速旋转时，由于受地球自转影响，其轴围绕子午面做往复摆动。通过观测，可测定出地理北方向。陀螺经纬仪的主要作用是将地面坐标方位角传递到矿山井下巷道或隧道内，使矿山井下或隧道与地面采用统一的坐标系统。在井下导线中加测一定数量的陀螺定向边，可以提高导线测量的精度。 (8)陀螺全站仪(全自动陀螺仪)是一种将陀螺仪和全站仪集成于一体的，能全天候、全天时、快速高效独立地测定真北方位的精密测量仪器，主要用于大型隧道(洞)贯通测量、地铁定向测量、矿山贯通测量、建立方位基准及导航设备标校等领域。
        • 全球卫星导航系统及卫星定位测量
          • 全球卫星导航系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，允许小巧的电子接收器确定它的所在位置(经度、纬度和高度)。 (1)全球定位系统(GPS)是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功地、能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗于扰性和保密性。利用全球定位系统进行定位测量的技术和方法称全球定位系统测量。 (2)北斗卫星导航系统(BDS)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施，是继美国全球定位系统(CPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。 与其他卫星导航系统相比，北斗系统具有以下特点:一是与其他卫星导航系统相比，高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区，性能优势更为明显;二是提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度;三是创新地融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。 (3)卫星定位测量是利用卫星定位接收机接收卫星导航系统的多颗定位卫星信号对接收的卫星信号进行处理，测量出信号从卫星到接收机天线间传播的时间，译出卫星发射的导航电文，从而确定地面点位置的技术和方法，现已在测绘中广泛应用。目前的卫星定位接收机能全面支持来自所有现行的全球导航卫星信号，包括GPS、北斗等，进一步提高了定位精度。
        • 矿山地质测量信息系统
          • 矿山地质测量信息系统就是采集、存储、管理和描述矿井范围内有关矿井地质和测量数据的空间信息系统。包括: (1)利用现有地质测量资料(数据)建立矿床数字模型，实现采矿规划、工程设计及实时监控管理的计算机化，以及对后续资源开采进行分析评价和建立地表数学模型等。 (2)建立矿区地面数字高程模型(DEM)，可对现有测图数字化、矢量化，输出地形图或各种立体景观图以及预演地表变形景观，进行土方量、积水淹没区预测等，并用实测资料对矿区地面数字高程模型进行动态修改，在矿区地面数字高程模型的基础上进行各种分析、计算。
    • 1.2矿业工程地质与水文地质
      • 1.2.1 矿山地质条件分析与应用
        • 岩石分类及其主要特性
          • 岩石按其形成原因可分为沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类。石膏、煤炭、石墨、石油常生成于沉积岩形成过程中，多种金属矿和有色金属矿是通过岩浆活动或变质后形成。
          • 沉积岩
            • 沉积岩是在地壳的表层，由风化作用、生物作用、火山作用及其他地质应力下形成的物质，经搬运、沉积、成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石，有的文献称为水成岩。沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构(含生物遗体组成)四种结构类型。沉积岩的构造是指岩石各个组成部分的空间分布和排列方式，沉积岩的主要构造是层理构造、层面构造，另外还有化学成因构造(结核、合线等)和生物成因构造(化石等)。 沉积岩根据组成成分、结构、构造和形成条件不同，可分为 碎屑岩类(如砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩)、 黏土岩类(如泥岩、页岩) 化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、硅质岩、泥灰岩等)。 碎屑岩类沉积岩的性质主要取决于胶结成分，其胶结成分常见的有硅质、铁质、钙质和泥质，硅质和铁质胶结的岩石较坚固，钙质胶结的强度中等且可溶，泥质胶结的强度低，易湿软，易风化。 黏土岩类沉积岩的性质主要与矿物成分有关，以高岭石、蒙脱石、伊利石等成分为典型，该类岩石孔隙率小、渗透性差，遇水后极易泥化而容易有塑性变形，甚至吸水膨胀。 化学岩生物化学岩类沉积岩有不同的溶解性。
          • 岩浆岩
            • 岩浆岩是指岩浆在向地表上升的过程中，由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成的岩石，因其与火山作用有关，故又称火成岩。 喷出地表冷凝的称喷出岩， 在地表下冷凝的称侵入岩。 岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小与形状以及它们的相互结合关系不同，形成岩浆岩的不同结构。岩石中的矿物在空间的排列、配置和充填方式不同，形成岩浆岩的不同构造。 喷出岩一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均匀比侵入岩强度低，透水性强，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。根据形成深度， 侵人岩又分为深成岩和浅成岩。 深成岩常形成岩基等大型侵入体岩性一般较单一，以中、粗颗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱、抗水性强，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩 浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插，颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与周围岩体的接触部位，岩性不均匀，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。 岩浆岩通常具有均质且各向同性的特性(除部分喷出类岩石)，力学性能指标通常也比较高，其中以深成岩的强度和抗风化能力最高，然后依次是浅成岩、火山出岩。
          • 变质岩
            • 岩浆岩、沉积岩甚至是变质岩在地壳中受到高温、高压及化学成分加人的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后所形成的新的岩石，称为变质岩。变质岩的矿物成分除具有变质前原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、白云石等外，尚具有经变质作用产生的矿物，如滑石、绿泥石、泥纹石、石榴子石等，变质矿物是鉴别变质岩的重要标志，只要含有变质矿物的岩石就是变质岩。变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。变质岩中常见的构造有片理构造(又细分为片麻状、片状、千枚状和板状构造)和块状构造。常见的变质岩及其主要特征如下: (1)千枚岩:多由黏土岩变质而成，质地松软，强度低，抗风化能力差，容易风化剥落，沿片理倾向容易产生塌落。 (2)片岩:具有片状结构，变晶结构。片理一般比较发育，片状矿物含量高，强度低，抗风化能力差，极易风化剥落，极易沿片理倾向塌落。 (3)片麻岩:具有典型的片麻状构造，一般晶粒粗大。可由岩浆岩变质而成，也可由沉积岩变质而成。强度较高，如云母含量增多，强度相应降低。因具有片理构造，故较易风化。 (4)板岩:是由泥质岩石经较浅的区城变质作用而形成。具有变余泥质结构、板状构造。因具有沿板理劈开成石板的特点，广泛用作建筑材料。 (5)大理岩:块状构造，主要矿物成分为方解石，遇盐酸强烈起泡，可与其他浅色岩石相区别。其强度中等，易于开采加工，是一种很好的建筑装饰材料。 (6)石英岩:结构和构造与大理岩相似，由较纯的石英砂岩经变质而成，强度很高，抵抗风化的能力很强，是良好的建筑石料，但硬度很高，开采加工困难。
        • 岩石的工程地质性质主题
          • 岩石的主要物理性质
            • (1)重量:是岩石最基本的物理性质之一,一般用相对密度和重度两个指标表示。岩石重度的大小，决定于岩石中矿物的相对密度、孔隙性及其含水情况。矿物的相对密度大或孔隙性小，则重度就大。在相同条件下的同一种岩石，如重度大，说明岩石的结构致密，孔隙性小，因而岩石的强度和稳定性也比较高。 (2)孔隙性:岩石中各种孔隙(包括毛细管、洞隙、空隙、细裂隙以及岩溶溶和粗裂隙)的发育程度，常用孔隙率表示。孔隙率即岩石中孔隙总体积与包括孔隙在内的岩石总体积之比。岩石孔隙率的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化和构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙率一般是很小的，而砾岩、砂岩等沉积岩类岩石通常具有较大的孔隙率。岩石随着孔隙率的增大，其透水性增大，强度降低。
          • 岩石的水理性质
            • 岩石水理性质是指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性等。 (1)吸水性:指岩石在一定条件下的吸水能力。一般用吸水率表示。岩石的吸水率与岩石孔隙率的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响就越显著。 (2)透水性:指岩石能被水透过的性能。岩石透水性大小可用渗透系数衡量，主要决定于岩石孔隙的大小、数量、方向及相互连通情况。 (3)软化性:指岩石浸水后强度降低的性能。用软化系数作为指标，数值上等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与在干燥状态下极限抗压强度的比值。它是判定岩石耐风化、耐水浸能力的指标之一。软化系数小于0.75的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性较差。 (4)抗冻性:指岩石抵抗冻融破坏的性能。抗冻性主要取决于岩石张开型孔隙的发育程度、亲水性和可溶性矿物含量及矿物颗粒间联结强度。吸水率、饱和系数和软化系数等指标可以作为判定岩石抗冻性的间接指标。 一般认为吸水率小于0.5%、饱和系数在 0.6~0.8、软化系数大于0.75的岩石，为抗冻岩石。
          • 岩石的力学性质
            • (1)岩石的强度特性 岩石抵抗外力而不破坏的能力称为岩石强度，岩石受外力作用而破坏，有碎拉断和剪断等形式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。岩石抗压强度是岩石最基本的力学指标，主要与岩石的结构、构造、风化程度和含水情况等有关，特别是岩石层理、片理等，对岩石强度影响很大。岩石风化和裂隙，使其抗压强度降低。三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石的抗压强度和抗剪强度是评价岩石稳定性的指标和进行定量分析的依据。 (2)岩石的变形特性 岩石在外力或其他物理因素(如温度、湿度)作用下会产生变形，基本指标是岩石弹性模量和泊松比。弹性模量是轴向应力与应变之比;泊松比是横向应变与纵向应变之比。 岩石的弹性模量越大，变形越小，岩石抵抗变形的能力越高。泊松比越大，岩石受力作用后的横向变形越大。岩石泊松比一般在 0.2~0.4之间。 岩石压缩变形伴随有裂隙开裂的过程，并最终形成断裂。由于有裂隙张开，变形过程中有体积膨胀的现象，称为扩容。岩石在断裂的瞬间，其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放，造成岩石爆裂和冲击荷载，是地下岩爆等突发性灾害的基本原因。
        • 土的物理力学性质及工程性质
          • 土的分类
            • 土是地壳中的岩石经风化、剥蚀后形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或以不同方式的搬运，在各种自然环境中形成的堆积物，具有碎散性、三相性(固相、液相和气相)及自然变异性三个基本特征。 常见的分类方式如下: (1)土按堆积年代可划分为老堆积土、一般堆积土、新近堆积土三类。 (2)根据地质成因可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。 (3)根据土中的有机质含量可将土分为无机土、有机土、泥质炭土和泥炭。 (4)按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。 碎石土:粒径大于 2mm 的颗粒含量超过全重50%的土。根据颗粒级配和形状可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。 砂土:粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重 50%的土。根据颗粒级配可分为:砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 粉土:粒径大于 0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。根据颗粒级配可分为砂质粉土和黏质粉土。 黏性土:塑性指数大于10的土。按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。(5)特殊土及其分类。在特定的地理环境或人为条件下形成的特殊性质的土称特殊土，其分布有明显的区域性，并具有特殊的工程特性。特殊土包括软土、湿陷性黄土、红黏土、膨胀土、多年冻土、混合土、人工填土、盐渍土等。
          • 士的物理性质与水理性质
            • (1)土的物理性质 土的物理性质包括土的重量、含水性及孔隙性等。 土的重量常用土粒相对密度或土的密度来衡量。 土的含水性常用含水量与饱和度衡量。土中含水量的变化会改变土(尤其是黏性土)的力学性质，是一个重要的物理性指标;饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度S越大，表明土孔隙中充水越多。工程实际中，按饱和度将土划分为如下三种含水状态:S,<50%是稍湿状态;S,=50%~80%是很湿状态;S>80%是饱水状态。 土的孔隙性常用孔隙比和孔隙率衡量。土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比。工程上常用孔隙比判断土的密实程度和工程性质，一般孔隙比小于 0.6的土是密实的低压缩性土，孔隙比大于1.0的土是疏松的高压缩土。土的孔隙率是土中孔隙体积与土体体积(三相)之比。 (2)土的水理性质 ① 黏性土的稠度 黏性土的稠度即软硬程度，是指黏性土在特定含水量下所呈现出的物理状态，受土的含水量强烈控制，直接影响和决定黏性土的物理力学性质。随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另一种状态，相应于转变的含水量称为界限含水量。土从半固态过渡到固态的界限含水量为缩限;土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限;由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。 塑性指数():土体液限和塑限的差值。塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越大。一般情况下，土颗粒能结合的水越多(如细颗粒黏土成分多)，其塑性指数越大。 液性指数():是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。液性指数L在 0~1之间。液性指数越大，则土中天然含水量越高，土质越软。 ②)黏性土的抗水性 黏性土的抗水性指黏性土受水发生胀缩、崩解的程度，反映了黏性土抵抗因水而变形破坏的能力，是土的重要工程性质之一，主要包括土的膨胀性、收缩性和崩解性。 ③土的渗透性和毛细性土体是多孔介质，常有连续的孔隙和裂隙，土体在上下水头差的作用下发生渗流。土体的透水能力称为渗透性，通常用渗透系数衡量。 水沿毛细管上升的性质称为土的毛细性，常用毛细上升高度、毛细上升速度和毛细压力表示。
          • 土的力学性质
            • (1)土的抗剪性 土的破坏一般是由荷载在土体中产生的剪应力超过土体的抗剪强度产生的。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度，它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。 (2)土的压缩性 土在压力作用下，由于孔隙体积的减小或土粒间错位挤压，孔隙水、气排除，使土产生压缩变形。衡量土的压缩变形的指标有压缩系数、压缩指数、侧膨胀系数(泊松比)、压缩模量等。一般来讲，砂土的压缩性取决于颗粒大小、形状及原始孔隙度和相对密度等;黏性土的压缩性取决于矿物成分、结构构造、孔度、度状态等。
          • 一般土的工程性质
            • (1)碎石类土 碎石类土，颗粒粗大，主要由岩石碎屑或石英、长石等原生矿物组成，具有孔隙大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大的特点，其工程性质与黏粒的含量及孔隙中充填物的性质与数量有关。典型的流水沉积的碎石类土，分选性较好，孔中充填少量砂粒，透水性最强，压缩性最低，抗剪强度最大。基岩风化碎石和山坡堆积碎石类土，分选性较差，孔隙中充填大量砂粒和粉、黏粒等细小颗粒，透水性相对较弱，内摩擦角较小，抗剪强度较低，压缩性稍大。总的来说，碎石类土一般构成良好地基，但由于透水性强，常使基坑涌水较大，并筒渗漏。 (2)砂类土 砂类土指砂土和粉土，一般颗粒较大，主要由石英、长石、云母等原生矿物组成一般无联结，具有透水性强、压缩性低、压缩速度快、内摩擦角较大、抗剪强度较高等特点，但均与砂粒大小和密度有关。通常，粗、中砂土的上述特性明显，且一般构成良好地基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏。粉、细砂土的工程性质较差，特别是饱水粉、细砂土受振动后易产生液化。 (3)黏性土 黏性土中黏粒含量较多，含亲水性较强的黏土矿物，因含水量不同星固态、塑态和流态等不同稠度状态，压缩速度小，压缩量大，抗剪强度主要取决于凝聚力，内摩擦角较小。黏性土的工程性质主要取决于其联结和密实度，即与其黏粒含量、稠度、孔隙比有关。因黏粒含量增多，黏性土的塑性、胀缩性、透水性、压缩性和抗剪强度等有明显变化。从粉土到黏土，其塑性指标、胀缩量、凝聚力逐渐增大，而渗透系数和内摩擦角则逐渐减小
          • 特殊土的工程地质
            • (1)软土 软土泛指淤泥及淤泥质土，富含有机质，天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，主要由黏粒和粉粒等细颗粒组成。普遍具有含水量大、持水性高、孔隙比大、渗透性低、压缩性高、强度及长期强度低及较显著的触变性和蠕变性等共同特点。软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物开裂损坏或严重影响使用等工程事故的主要原因。 (2)黄土与湿陷性黄土 黄土是干旱、半干旱气候条件下形成的一种富含钙质的棕黄色第四纪陆相沉积物。通常具有孔隙比大、天然含水量低、具有一定的结构强度、欠压密性和湿陷性等工程地质特性。 黄土在一定压力下受水浸湿后结构迅速破坏而发生附加下沉的现象称为湿陷。浸水后发生湿陷的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性是黄土作为特殊性土类最为突出的工程地质特性。 黄土的湿陷性根据湿陷系数8判定。当8<0.015时，为非湿陷性黄土;当8>0.015时，为湿陷性黄土。 湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。在两种不同湿陷性黄土地区的建筑工程，采取的地基设计、地基处理、防护措施及施工要求等方面均有很大差别。 (3)膨胀土 膨胀土是指主要由亲水性矿物伊利石和蒙脱石组成，黏粒含量高，天然孔隙比小，具有强烈的吸水膨胀和失水收缩的特性，其自由膨胀率大于或等于40%的黏性土。膨胀土一般强度较高，压缩性低，易被误认为较好的地基。可是，当土体受水浸湿和失水干燥后，土体具有膨胀和收缩性。在膨胀土地区进行工程施工，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，并往往造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的不稳定因素。膨胀土还会因温度的变化出现不均匀胀缩变形矿井采用冻结法施工通过该段土层时，须采取特殊施工措施。 (4)红黏土 红黏土是指碳酸盐系出露区的岩石经红土化作用形成的棕红、褐黄等色，液限大于 50% 的高塑性黏土，常与岩溶、土洞关系密切。红黏土具有高塑性、天然含水量高、孔隙比大等特性，一般呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性。红黏土的强度一般随深度增加而大幅降低。
      • 1.2.2 围岩的工程分类
        • 岩体与围岩基本概念
          • 岩体是指地质时代相同或不同的岩石经成岩作用、构造运动以及风化、地下水等次生作用而产生与岩石中的不连续面组合而成的整体，是由一种或多种岩石和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的地质环境(地应力、地下水、地温)中的地质体。 矿业工程中由于采掘工作等导致岩体原有的应力平衡状态发生变化，造成开挖空间周围的应力重新分布，开挖空间周围应力状态发生改变的那部分岩体，工程上称为围岩。
        • 岩体结构类型及工程地质特性
          • 岩体结构特征
            • 岩体结构包括结构面和结构体两个要素。岩体中各种具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维地质界面称为结构面，如层面、节理、裂隙、断层等。岩体中不同产状的各种结构面将岩石切割成的单元块体为结构体。因结构面的组合、密度、产状、长度等不同，使结构面所切割而成的结构体的形状、大小也不同。常见的有块状、柱状、板状、锥状、菱面体等。
          • 岩体结构的类型及其工程地质特性
            • 岩体结构是指岩体中结构面与结构体在空间上的组合方式。岩体结构对围岩稳定性有重要影响，岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构及散体结构。 岩体的工程地质特性首先取决于岩体结构类型与特征，其次是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 (1)整体块状结构岩体:结构面稀疏、延续性差、结构体块度大且常为硬质岩石故整体强度高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体。其变形模量、承载能力与抗能力均较高，抗风化能力一般也较强。该类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及硐室围岩。 (2)层状结构岩体:结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多为闭合到微张开，一般风化微弱，结合力不强，结构体块度较大且保持母岩岩块性质。该类岩体总体变形模量和承载能力较强。作为工程建筑地基时，其变形模量和存在能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具有各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显低于垂直层面的方向的抗剪强度。该类岩体作为边坡岩体时，当结构面倾向坡外时要比倾向坡内时的工程性质差得多。 (3)碎裂结构岩体:节理、裂隙发育，常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石，尚具较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好;而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载力均不高，工程地质性质较差。 (4)散体结构岩体:节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类。
        • 影响岩体力学性质的因素
          • 岩体经过多次反复地质作用，受变形、破坏影响形成一定的岩石成分和结构，赋存于一定的地质环境中。由于存在结构面和软弱夹层，使岩体具有显著的不均性和各向异性，一般也存在明显的不连续性和非线性。总的说来，岩体较岩块易于变形，并且岩体强度显著低于岩块强度。影响岩体力学性质的基本因素为岩石力学性质、结构面力学性质及岩体的赋存环境因素，岩石力学性质、结构面力学性质前面已叙述，而岩体的赋存环境因素主要为地下水和地应力的作用。
          • 地应力对岩体力学性质的影响
            • 地应力是指矿山井巷工程开挖前，地下未受扰动的应力分布状态。地应力主要由自重应力和构造应力组成，有时还存在流体应力和温差应力。地应力可以通过地应力测量获得，具有双重性，一方面它是岩体的赋存条件，另一方面又赋存于岩体之内，和岩体组成成分一样左右着岩体的特性。自重应力与地层深度成正比，可以有计算值。构造应力是指由地质构造运动引起在岩体内的应力或是其残余应力，一般可分析其应力大致方向，但目前还不能确定其大小。 (1)地应力影响岩体的承载能力。对赋存于一定地应力环境中的岩体来说，地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大。当地下工程开挖后，会引起地应力集中形成更大的围岩压力。 围岩压力既作用在围岩中，也会因为支护限制围岩的变形而承受围岩压力，这被称为围岩-支护共同作用。通常，井巷越深，或受构造影响的围岩，其承受的压力就越大，围岩破碎的情况也越严重。 构造应力往往较大，其破坏作用严重，但是构造应力的分布是局域性的。构造应力一般以水平应力为主，即对于巷道而言，其主作用方向指向岩帮，或者顺着巷道的某个方向。 (2)地应力影响岩体的变形和破坏机制。许多低围压下呈脆性破坏的岩石在高围压下呈塑性变形，这种变形和破坏机制的变化说明岩体赋存的条件不同，岩体的本构关系也不同。 (3)地应力影响岩体中的应力传播的法则。严格来说岩体是非连续介质，但由于岩块间存在摩擦作用，赋存于高应力区的岩体，在地应力围压的作用下则变为具有连续介质特征的岩体，即地应力可以使不连续变形的岩体转化为连续变形的岩体。
          • 地下水对岩体力学性质的影响
            • 地下水普遍赋存于岩体之中，地下水对岩体的影响可分为物理作用、化学作用和力学作用。 (1)地下水对岩体的物理作用主要是软化、分割、润滑、泥化、崩解、冻融和热熔等，一般表现为孔隙水对岩体的综合软化效应。当岩石受水浸湿后，水分子改变了岩石的物理状态，使岩石内部颗粒间的表面发生变化，导致强度降低，加剧岩层移动过程。 (2)地下水对岩体的化学作用主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。 (3)地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。前者减小岩体的有效应力而降低岩体的强度，后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度。地下水在松散破碎岩体及软弱夹层中运动时对土颗粒增加体积力，可将岩石中可溶物质溶解带走，在孔隙动水压力的作用下可使岩体的细颗粒物质产生移动，甚至被携出岩体之外，从而使岩石强度大为降低，变形加大，前者称为溶蚀作用，后者称为潜蚀作用。 岩溶是指地表水和地下水对可溶性岩石的长期溶蚀作用，并伴随以机械作用而形成沟槽、裂隙、洞穴，以及由于洞顶塌落而使地表产生陷穴等一系列现象和作用的总称。岩溶形成与发育条件可概括为岩层必须具备可溶性和透水性及地下水必须具有溶蚀性和流动性。 能造成岩溶的岩石可分为三大组: 碳酸岩类岩石，如石灰岩、方解石、白云岩和泥灰岩 硫酸盐类岩石，如石膏和硬石膏; 卤素岩，如岩盐。 三组石中以碳酸岩类岩石的溶解度最低。就国内分布情况看，以碳酸盐类岩石特别是石灰岩分布最广，次为石膏和硬石膏，岩盐最少。 岩溶对建(构)筑物及井巷工程稳定性和安全性有很大影响，施工时应根据岩溶发育特征和地表水径流、地下水赋存条件制定截流、防渗、堵漏或疏排措施。 对塌陷或浅埋溶洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理; 对深埋溶洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理;对于井巷工程需要穿过溶洞，因埋藏较深，应加强巷道支护，提前做好探放水工作，宜采用注浆法处理。
        • 围岩稳定状态
          • 围岩稳定，是指在一定时间内，在一定的地质力和工程力作用下，岩体不产生破坏或失稳。围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判据: 一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力; 二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力围岩稳定状态是对施工过程中围岩稳定能力的一种评价，因此它对于岩石工程具有直接指导作用。 目前，最能描述围岩稳定状态的参数是围岩稳定时间的长短，它既反映了围岩稳定性的好坏，也提示了有效控制围岩稳定的要求，尤其是时间上的要求。例如，对于围岩可以长期稳定而很少有碎块掉落的稳定状态，则通过简单支护即可以维持硐室或者巷道的长期稳定;如果围岩稳定状态是“围岩很容易冒落和片帮”，则支护就应有足够的强度，并且支护的及时性会特别重要
        • 围岩稳定性的影响因素
          • 影响围岩稳定性的因素有很多，因此要正确描述围岩稳定状态，就要充分考虑并突出要点。 目前，在围岩分类中考虑对围岩稳定状态影响因素主要有室(巷道)的跨度，如《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》CB 50086-2015的“围岩分级”以 5~10m 和 5m 的毛硐跨度衡量。这些数据也可以给跨度不同的硐室或巷道作为参考。 详细的分类还考虑了围岩破碎程度，围岩应力大小等。 前者通常通过声波测量的结果来确定，以岩体声波以及声波比值(称为岩体完整性指标)作为参数; 后者以巷道或硐室深度反映的原岩应力与围岩强度的比值(称为岩体强度应力比)作为比较参数。 对于还存在其他影响因素的情况，例如含水的影响、岩层倾向走向等因素，则可进行适当调整。
        • 常用岩体工程分类
          • 教材20-22页
      • 1.2.3 地质构造及其对矿山工程的影响
        • 地质构造形式及岩层产状要素
          • 地质构造形式
            • 地质构造是地壳运动的产物。由于地壳中存在较大的地应力，组成地壳的上部岩层，在地应力的长期作用下发生变形，形成构造变动的形迹，常见的地质构造形迹有岩层褶皱、断裂等。通常把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种变形变位形迹称为地质构造。 地质构造的规模有大有小，大的如构造带，可以覆盖整个矿区，小的则如岩石片理等。尽管规模大小不同，但均是地壳运动造成的永久变形和岩石发生相对位移的踪迹，因此在其形成、发展和空间分布上都存在着密切的内部联系。地质构造与矿山工程密切相关，应在了解地质构造基本内容的基础上，运用地质构造的相关知识，结合矿山工程实际情况，避免工程地质问题的发生。
          • 岩层产状要素
            • 岩层的展布状态基本类型有水平岩层和倾斜岩层。一般通常将岩层产状接近于水平(倾角小于5°)的岩层称为水平岩层，又称为水平构造。岩层层面与水平之间有一定夹角时，称为倾斜岩层，又称为单斜构造。绝大多数岩层是倾斜岩层，倾斜岩层是构造挤压或大区域内的不均匀抬升或下降，使原来水平的岩层向某一方向倾斜形成的简单构造。局部来看，倾斜岩层往往是褶皱的一翼、断层的一盘或者是局部地层的不均匀的上升或下降引起的。 岩层的产状是指岩层在空间位置的展布状态，即岩层面在三维空间的延伸方位及其倾斜程度。倾斜岩层的产状可用岩层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示。通过岩层产状的三个要素，能表达经过构造变动后的构造形式在空间的位置。走向是倾斜岩层面与水平面的交线，构成岩层走向线方向。倾向通常指岩层倾斜向下且与走向正交的方向，用其在水平面上投影所指的方向表示。倾角是岩层层面与水平面的交角。
        • 褶皱构造及其对矿山工程的影响
          • 基本形式及要素
            • 褶皱构造是岩层受构造应力的强烈作用形成的一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，是最常见的地质构造形态之一，在沉积岩中最为明显。褶皱构造中任何一个单独的弯曲称为褶曲，褶曲是组成褶皱的基本单元，褶曲有背斜和向斜两种基本形式。组成褶曲各个部分的单元称为褶曲要素，主要包括核部、翼部、轴面、枢纽、轴线、脊线、槽线。
          • 褶皱构造对矿山工程的影响
            • 褶皱构造对矿山工程的影响程度与工程类型及褶皱的类型、部位密切相关，对矿山具体的单位工程来说，所遇到的褶皱构造往往是其中的一部分，因此褶皱构造的工程地质评价应根据具体情况作具体的分析。 无论是背斜褶曲还是向斜褶曲，在褶曲翼部遇到的，基本上是单斜构造，也就是倾斜岩层的产状与巷道走向的关系问题。倾斜岩层对建筑物的地基一般无特殊不良的影响，但对于深基坑、地面挖方高边坡及平硐、斜井工程等，需要根据具体情况作具体分析。 (1)褶皱核部的工程地质评价 由于褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位。位于核部的岩体比较破碎，其中，背斜的核部不易存留地下水，而向斜的核部更易存留地下水。因此，矿山工程在褶皱核部容易遇到的工程地质问题主要是由于岩层破碎产生的岩体稳定问题和向斜核部地下水的问题，这在地下工程中往往显得更为突出，容易产生冒顶及涌水现象。 褶皱核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂除，直接影响岩体的完整性和强度，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育，矿山井巷工程施工通过该区域时，应加强支护，防止顶板岩层的冒落、涌水甚至突水事故的发生。 (2)褶皱翼部的工程地质评价 对于深基坑、地面挖方高边坡，当路线走向与岩层走向平行，边坡与岩层的倾向一致，特别是在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松软岩石分布地区，坡面容易发生风化剥蚀，产生严重碎落坍塌，对边坡和地面排水系统会造成经常性的破坏;最不利的情况是路线与岩层走向平行且岩层与边坡倾向一致形成顺向坡，而边坡的坡角大于岩层的倾角，特别是在石灰岩、砂岩与黏土质页岩互层，且有地下水作用时，如边坡过陡，或由于开挖过深使软弱构造面暴露，都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层活动而造成滑坡。 对于井巷工程，从褶皱的翼部通过一般是比较有利的。如果中间有软弱岩层或软弱结构面时，则在顺倾向一侧的巷道帮部，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支护结构的破坏，发生巷道局部坍塌。因此，在褶皱翼部掘进巷道时，应重点观察岩层的倾角及大小变化、是否存在软弱夹层等现象，及时加强支护。 在不同的构造应力作用下，所产生的不同形式的褶皱对矿山工程的影响程度也大不相同。在变质岩系中形成的复式流动褶皱，因产生于高温高压下，其皱不协调，在形成过程中经胶结闭合，所以工程地质特性良好。对于某些较为平缓的皱，虽然其工程性质随褶皱部位的不同而不同，但总的来说，不会出现大的工程地质问题。
        • 断裂构造及其对矿山工程的影响
          • 岩石受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，岩石的连续完整性遭到破坏而形成的各种大小不一的断裂，称为断裂构造。 根据断裂后两侧岩块沿断裂面有无明显的相对位移，又分为裂隙和断层两种类型。裂隙又称为节理，是岩层受力断裂后两侧岩块没有明显位移的小型断裂构造，通常是指岩体中的裂缝。断层是指岩层受力断裂后，两侧岩块发生了显著位移的断裂构造。
          • 裂隙(节理)对矿山工程的影响
            • (1)裂隙破坏岩石的完整性，并加快岩石风化速度。 (2)裂隙降低了岩石强度、地基承载力、稳定性。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的走向如何，边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。 (3)裂隙的存在有利于挖方采石，裂隙构造对石材矿山影响非常显著，其发育程度直接关系到石材矿山的荒料率。认识和查清裂隙构造的产状、性质、发育程度、分布规律，对于评价矿山的开采价值，确定开采方法，合理利用开采手段，最大限度发挥经济效益，都是非常有必要的。 (4)井巷工程中，岩体中的裂隙会影响爆破作用的效果。 (5)裂隙是地下水的良好的通道，它增强了岩体的透水性，加快可溶岩的溶蚀，对矿山工程不利，会在井巷施工中造成涌水。裂隙发育的岩层是良好的供水水源点
          • 断层对矿山工程的影响
            • (1)断层是软弱结构面(带)，该部位应力集中，裂隙发育，岩石破碎、整体性差岩石强度和承载力显著降低，从而容易引起矿山井巷工程顶板冒落、围岩严重变形甚至垮塌，给支护造成严重困难。 (2)断层截断岩层，可能会改变矿层位置，甚至使原有的岩层失落，给矿层开采巷道布设及其运输、施工等工作带来许多困难。并田内的大断层往往成为井田或者采区、盘区边界，增加巷道施工工程量，限制生产设备功能甚至影响开采效率。 (3)断层存在还可能严重地改变岩层的透水条件，一方面是围岩破碎使岩层的透水系数增加，尤其是小断层成群或较密集、造成裂隙严重发育;另一方面是岩层间破碎容易发生层间错动而形成良好的透水条件。断层容易引起大涌水甚至出现突水危害。 (4)在新构造运动强烈地区，断层可能活动，并诱发断层地震。
        • 矿图及其应用
          • 矿图的概念及绘制
            • 矿图绘制采用正投影和标高投影方法。我国以黄海平均海平面为零点确定各点位置的高程。在水平投影图上，在各投影点位置的旁边标注各点的高程数值，即标高投影方法。 矿图常用平面直角坐标表示点的相对位置，X轴与地球子午线方向一致，表示南北方向，指北为正，指南为负;Y轴表示东西方向，指东为正，指西为负。 在水平投影图上与坐标轴平行的方格网线，称为坐标网格。网格间距一般为10cm。矿图常用的比例为1:10000，1:5000，1:2000，1:50等。
          • 矿图的种类及其用途
            • (1)基本矿图及其用途 井田地形地质图:全面反映井田范围内地物、地貌及地表等地质特征的综合性图纸。 工业场地平面图:反映工业场地范围内的生产系统、生活设施和其他自然要素的综合性图纸，作为工业场地规划设计、改扩建和保护矿柱设计的依据。 井底车场平面图:反映主要开采水平的井底车场的巷道与确室的位置分布以及通风排水、运输(材料、矿石与废石)及各种管线布置系统的综合性图纸，主要为矿井生产和进行改扩建设计服务。 采掘工程平面图:反映采掘工程活动和地质特征的综合性图纸，是矿并生产建设中最基本最重要的图纸，主要用于指挥生产、掌握采据进度、了解与邻近矿层的空间关系、修改地质图纸等许多方面，并作为编绘其他生产用图的基础。 主要巷道平面图:反映矿井某一开采水平内的主要巷道布置和地质特征的综合性图纸，为安全生产、掌握巷道进度等提供基础资料。 井上下对照图:反映地面的地形、地物、地貌和井下采掘工程之间的空间位置关系的综合性图纸，主要用于掌握井下施工、生产及其对地面的影响，为在井田范围内进行各种工程规划、村庄搬迁、征购土地、土地复垦、矿井防排水等提供资料依据。 井简断面图:反映井简装备、井简施工和井简穿越的岩层地质特征的综合性图纸，为矿井井筒设备安装和井简维修等提供资料依据。 主要保护矿柱图:反映井简和各种重要建(构)筑物免受采动影响所划定的矿层开采边界综合性图纸，由平面图和沿矿层走向、倾向的若干剖面图组成，为矿并改扩建设计、确定开采边界和指挥生产提供资料依据。 (2)常用地质图的特点和用途 钻孔柱状图:反映一个钻孔内矿体、岩层相互位置关系及厚度的图。 地质剖面图:根据同一勘察线上的期察资料编绘，反映地层、矿体、标志层、构造等内容的剖面图。 底板等高线图:层状矿体底板与一定标高的假想水平面相交，交线就是该矿体的底板等高线，将这些等高线投影在水平面上得到的图。 矿井综合水文地质图:是反映矿井水文地质条件的图纸之一，也是进行矿并防治水工作的主要参考依据。一般在井田地形地质图的基础上编制，主要内容有:基岩含水层露头(包含岩溶)及冲积层底部含水层的平面分布状况;地表水体，水文观测站，井、泉分布位置及陷落柱范围;水文地质钻孔及其抽水试验成果;基岩等高线;已开采井田井下主干巷道、矿井回采范围及井下突水点资料;主要含水层等水位(压)线;老窑、小煤矿位置及开采范围和涌水情况。 矿井综合水文地质柱状图:是反映含水层、隔水层及煤层之间的组合关系和含水层层数、厚度及富水性的图纸。一般采用相应比例尺随同矿井综合水文地质图一道编制。 矿井水文地质剖面图:反映含水层、隔水层、曲、断裂构造等和煤层之间的空间关系。 矿井充水性图:是综合记录井下实测水文地质资料的图纸，是分析矿井充水规律、开展水害预测及制定防治水措施的重要依据之一，也是矿井水害防治的必备图纸。一般采用采掘工程平面图作底图进行编制，并随采掘工程的进展定期补充填绘。 矿井含水层(组)等水位(压)线图:主要反映地下水的流场特征。水文地质复杂型和极复杂型的矿井，对主要含水层(组)应当坚持定期绘制等水位(压)线图，以对照分析矿井疏干动态。 矿区岩溶图:岩溶特别发育的矿区，应当根据调查和勘探的实际资料编制矿区岩溶图，为研究岩溶的发育分布规律和矿井岩溶水防治提供参考依据。岩溶图的形式可根据具体情况制成岩溶分布平面图、岩溶实测剖面图或展开图等。
      • 1.2.4 矿山工程水文地质条件分析与应用
        • 地下水的分类
          • 地下水在岩石中的存在形式主要是结合水和自由水，地下水根据其埋藏条件和含水层性质进行分类的情况见表 1.2-4。
        • 矿井涌水的主要来源
          • 大气降水
            • 大气降水是矿井充水的主要因素之一。对于地下开采矿井，大气降水是通过补给含水层构成矿井的间接充水水源，而对于露天矿井则是直接充水水源。 (1)矿井涌水量一般和大气降水成正比关系，降水量大则矿井涌水量也大。降水量的季节性变化，使得矿井涌水量也有相应的干、雨季规律变化。 (2)降水性质对地表渗人量影响一般较大。暴雨不利于大气降水的渗入补给，但对坐落于裸露岩溶山区的矿井，地表岩溶十分发育，吸收降水量达70%~100%，暴雨对矿井涌水量影响极大，造成的威胁最大。 矿区地形直接影响矿井水的汇集和排泄，控制着含水层的出露部位和程度，对矿井充水程度有很大影响。分布于山区分水岭或斜坡地带的矿井，当所处位置高于当地最低排水基准面，充水水源只有降水渗入补给，陡峻的地形有利于自然排水，因此对矿井涌水量影响不大;位于山前平原和山间盆地中的矿井，降水容易汇集，当矿井在当地最低排泄基准面以下时，在岩性(透水层)和构造(向斜、断裂等)适宜的条件下，降水将对矿井涌水量影响很大。 (3)矿体埋深及上覆岩层透水性对矿井涌水量也有影响。由于作为渗流通道的岩层裂隙或岩溶的发育程度随埋藏深度的增加而减小，岩层的透水性随深度增加而减弱且越往深处地下水渗透途径越长，降水的影响越小，因此矿体埋藏较浅的比埋藏较深的受大气降水影响要大。
          • 地表水
            • 分布于井田范围或附近的地表水，可能成为矿井的充水水源。地表水对矿井充水强度和涌水量的影响，取决于地表水的性质、地表水体与矿井间的水力联系、地表水与矿井开采深度、相对位置及矿体上覆岩石的透水性等因素。一般常年性水流以定水头渗入矿井中，形成大而稳定的矿井涌水量。季节性小河，在雨季时可能对矿井有一定的威胁。当其以溃人形式进人矿井时，水砂俱下，导致并巷淹没。 (1)地表水通常是通过断层、直接充水含水层及采动裂隙等与矿井发生水力联系这种联系随矿井开采方式、开采方法及开采规模的不同而变化。 (2)当地表水所处高程高于矿井开采系统高程时，地表水才有可能进人矿井中;当地表水位于矿井疏降排水形成的降落漏斗范围内时，也有可能成为矿井充水水源。若地表水与矿井之间有稳定的隔水层存在，同时采空区顶板产生的导水裂隙不能切穿矿井与地表水间的隔水层，则地表水亦不能进人矿井中，
          • 含水层（带）水
            • 采场围岩中含水层(带)水通常是矿并最重要的充水水源。一般地，开采古近纪和埋藏浅的侏罗纪及石炭二叠纪煤层的露天矿，矿井主要充水水源为松散砂层、砂砾石层和半胶结砂砾岩孔隙含水层;开采侏罗纪煤层的矿井，主要充水含水层为基岩裂隙带(水);开采石炭二叠纪煤层的矿井，主要充水水源除煤层顶底板砂岩含水层外，更重要的是岩溶含水层，如我国南方许多矿区顶板长兴灰岩和底板茅口灰岩，北方许多矿区的底部石炭、奥陶系灰岩岩溶含水层。 (1)充水岩层的含水空间特征: ① 孔隙充水岩层:主要是未胶结的松散沉积物孔隙含水层，矿井开凿过程中常会发生孔隙水及流砂溃人事故，需用特殊的凿井方法(冻结、注浆等)通过。 ②)裂隙充水岩层:裂隙较发育的含水岩层，因裂隙的成因不同，其富水特征也不尽相同，水量一般不大，分布不均。对井巷施工威胁较大的多为脆性岩层中构造裂隙水，尤其是张性断裂，不仅本身富水性好，且常能沟通其他水源(地表水或强含水层)造成淹井事故。 ③ 岩溶充水岩层:为可溶性的含水岩层。一般富水性强，具有承压性、岩溶发育不均一、宏观上具有统一的水力联系而局部水力联系不好等特点，对矿井安全威胁较大、防治困难。位于岩溶发育强径流带上的矿井受威胁最大，以突水为主，突水量大、水压高，容易造成淹井事故。 (2)充水岩层厚度。充水岩层的厚度越大，地下水储存量越大，对矿井充水影响越大。 (3)充水岩层的出露面积。基岩如果出露地表，且其中有透水岩层广泛分布，则能大量吸收地表水，地表水又会在透水层中透过，进入矿井形成矿井水。
          • 老窑水
            • 当井巷施工接近老窑、古井及积水废巷时，常发生突然涌水。其特点是: (1)短时间可有大量水进入井巷，来势猛，破坏性大，易造成淹井事故: (2)因水中含有硫酸根离子，对井下设备具有一定的腐蚀; (3)当这种水源和其他水源无联系时，很容易疏干，否则可造成大量而稳定的涌水，危害性也大。
        • 矿井主要充水通道
          • 岩石的孔隙与岩层的裂隙
            • 第四纪疏松、未胶结成岩的岩石中的孔隙和粗碎屑岩中的孔隙，以及岩层中的裂隙，可成为矿井充水通道。 岩石孔隙的透水性能主要决定于孔隙的大小和连通情况。岩层中的裂隙包括风化裂隙、原生裂隙(成岩裂隙)，以及构造裂隙、压力裂隙，是矿井充水的主要通道。裂隙本身是地下水的聚集场所，其静储量一般不大，若裂隙沟通其他充水水源，特别是与地表水发生水力联系时，当井巷揭露时会造成矿井突然涌水。
          • 断裂构造带
            • 通常断层是矿井充水的主要通道之一，有时是唯一的通道;但并非所有断层都导水，只有当断层与地表水或地下水的水体沟通，或者地下水压力很大而破坏隔水层时才会引起由于断层成为矿井充水通道所造成的矿井突水。断层成为矿井充水通道，与断层的透水性有直接关系，一般情况下逆断层的透水性差，正断层的透水性强。如存在多条断层相互切割时，断层的交叉切割处是最容易发生矿井突水事故的位置。
          • 导水陷落柱
            • 由于岩溶陷落柱不同程度地贯穿了奥灰以上的地层，当其贯穿煤系地层时，陷落柱可能成为奥灰水进人矿井的通道。
          • 岩溶塌陷及“天窗“
            • 在有一定厚度松散层覆盖的岩溶矿区，如矿井排水使地下水位下降过大，低于岩溶空洞时，可导致矿井突水、涌砂和地表塌陷。 “天窗”是浅部隔水层发育缺失所形成的导水通道，是浅部松散含水层充水的常见通道。
          • 人为因素产生的矿井通水通道
            • (1)未封闭或封闭不良的钻孔。 (2)矿井长期排水导致形成的通道。 (3)采掘活动导致形成的通道。
        • 矿井水文地质观测
          • 钻孔水位观测
            • 测量水位的工具一般采用铅制测水盅或电测水位计。水位的观测资料可用于解决下列生产问题。 (1)利用水位观测预报透水事故的发生。 (2)利用水位观测了解断层的导水性。 (3)利用水位观测了解突水水源层位。 (4)利用水位观测孔了解地下水与地表水的补给关系
          • 矿井涌水量的观测
            • 矿井涌水量的实测，常用的方法有浮标法、堰测法、容积法和观测水仓水位法。
          • 矿井涌水量的预测方法
            • (1)地下水动力学法(大井法) 地下水流向集水建筑物的涌水量计算公式也适用于井巷涌水量的预测，只要搞清楚了计算地段的地质、水文地质和开采条件，取得的参数较精确，选择相适应的公式一般能得到较好的效果。 (2)水文地质比拟法 该方法建立在相似地质、水文地质条件比较的基础上，利用已生产矿井涌水量的资料对新设计井巷的涌水量进行预测。主要有单位涌水量换算法和富水系数法两种水文地质比拟法的实质是寻找现有生产矿井影响涌水量的变化的有关因素，建立相关方程，用以计算新设计井巷的涌水量。 (3)涌水量与水位降深曲线法 涌水量与水位降深曲线法的实质是根据三次抽(或放)水试验资料来推测相似水文地质条件地段新设计井巷的涌水量。
        • 矿井水文地质类型划分
          • 根据《煤矿防治水细则》，井工煤矿水文地质类型分为简单、中等、复杂、极复杂四种类型，见表 1.2-5。 注: 1.单位涌水量以井田主要充水含水层中有代表性的最大值为分类依据。 2.矿井涌水量Q、只和矿井突水量?,中，以近3年最大值并结合地质报告中预测涌水量作为分类依据。 3.同一井田煤层较多，且水文地质条件变化较大时，应当分煤层进行矿井水文地质类型划分。 4.按分类依据就高不就低的原则，确定矿并水文地质类型。 矿井水文地质类型应当每三年进行重新确定。当发生重大突水事故后，矿井应当在恢复生产前重新确定本单位的水文地质类型。水文地质条件复杂、极复杂矿井应当每月至少开展一次水害隐患排查，其他矿井应当每季度至少开展一次。矿井应当对主要含水层进行长期水位、水质动态观测，设置矿井和各出水点涌水量观测点，建立涌水量观测成果等防治水基础台账，并开展水位动态预测分析工作。
        • 矿井水文地质工作的基本任务
          • 矿井建设和生产过程中的水文地质工作，是在水文地质勘探工作的基础上进行的，其主要任务包括以下内容: (1)井筒施工、巷道掘进、回采工作面的水文地质观测工作; (2)进一步查明影响矿井充水的因素，对矿井突水、涌水量的预测; (3)提供矿井防水、探水及疏水方案和措施的有关水文地质资料; (4)水文地质长期观测工作; (5)研究和解决矿区(井)供水水源及矿井水的综合利用，
  • 2.矿业工程材料
    • 2.1混凝土材料
      • 2.1.1 水泥的性能及其应用
        • 水泥的基本组成及其分类
          • 水泥是一种水硬性胶凝材料，由石灰质和黏土质原料，按适当比例配成生料，在高温下(1300~1450℃)燃烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的熟料，加入适量的石膏，磨成细粉面制成。主要化学成分是氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁等，它的主要矿物成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等水泥呈粉末状，加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起。水泥中的混合材有提高水泥产量降低水泥强度等级、减少水化热、改善水泥性能等作用。不同品种水泥主要存在两个方面的差别:一是水泥熟料矿物组成的差别，二是混合材料品种和掺量的差别。水泥品种可按用途及性能或其主要水硬性物质进行分类。
          • 按用途及性能分类
            • 教材33-24页 (1)通用水泥，一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要有六大类水泥即硅酸盐水泥(P·I、P·Ⅱ)、普通硅酸盐水泥(P·0)、矿渣硅酸盐水泥(P·S·A、P·S·B)、火山灰质硅酸盐水泥(P·P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P·F)和复合硅酸盐水泥(P·C)。通用水泥的成分、技术特性及用途如表2.1-1所示。 (2)专用水泥，具有专门用途的水泥。如:油井水泥专用于油井、气井的固井工程，道路硅酸盐水泥适用于道路路面和对耐磨、抗干缩等性能要求较高的其他工程。 (3)特种水泥，某种性能比较突出，能发挥特殊作用或具有特别功能的水泥。如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。
          • 按其主要水硬性物质名称分类
            • (1)硅酸盐水泥是以硅酸盐为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。 (2)铝酸盐水泥具有快硬、早强的特点，主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬期施工、抗腐蚀、抗冻等工程。 (3)硫铝酸盐水泥具有早强、自由膨胀较小的特点，适用于抢修工程、锚固和地下工程等。 (4)铁铝酸盐水泥不仅具有凝结速度快、早期强度高的特点，其抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性也较好，常用于抢修工程。 (5)氟铝酸盐水泥水化热大，且放热量集中，具有长期强度稳定、低温硬化性能好的特点，主要用于工期紧急的工程，如国防、道路和特殊抢修工程等。 (6)以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。
        • 水泥的性能指标
          • 水泥的性能主要取决于水泥熟料的组成与质量，水泥硬化后的强度则由熟料的主要矿物与水反应、凝结所提供。与水泥有关的性能指标包括细度、结时间、体积安定性、强度和水化热等方面。
          • 细度
            • 水泥细度表示水泥被磨细的程度或水泥分散度的指标，水泥颗粒粒径愈细，与水起反应的表面积愈大，水化愈快，其早期强度和后期强度都较高。水泥细度试验分水筛法和负压筛法两种，硅酸盐水泥细度采用透气式比表面积仪检验，要求其比表面积大于300m’/kg;其他五类水泥细度用筛析法检验，要求在80pm标准上的筛余量不得超过10%。当水泥比表面积相同时，水泥颗粒分布越均匀，水泥水化速度越快，水泥浆体强度也越高。
          • 凝结时间
            • 水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间;终凝时间是从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜太长。六大通用水泥的初凝时间均不得短于 45min;硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于 10h。各类水泥及熟料凝结时间指标要求如表2.1-2所示。
          • 体积安定性(水泥安定性)
            • 水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。水泥中如含有过量的游离石灰、氧化镁或三氧化硫，在凝结硬化时会出现龟裂、弯曲、松脆和崩溃等不安定现象。水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良，会使混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。体积安定性不合格的水泥属于废品，工程中不得使用体积安定性不合格的水泥。
          • 强度
            • 水泥的强度是指水泥胶砂硬化试体所能承受外力破坏的能力。它是水泥重要的物理力学性能之一。根据受力形式的不同，水泥强度通常分为抗压强度、抗折强度和抗拉强度三种。 水泥胶砂硬化试体承受压缩破坏时的最大应力，称为水泥的抗压强度; 水泥胶砂硬化试体承受弯曲破坏时的最大应力，称为水泥的抗折强度; 水泥胶砂硬化试体承受拉伸破坏时的最大应力，称为水泥的抗拉强度。 影响水泥强度的因素主要有原燃材料质量、配料方案、煅烧质量、粉磨工艺、混合材的品种和选择、助磨剂的使用等。水泥强度是表示水泥力学性能的一种量度，是划分水泥强度等级的技术依据，按照其标准试验和标准养护后所测得，单位为 MPa。硅酸盐水泥分三个强度等级6个类型，即 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R; 其他五大水泥分三个强度等级6个类型，即 32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 如，42.5 级水泥的28d抗压强度应不小于 42.5MPa。
          • 水化热
            • 水泥与水作用放出的热，称为水化热，单位为J/g。水化放热量与放热速度主要取决于水泥熟料的矿物成分、水泥细度、水泥中掺合料和外加剂性能。大体积混凝土由于水化热积蓄在内部，造成内外温差，可形成不均匀应力的开裂;但水化热对冬期混凝士施工是有益的，水化热可促进水泥水化进程。
        • 矿业工程中水泥品种的选用
          • 矿业工程涉及地面工程和井下工程，项目和所处环境条件较复杂，应根据具体情况选择合适的水泥品种。选择水泥品种时，可参考表 2.1-3。
      • 2.1.2 混凝士的组成和技术要求
        • 混凝土的基本性能
          • 混凝士的基本组成
            • 混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料及具有特定性能的外加剂，按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成具有一定强度的人造石材。胶材料主要是水泥，也可采用石膏等无机材料或沥青、聚合物等有机材料，作用是把松散的骨料胶结成整体。骨料以砂(细骨料)、石子(粗骨料)为主，砂石骨料在混凝土中主要起骨架作用承受外力。 水泥和水作用形成水泥浆，包裹在砂粒表面形成砂浆并填充砂粒间的空隙，砂浆又包裹石子，并填充石子间的空隙而形成混凝土。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性，便于施工。水泥浆硬化后起胶结作用，把砂石骨料胶结为一个整体，成为坚硬的人造石材，产生强度，并具有耐久性。砂、石作为混凝土的主要受力部分，起骨架作用，砂子为细骨料，石子为粗骨料。 在混凝土拌和时或拌和前还可以掺人一定量的外加剂和矿物掺合料以改善混凝土的性能。
            • 水泥
            • 骨料
              • 配制混凝土时要求水泥浆能充分包裹砂颗粒表面并充填骨料颗粒间的空隙，以保证混凝土拌合料密实、骨料充分粘结并且保证施工时的流动性和可塑性。良好的骨料级配是控制混凝土质量、便于施工又节省水泥的重要条件。骨料的级配反映其不同粒径颗粒所占比例的分布情况。级配良好的骨料，其粒径的分布呈一定分散程度，使较小粒径骨料充填到大颗粒间的空隙中，可节省水泥用量。骨料的级配情况用级配曲线表示。混凝土用砂按 0.630mm筛孔的累计筛余量(以质量百分率计)可分为三个级配区砂的颗粒级配应处于级配区表中的任何一个区域内。制备混凝土拌合物时，宜选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂、人工砂和混合砂。配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。Ⅱ区砂宜用于强度等级C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;I区砂宜用于强度等级大于C60的混凝土;亚区砂宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。 混凝土用的粗骨料，宜选用粒形良好、质地坚硬、颗粒洁净的碎石或卵石。碎石或卵石宜采用连续粒级，连续粒级可用单粒级骨料组合而成。石子有最大粒径的要求。粒径偏大可以节省水泥，但会使混凝土结构不均匀并导致施工困难。混凝土用的碎石或卵石，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的 1/4，且不得超过钢筋最小净间距的 3/4;对实心混凝土板，碎石或卵石的最大粒径不宜超过板厚的 1/3，且不得超过40mm，泵送混凝土用碎石的最大粒径不应大于输送管内径的1/3，卵石的最大粒径不应大于输送管内径的 2/5。 石子作为混凝土的骨架，还必须有足够的强度，即坚固性。骨料的坚固性是指其在大气环境(温、湿、风化、环境腐蚀、冻融等条件)下或在受其他物理作用下的抵抗破碎能力。石子的强度通过母岩取样的试验方法确定。在施工中通常用压碎性指标作为控制混凝土质量的参数。采用强度等级大于或等于C60的混凝土时应有专门的强度检验。 混凝土拌合料含有杂质会严重影响混凝土的质量，使强度损失，抗渗与抗冻能力降低;耐久性降低、导致混凝土被腐蚀或增大混凝土收缩量等。因此在混凝土的质量标准中对骨料的有害杂质含量有严格的限制，如天然砂中的含泥量、泥块含量、碱含量等。
            • 水
              • 混凝土拌和用水按其来源不同分为饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备洗涮水和海水等。符合国家标准的生活饮用水是最常用的混凝土拌和水，可直接用于拌制、养护各种混凝土。地表水和地下水首次使用前，应按有关标准进行检验后方可使用。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。有饰面要求的混凝土也不应用海水拌制。混凝土生产厂及商品混凝土厂搅拌设备洗涮水，可用作拌和混凝土的部分用水。但要注意洗涮水所含水泥和外加剂品种对所拌和混凝土的影响，并且最终拌和水中氯化物、硫酸盐及硫化物的含量应满足相关规定。混凝土骨料一般都含有或多或少的水分，因此在进行配合比设计以及施工时均应考虑骨料含水量的影响。
            • 矿物掺合料
              • 矿物掺合料是混凝土的主要组成材料，它起着改善混凝土性能的作用。在混凝土中加人适量的矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性能，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。矿物掺合料是具有火山灰活性的粉体材料，以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能且掺量不小于5%。常用的矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉和硅灰。掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土的流动性、可塑性，提高混凝土的抗裂性和耐久性等:粉煤灰掺入混凝土可以替代部分水泥，降低混凝土的成本，同时也有利于环境保护。沸石粉主要用于高性能混凝土，以降低新拌混凝土的泌水与离析，提高混凝土的密实性改善混凝土的力学性能和耐久性能;硅灰主要用于高强度混凝土，能显著提高混凝土的强度和耐久性能。
            • 外加剂
              • 在混凝土拌和过程中掺人少量物质便能按要求改善混凝土性能的材料称为混凝土外加剂。外加剂的掺量一般不超过水泥质量5%。外加剂的掺量(按固体计算)，应以水泥重量的百分率表示，称量误差不应超过规定计量的2%。外加剂混凝土所用水泥，宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，并应检验外加剂对水泥的适应性，符合要求后方可使用。 改善混凝土拌合物流动性能的外加剂有各种减水剂、引气剂和泵送剂等;调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂有缓凝剂、早强剂和速凝剂等;改善混凝土耐久性的外加剂有引气剂、防水剂和阻锈剂等;改善混凝土其他性能的外加剂有加气剂、膨胀剂和防冻剂等。 ① 减水剂 减水剂分为高性能减水剂、高效减水剂和普通减水剂。高性能减水剂主要为聚羧酸盐产品，可使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保等方面具有优良性能，适用于各类预制和现浇钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土及超高强、清水、自密实等高性能混凝土。高效减水剂具有较高的潜水率、较低引气量，是使用量大且应用广泛的外加剂品种，适用于高强、中等强度混凝土，早强、浅度抗冻、大流动混凝土。普通减水剂的主要成分是木质素硫酸盐，具有一定的缓凝、减水和引气作用。适用于大模板施工、滑模施工及日最低气温5℃以上的混凝土施工，多用于大体积混凝土、泵送混凝土，有轻度缓凝要求的混凝土，不宜单独用于蒸养混凝土。 ②)引气剂及引气减水剂 引气机是在搅拌过程中可在砂浆和混凝土中引人大量、均匀分布的微气泡，而且在硬化后能保留其中。引气减水剂是兼有引气和减水功能的外加剂，它由引气剂和减水剂复合而成。引气剂及引气减水剂适用于抗渗混凝土抗冻混凝土、抗硫酸盐混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土及对饰面有要求的混凝土。引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。 ③ 泵送剂 泵送剂用于改善混凝土泵送性能。它一般由减水剂、缓凝剂、引气剂、润滑剂等多种组分复合而成。泵送剂适用于各种需要采用泵送工艺的混凝土。 ④ 早强剂 早强剂能加速水泥水化和硬化，促进混凝土早期强度增长，可缩短混凝土养护龄期，加快施工进度，提高模板和场地周转率。早强剂适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的具有早强要求或防冻要求的混凝土工程。 ⑤ 缓凝剂缓凝剂是可在较长时间保持混凝土的工作性能与延缓混凝土凝结和硬化时间的外加剂。适用于炎热气候条件下施工的混凝土、大体积混凝土以及需长距离运输或长时间停放的混凝土，不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。
          • 混凝土的性能及技术要求
            • 混凝土的性能包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。常用混凝土的基本性能和施工中的技术要求包括:各组成材料经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性，以满足拌和、浇筑等工作要求;混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度;硬化后的混凝土应具有适应其所处环境的耐久性;经济合理，在保证质量前提下降低浩价
            • 和易性
              • 混凝土的和易性是指混凝土混合料的成分能不能保持均匀，以及在生产操作时是否容易浇灌、振捣的性能。混凝土的和易性是一项综合指标，它包括混凝土的流动性、黏聚性和保水性。流动性反映混凝土拌合物受重力或机械振捣时能够流动的性质。黏聚性反映混凝土拌合物抵抗离析的能力。所谓离析，是指粗骨料与水泥砂浆分离，形成拌合料中的粗骨料下沉的分层现象。保水性反映混凝土拌合物中的水不被析出的能力。拌合物中的水被析出，会使骨料颗粒下沉，水分浮于拌合料上部，出现所谓的泌水情况。 影响混凝土和易性的主要因素包括水泥品种、水灰比、水泥和水的用量、砂率等。用水量多少对拌合物坍落度有重要影响，是决定其流动性的基本因素;水灰比过高还会降低浆液的黏聚性，容易产生泌水。砂率用砂子与骨料总的质量之比表示。砂率过小混凝土拌合物的坍落度变小，石子还容易离析:砂率过高使拌合物变得于涩，坍落度也会变小。因此混凝土配合比应采用一个所谓的合理砂率，使拌合料在相同的水泥用量水灰比和用水量条件下，有最大的坍落度。
            • 混凝土强度
              • 混凝土的强度包括混凝土立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度、混凝土的劈裂强度、与钢筋的粘结强度。混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度，在一定养护条件下(温度为 20士2℃，周围介质的相对湿度大于95%，龄期28d)根据其立方体抗压强度值确定。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度表示。例如:C30表示混凝土立方体抗压强度标准值/=30MPa。混凝土强度等级一般有C15、C20、C25…C80等。影响混凝土强度的因素有材料组成(水泥强度等级、水胶比及骨料的性质等)、外加剂、掺合料、施工方法(人工、机械等)、养护条件(温度、湿度等)、试验条件(试件尺寸、加荷速度等)等。具体包括: ① 混凝土基本成分 混凝土成分的影响包括水泥石的自身强度、骨料的强度以及水泥与骨料间的粘结力。决定水泥石自身强度及其粘结力的主要因素是水泥的强度等级及所采用的水灰比过高的水灰比会严重降低混凝土强度。影响水泥与骨料间粘结力的因素包括水泥用量与骨料级配的配合，以及骨料的粗糙程度及其形态等。 ② 拌合物的搅拌与振捣程度 拌合物搅拌与振捣充分可以使水泥充分水化，混凝土更密实，有利于提高混凝土强度及其均匀性。混凝土的和易性要求也是为了在施工中容易通过搅拌与振捣使拌合物更密实和均匀。 ③ 混凝土的养护混凝土的养护要求是保证水泥充分水化和均匀硬化，避免干裂。一般混凝土施工要求 12h 内应有覆盖和浇水，浇水养护期不少于7d;火山灰水泥、粉煤灰水泥或有抗渗要求的混凝土、掺有缓凝剂的混凝土为 14d。
            • 变形
              • 混凝土的体积变形包括收缩变形、干缩变形、温度变形等内容。混凝土的变形又分为非荷载作用下和荷载作用下两种，非荷载作用下的变形包括化学收缩、自收缩、塑性收缩;而荷载作用下的变形包括弹性变形和塑性变形。混凝土的体积变形会导致混凝土出现裂缝。影响混凝土体积变形的因素除水泥自身的性质外，其浇筑体积大小是重要的一方面，故控制大体积混凝土变形裂缝、提高结构耐久性是其施工的一个关键。
            • 耐久性
              • 混凝土耐久性指的是混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全和正常使用的能力。影响混凝土耐久性的因素有水泥含量、骨料质量、水质、化学外加剂和其他物理原因等。混凝土耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性和碱一骨料反应特性等要求。混凝土的抗渗性用抗渗等级(P)表示，抗冻性以抗冻等级(F)表示。
        • 混凝土配合比
          • 混凝土配合比概念
            • 混凝土配合比是指混凝土各组成材料数量之间的比例关系，混凝土的强度、耐久性等各种性能都直接受其成分配合比的影响。 常用的表示配合比的方法有两种: 一种是以1m’混凝土中各组成材料的质量表示如水泥336kg、砂654kg、石子1215kg、水 195kg; 一种方法是以水泥为基数1，用各项材料相互间的质量比来表示。设试验室配合比为:水泥:水:砂子:石子=1:x:y:z,现场砂子含水率为 m，石子含水率为n，则施工配合比调整为:1:(x-y'm-z'n):y·(1+m):z·(1+n)。将上述配合比换算成水泥:砂子:石子:水，即是1:1.95:3.62:0.58。 混凝土水灰比(W/C=水:水泥)是决定混凝土强度及其和易性等性质的重要指标。 当混凝土以胶凝材料用量取代水泥用量时，则应采用水胶比[混凝土中水与胶凝材料的质量比，W/B=水/胶凝材料=水/(水泥+矿物掺合料)的概念取代水灰比 。如果混凝土中不掺矿物掺合料，则该混凝土的水胶比就是通常说的水灰比，此时，水胶比也成为影响混凝土结构密实等混凝土性能的一个重要参数。 混凝土的砂率(砂与砂石总和的质量比)也是影响混凝土浇筑及其工作性能的重要
          • 混凝土的配合比设计
            • 普通混凝土配合比设计一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的拌合物坍落度指标进行，若工程中对混凝土有特殊技术指标要求，除在计算和适配过程中予以考虑外，还应增加对应的试验项目，通过试验进行确认。 混凝土配合比设计的主要依据有混凝土拌合物工作性能，如坍落度、扩展度等:混凝土的力学性能，如抗压强度、抗折强度等;混凝土耐久性能，如抗渗、抗冻、抗腐蚀等。混凝土配合比设计步骤为: 计算所得的混凝士的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015 年版)的规定。 ③ 选取每立方米混凝土的用水量。 ④计算每立方米混凝土的水泥用量。 ⑤ 选取混凝土砂率。 ⑥ 计算粗、细骨料的用量。 配合比设计时，首先根据工程要求，依照有关标准给定的公式进行计算，这样得出的配合比称为“计算配合比”。工程中，应按照实际使用的材料和搅拌方法，根据计算配合比进行试拌，如果试拌混凝土的坍落度不能满足要求，或黏聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下，通过调整用水量或砂率，到达要求，并提出供检验混凝土强度用的基准配合比。 通过试验室对强度和耐久性检验后调整的配合比称为“试验室配合比”。在试验室中，采用于燥或饱和面干的骨料，而工地上骨料大多露天堆放，含有一定的水分并且经常变化，因此要根据现场实际情况将试验室配合比换算成施工采用的“施工配合比”
        • 矿业工程对混凝士性能的要求
          • 矿山工程的施工环境比较恶劣，受场地的限制比较严重，可是强度要求越来越高如为降低井壁厚度宜采用C80甚至更高强度等级的混凝土。根据不同矿业工程的施工特点，矿业工程施工还应考虑对混凝土的一些特殊要求，主要有: (1)在井下空气、水具有更严重的腐蚀作用下的混凝土耐久性要求。 (2)井筒施工采用吊桶或溜灰管输运混凝土时的流动性和均匀性要求;用于锚喷网支护的喷射混凝土的骨料和拌合物的要求。 (3)冻结法凿井施工时的低温混凝土要求等。 以低温混凝土施工为例，混凝土在低温条件下凝结不仅强度增长缓慢，而且可能引起其内部结冰，导致混凝土疏松，强度和耐久性受到严重损失。《煤矿井巷工程施工标准》GB/T 50511-2022规定，采用冻结法凿井时，混凝土的入模温度以15℃为宜;低温季节施工时的人模温度应不低于 10℃。 用于矿山工程的混凝土材料还应符合以下要求: (1)用于矿山工程的混凝土胶结材料的物理性能和化学成分应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》CB50204-2015的有关规定。 (2)当混凝土中需掺加速凝剂时，使用前应根据水泥的性能、施工温度等，按速凝剂出厂说明书要求进行水泥净浆凝结试验，确定最佳掺量，掺量允许偏差应为士2.0%。 (3)用作矿山工程钢结构和钢筋混凝土结构的钢材质量，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015 和《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020 的有关规定。
        • 提高混凝土性能的方法
          • 提高混凝土强度
            • 提高混凝土强度可提高水泥强度等级;尽量降低水胶比(如掺加减水剂，采用级配和质地良好的砂、石等);以及采用高强度石子;加强养护，保证有适宜的温度和较高的湿度，也可采用湿热处理(蒸汽养护)来提高早期强度;加强搅拌和振捣成型:添加增强材料，如硅粉、钢纤维等根据《混凝土结构工程施工规范》GB 50666-2011规定，保证混凝土强度应采取以下养护措施: (1)混凝土浇筑后应及时进行保湿养护，保湿养护可采用洒水、覆盖、喷涂养护剂等方式; (2)浇筑完毕后的 12h内，对混凝土加以覆盖，并保湿养护，采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。 混凝土的养护时间应符合下列规定 (1)采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，养护时间不应少于 7d;采用其他品种水泥时，养护时间应根据水泥性能确定; (2)采用缓凝型外加剂、大掺量矿物掺合料配制的混凝土，养护时间不应少于14d; (3)抗渗混凝土、强度等级 C60及以上的混凝土，养护时间不应少于 14d; (4)后浇带混凝土的养护时间不应少于 14d。
          • 提高混凝土抗变形性能
            • 变形控制主要包括对干缩变形、温度变形的控制等。 干缩变形指在混凝土凝结硬化初期，如空气过于干燥或风速大、蒸发快，可导致混凝土出现塑性收缩裂缝。在混凝土凝结硬化以后，当收缩值过大，收缩应力超过混凝土极限抗拉强度时，可导致混凝土干缩裂缝。掺入一定量的钢纤维可以较大幅度提高混凝土的抗变形能力。控制过大的干缩变形可通过限制水泥用量、保持一定骨料用量的方法，以及选择合适的水泥品种，减小水胶比，充分捣实，加强早期养护，利用钢筋的作用限制混凝土的变形过分发展等。考虑混凝土的变形影响，混凝土结构中常留有伸缩缝。 混凝土的温度变形可以认为是一个线性变化的过程，当温度每升高或降低1℃，长1m 的混凝土将产生 0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土纵长结构混凝土及大面积混凝土工程等极为不利，极易产生温度裂缝。大体积混凝土的温度裂缝通常分为两种:表面裂缝和贯穿裂缝。表面裂缝是由于其表面和内部的散热条件不同而造成的，它多出现在早期;贯穿裂缝是混凝土浇筑数日后由于温度降低以及多余水分蒸发等原因，而引起的收缩裂缝，这种裂缝常为垂直裂缝，且发生在靠近基岩的结构断面中部，严重时可以贯穿结构。 控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件等方面是防止大体积混凝土温度裂缝的主要出发点。 温度变形常用的控制措施有: ①合理选择水泥品种和混凝土配合比。尽量选用如矿渣水泥、火山灰水泥等水化热低的水泥，并利用外加剂或外掺料减少水泥的用量。 ②采取分层或分块浇筑，合理设置水平或垂直施工缝;或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度。 ③ 适当延长养护时间和拆模时间，延缓降温速度。 ④ 在混凝土内部预埋冷却水管，通过循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。
          • 提高混凝土耐久性
            • 混凝土的耐久性包含抗渗、抗侵蚀、抗腐蚀、抗冻性。影响混凝土耐久性的关键因素，是其密实程度和组成的材质好坏。 因此，提高混凝土耐久性相应的方法主要有: 根据混凝土工作要求和环境特点，合理选用水泥，并选择合适的混合材料和填料; 控制水泥用量和采用较小的水灰比，限制最大水灰比和最小水泥用量: 采用级配好且千净的砂、石骨料，并选用粒径较大或适中的砂、石骨料; 选用与工程性质相一致的砂、石骨料; 根据工程性质选择掺加适宜的外加剂，包括选用减水剂或引气剂:提高混凝土浇灌密度，包括充分搅拌、振捣，加强养护等;在混凝土中加入一定用量的矿物掺合料。 根据《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T50476-2019规定，混凝土结构暴露环境类别应按表 2.1-4 确定。
    • 2.2金属材料
      • 2.2.1建筑钢材的性能及使用要求
        • 建筑钢材及其类型
          • 钢是含碳量在 0.04%~2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过 1.7%。 钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。 钢材的分类方法很多， 根据化学成分，钢材分为碳素钢和合金钢; 根据含碳量高低，碳素钢可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢3种; 根据品质(硫、磷杂质含量高低)，钢材可分为普通钢、优质钢(硫、磷含量均低于0.04%)、高级优质钢; 根据成型方法，钢材可分为锻钢、铸钢、热轧钢、冷拉钢; 根据合金钢中含合金元素的总量多少，钢材可分为低合金钢、中合金钢和高合金钢; 根据用途，钢材可分为结构钢、工具钢、特殊钢和专用钢; 根据外形，钢材可分为型材、板材、管材、金属制品4大类。 型材包括重轨(每米质量大于30kg的钢轨)、轻轨(每米质量小于或等于30kg的钢轨)、型钢(方钢、圆钢、扁钢、工字钢、槽钢等)、线材(直径 5~10mm 的圆钢和盘条 )、冷弯型钢等。 板材包括薄钢板(厚度等于或小于4mm的钢板)、厚钢板(厚度大于 4mm 的钢板)、钢带、电工硅钢薄板。 管材包括无缝钢管(用热轧、冷轧、冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管)和焊接钢管(将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管)。 金属制品包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等。 工程中常用的钢材主要包括型钢、钢筋(建筑钢)和其他用途钢3类。各种建筑钢材，基本上都属于碳素结构钢和低合金结构钢等品种，经热轧或冷轧、冷拔及热处理等工艺加工而成。
          • 常用建筑钢材
            • 钢筋混凝土工程用钢筋主要有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔螺旋钢筋、冷拉低碳钢丝等。 钢筋工程施工宜应用高强度钢筋及专业化生产的成型钢筋。 钢结构工程中使用的建筑钢材主要有碳素结构钢、低合金高强度结构钢、耐候结构钢、建筑结构用钢板等。 (1)线材直径5~9mm的盘条与热轧直条材料，包括普通线材与优质线材。线材不 包括各种钢丝。 (2)型钢根据尺寸大小又分为大、中、小型。每种型钢又包括直条材料(直径10mm 以上的圆钢、方钢、六角钢等)、扁钢、工字钢和槽钢(中型以上)、等边角钢与不等边角钢等类型。建筑常用的钢筋列入小型型钢，包括热轧圆钢筋与变形钢筋，钢筋的直径一般到 38mm，最大也有到40mm的。 (3)角钢、工字钢、H 型钢和槽钢可以用作独立的受力构件或形成组合构件使用。独立使用时，应根据它们的承载特性，如工字钢不宜单独作为轴心受压或双向弯曲构件，槽钢是单对称结构，受轴心压或受弯时容易扭曲，H型钢的两个主轴方向的惯性矩近乎相等，构件受力合理。
          • 矿山专用钢材
            • 矿山常用的还有矿用工字钢、矿用特殊型钢(U型钢)、轻轨等。 矿用工字钢是专门设计的翼缘宽、小高度、厚腹板的工字钢，它的几何特性既适于作梁，也适于作柱腿。 U型钢可以制作具有可缩性的支架，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好。 轻便钢轨是专为井下1~3t矿车运输提供的，也可在巷道支护中用于制作轻型支架，但承载性能较差。
        • 钢材的特点及工作性能
          • 建筑钢材是一种主要的受力结构材料，钢材的主要优点是:强度高，塑性、耐热性、韧性好;材质均匀，工作可靠性高;钢结构制作简便，施工周期短，具有良好的装配性;钢具有可焊性，易于连接和拼接;钢材具有不渗漏性，便于做成密闭结构:钢材更接近于匀质和各向同性体。 钢材同时也具有相应的缺点:耐腐蚀性差;耐热但不耐火;保温效果差;易产生扭曲;特有的冷桥问题。 建筑钢材主要工作性能有力学性能、冲击韧性、耐疲劳性能、可焊性及耐腐蚀性。
          • 力学性能
            • 钢材抵抗外力作用的能力中，力学性能是钢材最重要的使用性能，是衡量钢材质量好坏的最重要指标之一。钢材力学性能指标包括:强度、塑性、硬度、冷弯性能等。 (1)强度 强度指钢材在外力作用下，抵抗永久变形和断裂的能力，分为抗拉强度、抗压强度抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度5种，一般情况下多以抗拉强度作为判别钢材强度高低的指标。衡量钢材强度的指标有弹性模量、屈服强度、抗拉强度、伸长率、屈强比等。 钢材弹性模量表示其在弹性范围内抵抗变形的能力。钢材抵抗断裂或抵抗出现塑性变形的能力，分别称为极限强度和屈服强度。钢材的塑性用试件拉断时的相对伸长率与断面相对收缩率表示。 钢材屈服点高可以减少截面，从而减轻自重，节约钢材，降低造价;抗拉强度高可以增加结构的安全保障。 (2)塑性 塑性指钢材在荷载(外力)作用下，断裂前经受永久变形的能力，钢材受力所产生的永久形变，就叫塑性形变。塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可避免突然破坏。钢材的塑性也是通过拉伸试验来评定的，判断塑性主要是以下两个指标来表示:断后伸长率δ或延伸率和断面收缩率。钢材的延伸率8和断面收缩率越大，其塑性越好。塑性好的钢材容易进行冲压、轧制、焊接和锻造。 (3)硬度 硬度是表示钢材表面局部体积范围抵抗外物压入能力的指标，是评价部件承受磨损作用的重要参数。硬度是各种零件和工具必须具备的性能指标，也是模具钢最重要的性能，模具的热处理质量和使用性能通常以硬度作为判断的依据。根据试验方法不同硬度分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度等。常用的硬度指标为布氏硬度和洛氏硬度。 (4)冷弯性能 冷弯性能是指钢材在常温下加工时抵抗裂缝产生的能力，由冷弯试验检验。冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺性能时，应有冷弯试验合格保证。
          • 冲击韧性
            • 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定的。以摆锤冲击试件，将试件冲断时缺口处单位截面积上所消耗的功作为钢材的冲击韧性指标。韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多能量，可降低脆性破坏风险。钢材的韧性受钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质量以及温度和时效等影响。 钢材的冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始冲击韧性随温度的降低而缓慢下降，但当温度降至一定的范围(狭窄的温度区间)时，钢材的冲击韧性骤然下降很多并呈脆性，即冷脆性，这时的温度称为脆性转变温度。脆性转变温度越低，表明钢材的低温冲击韧性越好。在负温下使用的结构，设计时必须考虑钢材的冷脆性。
          • 耐疲劳性能
            • 钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后突然脆性断裂的现象。钢材在交变荷载反复作用下，在远小于抗拉强度时发生突然破坏，称疲劳破坏。耐疲劳性能对于承受反复荷载的结构是一种很重要的性质。
          • 可焊性
            • 可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的焊缝的性能，用以评价钢材受焊接热作用的影响。可焊性好表示焊接安全、可靠，焊时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊后接头强度等力学性能不低于母材。钢材的可焊性受碳含量和合金含量的影响，碳含量在 0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好;提高钢材强度的合金元素大多对可焊性有不利影响。
          • 耐腐蚀性
            • 耐腐蚀性差是钢结构的一大弱点。钢的腐蚀包括干腐蚀和湿腐蚀(指现有湿度影响下的腐蚀)。目前防止钢材腐蚀的主要办法是采用防腐涂料，也已经有专门的耐腐蚀钢材出现，称为“耐候钢”。
        • 常用钢材加工方法及技术要求
          • 常用钢材的加工包括钢材的冷加工强化、时效强化、热处理和焊接等几种方法。 钢材加工不仅用于改变尺寸，而且可以改善如强度、度、硬度等性质。
          • 冷加工强化
            • 冷加工强化是将建筑钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，提高其屈服强度，相应降低了塑性和韧性。
          • 时效强化
            • 时效强化是指钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随着时间的延长而逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象。因此，可将经过冷拉的钢筋在常温下或加热到100~200℃并保持一定时间，实现时效处理。
          • 钢材热处理
            • 热处理的方法有退火、正火、淬火和回火。在施工现场，有时需对焊接件进行热处理
          • 钢筋的连接
            • 钢筋的连接方法有焊接、机械连接和绑扎连接。 (1)焊接主要用于钢筋的轴向接长或交叉连接。焊接方法及技术要求见本书 4.1.2。 (2)钢筋机械连接钢筋连接时，宜选用机械连接接头，并优先采用直螺纹接头。钢筋机械连接常用方法有套筒挤压连接、锥螺纹套筒连接、直螺纹套筒连接等。钢筋机械连接接头的设计、应用与验收应符合《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2016和各类机械连接接头技术规程的规定。 (3)绑扎连接时，纵向受力钢筋和受压钢筋绑扎搭接接头应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015和《混凝土结构设计规范》CB 50010-2010(2015年版)的规定执行。绑扎用的铁丝一般采用20~22号镀锌铁丝，直径≤12mm的钢筋采用 22 号铁丝，直径>12mm 的钢筋采用 20号铁丝。铁丝的长度只要满足绑扎要求即可，一般是将整捆的铁丝切割为3~4段。钢筋的绑扎接头应在接头中心和两端用铁丝扎牢。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径，且不应小于25mm。
          • 钢筋代换
            • 当钢筋的品种、级别或规格需要变更时，应办理设计变更文件。代换钢筋，应征得设计单位同意。规程不允许代换的钢筋不得随意代换。钢筋代换后应当满足《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010(2015年版)中所规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数及最小配筋率等要求。 钢筋代换可参照的原则有: (1)等强度代换。当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等的原则进行代换。 (2)等面积代换。当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的原则进行代换。 (3)当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换应进行抗裂、裂缝宽度或挠度验算。 重要受力构件(如吊车梁、薄腹梁、屋架下弦等)不宜用HPB300钢筋代换变形钢筋; 有抗震要求的框架结构，不宜以强度较高的钢筋代换原设计中的钢筋，必须代换时，代换钢筋的强度与其实测屈服强度的比值，应满足规定要求。
      • 2.2.2 金属材料制品的类型及其应用
        • 矿业工程常用金属材料制品主要是钢索和钢丝绳，钢索主要用于各类岩土锚固工程，钢丝绳常用作矿井提升和悬吊工作等。
        • 锚索结构用材
          • 锚索是由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头)，然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉，从而对岩层施加压力，对不稳定岩体进行锚固。 锚索结构一般由内锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。 内锚头又称锚固段或锚根，是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基，按其结构形式分为机械式和胶结式两大类，胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类。 外锚头又称外锚固段，是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位，其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式墩头锚式和钢构架式等。锚索体是连结内外锚头的构件，也是张拉力的承受者，通过对锚索体的张拉来提供预应力，锚索体由高强度钢筋、钢绞线或螺纹钢筋构成。钢绞线由热处理的优质碳素钢经冷拔制成钢丝然后绞合构成，钢筋的单根直径相对粗，抗腐蚀能力强，但强度相对低。
        • 提升和悬吊钢丝绳
          • 1)按钢丝机械特性分类 按钢丝机械特性有特级、I级和Ⅱ级钢丝绳。特级的钢丝绳韧性最好，用于提升人员。 2)按钢丝断面分类 按钢丝断面有圆形、异形钢丝绳。异形钢丝绳用不规则钢丝构成密封结构，具有抗弯、抗扭及耐磨性能好的特点，可用作钢丝绳罐道等。 3)按内芯材料分类 按内芯材料有纤维芯和钢芯两种。纤维芯采用黄麻、合成纤维及其他能符合要求的纤维制成，钢芯采用独立的钢丝绳芯和钢丝股芯。纤维芯钢丝绳柔软，弯曲后易恢复;钢芯钢丝绳强度大，适用于有冲击负荷的条件。 4)按钢丝绳断面形状分类 按钢丝绳断面形状有圆形、扁形钢丝绳。扁形钢丝绳不扭转打结，可作为摩擦轮提升的尾绳。 5)按旋捻方向分类 按旋捻方向有顺捻、交互捻、混合。顺时较柔软，受力条件好，常用于提升和运输，但其断丝后易发散。交互捻的刚性大，不易发散，多用于起重及需要摘挂钩的斜井提升。 矿业工程施工中，提升钢丝绳在立井提升系统和牵引系统等中广泛应用，根据《煤矿井巷工程施工标准》GB/T 50511-2022规定，各种用途的钢丝绳应符合下列规定: (1)提升用钢丝绳:吊桶提升宜选用多层异形股或多层股不旋转钢丝绳，斜并提升宜选用三角股钢丝绳。 (2)悬吊用钢丝绳:悬吊设施宜采用6股19丝或每股19丝以上的钢丝绳; 稳绳宜采用三角股钢丝绳或椭圆股钢丝绳;双绳悬吊时，应采用捻向相反的钢丝绳。
    • 2.3其他工程材料
      • 2.3.1 防治水工程材料及其应用
        • 防治水工程材料的类型
          • 矿业工程的防治水工程主要是各种形式的注浆，一般来说注浆耗材比较多，注浆工程材料应来源丰富、制浆性能好、价格低廉、无毒无污染。常用的防治水工程材料有普通硅酸盐水泥、超细水泥、黏土、水玻璃以及化学注浆材料等。
          • 普通硅酸盐水泥
            • 水泥作为注浆材料经常在矿业工程注浆中使用。《煤矿井巷工程施工标准》GB/T50511-2022 中规定，注浆宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于42.5。单液水泥浆是水泥加水搅拌制成的水泥浆，不同比例的水和水泥组成不同浓度的水泥浆。一般水泥浆的浓度宜为1:1~0.6:1。 水泥作为注浆材料由于浆液的初凝时间较长，往往不能满足注浆的需要。为了缩短水泥初凝、终凝时间，提高早期强度，一般在单液水泥浆中添加速凝早强剂。常用的早强型添加剂是食盐与三乙醇胺的组合，其配比分别为水泥质量的5%和0.5%。也可以添加水玻璃作为速凝早强剂。 水泥作为注浆材料的特点有: (1)高强度:水泥浆经过凝固和硬化后具有较高的强度，能够有效加固地层、封堵裂隙和孔隙，提高工程的稳定性和安全性。 (2)良好的渗透性:水泥浆具有良好的渗透性，能够渗入细小的裂隙和孔隙中，填充空隙并形成胶凝体，从而提高地层的密实性和坚固性。 (3)施工便利:水泥浆的施工相对简单，通常通过注浆设备进行施工，能够快速灌注到需要处理的地层中。 (4)成本较低:来源广泛，价格低廉，水泥作为一种常见的材料，价格相对较低使用成本较为经济，适用于大规模工程项目。
          • 超细水泥
            • 超细水泥是一种水泥基注浆材料，是将水泥进行特殊的磨制和处理，使其颗粒尺寸更加细小的水泥。它通常在注浆工程中，用于加固地层、填充裂隙和密封水源。超细水泥作为注浆材料有以下特点: (1)高度精细:超细水泥的颗粒尺寸通常在几微米到几十微米之间，比普通水泥颗粒更加细小。这种精细度使得超细水泥能够更好地渗透和填充细小的裂隙和孔隙，提高注浆的密封性能。 (2)强度和耐久性:超细水泥通过特殊的磨制和处理，具有更高的活性和反应性它能够更快地水化反应，并形成更多的水化产物，从而提高注浆材料的强度和耐久性增加地层的稳定性。 (3)较低的收缩性:超细水泥具有较低的收缩性，这意味着在水泥水化过程中产生的收缩变形较小。这对于注浆工程来说非常重要，因为它能够减少水泥浆体积变化引起的应力和裂缝。 (4)成本较高:相比普通硅酸盐水泥注浆材料而言，超细水泥成本是普通水泥的3~4倍，因此井下注浆时通常是先用普通水泥注浆，在达不到预期效果或者地层可注性较差时才使用超细水泥注浆。
          • 黏土
            • 黏土作为注浆材料来源广泛，价格低廉，堵水效果好，因此也是经常作为注浆材料使用，一般来说黏土的细度比水泥细，因此其可注性优于水泥。黏土作为注浆材料其主要技术指标有塑性、粒径、含砂量以及有机物含量等。 一般来说其塑性指数不宜小于 10，粒径小于 0.05mm 的黏粒含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。黏土作为注浆材料一般与水泥浆一起使用，其配比应根据现场试验确定。 黏土作为注浆材料有以下特点: (1)高吸水性:黏土颗粒具有较高的吸水性，能够吸收周围的水分，并形成一种黏稠的浆料。这种特性使得黏土在注浆过程中可以与水和其他材料发生黏合作用，增加注浆材料的黏性和可塑性。 (2)密封性能:由于黏土具有较高的可塑性和塑性变形能力，它能够填充和封堵细小的裂隙和孔隙，提供较好的密封效果。这对于防治地下水渗漏和地层稳定具有重要意义。 (3)经济性:黏土作为注浆材料具有良好的经济性，原材料丰富易获取，成本较低，且具有可再生性，有助于降低总体成本并提高经济效益。
          • 水玻璃
            • 注浆用水玻璃学名硅酸钠，俗称泡花碱，是一种无机物，化学式为Na0·nSi0z。它是一种可溶性的无机硅酸盐，具有广泛的用途。水玻璃的技术指标主要有模数和浓度。 模数n是水玻璃中 Si0,含量与 Na,0 含量之比值，水玻璃模数的大小对注浆影响很大。注浆工程使用的水玻璃要求模数为 2.4~3.4。模数越大，二氧化硅含量越高，凝胶时间短，结石体强度高，模数过大过小都对注浆不利。 浓度是指单位体积的液体中溶质的含量。水玻璃的浓度通常用波美度°Bé 表示用波美计测量。水玻璃出厂浓度一般为50°~56°Bé，而现场注浆使用的范围一般为30°~45°Bé，有时，为减少水玻璃用量，也可将水玻璃稀释到20°~25°Bé。 水玻璃一般不单独作为注浆材料使用，而是作为单液水泥浆的处理剂使用，可大大缩短浆液的凝结时间，不同的配比凝结时间不同，最短的时间可以达到秒的数量级广泛用于急水、动水或大量涌水以及注浆结束时封孔用注浆浆液中。水玻璃作为水泥浆液的处理剂，其特点是可控性好、成本低、易操作。
          • 化学注浆材料
            • 由于化学注浆材料用量少、见效快，在比较紧急的情况下，常被用于工作面注浆，随着制造技术的进步、成本的降低，其应用越来越广泛。 下面介绍3种矿业工程中最常用的化学注浆材料。 (1)玛丽散 玛丽散是一种低黏度、双组分合成高分子聚亚胺胶脂材料。采用高压注浆进行堵水时，玛丽散和催化剂掺在一起反应或遇水产生膨胀，本身反应或发泡生成多元网状密弹性体的特征。当被高压推挤注人煤岩层或混凝土裂缝后会膨胀，把缝隙填满达到止目的。 玛丽散的使用范围:加固裂隙和不稳定地层:封闭水流人口:密实地层:岩石加固;锚杆的密封等。 玛丽散的技术特点有:黏度低，能很好地渗人细小的裂缝中;极好的黏合能力与地层形成很强的黏合;其良好的柔韧性能承受随后的地层运动;反应速度快，时间可调可控，遇水后最快可在十几秒内发生反应，能迅速封堵水流;膨胀率高，达到原来体积的 20~25 倍，施工用量小，节约资金;结石体具有良好的耐老化耐腐蚀性能;无污染符合环保要求。 (2)聚氮酯 聚氨酯浆液是一种防渗堵漏能力较强、固结强度较高的注浆材料，遇水发生反应交联生成不溶于水的聚合体，因此能达到防渗、堵漏和加固的目的。另外，反应过程中产生二氧化碳，使体积膨胀而增加固结体积比，并产生较大的膨胀压力，促使浆液二次扩散，从而加大扩散范围。聚氨酯浆液可分为水溶性聚氨酯和油溶性聚氨酯两种浆液，两种浆液都有使用。水溶性聚氨酯具有良好的亲水性，浆液遇水后自行分解、乳化、发泡，立即进行化学反应，形成不透水的弹性胶状固结体，有良好的止水性能。对水质适应性强，不论海水、矿井水、酸性或碱性水质都对浆液的性能影响不大。与水混合后黏度小，可注性好，固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染。它能与水以多种比例混合(最高达1:40)，在注浆中使用是经济的。油溶性聚氨酯是一种特殊类型的聚氨酯浆液，其主要成分是可溶于有机溶剂的聚氨酯树脂。它具有优异的耐化学性和耐腐蚀性能，能够在潮湿和腐蚀性环境中提供有效的封堵和固化效果。油溶性聚氨酯浆液具有良好的粘结性能，能够渗透细小裂缝和孔隙，形成柔软且具有较高强度的凝胶体，适用于需要耐腐蚀性和耐久性的地下工程和涉水结构的加固与修复。 (3)环氢树脂 环氧树脂注浆材料也是一种常用的化学注浆材料，它由环氧树脂和相应的固化剂组成。环氧树脂注浆材料通过混合反应形成固化胶凝体，用于填充和加固土壤和岩石中的空隙、裂缝和孔隙。环氧树脂注浆材料通常呈液态或半固态状态，在施工前需要将环氧树脂和固化剂按照一定比例混合。混合后的环氧树脂可根据需要调整黏度和流动性，以适应不同注浆对象的要求。 环氧树脂注浆材料具有出色的粘结性能和抗渗性能，能够牢固粘结土壤和岩石填充和封堵裂缝、空隙，提高地质体的强度和稳定性。此外，它具有良好的化学性能和可控性，适用于各种地下工程和混凝土结构的修复和加固。然而，环氧树脂注浆材料的价格较高，对环境条件敏感，固化时间较长，工程应用中应考虑这些因素。
        • 注浆材料的选用
          • 矿业工程预注浆的特点是注浆材料消耗量大，因此在满足注浆工艺要求的前提下工程上主要考虑材料的来源丰富、价格低廉、对环境无毒无污染。注浆材料选用的一般要求如下: (1)浆液结石体具有一定的抗压强度，以及与骨料、岩石的粘结能力。 (2)浆液可注性好。 (3)浆液的凝胶时间可控，浆液一经凝胶就在瞬间完成。 (4)浆液配制工艺简单。 (5)浆液无腐蚀性，对人体无害，无毒无污染。 (6)非易燃易爆物品。 (7)材料来源丰富、价格低廉。 一般来说，浆液品种的选择，应适应受注岩层的渗透性。 当含水岩层的裂隙开度大于 0.15mm 且水流速度小于200m/d时，宜用水泥浆液或黏土水泥浆; 当含水岩层的水流速度大于200m/d或裂隙开度大于5mm且吸水量大于7L/(min'm)时，宜用水泥水玻璃双液浆或黏土水泥浆。 遇有溶洞，可先灌注岩粉、砂石等性材料。当可注性很差，难以达到预期效果时，可以选用超细水泥或者化学浆液进行注浆。
      • 2.3.2 其他材料的性能及其应用
        • 砌筑材料
          • 构成砌体结构的材料主要包括块材、砂浆，必要时还需要混凝土和钢筋。混凝土一般采用 C20 强度等级，钢筋一般采用 HPB300 和 HRB400 强度等级或冷拔低碳钢丝。砌体结构块材包括天然的石材和人工制造的砖及砌块。目前常用的有烧结普通砖烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、普通混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块，毛石和料石等
          • 普通砖
            • 评价普通砖质量好坏的内容包括砖的强度等级、抗风化能力、尺寸偏差与外观。砖根据抗压强度通常分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10等5个强度等级MU30 表示砖的平均抗压强度不低于30MPa。 烧结普通砖和烧结多孔砖一般是以黏土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的承重普通砖和多孔砖，其中烧结多孔砖孔洞率均小于30%。 蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖为非烧结硅酸盐砖，不得用于长期受热 200℃以上、受急冷急热和有酸介质侵蚀的建筑部位。MU15及MU15 以上的蒸压灰砂砖用于基础及其他建筑部位。蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和于湿交替作用的建筑部位时，必须使用一等砖。
          • 砌块
            • 砌块包括水泥混凝土砌块、粉煤灰硅酸盐砌块、多孔混凝土砌块、石膏砌块等。砌块制作方便，可利用地方材料或工业废料;砌块还可以做成空心，有利于隔热隔声是替代黏土砖的方向。 混凝土小型空心砌块以规格190mmX190mmX390mm的单排孔和多排孔普通混凝土砌块为主。 轻骨料混凝土小型空心砌块材料常为水泥煤渣混凝土、煤矸石混凝土、陶粒混凝土、火山灰混凝土和浮石混凝土等，承重多排孔轻骨料砌块应用的限制条件为空洞率不大于 35%。
          • 石材
            • 根据石材形状和加工程度分为毛石和料石(六面体)两大类，料石又分为细料石半细料石、粗料石和毛料石。 石材具有比较高的强度、良好的耐磨性和耐久性，并且资源丰富，易于就地取材因此，石材的使用仍然相当普遍。石材有两种:一种是指采得大块岩石后，经锯解、劈凿、磨光等机械加工制成各种形状和尺寸的石料制品;另一种是直接采得的各种块状和粒状的石料。矿用石材主要为经过简单粗加工后形成的石料，作为砌墙、拱和基础等用途的材料
          • 建筑砂浆
            • 砂浆的主要成分是砂、胶结材料和水。砂浆用砂的基本要求与混凝土类似，受筑要求的限制，砂浆的最大粒径较混凝土更小，因此，砂浆的用砂通常要求过筛。砂浆的胶结材料有水泥、石灰、石膏、水泥石灰混合物、水泥黏土混合物等。砂浆中还可以加人粉煤灰掺合料，以节省水泥、增加和易性。根据用途不同，建筑砂浆可分为砌筑砂浆、抹面砂浆、防水砂浆、耐酸砂浆、保温吸声砂浆等。砌体结构常用的砂浆种类按配合比分为:水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆等。目前工程常采用专用的砌砂浆和干拌砂浆。砌筑砂浆是由水泥、砂、水以及根据需要掺人的掺合料和外加剂等按一定比例，采用机械拌和制成;干拌砂浆是由水泥、钙质消石灰、砂、合料以及外加剂按一定比例混合制成的混合物。干拌砂浆在施工现场加水经机械拌和后即成为砌筑砂浆。 砂浆的工作性能要求主要有: (1)流动性(稠度)。砂浆的流动性要求是施工时砌筑顺畅、容易铺垫均匀、抹压轻便;并且黏稠适中、不易水。因此，砂浆流动性的选择应考虑砌体种类、施工方法、工作内容、天气环境条件等因素。 (2)保水性。保水性是指砂浆中的水与其他成分不发生分离的能力。良好的保水性能避免其在运输、使用过程中出现泌水、离析现象，保证其在砖砌体上不会过分干涩导致施工困难或者形响砌筑质量。保水性与胶结料及掺合料的性质和用量，以及砂颗粒粗细程度等因素有关。保水性通常采用砂浆分层度试验所测得的分层度表示。 (3)强度。砂浆的强度用70.7mmx70.7mmX70.7mm试块的标准试验方法确定。砌筑砂浆的强度等级宜采用 M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20。通常，重要结构应选用 M10以上的砂浆材料。考虑受浆体的保水能力、砌体的基材吸水性质等因素的形响，施工所配置的强度应比设计强度值更高。 (4)粘结力和收缩变形。砌体的粘结力和砂浆强度成正比关系，但还与砌体基材的表面性质有关。因此，砂浆施工要求基材表面清洁、湿润，并有充分的养护。砂浆的收缩变形会导致砌体开裂、沉降等质量问题。控制砂浆收缩变形可以从砂的级配、粗细程度和合理配比等方面人手。
        • 气硬性材料
          • 石膏
            • 建筑石膏是一种气硬性无机胶凝材料，具有良好的装饰性和抗火性，但石膏具有很强的吸湿性，易造成粘结力削弱，强度明显降低;石膏的耐水性和抗冻性也较差。因此，建筑石膏不宜用于潮湿和温度过低的环境;石膏也不适宜使用在温度过高的环境。
          • 石灰
            • 建筑工程中所用的石灰，分成3个品种:建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。用生石灰配制建筑砂浆可显著提高砂浆的和易性。石灰不宜在长期潮湿环境中或在有水的环境中使用。在石灰硬化过程中，体积会有显著收缩而出现干缩裂缝。石灰在储存和运输过程中，要防止受潮，并不宜长期储存。运输时不得与易燃、易爆和液体物品混装，并要采取防水措施，注意安全。
          • 水玻璃
            • 水玻璃是一种碱金属硅酸盐，一般在空气中硬化较慢。水玻璃具有良好的粘结性能和很强的耐酸腐蚀性;水玻璃硬化时能堵塞材料的毛细孔隙，有阻止水分渗透的作用。另外，水玻璃还具有良好的耐热性能，高温不分解，强度不降低(甚至有增加)。水玻璃的用途包括配置建筑涂料或直接涂刷砖、混凝土制品等，用于提高其密实性、耐久性;配置专用的(如防水、耐酸、耐热等)砂浆或混凝土，或作为速凝剂掺合料、配置注浆液用于堵水和加固等。
        • 防水材料
          • 防水材料要求
            • 对防水材料的基本要求是其应有较高的抗渗性和耐水性。为满足工程或施工要求防水材料还应有一定的强度、粘结力、柔性与延性，以及抗冻耐高温、耐腐蚀性和耐久性等特性。
          • 常用防水材料
            • (1)沥青 沥青属有机胶凝材料，憎水、不易溶水，具有较强的耐酸、碱、盐的腐蚀性;它与主要建筑材料(钢材、混凝土、石材、木材)的粘结性几乎都很好。沥青是当前有机防水材料的主体。此外，沥青还作为胶结材料用于建筑工程的其他方面。 石油沥青根据用途分为道路沥青、建筑沥青和普通沥青。道路沥青除适宜于道路铺筑外，也可以作为屋面防水的粘结剂、防水纸材料;建筑沥青主要用于建筑防水胶结料、涂料，用于制造油毡等。石油沥青的主要技术性质如下: ①黏滞性表示沥青的粘结性及其抗变形能力，取决于各组分含量多少、温度高低等。 ②塑性表示沥青延性。沥青作为防水材料，塑性反映其适应基体变形而不断裂的能力。塑性好的沥青甚至开裂时还有自愈性。 ③ 温度敏感性表示沥青技术性能对温度的敏感性。显然，温度敏感性越小(软化点高)，其工作性能越稳定。 ④ 大气稳定性表示在环境(光照、日晒、干湿等)综合影响下的性质稳定性。沥青受环境条件影响会脱氢、氧化，而使沥青变硬变脆(“老化”)。因此，沥青的大气稳定性越好，其抗“老化”能力越强。 (2)沥青基和改性沥青基防水材料 常用的沥青基和改性沥青基防水材料包括用于防水工程底层的冷底子油、乳化沥青;用于防水卷材或密封材料的沥青玛脂、树脂沥青、橡胶沥青等。 (3)防水卷材 防水卷材分为沥青基、塑料基、橡胶基卷材。沥青基卷材包括用油纸、油以及以石棉布、麻布或合成纤维布等作为胎基的沥青卷材，以及用填料掺人沥青后压制成型的无胎基卷材。塑料或橡胶基卷材不仅具有机械强度高、耐老化、耐腐蚀性能好的特点，还可以单层铺设、采用冷施工的方法，较沥青油毡施工更方便、防水效果更好。 (4)防水涂料 建筑工程的防水涂料主要有沥青涂料和高分子涂料，用于屋面、墙面、水池、沟槽、下水管及地下结构等工程的防水。评价防水涂料的性能好坏，主要应考虑良好的防水防潮与防渗性、防腐蚀、在大气环境下的稳定性和抗老化性，满足一定强度要求，并且施工方便。 (5)建筑密封材料 建筑密封材料用于有一定宽度的建(构)筑物的间隙，采用填塞、灌注或在铺设盖布的局部浇涂密封等方法防水。评价建筑密封材料的性能好坏，主要应考虑其粘结性延性、耐热性、低温柔性以及施工要求等;对于一些特殊环境，如路、桥等受振动、循环荷载的建(构)筑物密封，应满足特殊性能的要求。
        • 竹、木材料
          • 1)木材 木材轻质高强，加工方便，导电和导热性能低，有很好的弹性和塑性，能承受冲击和振动等作用。木材作为工程材料有以下缺点，如构造不均匀，各向异性，容易吸湿、吸水而导致力学和物理性能上的变化，容易腐朽、虫蛀和燃烧，天然疵病较多，且耐久性较差。目前矿用木材主要作为矿井支护材料、枕木、背板等，但因井下环境较差，对服务时间较长的木材应进行防腐处理。 2)竹材 竹材可以作为木材的部分替代品，具有抗拉性能好、价低、易加工等优点，但存在抗弯性能差、易腐朽、易燃烧等缺陷。为克服这些缺陷，可以对竹材进行热压预处理。
        • 其他矿用材料
          • 菱苦土
            • 菱苦土是一种气硬性无机胶凝材料，主要成分是氧化镁(Mg0)，属镁质胶凝材料。用氯化镁溶液调和菱苦土，硬化后其抗压强度可达40~60MPa，但其吸湿性较大，耐水性较差;用硫酸镁、铁矾等作调和剂，可降低吸湿性，提高耐水性。
          • 橡胶
            • 橡胶是一种玻璃化转变温度T较低，在室温下具有高弹性的高聚物。橡胶的主要特点是在-50~+150℃范围内，具有极为优异的弹性，在外力作用下，变形量可以达到百分之几百，并且在外力取消后，变形可完全恢复。此外，胶还具有良好的抗拉强度、耐疲劳强度，良好的不透水性、不透气性、耐酸碱腐蚀性和电绝缘性等。由于橡胶良好的综合性能，在工程中广泛用作防水材料和密封材料等。
          • 建筑塑料
            • 建筑塑料是以合成树脂为主要原料，加入填充剂、增塑剂、稳定剂等添加剂，在一定温度和压力下制成的一种有机高分子材料。具有重量轻、强度高、绝缘性能好、减振、吸声和隔热性好、成本低、加工方便，以及具有出色的装饰性能和优良的抗化学腐蚀性等特点。
  • 3.矿业系统与工程设计
    • 3.1矿井开拓与井巷布置
      • 3.1.1 矿井开拓方式与通风方式
        • 矿井的开拓方式
          • 矿井开拓方式是矿井井筒形式、开采水平数目、运输大巷布置方式总称。根据矿区总体设计的原则，选择矿并开拓巷道的布置和生产系统的技术方案，总体安排井田内各开采层位的开采方法和顺序。主要内容包括: (1)确定井田内开采阶段、水平、采区、盘区或带区的划分; (2)确定井简位置、数目、形式、功能、装备; (3)确定井底车场形式、能力、线路和硐室; (4)确定运输大巷和总回风道位置、数目、装备、方向和坡度; (5)确定各矿层、采区、盘区或带区的开采顺序、采掘接替和配采方式; (6)确定开拓延深、技术改造和改扩建方案。 矿井开拓方式 按井筒形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓等四类; 按开采水平数目可分为单水平开拓和多水平开拓两类; 按运输大巷布置方式可分为上山式、下山式及上下山混合式三类。
          • 立井开拓方式
            • 立井开拓是指主、副井均为立井，并通过一系列巷道到达矿层的一种开拓方式是我国矿山地下采矿的主要开拓方式。 根据矿层斜长或垂高、矿层倾角、开采层数目及层距离等条件不同，立井开拓可分为单水平开拓和多水平开拓两类。按井田内划分、开采水平设置及开采方式不同，又可组合成多种井田开拓方式。 (1)立井单水平开拓采用立井单水平开拓时，全井田只设一个开采水平。在井田中部开凿主、副井筒到开采水平位置后，施工井底车场、主要石门(当井底车场巷道直接与大巷相连时，无需主要石门)及大巷，然后进行采区准备。 这种开拓方式的巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风路线短，建井速度快，投产早。但是上山阶段的分带回风是下行风，故应注意巷道通风，避免如瓦斯等有害气体的聚积。这种方式一般适用于矿层倾角小于12°，地质构造简单，矿层埋藏较深的矿井。 (2)立井多水平开拓当井田内矿层垂直方向范围大时，可采用两个或多个水平来开采整个井田，能较合理地兼顾浅部和深部的开采。采用立井多水平开拓时，大致在井田中部开凿主井和副井，至第一水平位置后，开掘井底车场、主要石门和大巷，进行采区准备和开采。在第一水平减产前若干年，进行矿井开拓延深及第二水平的开拓准备，临第一水平减产前第二水平投人生产并逐步接替第一水平的生产。如还有下水平，仿此进行以下水平的开拓、准备和开采，直至采完全部井田。立井开拓的适应性强，一般对冲积层厚、水文地质条件复杂的矿井，多水平开采以及煤层赋存深的矿井，一般应采用立井开拓。
          • 斜井开拓方式
            • 斜井开拓是指主副井简均采用斜井的井田开拓方式。 按斜井与井田内划分方式的不同，可分为集中斜井和片盘斜并两大类。 集中斜井与立井相似，也分为单水平、多水平和上山式、上下山式、混合式等多种开拓方式。 片盘斜井开拓方式简单，在小型矿井中应用很广。 采用斜井开拓时，一般开掘的井筒数目较多。新建矿井一般在井田走向中部开凿一对斜井作为主井和副井，新建特大型或大型矿井，根据需要可以开掘两个副斜井，生产矿井可以随着生产发展，增开副斜井或主斜井。 斜井井筒的倾角由井巷布置和提升设备的要求确定，如采用普通胶带运输斜井倾角一般不超过 16°。为便于井口工业场地及井底车场布置及建井时的通风，主副斜井的倾角宜大体一致。 斜井井筒的方向根据矿井地形、矿层赋存状况等有沿层、穿层和反斜三类。在井田内矿层赋存不深、表土层无流沙层、水文地质条件简单、开采缓倾斜和中倾斜矿层条件下，采用斜井开拓方式具有较好的技术经济效果。
          • 平硐开拓方式
            • 自地面利用水平巷道进入地下矿层的开拓方式，称为平硐开拓。平硐开拓系统简单，施工方便，在我国一些地形为山岭和丘陵的矿区较为常见。采用平开拓方式时井田内的划分、巷道布置与前面所述的立井、斜井开拓方式基本相同，其区别主要在于进人矿层的方式不同。 根据平硐与矿层走向的相对位置不同，分为走向平硐开拓、垂直走向平开拓。当受矿层风化和地形侵蚀的影响，平硐洞口部分也可斜交于矿层走向(斜交平)。 根据矿井的生产能力和运输方式，平硐开拓可以分为单平硐或多平硐方式。采用轨道运输的中小矿井和个别大型矿井采用单平硐开拓，另设有回风并。大部分轨道运输的大型矿井和特大型矿井采用两个或两个以上的平硐开拓，其数目需要做具体的技术经济比较。一般主平硐用于运煤和通风等，副平硐用于运料、出矸、进风、行人等。 平硐内多采用矿车运输，各采区采出的矿石，在装车站装人矿车后，由电机车牵引经主平硐直接运出硐外。并下所用物料及设备装人矿车(平板车或材料车)由电机车牵引从地面直接进入平硐，到各采区下部车场，再经轨道上山转到各使用地点。平内也可采用强力胶带输送机运输和汽车运输。地下涌水由各采区巷道流入平硐水沟中，自行流出地面。为排水方便，平硐必须有3%~5%的流水坡度。
          • 综合开拓方式
            • 综合开拓方式指采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的开拓方式。 综合开拓是在矿井生产发展和开采技术进步的过程中逐渐形成，一般在生产矿井改扩建中实施了具体的改造，形成了新的开拓方式，而后在新建矿井中进一步完善设计而发展形成的。对于地面地形和矿层赋存条件复杂的井田，如果主、副井简均为一种井简形式可能会给井田开拓造成生产技术上的困难，或者在经济上不合理。在这种情况下，可以根据井田矿层赋存特征和开采要求，充分发挥三种井筒(硐)形式的优越性，扬长避短，对不同井硐形式进行优势组合是很有必要的。 综合开拓可分为斜井一立井、平硐一立井、平硐一斜井三种基本类型。按主副井配置不同，又可分为主斜井一副立井、主立井一副斜井，主平硐一副立井、主平硐一副斜井等多种形式，也可有单水平、多水平，上山、上下山等多种布置方式。 主斜井一副立井是大型矿井比较理想的开拓方式，可用于开拓赋存不深、近水平矿层的矿井，或井田斜长大、下部矿层深的矿井。 主立井-副斜井开拓方式简单、经济，只适用于井田斜长不大，能以一个水平开采的小型矿井。 平硐一斜井(立井)开拓应根据矿层特征和地形条件，合理选择工业场地及井(硐)口位置，做好井上下工程的协调、衔接，处理好矿井前后期的生产建设关系。
        • 矿井通风方式
          • 通风系统是矿井安全生产的基础，建立平时能够满足生产需求，灾变时期能够保证主要通风机正常运转、风流快速调控的通风系统是现代化矿井安全生产的需要。矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。矿井通风的基本任务是向矿井各作业点供给新鲜空气，冲淡有毒有害气体和粉尘，调节井下气候，为井下人员创造良好的工作环境。 矿井通风方式根据入排风并布置方式可分为中央式、对角式、混合式和区域式。 矿井通风方法按主要通风机的安装位置不同分为抽出式、压入式及混合式三种。 通风网络是风流在矿井中分岔、汇合的路线结构形式，串联、并联和角联是通风网络中各分支的基本联接形式。一般将仅由串联和并联组成的网络，称为简单通风网络，包含多条角联分支的网络，称为复杂通风网络。
          • 矿井生产的通风方式
            • 根据井筒的布置方法不同，矿井生产期间的通风方式有:中央式、对角式、混合式和区域式通风。 (1)中央式 人风井和排风井均布置在矿体(井田)的中央，根据人排风井沿倾斜方向相对位置不同，又分为中央并列式和中央边界式(中央分列式)。 中央并列式通风可以充分利用主副井和工业场地，通风构筑物集中，减少风井施工的工作量，系统形成快;但风路长度、风压或风阻随工作面位置变化大，易风。随着矿井规模扩大和施工速度提高，在工业广场附近布设风井也已经不少。它采用主、副井进风，风井出风，这种通风方式也应该列人中央并列式通风。因为工业广场不设风井的中央并列式通风系统控制范围有限，适用于建井初期、小型矿并或风量要求不高的矿井;设有风井的中央并列式通风可以满足大型矿井的风流要求。中央边界式排风井布置在井田上部边界走向中部，中央边界式通风的优缺点及适用条件介于中央并列式和对角式之间，适于井田走向长度较大、煤层赋存不深、倾角不大的矿井。 (2)对角式 人排风井分别位于井田的两翼。人风井位于井田中央，排风井位于井田两翼(沿倾斜方向的浅部)，称为两翼对角式。人排风并分别位于井田的两翼称为单翼对角式。人风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小排风井，无总回风巷，称为分区对角式。 两翼对角式通风的风路长度、风压或风阻变化小，风量小，通风系统简单、可靠;但一般排风井数目较多，占用通风设备多，形成通风系统的工程量较大，时间较长，工业场地分散。这种通风方式多用于通风要求很严格的矿井，如有害气体涌出量大，矿体(煤层)易自燃的矿井，有害气体有突出危险的矿井;还用于井田或矿体面积大的矿井，特别是并田或矿体走向长度大的矿井，生产能力大以及矿井生产后期。 (3)混合式 混合式指通风方式由以上多种方式混合，如中央分列式一对角式混合，中央并列式-对角式混合等。混合式设置的入排风井的数量较多，系统复杂，通风能力大，布置灵活。混合式通风大多是生产矿井扩大井田开采范围，矿井改扩建或合并所形成，应用应根据具体条件确定。 (4)区域式 在井田的每一个生产区域开凿人排风井，分别构成独立的通风系统。这种通风方式各区域之间互不影响，便于风量调节:安全出口多，抗灾能力强;进回风路线短，通风阻力小。但风井和通风机数量较多，场地分散，管理复杂。并田走向长、产量大、需要风量大，有瓦斯突出的矿井可采用这种通风方式。 必须指出，矿井通风方式具有时限性和局部性，在矿井生产服务期内，阶段性地改变通风系统方式是正常的，如井田走向长的矿井，投产初期采用中央并列式通风，随着矿井开采范围的扩大，中后期可改为中央分列式或对角式通风。
          • 井巷施工通风方式
            • 矿井井巷工程施工时，为了保证工作面具有足够的氧气，需要采用局部风机不断地向工作面供给新鲜空气，排除污浊空气。并巷施工时的通风方式可分为压入式、抽出式、混合式三种，其中以混合式通风效果最佳。
          • 其他通风方式
            • 按风流获得的动力来源不同，可分为自然通风和机械通风两种。 矿用通风机的安设根据其安装位置和服务范围分主要通风机、局部通风机和辅助通风机。 主要通风机:安装在地面，供全矿井、矿井一翼或一个分区使用的通风机: 局部通风机:供井下局部使用的通风机: 辅助通风机:指为解决矿井通风系统某一分区通风阻力过大，主要通风机不能供给足够风量而安设的通风机。
      • 3.1.2 矿山井巷布置与断面设计
        • 矿井巷道分类
          • 根据不同的分类方法可以将井巷分为多种类型。 按井巷空间位置可分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道和硐室; 按巷道的用途和服务范围可分为开拓巷道、准备巷道、回采巷道和探矿巷道等。 煤矿井巷开拓布置见图 3.1-1，金属矿山开拓布置见图 3.1-2。
          • 垂直(直立)巷道
            • (1)立(竖)井。有通达地面出口，是进入地下的主要垂直巷道。位于井田中部的担负矿井主要提煤任务的称为主井，担负人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的称为副井。位于井田中部或边界，担负矿井回风、安全出口、地质勘探或临时提升的称为风井。 (2)暗立井(盲立井)。没有直接通达地面的出口的垂直巷道。根据其所担负的任务不同可分为主暗立井(下一水平的煤炭提升井)、副暗立井(下水平的矸石提升、物料及人员的升降等)、溜煤井。
          • 水平巷道
            • (1)平硐。有一个通达地面的出口，是进人地下的主要水平巷道。一般除运煤外还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。若开掘两条平硐，根据用途不同，也可分成主平硐和副平硐。 (2)平巷。没有通达地面的出口，在地下的煤层中或岩层中沿其走向所开掘的水平(5°以下坡度)巷道。一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷等。 (3)石门。没有通达地面的出口，在岩层中开掘的垂直或斜交于岩层走向的水平巷道。一般有联络石门、运输石门、回风石门等。 (4)煤门。没有通达地面的出口，在煤层中开掘的垂直或斜交于煤层走向的水平巷道。一般在厚煤层中较为常见。
          • 倾斜巷道
            • (1)斜井。有一个通达地面的出口，是进入地下的主要倾斜巷道。其用途与立井相同并有主、副井之分。 (2)上山。没有通达地面的出口，且位于开采水平之上，沿煤层或岩层从主要运输大巷由下向上开掘的倾斜巷道。根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等。根据其用途不同，可分为输送机上山、轨道上山或行人上山等。 (3)下山。它的位置和开掘方向与上山相反。除溜煤下山、输送机下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料以外，其他与上山相似。 (4)溜煤眼。专作溜煤用的小斜巷。 (5)开切眼。连接区段运输平巷和区段回风平巷的斜巷，准备开采的采煤工作面
          • 硐室
            • 在井下生产系统中，还必须设置一定数量的硐室。硐室实际上就是长度较小，断面较大的特殊巷道。一般有变电所、水泵房、火药库、电机车库、躲避所、并下调度室、候车室等。
          • 探矿井巷
            • 探矿井巷是为了探明矿体而开凿的勘探竖井、斜井、天井、沿脉巷道和穿脉巷道等
        • 立井井筒断面设计
          • 井筒净断面设计
            • 井筒净断面尺寸主要是根据提升容器的规格和数量、并筒装备的类型和尺寸、井筒布置方式以及各种安全间隙来确定，并对通过井筒的风速进行校核。井筒净断面尺寸的确定通常按以下步骤进行: (1)根据井筒的用途和所采用的提升设备，选择井简装备的类型，确定井筒断面的布置形式。 (2)初步选定罐道梁型号、罐道截面尺寸或罐道绳的类型和直径，并按相关规定确定间隙尺寸。 (3)根据提升间、梯子间、管路、电缆占用面积和罐道梁宽度、罐道厚度以及规定的间隙，用图解法或解析法求出井简近似直径。当井筒净直径小于6.5m时，按0.5m进级;大于 6.5m 时，一般以0.2m进级确定井筒直径。 (4)根据已确定的井筒直径，验算罐道梁型号及罐道规格。 (5)根据验算后确定的井简直径和罐道梁、罐道规格，重新作图核算，检查断面内的安全间隙，并作必要的调整。 (6)根据通风要求，核算井筒断面，如不能满足，则最后按通风要求确定井筒断面。无论是罐笼井还是箕斗井，刚性设备还是柔性设备，井简净断面尺寸的确定方法都基本相同。 通常先确定提升间和梯子间尺寸及其相对位置; 然后按照安全间隙要求采用解析法或作图法求得近似的井简直径，并确定提升容器在井简内的具体位置; 最后进行调整，得到井筒的净断面尺寸。
          • 井筒井壁结构设计
            • 井壁是井筒承受地压、封堵涌水、防止围岩风化等的圆简状结构物，是井筒的重要组成部分。立井井壁的结构主要有砌筑井壁、整体式现浇混凝土井壁、锚喷混凝土井壁和整体预制式、预制装配式井壁以及复合井壁等几种类型。 复合井壁由两层以上的同种材料或不同材料井壁组合而成，多用于冻结法凿井的永久性支护，也可用于具有膨胀性质和较大地应力的岩层中，解决由冻结压力、膨胀压力和温度应力等所引起的井壁破坏，达到防水、高强、可滑动三个方面的要求。 锚喷混凝土井壁利用锚杆来锚固井壁围岩，同时用喷射混凝土封闭筒壁，从而在井筒围岩一定范围内形成稳定的承载结构体。考虑并简装备要求，锚喷混凝土井壁在井筒中受到限制:在岩层稳定的井筒中，锚喷混凝土井壁主要用作临时支护。
          • 井筒装备
            • 井筒装备是指安设在整个井深内的空间结构物，主要包括罐道、罐道梁、并底支承结构、钢丝绳罐道的拉紧装置以及过卷装置、托罐梁、梯子间、管路、电缆等。其中罐道和罐梁是井筒装备的主要组成部分。罐道作为提升容器运行的导轨，其作用是消除提升容器运行过程中的横尚摆动，保证提升容器高速、安全运行，并阻止提升容器的坠落。 井筒装备按罐道结构不同分为刚性装备(刚性罐道)和柔性装备(钢丝绳罐道)两种。 刚性装备是指由罐道和罐道梁(或托架)组成的沿井筒深度安设而构成的空间结构体系。除了罐道和罐道梁(简称罐梁)以外，还包括梯子间、管路、电缆、井口和井底金属支承结构，以及托管梁、电缆支架、过卷装置等。 柔性装备采用钢丝绳作罐道，不需设置罐道梁。罐道绳的两端在井上和井底由专用装置固定和拉紧，井筒内不需设置罐道梁。 钢丝绳罐道主要包括:罐道钢丝绳、防撞钢丝绳、罐道绳的固定和拉紧装置、提升容器上的导向装置、井口和井底进出车水平的刚性罐道以及中间水平的稳罐装置等。柔性装备具有节省钢材、节约投资;结构简单、安装方便;井内无罐梁，通风阻力小;绳罐道具有柔性，提升容器运行平稳等优点。
        • 巷道断面设计
          • 断面选型
            • 矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为曲线形和折线形两大类。 前者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等;后者如矩形、梯形、不规则形等。 巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道用途及其服务年限、所处的位置(即作用在巷道上地压的大小和方向、围岩性质)、选用的支架材料和支护方式、掘进方法和采用的掘进设备等因素。一般情况下，巷道的用途和服务年限是考虑选择断面形状的重要因素。 服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利; 服务年限短的准备巷道或回采断面多采用断面利用率高的梯形或矩形断面。 在选择断面形状时，作用在巷道上的地压大小和方向也起主要作用。 当顶压较大侧压较小时，则应选用直墙拱形断面(半圆拱、圆弧拱或三心拱); 当顶压、侧压都很大且有严重底鼓时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。
          • 断面尺寸确认
            • 巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量及规格，人行道宽度和各种安全间隙，以及通过巷道的风量等。 根据上述诸因素和有关规程、规范的规定，首先定出巷道的净断面尺寸，并进行风速验算;其次，根据支护参数、道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许加大值(超挖值)计算出巷道的计算掘进断面尺寸;最后，按比例绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
    • 3.2矿井生产与采选方法
      • 3.2.1 矿井的生产系统
        • 矿井提升系统
          • 矿井提升系统的类型
            • (1)立井提升 立井提升根据所使用提升机和提升钢丝绳数量的不同可分为单绳提升系统和多绳提升系统， 根据提升容器的不同可分为箕斗提升系统、罐笼提升系统和混合提升系统; 根据提升机布置的不同可分为塔式提升系统和落地式提升系统。 立井提升系统的主要作用是在井简内沿垂直方向实现物流和人流的运输，是联系井上井下的咽喉要道，担负着矿石和废石的提升、人员和设备的升降以及材料的下放等任务。立井提升系统在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。 立井提升可以采用单绳缠绕式提升机，也可以采用多绳摩擦式提升机或布雷尔式提升机等。在我国，一般单绳缠绕式提升机多用于深度小于600m的矿井，多摩擦式提升机多用于深度 300~1400m 的矿井。多绳摩擦式提升有塔式和落地式两种方式，都应用比较普遍。 (2)斜井提升 斜井提升主要采用串车、箕斗和胶带输送机三种提升方式。斜井串车提升可分为单钩与双钩串车提升两种。 单钩串车提升生产能力小，但可用于多水平提升: 双钩串车提升生产能力较大，但只能用于单水平提升。 斜井串车提升适用于倾角 25°以下的斜井井筒。 斜井箕斗提升具有提升速度大，生产能力高，容器自重小及装卸载容易实现自动化等优点，但需要设置装卸载设备、建造煤仓或矿仓，基建投资大。斜井箕斗提升适用于倾角 25°~30°的斜井井筒。通常情况下，采用箕斗提升时，另外需要设置一套串车提升，用于提升矸石、下放材料、升降人员等。 斜井胶带运输机提升为连续运输，运输量大，易实现自动化，主要适用于倾角小于18°的斜井井筒。
          • 矿井提升设备及设施
            • (1)矿井提升机 矿井提升机是矿山生产的重要设备之一，它分为缠绕式提升机和摩擦式提升机两大类。 缠绕式提升机分为单绳缠绕式提升机和多绳缠绕式提升机， 单绳缠绕式提升机分为单卷简提升机、可分离式单卷简提升机及双卷简提升机。 摩擦式提升机分为单绳摩擦式提升机和多绳摩擦式提升机，多绳摩擦式提升机又分为塔式提升机和落地式提升机。 (2)提升容器 提升容器有罐笼、箕斗和罐笼-箕斗的组合形式等。 罐笼能完成矿石、废石、人员、材料和设备的综合提升任务，灵活性大;其缺点是容器质量大，提升能力小。 箕斗的优点是容器质量小，提升能力大，便于实现自动化;其缺点是只能提升矿石和废石不能升降人员、材料和设备，井上、井下均需设置转载矿仓，还要设置粉矿回收设施基建工程量大，基建时间长。 罐笼-箕斗的组合式容器，集中了前两者的优点，能较好地完成综合提升任务，但容器质量大，结构复杂，井上、井下都要相应地增加一些辅助设施。 (3)钢丝绳提升钢绳(首绳)宜选用镀锌三角股钢丝绳和圆股钢丝绳，其根数多为偶数，一般为 2、4、6、8、10。为减少容器的扭转，提升钢绳中一半采用左旋，另一半采用右旋并互相交错排列。平衡绳(尾绳)一般采用不旋转镀锌圆股钢丝绳或扁钢丝绳。钢丝绳罐道是一种金属罐道，沿立井井筒敷设，使提升容器沿罐道平稳地运动罐道钢绳的上端固定在井塔(架)上，下端在井底以重锤拉紧(或在上端用液压拉紧)。钢丝绳罐道通常选用密封或半密封钢丝绳。 (4)其他装置 矿井提升常用的提升设备和设施除上述外，还有缓冲器、防坠器、阻车器、摇台、推车机、计重漏斗、快速换绳装置等辅助设备及设施。
        • 矿井运输系统
          • 机车运输
            • 机车运输设备在生产过程中可运送矿石废石、材料、设备和人员等，主要由矿车牵引设备和辅助机械等设备组成，常与耙矿、装矿带式输送机或无轨运输等设备组成有效的运输系统，它是组织生产，决定矿山生产能力的主要因素之一。机车运输设备主要包括: (1)窄轨电机车 窄轨电机车是指轨距为600mm、762mm和900mm的电机车。在非煤矿山使用最广，主要有架线式电机车和蓄电池电机车两种，通常按黏着重量分为1.5t、3t、6t、7t、10t、14t、20t、30t等。 (2)矿用车辆 矿用车辆一般由机车牵引沿轨道运行，按用途分类，矿用车辆有运送矿石(或废石)的矿车，运送人员的人车和专用车辆(材料车、炸药车、水车、消防车、卫生车等):按货物性质不同，货车包括运输松散货物的矿车，木材车和运输设备的平板车;按构造不同，有固定式、翻斗式、曲轨侧卸式、底卸式、底侧卸式矿车、梭式矿车和自行式矿车等。 (3)装、卸设备及设施 矿山机车运输常用的装卸设备根据结构形式的不同可分为移动式和固定式两种 移动式装载设备包括带行走机构的装岩机和斗式转载车; 固定式装载设备包括装(放)矿闸门、振动放矿机、带振动底板装置的组合闸门、板式给矿机等。
          • 无轨运输
            • 最为普遍的无轨运输设备是汽车运输，其主要优点是生产率高，机动性好，可适应较大坡度，回转半径小。缺点是价格昂贵，结构复杂，轮胎损快，维修困难，在利用柴油机驱动时，必须有废气净化装置，通风风量也需加大。 胶带运输机是一种可实现连续运送物料的运输设备，具有很高的生产能力，可以与连续采矿设备与工艺配合，实现连续采矿。胶带运输机种类很多，但均由机头、机尾和机身3部分组成。 机头即传动装置，包括电动机、减速箱和带动胶带旋转的主动滚筒: 机尾即拉紧装置，由拉紧滚筒和拉紧装置组成: 机身由胶带、托滚和托架组成。
        • 矿井通风系统
          • 集中通风与分区通风
            • 集中通风系统即全矿一个通风系统，其主要适用条件为:矿体埋藏较深，走向长度不太长，分布较集中，且连通地面的老硐、采空区、崩落区等漏风通道较少的矿山; 或矿体走向较长，分布较为分散，但矿体各采区或矿段便于分别开掘回风井，安装扇风机，构成全矿并联回风系统的矿山，均可采用全矿集中通风系统。 分区通风系统即将全矿划分成几个独立的通风系统，其主要适用条件为:矿体走向很长或矿脉群用平硐溜井开拓的;矿床地质条件复杂，矿体分散零乱或矿体被构造破坏，天然划分为几个区段并和采空区、崩落区与地表连通处较多，漏风较严重，且各采区之间连接的主要运输井巷很少，易于严密隔离的;或矿井各采区、矿段有贯通地表的现成井巷可利用作为各分区通风系统的主进、回风井巷，且各分区之间易于严密隔离的矿山;以及矿石或围岩具有自燃危险需分区反风或需采取分区隔离救灾措施的矿山。
          • 风井的布置形式
            • 按照全矿统一通风系统与分区通风系统的进风井和回风井相对位置的不同布置形式，可分为对角式(对角单翼式与对角双翼式)、中央式(中央并列式、端部并列式和中央分列式)、混合式三种布置形式。 对角式一般具有风路短，风压小且比较稳定、各分支风量自然分配较均匀，进风井、回风井相距较远，井底车场漏风小，污风和噪声污染工业场地较少等优点;缺点是，基建井巷工程量大、投资多，基建时间长，通风网路中易产生角联，污染风流的稳定性，主扇供电检修和管理不方便，当采用多台风机并联运转时，不易实现反风。 中央式的优缺点与对角式相反。混合式的优点是当矿床走向特别长，矿床范围较大时，有利于分期建设，分期投产。缺点是风量控制调节较为复杂，投资大，管理不便。
          • 采场工作面通风
            • 采场工作面通风一般均采用贯穿风流通风，而无底柱分段崩落法和分层崩落法以及下向(上向)进路充填法的采矿、掘进作业均在独头进路中进行，需采用局部通风。 多级机站压抽式通风系统是在井下设立数级扇风机站，接力地将地表新鲜风流经由进风井巷压送到井下作业地点，而污风同样由数级扇风机经回风井巷抽送出地表。通风系统中每级机站由多台相同的扇风机并联组成，各级机站之间为串联工作，在通风网路中，各级机站的工作方式既是压人又是抽出，并下由多个类似的独立的通风分系统组成全矿的通风系统。
        • 矿井排水系统
          • 地下开采工作中，地下水从含水岩层或裂隙中不断涌出，除地平面以上的矿床或矿床上部采用平硐开拓时矿坑水可沿平硐一侧排水沟自流排出地表外，采用竖井、斜井、斜坡道开拓时，均需在地下设置水仓和水泵房，将矿坑水汇流至水仓并导流至水泵房吸水井中，由安设在水泵房的水泵，经敷设在水泵房、管子道及副井中的专用排水管道排出地表。 矿井排水系统可分为直接排水系统、分段排水系统和主水泵站排水系统。 (1)直接排水系统是在单阶段开采时，在井底车场附近设置水泵房，矿坑水流入水仓经水泵直接排出地表。当多阶段开采时，各个阶段均设水泵房，各个阶段的矿坑水经各个阶段的水泵直接排出地表，即各个阶段独立排水。这种排水系统要求在每个阶段均需开掘水泵房和水仓，排水设备分散，排水管道多。若阶段数目较多，在技术和经济上均不合理，故很少采用。 (2)分段排水系统也可视为串接排水系统。当开采阶段数目不多时，各个阶段均设水泵房，将下阶段的矿坑水排至上一阶段，连同上一阶段的矿坑水排至再上一阶段最后集中排出地表。 (3)主水泵站(房)排水系统。多阶段开拓时，在设计中普遍采用主水泵站(房)排水系统，即选择涌水量较大的阶段设置永久水泵房，其上部未设水泵房阶段的矿坑水沿放水管道或放水井下流至主水泵站阶段的水仓，最后与主水泵站阶段的矿坑水一起排到地表。
        • 矿井充填系统
          • 矿井充填是指利用尾砂、废石等固体废弃物填充开采后留下的采空区的技术，该技术能够处理大量的尾矿等固体废弃物，减少甚至消除地表尾矿堆积带来的环境污染问题和尾矿管理成本;同时，采空区充填还可以改善并下采场围岩稳定性，显著提高矿石回收率和井下工作安全性。 矿山充填技术的发展大致经历了三个阶段，依次为干式充填、水砂充填、胶结充填。胶结充填依据充填材料的不同可细分为尾砂胶结充填、废石胶结充填以及其他胶结充填(例如废石一尾砂、棒磨砂、赤泥等)。尾砂胶结充填是金属矿山充填最为常见的充填技术。 充填材料一般由骨料(尾砂、废石等)、胶结料、拌和水(工业用水或矿井处理水)以及添加剂(泵送剂、早强剂、减水剂、缓凝剂等)组成。 充填材料配比应满足充填料管道输送性能、强度、稳定性能、成本以及制备工艺的要求。
      • 3.2.2 采矿方法
        • 采矿方法就是矿块的开采方法，它包括采准、切割和回采三项工作。根据回采工作的需要，设计采准和切割巷道的数量、位置与结构并加以实施，开掘与之相适应的切割空间，为回采工作创造良好的条件。
        • 采矿方法分类
          • 根据对顶板和围岩地压管理方法的不同，采矿方法分空场采矿法、崩落采矿法充填采矿法。
          • 空场采矿法
            • 空场采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱。在回采过程中不崩落围岩，不充填采空区，而用空场的侧帮岩石和所留的矿柱或人工支护来支撑采空区顶板围岩。细分有留矿采矿法、房柱采矿法、阶段矿房法等，该类采矿方法要求矿石和围岩都要稳固
          • 崩落采矿法
            • 崩落采矿法以矿块为单元单步骤回采，随着回采工作面的推进，崩落围岩，利用崩落的围岩管理和控制地压。细分有单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法和阶段崩落法四种。采用崩落采矿法的前提条件是覆岩容易破坏和地表允许塌陷。
          • 充填采矿法
            • 随着回采工作面推进，用废石、尾砂等充填材料充填采空区，由充填体支撑围岩。细分有单层充填、分层充填、进路充填和分采充填采矿法。充填采矿法突出的优点是矿石损失贫化小，但效率低、阶段间矿柱回采困难。
        • 采矿工艺
          • 采准工作
            • 采准工作指在已开拓完毕的矿床里掘进采准巷道，将阶段划分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件。采准工作的类别与所采用的采矿方法有关，不同的采矿方法，需要施工的采准工作数量和位置有所不同。 矿块采准工程包括:穿脉运输巷道、人行通风井、溜井、矿块内的联络道;矿块底部结构中的电耙道;电耙硐室、斗穿、斗颈，平底结构中的堑沟巷道、出矿穿脉，凿岩硐室、凿岩巷道、切割横巷，切割天井、设备井等工程。
          • 切割工作
            • 切割工作是指在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间(拉底或切割槽)，有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状(称为辟漏)，为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。因此，切割工作包括开掘补偿空间(拉底、拉槽)和劈漏两项工作。
          • 落矿
            • 回采工作中，将矿石从矿体分离下来并破碎成一定块度的过程，称为落矿。大多数金属矿床矿石坚硬(坚硬和硬矿石占72%)，通常采用凿岩爆破方法落矿，也称为钻爆法落矿。此外，还有机械落矿、水力落矿和溶解落矿等。机械落矿仅在中硬以下的软矿石中使用。水力落矿是利用高压水射流，将脆而软的矿石击落，再用水或其他方式运出破碎的矿石。溶解落矿是利用水作溶剂，将有用矿物溶于水中，运出水溶液，再从中把有用矿物分离出来。
          • 运搬
            • 将回采崩落的矿石，从工作面运搬到运输水平的过程，称为矿石运搬。矿石运搬的生产率，决定着回采强度的大小以及回采作业的集中程度。因此，对这项工作过程的基本要求，就是提高生产率和降低生产费用。 矿石运搬方法有重力运搬、机械运搬、爆力运搬和水力运搬等。前两种方法应用较多，爆力运搬应用范围有限，而水力运搬应用极少。机械运搬方法又分为电耙运搬振动给矿机和输送机运搬与自行设备运搬。矿石运搬方法和采矿方法密切相关，在采矿方法选择时确定。
        • 采矿方法及其应用
          • 空场采矿法
            • 空场采矿法在回采过程中，将矿块划分为矿房和矿柱，第一步先采矿房，第二步骤再采矿柱。在回采矿房时，采场以敞空形式存在，仅依靠矿柱和围岩本身的强度来维护。矿房采完后，要及时回采矿柱和处理采空区。在一般情况下，回采矿柱和处理采空区同时进行;有时为了改善矿柱的回采条件，用充填料将矿房充填后，再用其他采矿法回采矿柱。 空场采矿法中应用较广泛的采矿方法有全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法。
            • 全面采矿法
              • 全面采矿法在阶段(或盘区)中把矿体划分为矿块，在矿块中留规则的和不规则的矿柱进行回采，或不划分矿块，在连续回采时，留下不规则矿柱。当顶板欠稳固，也可把矿块沿走向划分成分间进行回采。回采工作面成梯段形或直线形布置，可沿走向沿倾斜或逆倾斜推进。矿体厚度小于3m，整层回采;大于3m，分层回采。在回采过程中，将贫矿或夹石留下不采作为矿柱，矿柱的规格、形状、间距可灵活采用，主要取决于顶板的稳固性和矿石的价值。全面采矿法的矿块尺寸一般较大，采空区的暴露面积可达 200~500m’，最大可达 1000~2000m’以上。由于在空场内进行作业，要求矿石和顶板岩石稳固。
            • 房柱采矿法
              • 房柱采矿法用于开采水平和缓倾斜的矿体，在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置回采矿房时留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。该方法不仅能回采薄矿体而且可以回采厚和极厚矿体。矿石和围岩均稳固的水平和缓倾斜矿体是这种采矿法应用的基本条件。 矿房回采方法，根据矿体厚度不同而异:矿体厚度小于3m时，则一次采全厚;矿体厚度大于 3m 时，则应分层回采。
            • 留矿采矿法
              • 留矿采矿法是工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上面作业，自下而上分层回采。每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右(有时达35%~40%)，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再行放出，叫最终放矿。 留矿采矿法回采工作包括:凿岩、爆破、通风、局部放矿、顶平场、大量放矿等。回采工作自下而上分层进行，分层高度一般为2~3m。在开采极薄矿脉时，为了作业方便和取得较好的经济效益，采场的最小工作宽度为 0.9~1m。
            • 阶段矿房法
              • 阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法。根据落矿方式不同，阶段矿房法可分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法。前者要求在矿房底部进行拉底，后者除拉底外，尚需在矿房的全高开出垂直切割槽。对于垂直深孔球状药包落矿的阶段矿房法，深孔崩落的矿石借自重可全部溜到矿块底部放出。
          • 崩落采矿法
            • 崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。随着矿石崩落，强制或自然崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。崩落采矿法随着覆盖岩层的崩落，造成上覆岩层的变形和破坏，这种变形和破坏逐渐传到导地表，导致地表的变形与破坏，形成地表沉降和塌陷。因此，崩落采矿法的使用会对地表的环境造成较大的影响。崩落采矿法使用时，需要考虑地表环境是否允许变形和塌陷。 (1)无底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法是布置上、下阶段运输巷道，将阶段再划分为分段，分段高一般为 10m。各分段自上而下进行回采，回采的矿石经溜井下放到阶段运输巷道，装车运走。在每个分段掘进分段运输联络巷道以及由此巷道通向设备井的联络道。从分段运输巷道掘进回采巷道，其间距为 8~10m，上下分段的回采巷道一定保持交错布置。在回采巷道末端掘进分段切割平巷，每隔一定距离从切割巷道开掘切割天井，作为开掘切割立槽的自由面。切割立槽即为最初回采崩矿的自由面和补偿空间。 (2)阶段崩落法 阶段崩落法的基本特征是回采高度等于阶段全高。根据落矿方式该法分为阶段强制崩落法与阶段自然崩落法两种。 阶段强制崩落法方案可分为两种:一为设有补偿空间的阶段强制崩落法，另一为连续回采的阶段强制崩落法，连续回采的阶段强制崩落法目前使用范围逐渐扩大。根据矿体的厚度不同，矿块布置方式有两种，第一种是矿体厚度小于或等于30m时，矿块沿走向布置，矿块长度为30~45m，矿块宽度等于矿体厚度;第二种是矿体厚度为 40m以上时，矿块垂直走向布置，矿块长度及宽度均取30~50m。当矿体倾角较缓时阶段高度为40~50m;矿体倾角较陡时阶段高度为60~70m。一般情况下，阶段高度为 50~60m。底柱高度一般为12~14m，在矿石稳固性较差时，应更大些。运输巷道布置，开采厚矿体多采用脉外运输，极厚矿体多采用脉内、脉外环形运输系统。
          • 充填采矿法
            • 随回采工作面推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法，称充填采矿法。充填采空区的目的，主要是利用所形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方便条件。有时还用来预防有自燃性矿石的内因火灾。采场充填之前，需要首先架设充填挡墙，将待充填的采场与外界连通通道进行封闭，防止充填材料外泄。根据充填材料的脱水需求，考虑是否架设充填泄水管道，以方便充填体脱水。 中段回采的首采分层充填时，需要在中段底部构筑人工钢筋混凝土假底，以保护上部充填体，同时方便下中段顶柱的回收。此外，为了防止相邻矿体回采时，充填体向崩落矿体内垮落，需要施工隔离墙。待这些工作完成后，方可进行采场充填。 (1)充填挡墙 充填挡墙的作用主要有两个:一是密闭隔离作用，即将待充填区域与其他井巷工程隔离，为充填工作提供一个密闭的空间，防止充填料外溢;二是水作用，挡墙水效果好坏，直接影响到充填体的质量、回采作业的安全、回采的循环时间等。充填挡墙中埋设脱水管路，一般每隔0.5m高设一排，每排2~3根。挡墙架设时要有足够的强度，避免充填过程中，由于挡墙强度不够，导致充填跑砂，污染巷道，致使水沟和水仓清理工作量大。根据构筑所使用材料的不同，充填挡墙可分为块挡墙混凝土挡墙、木质挡墙、钢丝绳柔性挡墙四类。 (2)排水充填到采空区内的充填料浆，尤其是浓度低和尾砂较粗的料浆，仍含有大量自由水。一般而言，充填料浆的含水量越低，其强度越高。排水能够降低沉降尾砂体的孔隙水压力，增加尾砂颗粒的有效应力，进而提高充填体强度和稳定性。充填料浆排水方法有以下三种:溢流、水泵抽水和渗滤法。 (3)人工假底铺设 人工假底包括钢筋混凝土、钢结构、膏体充填、坑木和钢筋网柔性隔离五种形式其中，人工混凝土假底应用最为广泛。人工混凝土假底制作是从采矿结束后开始的，其中包括采场底板平整、碎矿垫层铺设、隔水塑料层铺设、钢筋网制作、混凝土浇筑等工艺过程。 为防止崩落的矿粉渗人充填料以及为运搬矿石创造良好的条件，在每层充填体的表面铺设 0.15~0.2m 厚的混凝土或高灰砂比进行底板硬化，表层强度要求 1d后可在其上进行凿岩，2~3d后即可进行落矿或行走运搬设备。 (4)隔离墙施工 隔离墙是将准备充填的巷道或分区与未采部分隔开，隔墙的作用主要是为第二步骤回采间柱创造良好的回采条件，以保证作业安全和减少矿石损失和贫化。 (5)充填接顶 常用的接顶方法有人工接顶和砂浆加压接顶。人工接顶就是将最上部一个充填分层，分为 1.5m宽的分条，逐条浇筑。浇筑前先立1m多高的模板，随充填体的加高逐渐加高模板。当充填体距顶板 0.5m高时，用石块或混凝土砖加砂浆砌筑接顶，使残余空间完全填满。这种方法接顶可靠，但劳动强度大，效率低，木材消耗也大。砂浆加压接顶是用液压泵，将砂浆沿管路压人接顶空间，使接顶空间填满。在充填前必须做好接顶空间的密封，包括堵塞顶板和围岩中的裂缝，以防砂浆流失。此外，还有采用喷射式接顶充填，将充填管道铺设在接顶空间的底板上，适当加大管道中砂浆流的残余压力，使排出的砂浆，具有一定的压力和速度，以形成向上的砂浆流，使此充填料填满接顶空间。 近年来，在充填材料中加人发泡材料，使充填材料充人采场后，体积膨胀，一方面减小充填体泌水后的体积缩减，另一方面，增大充填体与顶板的接触。
      • 3.2.3 矿物加工方法
        • 矿物加工方法
          • 矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、加工的手段和方法将矿石中有用矿物和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行加工和利用的方法。传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离(解离)，然后将有用矿物加以富集提纯无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫选矿。在选矿过程中选出的有用矿物叫精矿;被抛弃的无用矿物叫尾矿。对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得质量不同的产品的过程，称为选煤。 根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的不同要求，在生产实践中，可采用不同的矿物加工方法。常用的矿物加工方法主要有:重选法、浮选法、选法、电选法、化学分选法、生物分选法、特殊分选法等，其中重选法和浮选法应用最广，见表 3.2-1。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。
        • 矿物加工的主要生产流程
          • 矿物加工一般都包括三个基本工艺过程: 矿物加工前的准备(破碎与筛分，矿与分级)、 分选(重选、磁选、电选、浮选等)、 选后产品的处理作业(过滤、干燥脱水作业，尾矿处理等)，但不同的矿物加工方法有不同的工作内容。
          • 重选法生产流程
            • 重选法是根据矿物相对密度(过去称比重)的差异来分选矿物。密度不同的矿物粒子在运动的介质中(水、空气与重液)受到流体动力和各种机械力的作用，造成适宜的松散分层和分离条件，从而使不同密度的矿粒得到分离。 重选法的实质是一个松散一分层一分离的过程。重选法作业流程的具体内容是: (1)重选法的准备作业包括使有用矿物单体解离而进行的破碎与磨矿，对多胶性或含黏土多的矿石进行洗矿和脱泥，以及采用筛分或水力分级方法对入选矿石按粒度分级。矿石分级后分别入选，有利于选择操作条件，提高分选效率。 (2)选别作业是矿石分选的主要环节，选别流程有繁有简，简单流程由单元作业组成，如重介质分选、跳汰分选、摇床分选、溜槽分选。 (3)选后产品处理作业主要指精矿脱水、尾矿输送和堆放。
          • 磁选法生产流程
            • 磁选法是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。磁选法既简单又方便，不会产生额外污染。磁选法广泛地应用于黑色金属矿石的分选、有色和稀有金属矿石的精选、重介质选矿中磁性介质的回收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱除、来矿中铁物的排除以及垃圾与污水处理等方面。 磁选法的生产流程与所选矿物品种关系密切，常用的磁铁矿石分选工艺流程包括: (1)干式磁选。将矿物分离出尾矿，获得进一步进行深选的产品。 (2)湿式磁选。将深选产品进行二段或三段细磨，再进行二段或三段湿式磁选，得到最终精矿产品。其过程中需要对产品进行分级、脱泥，并分离出尾矿。 湿式磁选一般采用永磁圆筒型磁选机进行分选。 一段或二段磁选机底槽多采用顺流型， 三段或四段多为半逆流型， 球磨机排矿直接磁选时多用逆流型或顺流型。
          • 浮选法的生产流程
            • 浮选法是以各种颗粒或粒子表面的物理化学性质差异为基础，在气、液、固三相流体中进行分离的技术。由全油浮选、表层浮选发展至泡沫浮选。使希望上浮的颗粒表面疏水，与气泡一起在水中悬浮、弥散并相互作用，形成泡沫层，排出疏水性产物和亲水性产物，完成分离过程。浮选的选别前物料准备工作主要也是进行矿分级，达到适宜于浮选的浓度细度。浮选的分选工作主要有以下几个基本作业: (1)矿浆的调整与浮选药剂的加人。其目的是要造成矿物表面性质的差别，即改变矿物表面的润湿性，调节矿物表面的选择性。 (2)搅拌并造成大量气泡。借助于浮选机的充气搅拌作用，导致矿浆中空气弥散而形成大量气泡，或促使溶于矿浆中的空气形成微泡析出。 (3)气泡的矿化。矿粒向气泡选择性地附着，这是浮选过程中最基本的行为。 (4)矿化泡沫层的形成与刮出。矿化气泡由浮选槽下部上升到矿浆面形成矿化泡沫层，有用矿物富集到泡沫中，将其刮出而成为精矿(中矿)产品。而非目的矿物则留在浮选槽内，从而达到分选的目的。通常，浮选作业浮起的矿物是有用矿物，这样的浮选过程称之为正浮选;反之，浮起的矿物为脉石，则称之为反浮选(或称逆浮选)。 浮选工艺流程的选择，主要取决于矿石的性质及对精矿质量的要求、矿石在矿过程中的泥化情况、矿物的物理化学特性等，不同的规模和技术条件，往往决定了浮选流程的繁简程度，规模较小，技术经济条件差的选厂，不宜采用比较复杂的流程;反之，规模较大的选厂，为了最大限度地获得较好的技术经济效果，可以采用较为复杂的浮选流程。
          • 电选法生产流程
            • 电选法是利用各种矿物及物料的电性质不同而进行分选的一种物理选矿方法。电选的内容很广泛，包括电选、电分级、摩擦带电分选、介电分选、高梯度电选、电除尘等方面。电选的有效处理粒度通常为0.1~2mm，但对片状或密度小的物料如云母、石墨、煤等，其最大处理粒度则可达5mm左右，而湿式高梯度电选机的处理粒度则可下降到微米级。 电选有色和稀有金属矿物的工艺流程主要包括 (1)粗选:将初步磨碎的矿石通过振动筛、洗选机等设备进行筛分和洗选，去除杂质和废石，得到较为纯净的产品。 (2)磨选:将粗选得到的产品经过二级粉后，通过球机进行细，得到精矿。 (3)电选:将精矿通过电选机进行电选，分离出废石。 (4)浓缩:将产品的电选浓缩液通过其他设备进行浓缩处理，得到高品位的精矿。 (5)精炼:将高品位的精矿进行熔炼处理，得到最终纯净产品。 目前，电选法广泛用于有色和稀有金属矿物的分选，黑色金属矿的分选，砂金矿的精选，非金属矿物的分选和各种固体物料的分级等
        • 尾矿处理
          • 经选矿处理后所剩余的部分称之为尾矿。尾矿一般都需堆放在专门的尾矿库。
          • 尾矿的常用处理方法
            • (1)尾矿用作矿山地下开采采空区的充填料。在生产上采用的都是利用尾矿中的粗粒部分作为采空区的充填料。选矿厂的尾矿排出后送尾矿制备工段进行分级，把粗砂部分送井下采空区，而细粒部分进入尾矿库堆存。这种尾矿处理方法在国内外均已得到应用。 (2)用尾矿作为建筑材料的原料，如制作水泥，硅酸盐尾砂砖、瓦，混凝土骨料泡沫玻璃和泡沫材料等， (3)用尾砂修筑公路、海岸造田，用作路面材料、防滑材料等。 (4)在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。 (5)把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内，这是多数选矿厂目前最广泛采用的尾矿处理方法。
          • 尾矿堆存作业
            • 尾矿车间通常由尾矿输送及尾矿堆存工序组成，其作用是将暂时不能利用的尾矿堆存在尾矿库并防止固体废物污染环境，因此，尾矿库是矿山的一项重要安全设施，与周围居民的安全和农业生产有着重大关系，必须予以充分重视。砂泵站、回水泵站、输送管道、尾矿库是构成尾矿车间的主要设施。尾矿的运输和堆存方法取决于尾矿的粒度组成和水分含量。
          • 尾矿处理的意义
            • 尾矿常以矿浆状态排出。尾矿数量很大，占用不少土地;选矿厂排出的尾矿中常含有大量的药剂及有害物质，其来源为选矿过程中加人的浮选药剂以及矿石中的金属元素。因此选矿厂尾矿不能任意排放，以免造成污染和占用土地。保存尾矿的另一个意义在于保留尾矿中今后可能重新开发利用的有用矿物成分。因此，对选矿厂尾矿进行妥善处理有着十分重要的意义。
  • 4.矿业地面工业建筑建筑工程
    • 4.1矿区地面工业建筑结构与施工
      • 4.1.1 矿区工业建筑结构的类型及其应用
        • 井架
          • 井架的结构组成
            • 井架按建造材料不同可分为钢井架、钢筋混凝土井架、砖井架、木井架等。常用的钢井架结构一般包括头部、立架、斜架、井口支撑梁、斜架基础等五大部分。 头部是井架的上部结构，包括天轮托架、天轮平台、天轮起重架及防护栏杆等。 立架是井架直立的那一部分空间结构，用来固定地面以上的罐道、卸载曲轨等，并承受头部下传的荷载。 斜架是位于提升机一侧的倾斜构架，用来承受大部分的提升钢丝绳荷载，并维持并架的整体稳定性。 并口支撑梁是井口支承立架的梁结构。 斜架基础是斜架将其承担的荷载传到地基上的结构体。
          • 井架的安装
            • (1)井口组装就地起立旋转法 在井口附近平整场地组装井架;在井口中心组装桅杆，用吊车抬起杆头部，用稳车竖立桅杆;利用桅杆和井架底部支撑铰链采用大旋转法旋转就位;利用井架放倒桅杆;利用立架采用滑移提升法起吊斜架;最后拆除滑轮组和桅杆;安装需要拉力较大，使用设备较多。该方法主要适用于井口场地平整、宽敞，井架的重量大，高度较高的情况。 (2)利用吊车安装法 利用吊车吊起杆件或部件在井口进行安装:可节省时间、安装工序简单;使用设备较少。该方法主要适用于井口场地受限的中小型井架。 (3)井口外组装整体滑移安装法 在井口外组装井架;用千斤顶抬起井架，使井架底座高于井口;利用铺设的滑道用稳车和手拉葫芦滑移井架至井口设计位置。这种方法主要适用于场地受限，占用井口工期较少的情况。
        • 井塔
          • 井塔及其结构形式
            • 井塔按建筑材料的不同可分为砖或混凝土砌块结构井塔、钢筋混凝土结构井塔钢结构井塔、钢筋混凝土和钢的混合结构井塔。已建的井塔绝大部分为钢筋混凝土结构。钢筋混凝土井塔的结构形式主要有箱形、箱框形及框架形等。
          • 井塔的施工
            • 钢筋混凝土井塔的施工方法可采用滑模施工大模板施工爬模施工和预建整体平移施工技术。 (1)滑模施工方法 优点是施工速度快，占用井口时间少，经济效益明显。缺点是施工专用设备和机具用量大，利用率低，一次性投资高;连续成型施工技术要求高，占用劳动力多;遇有恶劣天气等情况停滑后，施工接缝处理复杂，容易出现拉裂、偏扭等工程事故。因此当井塔施工工期要求紧迫，企业技术、管理素质、施工装备好，井塔上部又无悬挑梁时，应积极选用滑模施工方法。 (2)大模板施工方法 井塔构筑物整体性好，预埋件易于固定，确保了钢筋保护层;并塔按楼层划分施工段，为安装创造了较好条件;充分发挥地面拼装的优越性，大大改善了作业环境，减少了高空作业，节省劳力，降低了劳动强度;采用泵送工艺，实现了混土机械化施工配套作业线。但是，施工现场需有较大的专用场地，供预制、拼装和堆放大模板:同时需要一定的机械设备，进行吊装作业和满足快速施工;此外，混土输送距离长，必须保证流态混凝土连续供料以及塔壁和柱深层处混凝土的浇筑质量。 (3)爬模施工方法综合了滑模和大模板二者的长处，工艺较为简单，容易掌握，减少了大量起重机的吊运工作量。模板具有独立的自行爬升系统，可与并塔层的其他工序进行平行作业，可加快施工速度。具有大模板现浇工艺的优越性，分层施工，结构整体性好，施工精度高，质量好。模板自行爬升动作平稳，抗风能力强，工作较安全可靠。其缺点同模工艺一样，要求设计与施工紧密配合，尽量为施工创造条件;采用液压千斤顶爬升因需抽、插支承杆，故支承杆容易弯曲。 (4)预建整体平移施工方法 该方法的最大优点是可以缩短井塔施工和提升设备安装占用井口的时间，解决并口矿建、土建和机电安装三类工程的矛盾，可缩短建井总工期，加快建井速度。但是井塔平移需要增加临时工程以及井塔基础和塔身的加固工作量，使其造价提高。
        • 筒仓
          • 筒仓的结构与形式
            • 筒仓按建筑材料的不同可分为砖或混凝土砌块结构简仓、钢筋混凝土结构筒仓、钢结构简仓、钢筋混凝土和钢的混合结构简仓。目前简仓多做成钢筋混凝土结构，砖石简仓和钢筒仓已较少采用。简仓按截面形式分为圆仓与方仓(矩形仓)。
          • 筒仓的施工
            • 预应力钢筋混凝土筒仓的施工主要包括基础的施工、简体的施工、仓斗的施工以及仓顶结构的施工。 (1)基础施工预应力钢筋混凝土简仓基础施工技术主要取决于基础设计的形式和技术要求。钢筋混凝土灌注桩基础施工工艺和机具较简单，承载能力大，被广泛用于大型简仓工程的基础设计，施工技术也比较成熟，并且应用广泛。 (2)筒体施工 预应力钢筋混凝土筒身的施工分两步，首先按常规方法完成非预应力混凝土简县的施工，同时按设计要求在筒身混凝土内埋入借以施加预应力的无粘结高强度钢丝束待混凝土达到设计强度后进行张拉。在施加预应力完成后，对钢丝束端部连同锚具一道用膨胀性高强度等级细石混凝土封闭。 (3)仓斗施工 仓斗有整体式和分离式两种。整体式仓斗施工方法一般为自环梁以下采用倒模整体施工，待环梁和仓斗浇筑完成后再进行环梁上部预应力筒体的滑升。分离式仓斗可在简壁完成后进行施工，其施工工艺与普通钢筋混凝土施工工艺相同。 (4)仓顶结构施工 筒仓的仓顶结构与简身的预应力无关，通常为钢筋混凝土结构或钢结构。施工中首先应进行网架的组装与就位，并做好仓顶结构的防锈蚀和防火处理。
        • 工业厂房
          • 单层厂房结构及其施工的特点
            • (1)单层厂房的主要结构形式单层厂房的结构组成一般分为两种类型，即:墙体承重结构和骨架承重结构。 墙体承重结构是外墙采用砖、砖柱的承重结构; 骨架承重结构是由钢筋混凝土构件或钢构件组成骨架的承重结构，墙体仅起围护作用。 (2)骨架承重结构的主要组成构件 ① 屋盖结构 屋盖结构包括屋面板、屋架(或屋面梁)及天窗架、托架等。屋架(屋面梁)是屋盖结构的主要承重构件，与柱形成横向平面排架结构，承受屋盖上的全部竖向荷载，并将其传递给柱。 ②吊车梁 吊车梁安放在柱子伸出的牛腿上，它承受吊车自重、吊车最大起重量以及吊车刹车时的水平冲切力，并将这些荷载传给柱。 ③柱 柱是厂房的主要承重构件，排架柱承受屋盖结构、起重机梁、外墙、柱间支撑等传来的竖向和水平荷载，并将它们传递给基础;抗风柱承受山墙传来的风荷载，并将它们传递给屋盖结构和基础。 ④支撑系统 支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分，其作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性，它主要传递水平风荷载以及吊车间产生的冲切力。 ⑤外墙围护系统 外墙围护系统包括厂房四周的外墙、抗风柱、墙梁和基础梁等。这些构件所承受的荷载主要是墙体和修饰件的自重以及作用在墙体上的风荷载等。 ⑥ 基础 基础承担作用在柱子上的全部荷载和基础梁上部部分墙体荷载。基础的主要形式采用独立式基础。 (3)单层厂房的施工特点 单层厂房由于面积大、构件类型少而数量多，一般多采用装配式钢筋混凝土结构。除基础为现浇外，单层工业厂房的其他构件多为预制。柱和屋架等尺寸大、重量大的大型构件一般都在施工现场就地预制，中小型构件一般在构件预制厂生产，现场吊装，所以承重结构构件的吊装是钢筋混凝土单层工业厂房施工的关键问题。
          • 多层厂房结构及其施工的特点
            • (1)多层厂房的主要结构形式 多层厂房是在单层厂房基础上发展起来的。这类厂房有利于安排竖向生产流程管线集中，管理方便，占地面积小。一些工业建筑受工艺流程和设备管线布置要求所决定，常采用多层装配式或装配整体式钢筋混凝土框架结构。在民用住宅建筑中，以钢筋混凝土墙板为承重结构的多层装配式大型墙板结构房屋也得到广泛应用。多层装配式钢筋混凝土结构主要分为装配式框架结构和装配式墙板结构两大类这些结构的构件在预制构件厂或现场预制，在现场吊装。 多层厂房平面有多种形式，最常见的是:内廊式不等跨布置，中间跨作通道;等跨布置，适用于大面积灵活布置的生产车间。 (2)多层厂房的施工特点 多层装配式钢筋混凝土结构房屋的施工特点是:房屋高度较大而施工场地相对较小;构件类型多、数量大;各类构件接头处理复杂，技术要求较高。因此，在拟定结构吊装方案时应根据建筑物的结构形式、平面形状、构件的安装高度、构件的重量、工期长短以及现场条件，着重解决起重机械的选择与布置、结构吊装方法与吊装顺序、构件吊装工艺等问题。其中，起重机械的选择是起主导作用的，选用的起重机械不同，结构吊装方案也各异。
          • 工业厂房结构的施工方法
            • 工业厂房结构施工按构件的吊装次序可分为分件吊装法、节间吊装法和综合吊装法。 (1)分件吊装法 分件吊装法是指起重机在单位吊装工程内每开行一次，只吊装一种或两种构件的方法。通常分几次开行吊完全部构件。主要优点有:施工内容单一，准备工作简单，因而构件吊装效率高，且便于管理;可利用更换起重臂长度的方法分别满足各类构件的吊装。主要缺点有:起重机行走频繁;不能按节间及早为下道工序创造工作面;屋面板吊装往往另需辅助起重设备。 (2)节间吊装法 节间吊装法是指起重机在吊装工程内的一次开行中，分节间吊装完各种类型的全部构件或大部分构件的吊装方法。主要优点有:起重机开行路线短;可及早按节间为下道工序创造工作面。主要缺点有:由于同时要吊装各种不同类型的构件，起重机性能不能充分发挥，吊装速度慢;构件供应和平面布置复杂，构件校正和最后固定的时间短给校正工作带来困难。 起重机开行一次吊装完房屋全部构件的方法一般只在下列情况下采用:①吊装某些特殊结构(如门架式结构)时;②采用某些移动比较困难的起重机(如杆式起重机)时。 (3)综合吊装法 综合吊装法是将分件吊装法和节间吊装法结合使用。普遍做法是:采用分件吊装法吊装柱、柱间支撑、吊车梁等构件;采用节间吊装法吊装屋盖的全部构件。此法吸取了分件吊装法和节间吊装法的优点，是建筑结构中较常用的方法。
      • 4.1.2 矿区工业建筑结构特性及其施工方法
        • 混凝土结构的基本特点及施工方法
          • 混凝土结构类型
            • 混凝土结构是以混凝土为主要承重材料制作的结构。按其材料构成，可分为素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。 (1)素混凝土结构 素混凝土结构主要承受压力荷载，其承载力低、材质脆，常作为简单的受压构件较少在其他的承力结构形式中应用。 (2)钢筋混凝土结构混凝土中配置钢筋主要是代替混凝土受拉(受拉区出现裂缝后)或协助混凝土受压，提高构件的承载力并改善其受力性能。如果钢筋配置合理，荷载的增加可以直到受拉钢筋与受压区混凝土强度均被充分利用为止。一般主要钢筋都布置在构件的受拉部位，如梁、板的下部，悬臂梁的上部。为提高梁(特别在支座附近)的斜截面抗剪能力，钢筋混凝土梁还配置弯起钢筋和箍筋。 (3)型钢混凝土结构型钢混凝土结构又称为钢骨混凝土结构，它是用型钢或用钢板焊接成的钢骨架作为配筋的混凝土结构。型钢混凝土结构承载力大、抗震性能好，但耗钢量较多，可在高层、大跨或抗震要求较高的工程中采用。 (4)钢管混凝土结构 钢管混凝土是在钢管中填充混凝土而形成，且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。钢管混凝土按截面形式的不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。钢管混凝土在结构上的优势表现在可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高;同时由于混凝土的存在提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，大大提高了承载力。钢管混凝土作为一种新型的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中。其延性较好，具有优越的抗震性能;施工方便可缩短工期;利于钢管的抗火和防火;耐腐蚀性能优于钢结构。 (5)预应力混凝土结构 预应力混凝土结构是指在结构承受外荷载之前，在其受拉部位预先施加压应力的混凝土结构。预应力混凝土是改善构件抗裂性能的有效途径。根据制作和施工的特点预应力混凝土分为先张法与后张法;全预应力和部分预应力;有粘结预应力和无粘结预应力
          • 混凝士结构基本构件及其连接
            • 混凝土结构的基本构件包括梁、柱、墙和板等。 梁主要承受板传来的荷载，主要受弯矩和剪力的作用，有时也可能受扭矩作用，属于受弯构件。 柱主要承受梁、板体系传来的荷载，其受力主要有轴向压力、弯矩和剪力，是轴心受压构件或压弯构件。 墙体在混凝土结构中一般仅作为分隔构件，不受力。 但钢筋混凝土剪力墙结构、简体结构、砌体结构和木结构中墙是承重结构，受轴力和弯矩作用。混凝土板构件主要受弯矩和剪力的共同作用。 混凝土结构构件截面设计主要完成截面承载力验算和构件裂缝、变形验算。 梁设计要考虑弯矩引起的正截面破坏、剪力引起的斜截面破坏。梁还要验算刚度，以保证在正常使用时不会变形过大，对于钢筋混凝土梁，还必须限制裂缝宽度。受压构件设计除考虑由于材料强度不足引起的强度破坏外，还要考虑稳定问题，构件必须限制长细比或高厚比，以免发生失稳破坏。混凝土基本构件的连接的基本原则是应满足节点的抗震设计要求。混凝土构件连接主要是梁、柱之间的连接。从抗震角度考虑，要求连接节点承载力不应低于其连接构件的承载力。在多遇地震作用时，节点应在弹性范围工作。钢筋混凝土梁、柱的节点连接主要采用刚性连接，也有铰连接。
          • 混凝土结构的施工方法
            • 模板工程
              • 混凝土结构的模板工程，是混凝土结构构件施工的重要工具。采用先进的模板技对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动生产率、降低工程成本和实现文明施术，工，都具有十分重要的意义。 目前，现浇混凝土结构所用的模板技术已形成组合式、工具式、永久性三大系列工业化模板体系，采用木(竹)胶合板模板也有较大的发展。不论采用哪一种模板，模板的安装支设必须符合下列规定:① 模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力及施工荷载;②要保证工程结构和构件各部分形状尺寸和相互位置的正确;③构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎和安装，符合混凝土的浇筑和养护等工艺要求;④模板的拼(接)缝应严密，不得漏浆。 组合式模板，是现代模板技术中，具有通用性强、装拆方便、周转次数多的一种“以钢代木”的新型模板，用它进行现浇钢筋混凝土结构施工，可事先按设计要求组拼成大型模板，整体吊装就位，也可采用散装散拆方法。常用的组合式钢模板有 55 型组合钢模板、中型周转钢模板和钢框木(竹)胶合板模板。 工具式模板是针对工程结构构件的特点，研制开发的一种可以持续周转使用的专用性模板。常用的工具式模板包括大模板、滑动模板、爬升模板、飞模、模壳等。永久性模板，又称一次性消耗模板，即在现浇混凝土结构浇筑后模板不再拆除其中有的模板与现浇结构叠合后组合成共同受力构件。 永久性模板的最大特点是:简化了现浇钢筋混凝土结构的模板支拆工艺，使模板的支拆工作量大大减少，从而可改善劳动条件，节约模板支拆用工，加快施工进度。
            • 钢筋工程
              • ① 钢筋加工 钢筋的加工包括钢筋除锈、调直、切断、弯曲成型等工艺过程，钢筋的除锈一般可通过以下两个途径:一是在钢筋冷拉或钢丝调直过程中除锈对大量钢筋的除锈较为经济省力;二是用机械方法除锈，如采用电动除锈机除锈，对钢筋的局部除锈较为方便。此外，还可采用手工除锈(用钢丝刷、砂盘)、喷砂和酸洗除锈等。 钢筋调直:一般可采用钢筋调直机、数控钢筋调直切断机、卷扬机拉直设备等机具。采用冷拉方法调直钢筋时，HPB300级钢筋的冷拉率不宜大于4%，HRB400级、RRB400 级冷拉率不宜大于1%。钢筋切断:将同规格钢筋根据不同长度长短搭配，统筹排料;一般应先断长料后断短料，减少短头，减少损耗。断料时应避免用短尺量长料，防止在量料中产生累计误差。在切断过程中，如发现钢筋有劈裂、缩头或严重的弯头等必须切除。钢筋的断口，不得有马蹄形或起弯等现象。 钢筋弯曲成型:可采用钢筋弯曲机、四头弯筋机、手摇扳手等机具。 ② 钢筋焊接 钢筋焊接是用电焊设备将钢筋沿轴向接长或交叉连接。钢筋的焊接方法有电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、预埋件埋弧压力焊等。在工程开工正式焊接之前，参与该项施焊的焊工应进行现场条件下的焊接工艺试验，并经试验合格后方可正式生产。试验结果应符合质量检验与验收时的要求。焊接工艺试验的资料应存于工程档案。凡施焊的各种钢筋、钢板均应有质量证明书，焊条、焊丝、氧气、乙炔、液化石油气、二氧化碳等应有产品合格证。钢筋焊接施工之前，应清除钢筋、钢板焊接部位以及钢筋与电极接触处表面上的锈斑、油污、杂物等;钢筋端部当有弯折、扭曲时应予以矫直或切除。对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育并应制定和实施安全技术措施，加强焊工的劳动保护，防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。焊机应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。 带肋钢筋闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊和气压焊，宜将纵肋对纵肋安放和焊接。两根同牌号、不同直径的钢筋可进行闪光对焊、电渣压力焊或气压焊，闪光对焊时直径差不得超过 4mm，电渣压力焊或气压焊时，其直径差不得超过7mm。焊接工艺参数可在大、小直径钢筋焊接工艺参数之间偏大选用，两根钢筋的轴线应在同一直线上。对接头强度的要求，应按较小直径钢筋计算。 两根同直径、不同牌号的钢筋可进行电渣压力焊或气压焊，其钢筋牌号应在规定范围内，焊接工艺参数按较高牌号钢筋选用，对接头强度的要求按较低牌号钢筋强度计算。 进行电阻点焊、闪光对焊、埋弧压力焊时，应随时观察电源电压的波动情况;当电源电压下降大于 5%、小于 8% 时，应采取提高焊接变压器级数的措施;当大于或等于 8% 时，不得进行焊接。在环境温度低于-5℃条件下施焊时，焊接工艺应符合下列要求:闪光对焊，宜采用预热一闪光焊或闪光一预热一闪光焊，可增加调伸长度，采用较低变压器级数，增加预热次数和间歇时间;电弧焊时，宜增大焊接电流，降低焊接速度。电弧帮条焊或搭接焊时，第一层焊缝应从中间引弧，向两端施焊;以后各层控温施焊，层间温度控制在150~350℃之间。多层施焊时，可采用回火焊道施焊。 当环境温度低于 -20℃时，不宜进行各种焊接。雨天、雪天不宜在现场进行施焊:必须施焊时，应采取有效遮蔽措施。焊后未冷却接头不得碰到冰雪。在现场进行闪光对焊或电弧焊，当超过四级风力时，应采取挡风措施。进行气压焊，当超过三级风力时应采取挡风措施。 ③ 钢筋机械连接 钢筋机械连接是指通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。常用的钢筋机械连接方法有钢筋套简挤压连接、钢筋锥螺纹套简连接、钢筋镦粗直螺纹套简连接、钢筋滚压直螺纹套简连接等。钢筋机械连接方法具有以下优点:接头质量稳定可靠，不受钢筋化学成分的影响，人为因素的影响也小;操作简便，施工速度快，且不受气候条件影响;无污染、无火灾隐患，施工安全等。
            • 混凝土工程
              • 混凝土工程施工包括混凝土制备、运输、浇筑、养护等工序。 ① 混凝土的制备 混凝土可分为现场制备混凝土和商品混凝土。由于商品混凝土从原材料到产品生产过程都有严格的控制管理，计量准确、检验手段完备，使混凝土的质量得到充分保证，在工程建设中得到广泛应用。 混凝土制备主要包括混凝土配制强度的计算以及混凝土的搅拌。 为保证结构设计对混凝土强度等级及施工对混凝土和易性的要求，混凝土制备前应进行施工配合比计算，确定混凝土的施工配制强度，以达到95%的保证率。混凝土施工配制强度应符合节约水泥、合理使用材料的原则，并满足抗渗性、抗冻性等的要求。 混凝土的拌制施工要点如下: a.搅拌要求。搅拌混凝土前，应加水空转数分钟，将积水倒净，使拌简充分润湿搅拌第一盘时，考虑到筒壁上的砂浆损失，石子用量应按配合比规定减半。搅拌好的混凝土要做到基本卸尽。在全部混凝土卸出之前不得再投人拌合料，不得采取边出料边进料的方法。严格控制水胶比和坍落度，未经试验人员同意不得随意加减用水量。b.材料配合比。混凝土原材料按重量计的允许偏差，不得超过下列规定:水泥、外加掺合料 土2%;粗细骨料3%;水、外加剂溶液士2%。c.搅拌程序。按照原材料加人搅拌筒内的投料顺序不同，混凝土搅拌时常采用一次投料法和两次投料法。 ② 混凝土的运输与浇筑 混凝土由拌制地点运往浇筑地点有多种运输方法。不论采用何种运输方式，都应满足下列要求:在运输过程中应保持混凝土的均匀性，避免产生分离、水、砂浆流失、流动性减小等现象;混凝土应以最少的转载次数和最短的时间，从搅拌地点运至浇筑地点，使混凝土在初凝前浇筑完毕;混凝土的运输应保证混凝土的灌注量;对于采用滑模施工的工程和不允许留施工缝的大体积混凝土的浇筑，混土的运输必须保证其浇筑工作能连续进行。 混凝土的浇筑工作包括布料摊平、捣实、抹平修整等工序。浇筑工作的好坏对于混凝土的密实性与耐久性，结构的整体性及构件外形的正确性，都有着决定性的影响是混凝土工程施工中保证工程质量的关键性工作。混凝土浇筑前，应检查模板是否符合要求;检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度等;清除模板内的杂物和钢筋上的油污;对模板的缝隙和孔洞应予堵严;对木模板应浇水湿润，但不得有积水。降雨和降雪时，不宜露天浇筑混凝土。当需浇筑时，应采取有效措施，确保混凝土质量。混凝士的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实的方法、结构的配筋情况等因素确定。浇筑中不得发生离析现象;当浇筑高度超过3m 时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。在混凝土浇筑过程中，应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况。当发现变形、移位超过允许值时，应及时采取措施进行处理。混土浇筑后，必须保证混凝土均匀密实，充满模板整个空间;新、旧混土结合良好;拆模后，混凝土表面平整光洁。为保证混凝土的整体性，浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时间与所用的水泥品种、混凝土的凝结条件以及是否掺用促凝或缓凝型外加剂等因素有关。而混凝土连续浇筑的允许间歇时间则应由混凝土的凝结时间而定。若超过时应留设施工缝。 混凝土的捣实是使人模的混凝土完成成型与密实的过程，从而保证混凝土结构构件外形正确，表面平整，混凝土的强度和其他性能符合设计的要求。混凝土浇筑人模后应立即进行充分振捣，使新人模的混凝土充满模板的每一角落，排出气泡，使混凝土拌合物获得最大的密实度和均匀性。混凝土的振捣分为人工振捣和机械振捣。 ③混凝土的养护 混凝土养护的目的是为混凝土硬化创造必要的湿度、温度条件。混土的养护对其质量影响很大，养护不良的混凝土，由于水分很快散失，水化反应不充分，强度将无法增长，其外表干缩开裂，内部组织疏松，抗渗性、耐久性也随之降低，甚至引起严重的质量事故。 混凝土的养护方法包括对混凝土试块在标准条件下的养护，对预制构件的热养护一般现浇混凝土结构的自然养护。
        • 砌体结构的基本特点及施工方法
          • 砌体结构的基本特点
            • 砌体结构采用砖、石或砌块等块材为主体材料，用砂浆等筑而成。体结构和钢筋混凝土结构相比，可以节约水泥和钢材，降低造价。砖石材料具有良好的耐火性较好的化学稳定性和大气稳定性，又具有较好的保温隔热和隔声性能，易满足建筑功能要求。在施工方面，砌体砌筑时施工工序单一、方便，可连续施工;在寒冷地区施工与采用人工冻结法施工时，可避免低温对混凝土浇筑、硬化的影响。 砌体结构的另一个特点是其抗压强度远大于抗拉、抗剪强度，特别适合于以受压为主构件的应用。砌体结构的强度较低，因而构件体积大、自重大、材料用量多;砌体结构的抗拉、抗弯和抗剪强度较低，抗震性能差，使它的应用受到限制。砌体结构基本上采用手工方式砌筑，劳动量大，生产效率较低。 在地震设防区建造砌体结构房屋，除进行抗震计算、保证施工质量外，应采取一定的抗震构造措施。
          • 砌体结构的力学特点
            • (1)砌体的抗压强度砌体的抗压强度是砌体结构构件承载能力的主要指标。影响砌体强度的主要因素包括: ① 砌块强度等级。块材的强度等级越高，其抗折强度越大，在体中越不容易开裂，因而可在很大程度上提高砌体的抗压强度。 ② 砌块的尺寸。通常，砌体的抗压强度随砌块厚度的增加而增加，随砌块长度的增加而减小。 ③ 砂浆的性能与砌缝。砂浆性能好，容易铺砌均匀、密实，可降低砌体内块体的弯曲正应力、剪切应力，使砌体的抗压强度得到提高。砂浆的流动性直接影响砌体灰缝的厚度以及密实性与饱满程度。 ④ 砌体构件的截面尺寸与硬化龄期。砌体构件尺寸较大时，强度相对较低;体强度随龄期的增长关系与砂浆强度增长关系类似，初期增长较快，后期趋缓。 ⑤ 施工因素。控制砌筑施工质量的主要内容包括砂浆使用与砌缝的相关规定、砌筑平直等要求。 (2)砌体的抗拉与抗剪特性 ① 砌体的抗拉破坏有轴心受拉、弯曲受拉。轴心受拉时一般发生沿齿缝截面破坏;弯曲受拉时可能有沿齿缝截面破坏，也有沿砌体通缝截面破坏。 ②)砌体的受剪破坏包括沿通缝截面破坏、沿阶梯截面破坏两种。 ③ 保证砌体抗拉、抗剪能力的质量因素，除砌块和砂浆的类别与强度等级要求外主要是砌缝的控制。
          • 砌体施工工艺及质量要求
            • (1)砖墙的砌筑工艺 砖墙的砌筑一般有抄平、放线、摆砖样、立皮数杆、盘角、挂线、砌筑、勾缝、清理等工序。砖墙砌筑前应选择边角整齐，色泽均匀的砌筑用砖，并应提前1~2d浇水湿润，烧结普通砖含水率宜为10%~15%。砖墙的砌筑方法宜采用“三一”砌筑法，即一铲灰、一块砖、一揉压。当采用铺浆法砌筑时，铺浆长度不得超过750mm，施工期间气温超过 30℃时，铺浆长度不得超过500mm。在砖砌体转角处、交接处应设置皮数杆，皮数杆上标明砖皮数、灰缝厚度以及竖向构造的变化部位。皮数杆间距不应大于15m。在相对两皮数杆上砖上边线处拉准线。 砖砌体的质量要求是:横平竖直、灰浆饱满、错缝搭接、接槎可靠。 (2)砌块砌筑 砌块的安装通常采用两种方案，一是以轻型塔式起重机运输砌块、砂浆，吊装预制构件;用台灵架安装砌块。此方案适用于工程量大或两栋房屋对翻流水情况。二是用砌块车进行水平运输、用带有起重臂的井架进行砌块和楼板的垂直运输;再用台灵架安装砌块。此方案适用于工程量小的房屋。砌块的吊装一般按施工段依次进行，一般以一个或两个单元为一个施工段，进行分段流水施工，其次序为先外后内，先远后近，先下后上，在相邻施工段之间留阶梯形斜槎。砌筑时应从转角处或定位砌块处开始，内外墙同时砌筑，错缝搭砌，横平竖直表面清洁，按照砌块排列图进行。 砌块施工工艺一般包括5个步骤，即:铺灰→砌块吊装就位→校正→灌浆→镶砖。
        • 钢结构的基本特点及施工方法
          • 常用钢结构的类型
            • (1)梁式结构 钢结构梁常用于房屋的屋盖和楼盖以及车间或其他用途的工作平台、桥梁与桥式起重机桥架。一般可按主次梁、平行或成对等方式布置梁格。 (2)桁架式结构 钢屋架结构多用平面桁架组成。桁架一般只受节点荷载，杆件仅承受轴向拉力和压力。桁架的杆件受力均匀、合理。钢网架属于空间架，近年来得到广泛应用。 (3)框架式结构 框架式结构多用于单层厂房和大跨度房屋结构，也常用作多层和高层房屋的承重骨架。平面框架结构应设置侧向支撑体系、系杆条以保证其稳定和刚度。梁、刚接的门式刚架，其刚度可有明显提高。 (4)拱式结构 大跨度房屋的承重骨架，通常用平行放置的实腹式或格构式的拱的形式，并辅以支撑系统、系杆和檩条等侧向联系。拱可做成无铰拱、两铰拱和三铰拱。拱截面一般承受较大的轴向压力，而弯矩和剪力较小。 (5)索式结构 索式结构多用于桥梁和大跨屋盖结构，它属于无刚度的轴心受拉构件，材料利用充分，受力性能良好。
          • 钢结构主要特点
            • (1)钢材的材质均匀，材料强度高，可靠性好，在相同的荷载和约束条件下，采用钢结构时，结构的自重通常较小。因此，钢结构特别适用于跨度大、高度高、荷载大的结构，也最适用于可移动、有装拆要求的结构，且可减少下部结构和基础的造价。钢材有良好的塑性和韧性，对动荷载的适应性较强。 (2)钢结构制造简便，施工方便，工业化程度高;密封性强，耐热性较好，特别适用于高压容器、大型油库、气柜、输油管道的制作。 (3)钢材焊接性良好，可满足制造各种复杂结构形状的连接需要。但焊接对材料性质和构件的力学状态可能会有一定影响。 (4)钢材耐腐蚀性差，易锈蚀，因此通常都需要有专门的措施加以保护。 (5)钢材耐热而不防火。钢材从常温到 250℃时，性能变化不大，耐热性较好。在温度达到 300℃以后，强度逐渐下降;在450~650℃时，强度几乎全部丧失，结构失去承载力。钢结构适用于温度不高于250℃的场合
          • 钢结构施工
            • 钢结构施工详图设计
              • 施工详图设计是钢结构工程施工的第一道工序，也是至关重要的一步，详图设计的质量直接影响整个工程的施工质量。其工作是将原钢结构设计图翻样成可指导施工的详图。 ① 钢结构施工详图必须符合现行规范、标准的规定。 ②施工详图设计必须符合原设计图纸，根据设计单位提出的有关技术要求，对原设计不合理内容提出合理化建议，所做修改意见须经原设计单位书面认可后方可实施。 ③施工详图设计单位出施工详图必须以便制作、运输、安装和降低工成本为原则。 ④原设计单位要求详图设计单位补充设计的部分，如节点设计等，详图设计单位需出具该部分内容设计计算书或说明书，并通过原设计单位签字认可。 ⑤施工详图为直接指导施工的技术文件，其内容必须简单易懂，尺寸标注清晰且具有施工可操作性。 钢结构施工详图设计包括:节点设计、施工详图设计、构件布置图、构件详图、加工要求及提示、结构及紧固螺栓清单、图纸清单、构件清单等内容。
            • 钢结构加工制作
              • 钢结构制作的工序较多，主要包括原材料进厂、放样、号料、零部件加工、组装焊接、检测、除锈、涂装、包装直至发运等。由于制造厂设备能力和构件制作要求各有不同，制定的工艺流程也不完全一样，所以对加工顺序要合理安排，尽可能避免或减少工件倒流，减少来回吊运时间。
            • 钢结构预拼装
              • 当合同文件或设计文件要求时，应进行钢构件预拼装。钢构件预拼装可采用实体预拼装或计算机辅助模拟预拼装。当同一类型构件较多时，可选择一定数量的代表性构件进行预拼装。 钢结构预拼装的目的是检验制作的精度及整体性，以便及时调整、消除误差，从而确保构件现场顺利吊装，减少现场特别是高空安装过程中对构件的安装调整时间，有力保障工程的顺利实施。通过对构件的预拼装，及时掌握构件的制作装配精度，对某些超标项目进行调整，并分析产生原因，在以后的加工过程中及时加以控制。预拼装前一般需制定预拼装的方案，主要包括预拼装方法(整体预拼装、分段预拼装和分层预拼装)选择、预拼装的流程及预拼装注意事项等内容。预拼装的方法很多需根据构件的结构特点、场地条件，结合工厂的加工能力、机械设备等情况，选择能有效控制组装精度，耗工少，效益高的方法。构件预拼装要有较宽阔、平整、坚固的场地，并应设置在起重设备的工作范围内，以便拼装作业。
            • 钢结构除锈剂涂装
              • ①手工和动力工具除锈 手工除锈工具有砂布、钢丝刷、铲刀、尖锤、平面砂轮机、动力钢丝刷等。手工除锈一般只能除掉疏松的氧化皮、较厚的锈和鳞片状的旧涂层，且生产效率低，劳动强度大。工厂除锈不宜采用此法，一般在不能采用其他方法除锈时可采用此法。动力工具除锈是以压缩空气或电能为动力，使除锈工具产生圆周式或往复式的运动，当与钢材表面接触时利用其摩擦力和冲击力来清除锈和氧化皮等物。动力工具除比手工工具除锈效率高、质量好，是目前一般涂装工程除锈常用的方法。其常用工具有气动端型平面砂磨机、气动角向平面砂磨机、电动角向平面砂机、直柄砂轮机、风动钢丝刷、风动打锈锤、风动齿形旋转式除锈器、风动气铲等。 ②)喷射或抛射除锈 钢材表面进行喷射除锈时，必须使用除去油污和水分的压缩空气。否则油污和水分在喷射过程中附着在钢材表面，会影响涂层的附着力和耐久性。检查油污和水分是否分离干净的简易方法:将白布或白漆靶板，用压缩空气吹1min，用肉眼观察其表面应无油污、水珠和黑点。喷射或抛射的施工环境，其相对湿度不应大于85%，或控制钢材表面温度高于空气露点 3℃以上。湿度过大，钢材表面和金属料易生锈。除锈后的钢材表面，必须用压缩空气或毛刷等工具将锈尘和残余磨料清除干净，方可进行下道工序。除锈验收合格的钢材，在厂房内存放的应于24h内涂完底，在厂房外存放的应于当班涂完底漆。 ③ 酸洗除锈 酸洗除锈亦称化学除锈，其原理是利用酸洗液中的酸与金属氧化物进行化学反应使金属氧化物溶解，生成金属盐并溶于酸液中，而除去钢材表面上的氧化物及锈。酸洗除锈质量比手工和动力机械除锈的好，与喷射除锈质量相当。但酸洗后钢材表面不能造成喷射除锈那样的粗糙度。在酸洗过程中产生的酸雾对人和建筑物有害。酸洗除锈一次性投资较大，工业过程也较多，最后一道清洗工序不彻底，将对涂层质量有严重的影响。 ④防腐涂装施工 防腐涂装应注意原料性能、配方设计、制造工艺、储存保管、表面处理、施工技术以及环境气候等，以免涂料在储存、施工过程中以及成膜后出现某些异常现象，如清漆产生浑浊，施工中产生针孔，涂装后施工过程中产生失光、起泡、龟裂等。防腐涂装施工过程中，由于施工环境及施工器具不清洁、漆皮混人等原因，常导致涂料起粒(粗粒)。因此施工前应打扫现场，并保证施工器具清洁干净。防涂料施工现场或车间不允许堆放易燃物品，并应远离易燃物品。防腐涂料使用前需要加热时，采用热载体、电感加热等方法，并远离涂装施工现场。防腐涂料涂装施工时，严禁使用铁棒等金属物品敲击金属物体和漆桶，如需敲击应使用木制工具，防止因此产生摩擦或撞击火花。在涂料仓库和涂装施工现场使用的照明灯应有防爆装置，临时电气设备应使用防爆型的，并定期检查电路及设备的绝缘情况。在使用溶剂的场所，应禁止使用闸刀开关，要使用三向插头，防止产生电气火花。对于接触导致的侵害，施工人员应采取穿工作服，戴手套和防护眼镜等措施尽量不与溶剂接触。施工现场应装好通风排气装置，减少有毒气体的浓度。
            • 钢结构连接
              • 钢构件的现场连接是钢结构施工中的重要问题。钢结构连接要求有足够的强度刚度及延性;连接构件间应保持正确的相互位置。连接的加工和安装比较复杂、费工因此选定合适的连接方案和节点构造是钢结构设计中重要的环节。 钢结构的连接方法有焊接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接等，应用最多的是焊接和高强度螺栓连接。钢结构的构件间连接可因截面不同而分别采用焊接、高强度螺栓连接或同时采用高强度螺栓与焊接的连接方式。 (1)焊接 焊接的优点是构造简单、加工方便、易于自动化施工、刚度大、可节约钢材;缺点是焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响，焊接结构的低温冷脆问题也比较突出，对疲劳较敏感。因此，目前除直接承受动载结构的连接外，焊接较多地用于工业与民用建筑钢结构和桥梁钢结构。因为焊缝质量易受材料和操作的影响，因此焊缝连接后应通过专门的质量检验。 (2)铆钉连接 铆钉连接的优点是塑性和韧性较好、传力可靠、质量易检查;缺点是构造复杂用钢量多，施工复杂。适用于直接承受动力荷载的钢结构连接。 (3)普通螺栓连接 普通螺栓连接的优点是施工简单、结构拆装方便;缺点是连接节点只能承受拉力用钢量多。适用于安装连接和需要经常拆装的结构。 (4)高强度螺栓连接 高强度螺栓采用高强度钢材制作，并对螺杆施加有较大的预应力。根据螺栓的作用特点，高强度螺栓分为摩擦型连接和承压型连接。 高强度螺栓具有连接紧密、受力良好、耐疲劳、安装简单迅速、施工方便、便于养护和加固以及动力荷载作用下不易松动等优点。广泛用于工业与民用建筑钢结构中也可用于直接承受动力荷载的钢结构。 各种连接方法的优缺点及适用范围如表 4.1-1所示。
      • 4.1.3 矿区工业建筑施工主要设备
        • 矿区工业建筑的施工设备有(汽车式、轮胎式、门架式、塔式)起重机、潜孔式钻机、空压机、推土机、装载机、挖掘机等。其中起重机械是主要的施工设备。
        • 起重机械的分类
          • 1)轻小起重机具 轻小起重机具包括:千斤顶(齿条、螺旋、液压)、滑轮组、葫芦(手动、电动)、卷扬机(手动、电动、液动)、悬挂单轨。 2)起重机 起重机又可分为:桥架式(桥式起重机、门式起重机)、缆索式、臂架式(自行式塔式、门座式、铁路式、浮式、桅杆式起重机)。
        • 起重机械的使用
          • 自行式起重机
            • 自行式起重机分为汽车式、履带式和轮胎式三类，它们的特点是起重量大，机动性好，可以方便地转移场地，适用范围广，但对道路、场地要求较高，台班费高和幅度利用率低。该类设备适用于单件大、中型设备、构件的吊装。 (1)自行式起重机的结构 ① 汽车式起重机 汽车式起重机装于标准汽车的底盘上，行驶驾驶和起重操作分开在两个驾驶室进行，按起重量大小可分为轻型、中型和重型三种。起重量在20t以内的为轻型，50t及以上的为重型;按起重臂形式分为桁架臂或箱形臂两种;按传动装置形式分为机械传动、电力传动、液压传动三种。 吊装时，靠支腿将起重机支撑在地面上。因此该起重机与另外两种比，具有较大的机动性，其行走速度更快，可达到60km/h，不破坏公路路面。但不可在360°范围内进行吊装作业，其吊装区域受到限制，对基础要求也更高。 ② 履带式起重机 履带式起重机是在行走的履带底盘上装有起重装置的起重机械，是自行式、全回转的一种起重机，它具有操作灵活、使用方便、在一般平整坚实的场地上可以载荷行驶和作业的特点，是结构吊装工程中常用的起重机械。 履带式起重机按传动方式不同可分为机械式、液压式和电动式三种。电动式不适用于需要经常转移作业场地的工程施工。 ③轮胎式起重机 轮胎式起重机是一种装在专用轮胎式行走底盘上的起重机。其横向尺寸较大，故横向稳定性好，能全回转作业，并能在允许载荷下负荷行驶。它与汽车式起重机有很多相同之处，主要差别是行驶速度慢，故不宜长距离行驶，适宜于作业地点相对固定而作业量较大的场合。 (2)自行式起重机的选用 自行式起重机的选用必须按照其特性曲线进行，选择步骤如下: ① 根据被吊装设备或构件的就位位置、现场具体情况等确定起重机的站车位置站车位置一旦确定，其幅度也就确定了。 ②根据被吊装设备或构件的就位高度、设备尺寸、吊索高度等和站车位置(幅度)由起重机的特性曲线，确定其臂长。 ③ 根据上述已确定的幅度、臂长，由起重机的特性曲线，确定起重机能够吊装的载荷。 ④)如果起重机能够吊装的载荷大于被吊装设备或构件的重量，则起重机选择合格否则重选
          • 塔式起重机
            • 塔式起重机按有无行走机构可分为固定式和移动式两种。 前者固定在地面上或建筑物上， 后者按其行走装置又可分为履带式、汽车式、轮胎式和轨道式四种: 按其回转形式可分为上回转和下回转两种; 按其变幅方式可分为水平臂架小车变幅和动臂变幅两种; 按其安装形式可分为自升式、整体快速拆装和拼装式三种。 目前，应用最广的是下回转、快速拆装、轨道式塔式起重机和能够一机四用的自升式塔式起重机。
          • 桅杆式起重机
            • 桅杆式起重机属于非标准起重机，可分为独脚式、人字式、门式和动臂式四类。其结构简单，起重量大，对场地要求不高，使用成本低，但效率不高。每次使用须重新进行设计计算。 桅杆式起重机的缆风绳至少6根，根据缆风最大的拉力选择钢丝绳和地锚，地锚必须安全可靠。大型桅杆式起重机下部设有专门行走装置，在钢轨上移动，中小型杆式起重机在下面设滚筒。多用卷扬机加滑车组牵动桅杆底脚来移动杆。移动时，将吊杆收拢，并随时调整缆风。移动完毕后，必须使底脚完全垫实，固定牢靠后才能进行吊装作业。
    • 4.2基础工程与地基处理
      • 4.2.1 矿区工业建筑基础施工方法与技术要求
        • 基础的类型与建筑物上部结构形式、荷载大小、地基承载能力、水文地质情况等因素有关。建筑地基基础应满足的功能要求有:基础应具备将上部结构荷载传递给地基的承载力和刚度;在上部结构的各种作用和作用组合下，地基不得出现失稳;地基基础沉降变形不得影响上部结构功能和正常使用;具有足够的耐久性能。 基础按照受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础; 按构造方式可分为独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础等。另外还有一些特殊的基础形式，如壳体基础、圆板、圆环基础等。
        • 独立基础
          • 1)柱下单独基础 单独基础是柱子基础的主要类型。它所用材料根据柱的材料和荷载大小而定，常采用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等。现浇柱下钢筋混凝土基础的截面可做成阶梯形和锥形，预制柱下的基础一般做成杯形基础，等柱子插入杯口后，将柱子临时支撑，然后用细石混凝土将柱周围的缝隙填实。 2)墙下单独基础 墙下单独基础是当上层土质松软，而在不深处有较好的土层时，为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。砖墙砌筑在单独基础上边的钢筋混凝土地梁上。地梁跨度一般为 3~5m。
        • 条形基础
          • 条形基础是指基础长度远大于其宽度的一种基础形式。按上部结构形式，可分为墙下条形基础、柱下条形基础和柱下十字交叉基础。 1)墙下条形基础条形基础是承重墙基础的主要形式，常用砖、毛石、三合土或灰土建造。当上部结构荷载较大而土质较差时，可采用钢筋混凝土建造，墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式;如地基在水平方向上压缩性不均匀，为了增加基础的整体性，减少基础的不均匀沉降，也可做成肋式的条形基础。 2)柱下条形基础 当地基软弱而荷载较大时，采用柱下单独基础，底面积必然很大，因而互相接近为增强基础的整体性并方便施工，节约造价，可将同一排的柱基础连通做成钢筋混凝土条形基础。 3)柱下十字交叉基础 荷载较大的高层建筑，如土质软弱，为了增强基础的整体刚度，减少不均匀沉降可以沿柱网纵横方向设置钢筋混凝土条形基础，形成十字交叉基础。
        • 筏形基础
          • 如地基基础软弱而荷载又很大，采用十字交叉基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时，可用钢筋混凝土做成混凝土的筏形基础。按构造不同可分为平板式和梁板式两类。平板式又分为两类:一类是在底板上做梁，柱子支撑在梁上;另一类是将梁放在底板的下方，底板上面平整，可作建筑物底层底面，
        • 箱型基础
          • 为了使基础具有更大的刚度，大大减少建筑物的相对弯矩，可将基础做成由顶板底板及若干纵横隔墙组成的箱形基础，它是筏形基础的进一步发展。箱形基础一般都是由钢筋混凝土建造，减少了基础底面的附加应力，因而适用于地基软弱、土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物。
        • 桩基础
          • 桩基础是由若干根桩和桩顶的承台组成的一种常用的深基础。根据施工方法的不同，桩可分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩是在工厂或施工现场制成各种材料和形式的桩(如钢筋混凝土桩、钢桩、木等)，然后用沉桩设备将桩打入、压人、振人或旋入土中。灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孔内灌注混凝土，也可加人钢筋后灌注混凝土。根据成孔方法的不同可分为:钻孔、挖孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。 根据承载性状的不同，灌注桩可以分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩，在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载全部或主要由桩侧阻力承担;根据桩侧阻力承担荷载的份额，或桩端有无较好的持力层，摩擦型桩又分为摩擦桩和端承摩擦桩。端承型，在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载全部或主要由桩端阻力承担;根据桩端阻力承担荷载的 份额，端承型桩又分为端承桩和摩擦端承桩。混凝土预制桩的混凝土强度达到 70%后方可起吊，达到100%后方可运输。采用重叠法制作预制钢筋混凝土方桩时，桩与邻桩及底模之间的接触面应采取隔离措施。上层桩或邻桩的浇筑，应在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以上时，方可进行。根据地基承载力确定叠制的层数。混凝土应由桩顶向桩尖连续浇筑，的表面应平整、密实。单节桩采用两支点法起吊时，两吊点位置距离端宜为0.2L(L,为桩段长度)，吊索与桩段水平夹角不应小于45°。 桩型和成桩工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境等条件选择。
          • 钢筋混凝士预制桩施工
            • 钢筋混凝土桩坚固耐久，不受地下水和潮湿变化的影响，可做成各种需要的断面和长度，而且能承受较大的荷载，在建筑工程中广泛应用。 常用的钢筋混凝土预制桩断面有实心方桩与预应力混凝土空心管两种。实心方桩边长通常为 200~550mm，桩内设纵向钢筋或预应力钢筋和横向钢，在尖端设置靴。预应力混凝土空心管桩直径为 400~600mm，在工厂内用离心法制成。混凝土预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动沉桩法和水冲法等 (1)锤击法锤击法就是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。这是最常用的一种沉桩方法。桩锤的选用应根据地质条件、型、的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定。 打桩施工时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距锤击，用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时应使锤跳动正常。在打桩过程中，遇有贯人度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹，顶或身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。沉桩顺序应按先深后浅、先大后小、先长后短、先密后疏的次序进行。密集群应控制沉桩速率，宜自中间向两个方向或四周对称施打，一侧毗邻建(构)筑物或设施时，应由该侧向远离该侧的方向施打。锤击桩终止沉桩的控制标准应以桩端标高控制为主，贯人度控制为辅。当端达到坚硬、硬塑的黏性土，中密以上粉土、砂土、碎石类土及风化岩时，可以贯人度控制为主，桩端标高控制为辅。贯人度已达到设计要求而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵 10击的贯人度不大于设计规定的数值予以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与设计协商确定。 (2)静力压桩法 静力压桩是利用压桩架的自重及附属设备(卷扬机及配重等)的重量，通过卷扬机的牵引，由钢丝绳滑轮及压梁将整个压桩架的重量传至桩顶，将逐节压人土中。由于打入桩噪声大、振动大，在城市施工会带来公害。因此，当条件具备时，在软土地基上，可利用静压力将预制桩压入土中。近年来，静力压法在我国沿海软土地基上有较为广泛地采用。 静力压桩终压的控制标准应以标高为主，压力为辅。静力压桩终压标准可结合现场试验结果确定。稳定压桩力不应小于终压力，稳定压桩的时间宜为5~10s。 (3)振动沉桩法 振动沉桩是借助固定于桩头上的振动箱所产生的振动力，以减小桩与土壤颗粒之间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入土中。 振动沉桩主要适用于砂土、砂质黏土、黏质粉土层，在含水砂层中的效果更为显著。但在砂砾层中采用此法时，尚需配以水冲法。 振动沉桩法的优点是设备构造简单，使用方便，效能高，所消耗的动力少，附机具设备亦少。其缺点是适用范围较窄，不宜用于黏性土以及土层中夹有孤石的情况。 (4)水冲法(射水沉桩) 水冲法沉桩是锤击沉桩的一种辅助方法。利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部的射水管冲击桩尖附近土层，便于锤击沉桩。一般是边冲水边打桩，当沉至标高的1~2m 时停止冲水，用锤击至规定标高。水冲法适用于砂土和碎石土，有时对于特别长的预制桩，单靠锤击有一定困难时，亦可用水冲法辅助之。
          • 钢筋混凝土灌注桩施工
            • 灌注桩是直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。灌注能适应地层的变化，无须接桩，施工时无振动、无挤土和噪声小，宜于在建筑物密集地区使用。但其操作要求严格，施工后需一定的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土或泥浆排出。灌注桩成孔方法分为正反循环钻机、旋挖钻机、冲(抓)式钻机、长螺旋钻机、锤击、振动等。灌注桩的施工方法，常用的有钻孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等多种。 (1)钻孔灌注桩钻孔灌注桩是使用钻孔机械钻孔，待孔深达到设计要求后进行清孔，放人钢筋笼然后在孔内灌注混凝土而成桩。这是一种现场工业化的基础工程施工方法，所需机械设备有螺旋钻孔机、钻扩机或潜水钻孔机。 成孔时宜在孔位埋设护筒，护筒应采用钢板制作，应有足够刚度及强度。上部应设置溢流孔，下端外侧应采用黏土填实，护筒的高度应满足孔内泥浆面高度要求，护筒埋设应进入稳定土层。护筒中心与孔位中心偏差不应大于50mm。 (2)套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是目前采用最为广泛的一种灌注桩。它有锤击沉管灌注、振动沉管灌注桩和套管夯打灌注桩三种。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击灌注桩;利用激振器振动沉管、拔管时，称为振动灌注桩。 (3)爆扩成孔灌注桩 爆扩成孔灌注桩又称爆扩桩，是由桩柱和扩大头两部分组成。爆扩桩的一般施工过程是:采用简易的麻花钻(手工或机动)在地基上钻出细而长的小孔，然后在孔内安放适量的炸药，利用爆炸的力量挤土成孔(也可用机钻成孔);接着在孔底安放炸药利用爆炸的力量在底部形成扩大头;最后灌注混凝土或钢筋混凝土而成。这种桩成孔方法简便，能节省劳动力，降低成本，做成的桩承载力也较大。爆扩桩的适用范围较广除软土和新填土外，其他各种土层中均可使用。爆扩桩成孔方法有两种，即一次爆扩法及两次爆扩法。 (4)水下混凝土的灌注水下混凝土灌注应采用导管法，导管直径宜为200~250mm，壁厚不宜小于3mm，导管的分节长度应根据工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，标准节宜为2.5~3.0m，并可设置短导管。混凝土初灌量应满足导管埋人混凝土深度不小于0.8m的要求。导管底部至孔底距离宜为 300~500mm。混凝土灌注过程中导管应始终埋入混凝土内，宜为2~6m，导管应勤提勤拆。应连续灌注水下混凝土，并应经常检测混凝土面上升情况，灌注时间应确保混凝土不初凝。混凝土灌注应控制最后一次灌注量，超灌高度应高于设计桩顶标高 1m 以上，充盈系数不应小于1.0。
      • 4.2.2 矿区建筑物地基处理方法与技术要求
        • 地基处理的方法有很多，常见的有换填地基、夯实地基、挤密地基、深层密实地基、高压喷射注浆地基、预压地基、土工合成材料地基等。施工前应测量和复核地基的平面位置与标高，施工时应及时排除积水，不得在浸水条件下施工。当基底标高不同时，宜按先深后浅的顺序进行施工。施工过程中应采取减少基底体扰动的保护措施，机械挖土时，基底以上 200~300mm 厚土层应采用人工挖除。地基施工时，应分析挖方填方、振动、挤压等对边坡稳定及周边环境的影响。地基验槽时，发现地质情况与勘察报告不相符，应进行补勘。地基施工完成后，应对地基进行保护，并应及时进行基础施工。主要地基处理方法及其技术要求如下:
        • 换填垫层
          • 换填垫层是挖去表面浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实形成的垫层，适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理。换填垫层根据换填材料不同可分为土、石垫层和土工合成材料加筋垫层。其厚度应根据置换软弱土的深度以及下卧土层的承载力确定，厚度不宜小于0.5m，也不宜大于 3m。应根据建筑体型、结构特点、荷载性质、地质条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。
          • 换填垫层材料
            • (1)砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉时，应掺入不少于总重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。 (2)粉质黏土。土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。 (3)灰土。体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质黏土，不宜使用块状黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于 5mm。 (4)粉煤灰。可用于道路，堆场和小型建筑，构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土 0.3~0.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物地基垫层的粉煤灰应符合有关建筑材料标准要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。 (5)矿渣。垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑，构筑物地基。选用矿渣的松散重度不小于11kN/m，有机质及含泥总量不超过5%。设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全规定后方可使用。 (6)其他工业废渣。在有充分依据或成功经验时，也可采用质地坚硬、性能稳定透水性强、无腐蚀性的其他工业废渣材料，但必须经过现场试验证明其经济效果良好及施工措施完善方能应用。 (7)土工合成材料加筋垫层。所用土工合成材料的品种与性能及填料的种类应根据工程特性和地基土条件，按照《土工合成材料应用技术规范》GB50290-2014的要求，通过现场试验后确定其适用性。
          • 换填垫层施工
            • 换填垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质黏土、灰土宜采用平碾振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。 (1)素土、灰土地基 素土、灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用素土或一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌和，分层回填夯实或压实而成。其具有一定的强度水稳性和抗渗性，施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法，适用于加固深1~3m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。 素土地基土料可采用黏土或粉质黏土，有机质含量不应大于5%，并应过筛，不应含有冻土或膨胀土，严禁采用地表耕植土、淤泥及淤泥质土、杂填土等土料;灰土地基的土料可采用黏土或粉质黏土，有机质含量不应大于 5%，并应过筛，其颗粒不得大于15mm，石灰宜采用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm，且不应含有未熟化的生石灰块粒，灰土的体积配合比宜为2:8或3:7，灰土应搅拌均匀。素土、灰土地基料的施工含水量宜控制在最优含水量士2%的范围内，最优含水量可通过击实试验确定，也可按当硗駝蠢鏇搭洫规嗇鑿科庴緦罾探取用。素土、灰土地基的施工方法:分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定分层铺填厚度宜取 200~300mm，应随铺填随夯压密实。基底为软弱土层时，地基底部宜加强。宜分段施工分段的接缝不应在柱墙角及承重窗间墙下位置，上下相邻两层的接缝距离不应小于 500mm，接缝处宜增加压实遍数。基底存在洞穴、暗浜(塘)等软硬不均的部位时，应按设计要求进行局部处理。 (2)砂和砂石地基 砂和砂石地基采用砂或砂砾石(碎石)混合物，经分层夯(压)实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作业，降低地基的压应力，减少变形量，同时垫层可起到排水的作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速排出，能加速下部土层的沉降和固结。砂和砂石地基具有应用范围广泛;不用水泥、石材;由于砂颗粒大，可防止地下水因毛细作用上升，地基不受冻结影响;能在施工期间完成沉陷;用机械或人工都可使地基密实，施工工艺简单，可缩短工期，降低造价等特点，适用于处理3.0m 以内的软弱、透水性强的黏性土地基，包括淤泥、淤泥质土;不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的黏性土地基。 砂和砂石地基宜采用颗粒级配良好的砂石，砂石的最大粒径不宜大于50mm，含泥量不应大于 5%;采用细砂时应掺入碎石或卵石，掺量应符合设计要求。砂石材料应去除草根、垃圾等有机物，有机物含量不应大于5%。 砂和砂石地基施工前应通过现场试验性施工确定分层度、施工方法、振捣遍数振捣器功率等技术参数。分段施工时应采用斜坡搭接，每层搭接位置应错开0.5~1.0m搭接处应振压密实。基底存在软弱层时应在与面接触处先铺150~300mm厚的细砂层或铺层土工织物;分层施工时，下层经压实系数检验合格后方可进行上一层施工 (3)粉煤灰地基 粉煤灰有良好的物理力学性能，用它作为处理软弱土层的换填材料，已在许多地区得到应用。其压实曲线与黏性土相似，具有相对较宽的最优含水量区间，即其干密度对含水量的敏感性比黏性土小，同时具有可利用废料，施工方便快速，质量易于控制技术可行，经济效果显著等优点，可用于作各种软弱土层换填地基的处理，以及用作大面积地坪的垫层等。 粉煤灰填筑材料应选用亚级以上粉煤灰，颗粒粒径宜为0.001~2.0mm，严禁混人牛活垃圾及其他有机杂质，并应符合建筑材料有关放射性安全标准的要求。 施工时应分层摊铺，逐层夯实，铺设厚度宜为 200~300mm，用压路机时铺设厚度宜为 300~400mm，四周宜设置具有防冲刷功能的隔离措施。施工含水量宜控制在最优含水量士4%的范围内，底层粉煤灰宜选用较粗的灰，含水量宜稍低于最优含水量。小面积基坑、基槽的垫层可用人工分层摊铺，用平板振动器或蛙式打夯机进行振(夯)实，每次振(夯)板应重叠1/3~1/2板，往复压实，由两侧或四侧向中间进行，夯实不少于3遍。大面积垫层应采用推土机摊铺，先用推土机预压2遍，然后用压路机碾压。施工时，压轮重叠 1/3~1/2轮宽，往复碾4~6遍，粉煤灰宜当天即铺即压完成施工最低气温不宜低于0℃。
        • 夯实地基
          • 夯实地基是指采用强夯法或强夯置换法处理的地基。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑或流塑的黏性土等地基上对变形控制要求不严的工程。
          • 强夯法
            • 强夯法是反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法，属于夯实地基。强大的夯击能给地基一个冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成坑，并对周围土进行动力挤压。 强夯施工的主要机具设备有起重机、夯锤和自动脱钩装置。起重机应根据设计要求的能级，选用带有自动脱钩装置、与夯锤质量和落距相匹配的带式起重机或其他专用设备，高能级强夯时应采取防机架倾覆措施。夯锤底面宜为圆形，锤底宜均匀设置4~6个孔径为 250~500m的排气孔，强夯置换夯锤宜在周边设置排气槽，强夯锤锤底静接地压力宜为 20~80kPa，强夯置换锤锤底静接地压力宜为100~300kPa。自动脱钩装置应具有足够的强度和耐久性，且施工灵活易于操作。 强夯施工夯击前应将各夯点位置及位轮廓线标出，夯击前后应测量地面高程，计算每点逐击夯沉量。每遍夯击后应及时将夯坑填平或推平，并测量场地高程，计算本遍场地夯沉量。完成全部夯击遍数后，应按夯印搭1/5~1/3锤径的夯击原则，用低能量满夯将场地表层松土夯实并碾压，测量强夯后场地高程。强应分区进行，宜先边区后中部，或由临近建(构)筑物侧向远离一侧方向进行。
          • 强夯置换
            • 强夯置换法是从强夯加固法发展起来的一种地基处理方法，主要适用于软弱黏性土地基的加固处理。按强夯置换方式的不同，强夯置换法又可分为桩式置换和整式置换两种不同的形式。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入软弱黏性土中，其作用机理类似于换土势层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩(墩)间地夯人软弱黏性土中，形成桩式(墩式)的碎石墩(桩)。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与间土起复合地基的作用。 强夯置换材料宜采用级配良好的块石、碎石、矿渣等质地坚硬、性能稳定的粗颗粒材料，粒径大于 300mm的颗粒含量不宜大于全重的30%。夯点施打原则宜为由内而外隔行跳打。每遍夯击后测量场地高程，计算本场地拾升量，拾升量超设计标高部分宜及时推除。
        • 复合地基
          • 砂石桩复合地基
            • 砂石桩复合地基是指使用振动或冲击荷载在地基中成孔，再将砂石挤人土中，而形成的密实的砂(石)质桩体。其加固的基本原理是对原性质较差的土进行挤密和置换，达到提高地基承载力，减小沉降的目的。适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基，对饱和黏土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石置换处理，可以处理饱和粉土、砂土的液化问题。 砂石桩施工方法，根据成孔的方式不同可分为振冲法、振动沉管法等: 根据体材料可分为碎石桩、砂石桩和砂桩。 碎石桩、砂石桩施工可采用振冲法或沉管法，砂施工可采用沉管法。 砂石桩的施工顺序应符合下列规定:对砂土地基宜从外围或两侧向中间进行: 对黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工; 在邻近既有建(构)筑物施工时，应背离建构)筑物方向进行。
          • 水泥粉煤灰碎石桩复合地基
            • 水泥粉煤灰碎石桩(简称 CFG桩)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，共同承担上部结构荷载。水泥粉煤灰碎石桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。就基础形式而言，既可用于扩展基础，又可用于箱形基础、筏形基础。
          • 土桩和灰士桩复合地基
            • 土桩和灰土桩复合地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。适用于处理地下水位以上，深度 5~15m 的湿陷性黄土或人工填土地基。土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。地下水位以下或含水量超过 25%的土，不宜采用。 土桩、灰土桩复合地基通过成孔过程的横向挤压作用，孔内的土被挤向周围，使桩间土得以密实，然后将准备好的灰土或素土(黏土)分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高，用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密，用索填土夯实的体称为素填土挤密桩。土桩、灰土桩复合地基适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为5~15m。当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法，当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜选用土桩、灰土桩复合地基。
          • 夯实石灰桩复合地基
            • 夯实石灰桩复合地基的主要固化剂为生石灰，与粉煤灰、火山灰、炉渣、黏性士等掺合料按一定的比例均匀混合后，在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体，为提高桩身强度，还可添加石膏、水泥等外加剂。生石灰与合料的配合比宜根据地质情况确定，生石灰与掺合料的体积比可选用1:1或1:2，对于泥、泥质土等软土可适当增加生石灰用量，桩顶附近生石灰用量不宜过大。当石膏和水泥时，掺加量为生石灰用量的 3%~10%。石灰桩的主要作用机理是通过生石灰的吸水膨胀挤密桩周土，继而通过离子交换和胶凝反应使桩间土强度提高，同时身生石灰与活性掺合料经过水化、胶凝反应，使桩身具有 0.3~1.0MPa的抗压强度。由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结，形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使间土欠固结状态消失。夯实石灰土桩复合地基适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的厚度不宜大于10m。
          • 旋喷桩复合地基
            • 旋喷桩复合地基是利用钻机成孔，再把带有喷嘴的注浆管进至土体预定深度后用高压设备以 20~40MPa高压把混合浆液或水从喷嘴中以很高的速度喷射出来，土颗粒在喷射流的作用下(冲击力、离心力、重力)，与浆液搅拌混合，待浆液凝固后，便在土中形成一个固结体，与原地基土构成新的地基。根据使用机具设备的不同，旋喷复合地基分为单管法、二重管法和三重管法。 旋喷桩适用于处理砂土、粉土、黏性土(包括淤泥和淤泥质土)、黄土、素填土和杂填土等地基。但对于砾石直径过大，砾石含量高以及含有大量纤维质的腐殖土，喷射质量较差。强度较高的黏性土中喷射直径受到限制。对于地下水流速过大、无填充物的岩溶地段、永久冻土和对水泥有严重腐蚀的地基均不宜采用旋喷复合地基。
          • 水泥土搅拌桩复合地基
            • 水泥土搅拌桩复合地基是指利用水泥(或水泥系材料)为固化剂，通过特制的搅机械，在地基深处对原状土和水泥强制搅拌，形成水泥土圆柱体，与原地基土构成的地基水泥土搅拌桩除作为竖向承载的复合地基外，还可用于基坑工程围护挡墙、被动区加固防渗帷幕等。加固体形状可分为柱状、壁状、格栅状或块状等。 水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用此法。冬期施工时应注意负温对处理效果的影响。当用于处理泥炭土、有机质含量较高或H值小于4的酸性土、塑性指数大于 25 的黏土或在腐蚀性环境中以及无工程经验的地区采用水泥土搅拌法时，必须通过现场和室内试验确定其适用性。
        • 预压地基
          • 堆载预压
            • 堆载预压地基就是对地基进行预压堆载，使土体中的水通过砂井或塑料排水带排出，土体孔隙比减小，使地基土固结的地基处理方法，这种方法可有效减少施工后变形和提高地基稳定性。对于在持续荷载下，体积会发生很大压缩且强度会增长的土，而又有足够时间进行压缩时，这种方法特别适用。为了加速压缩过程，可采用比建筑物重量大的所谓超载进行预压。根据排水系统的不同又可以分为砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法。
          • 真空预压
            • 真空预压法是在饱和软土地基中设置竖向排水通道(砂井或塑料排水带等)和砂垫层在其上覆盖不透气塑料薄膜或橡胶布，通过埋设于砂垫层的渗水管道与真空泵连通进行抽气，使砂垫层和砂井中产生负压，而使软土排水固结的方法。真空预压法适于饱和均质黏性土及含薄层砂夹层的黏性土，特别适于新的淤填土、超软土地基的加固。但不适于在加固范围内有足够的水源补给的透水土层，以及施工场地狭窄的工程进行地基处理。
        • 振冲加固地基
          • 振冲法加固地基的基本原理是对原地基土进行挤密和置换，分为振冲置换法和振冲密实法两类。前者是在地基土中借振冲器成孔，振密填料置换，形成以碎石、砂等散粒材料组成的桩体，与原地基土一起构成复合地基，使地基承载力提高，减少地基变形，此方法又称为振冲置换碎石桩法:后者主要是利用振动和压力水使砂层液化，砂颗粒相互挤密，重新排列，孔隙减少，从而提高砂层的承载力和抗液化能力，它又称为振冲挤密砂桩法，这种桩根据砂土性质的不同，又有加填料和不加填料两种。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。在砂性土中，振冲起挤密作用，称振冲挤密。不加填料的振冲挤密仅适用于处理黏粒含量小于10% 的中粗砂地基。在黏性土中，振冲主要起置换作用，称振冲置换，主要适用于处理不排水抗剪强度不小于 20kPa 的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。
    • 4.3基坑工程施工
      • 4.3.1 基坑围护结构类型及应用
        • 基坑围护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的临时性支挡、加固与保护措施。 支护结构选型时，应综合考虑的因素有: 基坑深度;土的性状及地下水条件;基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构失效的后果;主体地下结构和基础形式及其施工方法、基坑平面尺寸及形状;支护结构施工工艺的可行性;施工场地条件及施工季节;经济指标、环保性能和施工工期。 常见的基坑支护形式主要有:支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙、放坡等。 支挡式结构适于一级、二级及三级的基坑安全等级。对需要隔水的基坑，挡土构件采用排桩时，应同时采用隔水帷幕;挡土构件采用地下连续墙时，地下连续墙宜同时用于隔水，采用错拉式结构时，应具备允许在土层中设置锚杆与不会受到周边地下建筑阻碍的条件，且应有能够提供足够锚固力的地层;采用支撑式结构时，应能够满足主体结构及防渗的设计与施工的要求，基坑周边环境复杂，环境保护的要求很严格时，宜采用支护与主体结合的逆作法支护，基坑深度较浅时，可采用悬臂式排桩、悬臂式地下连 续墙或双排桩。 土钉墙适于二级及三级的基坑安全等级，在基坑潜在滑动体内没有永久建筑或重要地下管线，土钉墙适于地下水位以上或经降水的非软土土层，且基坑深度不宜大于12m;不宜用于淤泥质土，不应用于淤泥或没有自稳能力的松散填土;非软土地层中对垂直复合型土钉墙，基坑深度不宜大于12m;对坡度不大于1:0.3的复合土钉墙基坑深度不宜大于 15m;淤泥质土层中，对垂直复合型土钉墙，基坑深度不宜大于6m;复合土钉墙不应用于基坑潜在滑动范围内的淤泥厚度大于3m的地层。 重力式水泥土墙适于二级及三级的基坑安全等级，软土地层中，基坑深度不宜大于6m;水泥土桩底以上地层的硬度，应满足水泥土桩施工能力的要求。 放坡适于二级的基坑安全等级。具有放坡的场地，可与各类支护结构结合，在基坑上部采用放坡。
        • 支挡式支护结构
          • 横撑式士璧支撑
            • 开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板式以及垂直挡土板式两类。前者挡土板的布置又分间断式和连续式两种。湿度小的黏性土挖土深度小于 3m 时，可用间断式水平挡土板支撑;对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。挡土板、立柱及横撑的强度、变形及稳定等可根据实际布置情况进行结构计算。
          • 重力式水泥士墙
            • 重力式水泥土墙结构是在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构以其重量抵抗基坑侧壁土压力，满足抗滑移和抗倾覆要求。这类结构一般采用水泥土搅拌桩，有时也采用旋喷桩，使桩体相互搭接形成块状或格栅状等形状的重力结构。重力式水泥土墙具有挡土、隔水双重功能，且坑内无支撑可方便机械化快速挖土。其缺点是不宜用于深基坑，基坑深度一般不宜大于6m;位移相对较大，尤其在基坑长度较大时，一般采取中间加墩、起拱等措施以限制过大位移;重力式水泥土墙厚度较大，需具备足够的场地条件。重力式水泥土墙宜用于基坑侧壁安全等级为二、三级者;地基土承载力不宜大于 150kPa。
          • 钢板桩
            • 钢板桩有槽钢钢板桩、热轧锁扣钢板桩等类型。 (1)槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢般长 6~8m，规格由计算确定。打人地下后顶部设拉锚或支撑。由于其截面抗弯能力弱，一般用于深度不超过 4m 的基坑;由于搭接处不严密，不能完全止水，如地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。一般适用于小型工程。其优点是材料来源广施工简便，可以重复使用。 (2)热轧锁口钢板桩的形式有U形、L形、一字形、H形和组合形。工程中常用前两种，基坑深度较大时才用后两种。 钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便;有一定的挡水能力;可多次重复使用;一般费用较低。其缺点是一般的钢板刚度不够大，用于较深基坑时变形较大;在透水性较好的土层中不能完全挡水;拔除时易带土如处理不当会引起土层移动，可能危害周围环境。常用的U形钢板桩，多用于周围环境要求不太高的深 5~8m的基坑，视支撑(拉锚)加设情况而定。
          • 板桩式支护结构
            • 板桩式支护结构亦称型钢横挡板围护墙，由工字钢(H形钢)和横挡板组成，加上围檩、支撑等形成的一种支护体系。施工时先打设工字钢或H形钢桩，然后边挖土边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H形钢，并在安全允许条件下尽可能回收横挡板。横挡板直接承受水土压力，由横挡板传给工字钢，再通过围传至支撑或拉锚。横挡板多用厚度为 60mm 的木板或预制钢筋混凝土薄板。型钢横挡板围护墙多用于土质较好、地下水位较低的地区。 重力式支护结构是指主要通过加固基坑周边土形成一定厚度的重力式墙，以达到挡土的目的。 深层搅拌水泥土围护墙(水泥土搅拌桩)支护结构是近年来发展起来的一种重力式支护结构。深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土挡墙。水泥土围护墙的优点是坑内一般无需支撑，便于机械化快速挖土;水泥土围护墙具有挡土、止水的双重功能，通常较经济，且施工中无振动、无噪声、污染少、挤土轻微，在闹市区内施工更显其优越性。但是，水泥土围护墙的位移相对较大，尤其在基坑长度过长时，一般须采取中间加墩、起拱等措施其次，其厚度较大，只有在周围环境允许时才能采用，施工时还要注意防止影响周环境
        • 板桩墙支护结构
          • 板桩墙墙支护结构由两大系统组成:挡墙系统和支撑(或拉锚)系统。悬臂式板支护结构则不设支撑(或拉锚)。 挡墙系统常用的材料有钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。板桩墙的施工应根据挡墙系统的形式选取相应的方法。一般钢板、混凝土板桩采用打人法，而灌注桩及地下连续墙则采用就地成孔(槽)现浇的方法， 常见的钢板桩有槽钢钢板桩和热轧锁扣钢板桩。槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。热轧锁扣钢板桩的形式有U形、L形、一字形、H形和组合形。钢板桩施工速度快且简便，可减少开挖土方量;有一定的挡水能力;基坑施工完毕回填后，可将槽钢拔出回收再次使用。但是，钢板在透水性较好的土层中不能完全挡水和土中的细小颗粒，在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施。钢板桩的抗弯能力较弱，槽钢钢板桩多用于深度在 4m 以内的较浅基坑或沟槽，打人地下后顶部宜设置一道支撑或拉锚;U形钢板桩多用于周围环境要求不高的深5~8m的基坑。钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点，曾在基坑中广泛应用但由于钢筋混凝土板桩的施打振动与噪声大，同时沉过程中挤土也较为严重，在城市工程中受到一定限制。此外，其制作一般在工厂预制再运至工地，成本较灌注等略高。由于其截面形状及配筋可根据需要设计，受力比较合理，且目前已可制作厚度较大(如厚度达 500mm 以上)的板，并有液压静力沉设备，故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。板桩打设前宜沿板桩两侧设置导架。导架应有一定的强度及刚性，不应随板打设而下沉或变形，施工时应经常观测导架的位置及标高。混凝土板转角处应设置转角桩，钢板桩在转角处应设置异形板桩。初始桩和转角桩应较其他桩加长2~3m。初始和转角桩的桩尖应制成对称形。板桩打设宜采用振动锤，采用锤击式时应在锤与板桩之间设置桩帽，打设时应重锤低击。板桩宜采用屏风法打设，半封闭和全封闭的板应根据板桩规格和封闭段的长度计算根数。 灌注桩排桩围护墙是采用连续的柱列式排列的灌注桩形成的基坑支护结构，适于基坑侧壁安全等级一、二、三级。当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙共同形成基坑支护结构。工程中常用的灌注排的形式有分离式、双排式和咬合式。 支撑系统一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统材料一般用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能可设置一道或多道支点。支撑或拉锚与挡墙系统一般通过围檩、冠梁等连接成整体。
        • 喷锚支护
          • 喷锚支护由喷射混凝土和锚杆组成。在基础开挖后，清洗裸露岩面，然后立刻喷上一层厚 3~8cm的混凝土，防止围岩松动。如果这层混凝土不足以支护围岩，则根据情况施筑锚杆支护，或再加厚混凝土的喷层。
          • 喷射混凝土的施工技术要求
            • (1)喷射混凝土的定艺过程一般由供料、供压风和供水三个系统组成。 (2)喷射混凝土施工前应首先撬除危石，清洗岩面。一般混凝土与岩石间的黏着力可达 1.0~1.5MPa。存在危石或岩面冲洗不良使粘结力降低，都会影响支护与围岩的整体性，丧失部分或整体的支护效果。第一层喷完之后，常加设锚杆，必要时再挂钢筋网，然后再喷第二层以至第三层混凝土。 (3)正确选用配合比对喷射混凝土尤其重要。它不仅决定混凝土强度，还影响喷射混凝土的粘结效果、回弹、粉尘等问题。喷射混凝土的砂、石选料比较严格，要限定砂、石的粒径;配合比中还应明确速凝剂的成分与比例。此外，还可以选用专用的喷射水泥，或在喷射混凝土中加人钢纤维或合成纤维，以改变喷射混凝土层的韧性及抗拉强度，使之能够承受更大的荷载与变形。 (4)喷射混凝土有“干喷”“湿喷”“潮喷”“水泥裏砂(SEC)”等工艺方法。干喷法的粉尘问题严重，混凝土拌和的均匀性也不能满足要求，但施工设备成熟，工艺相对简单。 (5)由于喷射混凝土的水泥与细骨料相对较多，同时又掺有速凝剂，因此其收缩变形要更为严重。所以，喷混凝土的养护对其强度增长、改善变形性质、提高抗渗能力等有重要影响。一般混凝土喷层完成后的7d内，均要求喷水养护。 (6)喷射混凝土骨料的最大粒径不应大于15mm。喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜大于120mm。喷射时，喷头与受喷面应垂直，距离宜为 0.8~1.0m，喷射混凝土终凝 2h后，应喷水养护。
          • 地面士层锚杆与锚索的施工技术要求
            • (1)地面土层锚杆和锚索与地下隧道、矿山巷道的锚杆不同。地面土层锚杆与锚索一样，是一种施加预应力的基坑(边坡)支护形式(因此有时统称为锚杆)。它可以作为临时性支护或者永久性支护。 (2)地面土层锚杆和锚索在使用前应完成土层各种相关的土质试验;充分考虑其施工与布设的条件，调查与锚固工程有关的场地条件、地形、周围已有的建筑物及地下埋设物等。土层锚杆和锚索的支护效果和地质条件关系密切。在未经处理的有机质土液限大于 50% 的土层及相对密实度小于 0.3的土层中，不应采用土层锚杆和锚索作为使用年限超过2年的永久性支护。 (3)地面土层锚杆与锚索的预应力杆体材料宜选用钢绞线、高强度钢丝或高强度螺纹钢筋。当预应力值较小或锚杆长度小于 20m 时，也可采用HRB400 级钢筋。锚具和其他受力构件均应达到能承受 95%的杆体极限抗拉力。使用土层锚杆和锚索前，应根据荷载大小，设计确定锚固力，并根据地层条件和支护结构变形要求，按锚杆轴向受拉荷载设计值的 0.5~0.6作为施加预应力(锁定)值。 (4)地面土层锚杆上、下层垂直间距不宜小于 2m，水平方向间距不宜小于 1.5m。上覆土层的厚度不小于 4.0m，自由段的长度不宜小于5.0m，锚杆的锚固段长度由计算确定。倾斜锚杆的角度宜在10°~25°，但不应大于45°。 (5)采用地面土层锚杆应充分考虑锚杆或锚索在地下条件的防腐问题，不得采用高铝水泥拌制砂浆，不应采用污水和pH值小于4.0的酸性水。防腐材料应满足锚杆的服务年限要求，不能在锚杆施工(张拉)和使用过程开裂、变脆受损，保持在服务年限内的防水、防腐功能，且不影响锚杆自由段的变形。 (6)在不稳定地层或地层受扰动易导致水土流失地层施工锚杆钻孔时，应采用套管跟进成孔。
          • 岩石锚杆
            • (1)地面岩层中同样可以使用锚杆进行加固。这种锚杆与土层锚杆相比，长度相对较短，一般不采用预应力;孔径也相对较小，通常岩石锚杆的孔径为30~40mm。土层锚杆或锚索的孔径要求较大，可到 150mm 左右。 (2)目前的锚杆多用粘接式锚固。经常采用砂浆全长粘接(地面较多)锚固或是树脂端头粘接(矿井井下为多)锚固的形式。 (3)锚杆(索)成孔记录应详细、完整，对岩石锚杆应有对岩屑鉴定或进尺软硬判断岩层的记录，以确定入岩的长度，钻孔深度应大于锚杆长度300~500mm。向钻孔中安放锚杆前，应将孔内岩粉和土屑清洗干净。
        • 土钉墙
          • 土钉墙支护是一种原位土体加固技术，由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成，形成一个类似重力式挡土墙结构，维护开挖面的稳定。土钉支护用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地;基坑深度不宜大于12m;当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。目前在软土场地亦有应用。 土钉支护工艺，可以先锚后喷，也可以先喷后锚。喷射混凝土在高压空气作用下高速喷向喷面，在喷层与土层间产生嵌固效应，改善边坡的受力条件;土钉深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用，可提高周围土体的承载能力，使土体变为支护结构的一部分;钢筋网能使支护形成一体，并增大支护体系的柔性与整体性。土钉墙支护施工应配合挖土和降水等作业进行，挖土分层厚度应与土钉竖向间距协调同步，逐层开挖并施工土钉，禁止超挖。每层土钉施工结束后，应按要求抽查土钉的抗拔力。开挖后应及时封闭临空面，应在 24h内完成土钉安设和喷射混凝土面层。在淤泥质土层开挖时，应在12h内完成土钉安设和喷射混凝土面层。上一层土钉完成注浆后，间隔 48h方可开挖下一层土方。施工期间坡顶应严格按照设计要求控制施工荷载土钉支护应设置排水沟、集水坑。土钉筋体的保护层厚度不应小于25mm。
        • 地下连续墙
          • 地下连续墙结构特点
            • 地下连续墙是在地下工程开挖前，在地面上沿着基坑的周边，用特制的挖槽机械在泥浆护壁的情况下开挖一定长度的沟槽(称为单元槽段)，然后将钢筋骨架吊放入沟槽，最后用导管在充满泥浆的沟槽中浇筑混凝土，形成一个单元墙段。各单元墙段之间以某种接头方式连接，就形成一条连续的地下墙。地下连续墙可以用作深基坑的临时支护结构，亦可以同时作为建筑物的地下室外墙。地下连续墙适用于淤泥、黏性土、冲积土、砂性土及粒径 50mm 以下的砂砾层等多种地质条件，深度可达50m，但是不适用于在岩溶地段、含承压水很高的细砂粉砂地层、很软的黏性土层中。 地下连续墙的优点有: (1)机械化施工，速度快、精度高，并且振动小、噪声低。 (2)具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等(3)基坑开挖过程的安全性高，支护结构变形较小。可适应各种软弱地层或是在重要建筑物附近的地下开挖;也可适应各种复杂条件下的施工要求。 (4)墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外影响较小。 (5)开挖基坑无需放坡，土方量小;浇筑混凝土无需支模和养护，并可在低温下施工，缩短了施工时间。
          • 地下连续墙施工工艺与技术要求
            • 地下连续墙施工前应通过试成槽确定合适的成槽机械、护壁泥浆配比、施工工艺槽壁稳定等技术参数。 (1)制作导墙。挖槽前先需沿地下连续墙纵向轴线位置开挖导沟，修筑导墙。导墙又叫槽口板，是地下连续墙槽段开挖前沿墙面两侧构筑的临时性结构，是成槽导向和测量基准，能够稳定上部土体并防止槽口塌方，同时具有存储泥浆、稳定泥浆液位、围护槽壁稳定等功用。 地下连续墙施工应设置钢筋混凝土导墙，导墙应采用现浇混凝土结构，混凝土强度等级不应低于 C20，厚度不应小于200mm。导墙顶面应高于地面100mm，高于地下水位 0.5m以上。导墙底部应进人原状土 200mm 以上，且导墙高度不应小于1.2m。导墙外侧应用黏性土填实，导墙内侧墙面应垂直，其净距应比地下连续墙设计厚度加宽40mm，导墙混凝土应对称浇筑，达到设计强度的70%后方可拆模，拆模后的导墙应加设对撑。 (2)制备泥浆。泥浆是地下连续墙施工中成槽槽壁稳定的关键，在地下连续墙挖槽中起到护壁、携渣、冷却机具和切土润滑的作用。护壁泥浆通常使用膨润土泥浆，也可使用高分子聚合物泥浆等。新拌制泥浆应经充分水化，储放时间不应少于24h，泥浆的储备量宜为每日计划最大成槽方量的2倍以上。 (3)开挖槽段。通常采用两个或三个挖掘段单元组成一个槽段。槽段长度可根据槽壁的稳定情况及钢筋笼起吊能力确定，一般为4~6m。成槽作业可采用多头钻施工法、抓斗式施工法、钻抓式施工法和冲击式施工法。槽内泥浆面不应低于导墙面 0.3m，同时槽内泥浆面应高于地下水位0.5m 以上。成槽机应具备垂直度显示仪表和纠偏装置成槽过程中应及时纠偏，单元槽段成槽过程中抽检泥浆指标不应少于2处，且每处不应少于3次。 (4)加工吊装钢筋笼。槽段内的钢筋笼应尽量形成一体，安置要符合保护层要求。在起吊、运输和安装钢筋笼时，不允许其产生不能恢复的变形。钢筋笼分节制作时应试拼装，应采用焊接或机械连接。钢筋笼制作时应预留导管位置，并应上下贯通钢筋笼应设保护层垫板，纵向间距为3~5m，横向宜设置2~3块。钢筋笼应在清基后及时吊放，异形槽段钢筋笼起吊前应对转角处进行加强处理，并应随入槽过程逐渐割除。 (5)接入接头管。地下连续墙的段间接头较多采用接头管的连接形式，即在一个挖好的单元槽段的端部放入接头管，在接头管与钢筋笼就位后浇筑混凝土。接头管应能承受混凝土压力，并避免混凝土在两槽段间串浆。待混凝土初凝(强度达0.05~0.2MPa)后拔出接头管，形成相邻单元槽段的接头。 (6)水下浇筑混凝土。浇筑地下连续墙的混凝土应有较高的坍落度，和易性好，不易分离。混凝土浇灌一般采用导管法。浇灌时，混凝土在充满泥浆的深槽内从导管下口压出。随混凝土面逐渐上升，槽内泥浆不断被排至沉淀池。 水下混凝土应采用导管法连续浇筑，导管管节连接应密封、牢固，施工前应试拼并进行水密性试验。导管水平布置距离不应大于 3m，距槽段两侧端部不应大于 1.5m，导管下端距离槽底宜为 300~500mm，导管内应放置隔水栓。钢筋笼吊放就位后应及时灌注混凝土，间隔不宜大于 4h，水下混凝土初凝时间应满足浇筑要求，现场混凝土切落度宜为 200mm士20mm，混凝土强度等级应比设计强度提高一级进行配制。内混凝土面上升速度不宜小于 3m/h，同时不宜大于 5m/h，导管埋入混凝土深度应为 2~4m，相邻两导管内混凝土高差应小于0.5m，混凝土浇筑面宜高出设计标高 300~500mm。混凝土达到设计强度后方可进行墙底注浆，注浆管应采用钢管，单幅槽段注浆管数量不应少于2根。
      • 4.3.2 基坑工程稳定性分析方法
        • 基坑工程的破坏或失效有多种形式，任何一种控制条件不能满足都有可能造成支护结构的整体破坏或支护功能的丧失。基坑工程支护结构设计时应全面考虑这些破坏因素，有针对性地对支护结构、边坡及土体进行计算和验算。 基坑工程有可能产生的破坏形式主要包括:基坑支护结构整体失稳破坏、基坑支护结构构件破坏、支护结构正常使用功能丧失、地下水作用下土体的渗透破坏。基坑支护结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
        • 基坑支护结构承载能力极限状态
          • 基坑支护结构进行承载能力极限状态设计的计算应包括的内容有:根据基坑支护形式及其受力特点进行基坑稳定性验算;基坑支护结构的受压、受弯、受剪、受扭承载力计算:当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。对于支护结构安全等级为一级、二级的基坑工程，应对支护结构变形及基坑周边土体的变形进行计算，并应进行周边环境影响的分析评价。支护结构设计时应采用的承载能力极限状态有 (1)支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳; (2)支护结构及土体整体滑动; (3)坑底土体隆起而丧失稳定; (4)对支挡式结构，坑底土体丧失嵌固能力而使支护结构推移或倾覆 (5)对锚拉式支挡结构或土钉墙，土体丧失对锚杆或土钉的锚固能力: (6)重力式水泥土墙整体倾覆或滑移; (7)重力式水泥土墙、支挡式结构因其持力土层丧失承载能力而破坏;(8)地下水渗流引起的土体渗透破坏。 支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式: 支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态设计，应符合式(4.3-1)要求:
        • 基坑支护结构正常使用极限状态
          • 支护结构设计时应采用的正常使用极限状态有: (1)造成基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移; (2)因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的土体变形; (3)影响主体地下结构正常施工的支护结构位移; (4)影响主体地下结构正常施工的地下水渗流。 由支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降等控制的正常使用极限状态设应符合式(4.3-4)要求:计，
      • 4.3.3 基坑开挖施工方法与技术要求
        • 基坑士方工程施工及相关要求
          • 一般要求
            • 土方工程施工前应考虑土方量、土方运距、土方施工顺序、地质条件等因素，进行土方平衡和合理调配，确定土方机械的作业线路、运输车辆的行走路线、弃土地点。挖土机械、土方运输车辆等通过坡道进入作业点时，应采取保证坡道稳定的措施。 基坑开挖期间若周边影响范围内存在桩基、基坑支护、土方开挖、爆破等施工作业时，应根据实际情况合理确定相互之间的施工顺序和方法，必要时应采取可靠的技术措施。 机械挖土时应避免超挖，场地边角土方、边坡修整等应采用人工方式挖除。基坑开挖至坑底标高应在验槽后及时进行垫层施工，垫层宜浇筑至基坑围护墙边或坡脚。坑底以上 200~300mm 范围内的土方采用人工修底的方式挖除。放坡开挖的基坑边坡应采用人工修坡的方式。 土方工程施工应采取保护周边环境、支护结构、工程及降水井点等设施的技术措施。 土方开挖、土方回填过程中应设置完善的排水系统。土方工程施工前，应采取有效的地下水控制措施。基坑内地下水位应降至拟开挖下层土方的底面以下不小于 0.5m。基坑开挖应分层进行，分层厚度宜控制在 3m 以内，并应配合支护结构的设置和施工的要求，临近基坑边的局部深坑宜在大面积垫层完成后开挖。设有内支撑的基坑开挖应遵循“先撑后挖、限时支撑”的原则，减少基坑无支撑暴露的时间和空间。下层土方的开挖应在支撑达到设计要求后方可进行。挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走或作业，严禁在底部已经挖空的支撑上行走或作业。面积较大的基坑可根据周边环境保护要求、支撑布置形式等因素，采用盆式开挖、岛式开挖等方式施工，并结合开挖方式及时形成支撑或基础底板。
          • 基坑放坡开挖施工
            • 基坑开挖须放坡时，应符合下列规定: (1)当场地条件允许，并经验算能保证边坡稳定性时，可采用放坡开挖。多级放坡时应同时验算各级边坡和多级边坡的整体稳定性，坡脚附近有局部坑内深坑时，应按深坑深度验算边坡稳定性; (2)应根据土层性质、开挖深度、荷载等通过计算确定坡体坡度、放坡平台宽度多级放坡开挖的基坑，坡间放坡平台宽度不宜小于3.0m; (3)无截水帷幕放坡开挖基坑采取降水措施的，降水系统宜设置在单级放坡基坑的坡顶，或多级放坡基坑的放坡平台、坡顶; (4)坡体表面可根据基坑开挖深度、基坑暴露时间、土质条件等情况采取护坡措施，护坡可采取水泥砂浆、挂网砂浆、混凝土、钢筋混凝土等方式，也可采用压坡法; (5)边坡位于浜填土区域，应采用土体加固等措施后方可进行放坡开挖; (6)放坡开挖基坑的坡顶及放坡平台的施工荷载应符合设计。
          • 有支护体系的基坑开挖
            • 采用土钉支护、土层锚杆支护的基坑开挖，应符合下列规定: (1)应在截水帷幕或排桩墙的强度和龄期满足设计要求后方可进行基坑开挖 (2)基坑开挖应和支护施工相协调，应提供土钉、土层锚杆成孔施工的工作面宽度，土方开挖和支护施工应形成循环作业; (3)基坑开挖应分层分段进行，每层开挖深度应根据土钉、土层锚杆施工作业面确定，并满足设计工况要求，每层分段长度不宜大于30m; (4)每层每段开挖后应及时进行土钉、土层锚杆施工，缩短无支护暴露时间，上一层土钉支护、土层锚杆支护完成后的养护时间或强度满足设计要求后，方可开挖下一层土方。
          • 岩石基坑开挖施工
            • 岩石基坑可根据工程地质与水文地质条件、周边环境保护要求、支护形式等情况，选择合理的开挖顺序和开挖方式。 岩石基坑应采取分层分段的开挖方法，遇不良地质、不稳定或欠稳定的基坑，应采取分层分段间隔开挖的方法，并限时完成支护。 岩石的开挖宜采用爆破法，强风化的硬质岩石和中风化的软质岩石，在现场试验满足的条件下，也可采用机械开挖方式 爆破开挖宜先在基坑中间开槽爆破，再向基坑周边进行台阶式爆破开挖。在接近支护结构或坡脚附近的爆破开挖，应采取减小对基坑边坡岩体和支护结构影响的措施。爆破后的岩石坡面或基底，应采用机械修整。 周边环境保护要求较高的基坑，基坑爆破开挖应采取静力爆破等控制振动、冲击波、飞石的爆破方式。岩石基坑的爆破施工应符合《爆破安全规程》GB 6722-2014 的规定。
        • 基坑士方堆放与运输
          • 基坑土方工程施工应进行土方平衡计算，应按土方运距最短、运程合理和各个工程项目的施工顺序做好调配，减少重复搬运，合理确定土方机械的作业线路、运输车辆的行走路线、弃土地点等。 基坑土方调配应与当地市、镇规划和农田水利相结合。运输土方的车辆应用加盖车辆或采取覆盖措施。临时堆土的坡角至坑边距离应按挖坑深度、边坡坡度和土的类别确定。场地内临时堆土应经设计单位同意，并应采取相应的技术措施，合理确定堆土平面范围和高度。
        • 基坑回填施工
          • 基坑回填压实施工应符合下列规定:轮(夯)迹应相互搭接，机械压实应控制行驶速度;在转角、空间狭小等机械压实不能作业的区域，可采用人工压实的方法;回填面积较大的区域，应采取分层、分块(段)回填压实的方法，各块(段)交界面应设置成斜坡形，碾迹应重叠 0.5~1.0m，填土施工时的分层厚度及压实遍数应符合相关规定上、下层交界面应错开，错开距离不应小于 1m。 土方回填应按设计要求预留沉降量或根据工程性质、回填高度、土料种类、压实系数、地基情况等确定。 基坑土方回填应符合下列规定: (1)基础外墙有防水要求的，应在外墙防水施工完毕且验收合格后方可回填，防水层外侧宜设置保护层; (2)基坑边坡或围护墙与基础外墙之间的土方回填，应与基础结构及基坑换撑施工工况保持一致，以回填作为基坑换撑的，应根据地下结构层数、设计工况分阶段进行土方回填，基坑设置混凝土或钢换撑带的，换撑带底部应采取保证回填密实的措施: (3)宜对称、均衡地进行土方回填; (4)回填较深的基坑，土方回填应控制降落高度。
      • 4.3.4 基坑开挖土方工程施工设备及其选用
        • 基坑开挖土方工程应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况等合理选择施工机械。常用的施工机械有:推土机、铲运机、挖掘机、装载机等。
        • 推士机
          • 推土机是土方工程施工的主要机械之一，是在履带式拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械，是一种自行式的挖土、运土工具。按铲刀的形式分，推土机有索式和液压式。按推土机行走方式分，推土机有履带式和轮胎式。推土机的经济运距在100m以内，以 30~60m为最佳运距。推土机的特点是操作灵活、运输方便，所需工作面较小，行驶速度较快，易于转移。推土机可以单独使用，也可以卸下铲刀牵引其他无动力的土方机械，如拖式铲运机、松土机、羊足碾等。常用推土机的推土板有索式和液压操纵两种。液压操纵推土板的推土机除了可以升降推土板外，还可调整推土板的角度，因此具有更大的灵活性，
        • 铲运机
          • 铲运机的特点是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作，对行驶道路要求较低，行驶速度快，操纵灵活，运转方便，生产效率高。按行走方式分为自行式铲运机和拖式铲运机两种。拖式铲运机是由拖拉机牵引及操纵，自行式铲运机的行驶和工作，都靠本身的动力设备，不需要其他机械的牵引和操纵。常用于坡度在20°以内的大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基等土方工程。铲运机可在I~Ⅲ类土中直接挖土、运土，适宜运距为600~1500m，当运距为200~350m时效率最高。铲运机运行路线和施工方法视工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等而定。其运行路线可采用环形路线或8字路线。其中拖式铲运机的适用运距为80~800m，当运距为 200~350m 时效率最高。而自行式铲运机的适用运距为800~1500m。采用下坡铲土法、跨铲法、推土机助铲法等，可缩短装土时间提高土斗装土量，以充分发挥其效率。
        • 挖掘机
          • 挖掘机是基坑(槽)土方开挖常用的一种机械。按其行走装置的不同，分为带式和轮胎式两类;按其工作装置的不同，可以分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种;按其传动装置又可分为机械传动和液压传动两种。 1)正铲挖掘机 正铲挖掘机装车轻便灵活，回转速度快，移位方便;能够挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸，工作效率高。适用于开挖含水量不大于27%的I~W类土和经爆破后的岩石与冻土碎块、大型场地平整土方、工作面狭小且较深的大型管沟和基槽、独立基坑和边坡开挖等工程。其挖土特点是“前进向上，强制切土”。根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有两种方法:正向开挖，侧向装土法;正向开挖，后方装土法。 2)反铲挖掘机 反铲挖掘机操作灵活，挖土、卸土均在地面作业，不用开运输道。适用于开挖含水量大的~Ⅲ三类的砂土或黏土、管沟和基槽、独立基坑和边坡开挖等工程。其挖土特点是“后退向下，强制切土”。根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有沟端开挖法、沟侧开挖法、沟角开挖法、多层接力开挖法等。 3)拉铲挖掘机 拉铲挖掘机可挖深坑，挖掘半径及卸载半径大，操纵灵活性较差。适用于挖掘I~Ⅲ类土，开挖较深较大的基坑和管沟、大量外运土方、填筑路基堤坝等工程。 4)抓铲挖掘机 抓铲挖掘机适用于土质比较松软，施工面较窄的深基坑、基槽，水中挖取土等工程。其挖土特点是“直上直下，自重切土”。深度不大的大面积基坑开挖，宜采用推土机或装载机推土、装土，用自卸汽车运土;对长度和宽度均较大的大面积土方一次开挖，可用铲运机铲土、运土、卸土、填筑作业;对面积较深的基础多采用液压正铲挖掘机，上层土方也可用铲运机或推土机进行;如操作面狭窄，且有地下水，土体湿度大，可采用液压反铲挖掘机挖土，自卸汽车运土;在地下水中挖土，可用拉铲，效率较高;对地下水位较深，采用不排水时，可分层用不同机械开挖，先用正铲挖土机挖地下水位以上土方，再用拉铲或反铲挖地下水位以下土方，用自卸汽车将土方运出。
      • 4.3.5 基坑施工防排水方法及其应用
        • 地下水控制应包括基础开挖影响范围内的潜水、上层滞水与承压水控制，采用的方法应包括集水明排、降水、截水以及地下水人工回灌(以下简称回灌)。 应根据工程地质、水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水明排或其组合方法。 当降水会对基坑周边建筑物、地下管线、道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时，应采用截水方法控制地下水。采用悬挂式帷幕时，应同时采用坑内降水，并宜根据水文地质条件结合坑外回灌措施。地下水控制设计应符合基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等沉降控制值的要求。 当坑底以下有水头高于坑底的承压水含水层时，各类支护结构均应进行承压水作用下的坑底突涌稳定性验算。当不满足突涌稳定性要求时，应对该承压水含水层采取截水、减压措施。依据场地的水文地质条件、基础规模、开挖深度、各土层的渗透性能等，可选择集水明排、降水以及回灌等方法单独或组合使用。 基坑截水方法应根据工程地质条件、水文地质条件及施工条件等，选用水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷或摆喷注浆帷幕、搅拌-喷射注浆帷幕、地下连续墙或咬合式排桩。支护结构采用排桩时，可采用高压喷射注浆与排桩相互咬合的组合帷幕。对碎石土、杂填土、泥炭质土或地下水流速较大时，宜通过试验确定高压喷射注浆帷幕的适用性。 基坑施工时地下水降水方法可分为重力降水和强制降水，工程中采用较多的是集水井降水和轻型井点降水。 基坑工程防排水方法可分为集水明排、井点降水、截水和回灌等形式的单独或组合使用。方法的选择应根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构类型等方面综合考虑。常用地下水控制方法及适用条件如表 4.3-1所示。
        • 集水明排法
          • 集水明排法是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖排水沟，在坑底设置集水坑，使水流入集水坑，然后用水泵抽走。抽出的水应予引开，远离基坑以防倒流。集水明排法宜用于粗粒土层，也用于渗水量小的黏土层; 在细砂和粉砂土层中，由于地下水渗出会带走细粒、发生流砂现象，容易导致边坡坍塌、坑底涌砂，因此不宜采用。 施工时，应在基坑外侧设置由集水井和排水沟组成的地表排水系统，集水井、排水沟与坑边的距离不宜小于0.5m。基坑外侧地面集水井、排水沟应有可靠的防渗措施。多级放坡开挖时，宜在分级平台上设置排水沟。基坑内宜设集水井和排水明沟(或育沟)。排水沟、集水井尺寸应根据排水量确定，抽水设备应根据排水量大小及基坑深度确定，可设置多级抽水系统。集水井宜设置在基坑阴角附近。排水系统应满足明水、地下水排放要求，应保持畅通，并应及时排除积水。施工过程中应随时对排水系统进行检查和维护。
        • 井点降水
          • 井点降水是在基坑开挖之前，:预先在基坑四周埋设·定数量的滤水管(井)，利用抽水设备抽水，使地下水位降落到坑底以下，并且在基坑开挖过程中仍不断抽水。这样，可使所挖的土始终保持干燥状态，也可防止流砂发生，土方边坡也可陡些，从而减少挖方量。 井点降水方法一般分为两类，一类为真空抽水，有真空井点(单层或多层轻型井点)以及喷射井点;另一类为非真空抽水，有管井井点(包括深井井点)等。施工时应根据基坑开挖深度、拟建场地的水文地质条件、设计要求等，在现场进行抽水试验确定降水参数，并制定合理的降水方案。各类井点的适用范围参照表 4.3-2。
          • 轻型井点
            • 轻型井点如图 4.3-1所示，是沿基坑四周以一定间距埋入直径较细的井点管至地下含水层内，井点管的上端通过弯连管与总管相连接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至坑底以下。在施工过程中要不断地进行抽水，直至基础施工完毕并回填土为止。 井点管是用直径 38或51mm、长5~7m的钢管，管下端配有滤管。集水总管常用直径 100~127mm的钢管，每节长4m，一般每隔0.8m或1.2m设一个连接井点管的接头抽水设备包括真空泵、离心泵和水汽分离器等。一套抽水设备能带动的总管长度一般为 100~120m。 根据基坑平面的大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求，轻型井点可采用单排布置、双排布置以及环形布置;当土方施工机械需要进出基坑时，也可采用 U 形布置。
          • 电渗井点
            • 电渗井点，一般与轻型井点或喷射井点结合使用，是利用轻型并点或者喷射井点管本身作为阴极，以金属棒(钢筋、钢管、铝棒等)作为阳极，通直流电(采用直流发电机或直流电焊机)后，带有负电荷的土粒即向阳极移动(即电泳作用)，而带有正电荷的水则向阴极方向移动集中，产生电渗现象。在电渗与井点管内的真空双重作用下，强制黏土中的水由井点管快速排出，井点管连续抽水，从而地下水位逐渐降低。电渗降水一般只适用于含水层渗透系数较小(0.1m/d)的饱和黏土，特别是在淤泥和淤泥质黏土之中的降水。 电渗井点施工应符合下列规定:阴、阳极的数量宜相等，阳极数量也可多于阴极数量，阳极设置深度宜比阴极设置深度大500mm，阳极露出地面的长度宜为200~400mm，阴极利用轻型井点管或喷射井点管设置;电压梯度可采用50V/m，工作电压不宜大于 60V，土中通电时的电流密度宜为0.5~1.0A/m;电渗降水宜采用间歇通电方式。
          • 喷射井点
            • 喷射井点是利用循环高压水流产生的负压把地下水吸出。喷射井点主要适用于渗透系数较小的含水层和隆水深度较大的降水工程。喷射并点的主要工作部件是喷射井管内管底端的扬水装置--喷嘴的混合室;当喷射工点工作时，由地面高压离心水泵供应的高压工作水，经过内外管之间的环形空间直达底端，在此处高压工作水由特制内管的两侧进水孔进入至喷嘴喷出，在喷嘴处由于过水断面突然收缩变小，使工作水流具有极高压的流速(30~60m/s)，在喷口附近造成负压(形成真空)，因而将地下水经滤管吸人，吸入的地下水在混合室与工作水混合，然后进入扩散室，水流从动能逐渐转变为位能，即水流的流速相对变小，而水流压力相对增大，把地下水连同工作水一起扬升出地面，经排水管道系统排至集水池或水箱由此再用排水泵排出。 喷射井点的平面布置:当基坑宽度小于等于10m时，井点可作单排布置;当大于10m时，可作双排布置;当基坑面积较大时，宜采用环形布置。并点管直径宜为75~100mm，井点管水平间距宜为2.0~4.0m(可根据不同土质和预降水时间确定):成孔孔径不应小于 400mm，成孔深度应大于滤管底端埋深1.0m;滤料回填为磨圆度好粒径均匀、含泥量小于3%的石英砂;每套喷射井点的井点数不宜大于30根，总管直径不宜小于 150m，总长不宜大于60m，多套井点呈环圈布置时各套进水总管之间宜用阀门隔开，每套井点应自成系统;每根喷射井点沉设完毕后，应及时进行单井试抽，排出的浑浊水不得回入循环管路系统，试抽时间持续到水由浊变清为止;喷射井点系统安装完毕应进行试抽，不应有漏气或翻砂冒水现象，工作水应保持洁净，在降水过程中应视水质浑浊程度及时更换。
          • 管井井点
            • 管井井点就是沿基坑每隔一定距离(20~50m)设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(K>20m/d)、地下水量大的土层中，宜采用管井井点。 井管外径不宜小于200mm，且应大于抽水泵体最大外径50mm以上，成孔孔径不应小于650mm;成孔施工可采用泥浆护壁钻进成孔，钻进中保持泥浆相对密度为1.10~1.15，宜采用地层自然造浆，钻孔孔斜不应大于1%，终孔后应清孔，直到返回泥浆内不含泥块为止;井管安装应准确到位，不得损坏过滤结构，并管连接应确保完整无隙，避免井管脱落或渗漏，应保证井管周围填砾厚度基本一致，应在滤水管上下部各加1组扶正器，过滤器应刷洗干净，过滤器缝隙应均匀;井管安装结束后沉入钻杆，将泥浆缓慢稀释至相对密度不大于1.05后，将滤料徐徐填入，并随填随测填砾顶面高度在稀释泥浆时井管管口应密封;宜采用活塞和空气压缩机交替洗井，洗井结束后应按设计要求的验收指标予以验收;抽水泵应安装稳固，泵轴应垂直，连续抽水时，水泵吸口应低于井内扰动水位 2.0m。
          • 真空管井井点
            • 真空管井井点宜采用真空泵抽气集水，深井泵或潜水泵排水，并管应严密封闭，并与真空泵吸气管相连:单井出水口与排水总管的连接管路中应设置单向阀:分段设置滤管的真空降水管井，应对基坑开挖后暴露的井管、滤管、填砾层等采取有效封闭措施;并管内真空度不应小于65kPa，宜在井管与真空泵吸气管的连接位置处安装高灵敏度的真空压力表监测真空度。
        • 回灌
          • 当基坑外地下水位降幅较大、基坑周围存在需要保护的建(构)物或地下管线时，宜采用地下水人工回灌措施。坑外回灌井的深度不宜大于承压含水层中基坑截水帷幕的深度，回灌井与减压井的间距应通过设计计算确定。 回灌井可分为自然回灌井与加压回灌井。自然回灌井的回灌压力与回灌水源的压力相同，宜为 0.1~0.2MPa。加压回灌井的回灌压力宜为0.2~0.5MPa。回灌压力不宜大于过滤器顶端以上的覆土重量。 回灌井施工结束至开始回灌，应至少有2~3周的时间间隔，以保证井管周围止水封闭层充分密实，防止或避免回灌水沿井管周围向上反渗、地面泥浆水喷溢等。并管外侧止水封闭层顶至地面之间，宜用素混凝土充填密实。为保证回灌畅通，回灌井过滤器部位宜扩大孔径或采用双层过滤结构。回灌过程中，每天应进行1~2次回扬，至出水由浑浊变清后，恢复回灌。回灌用水不得污染含水层中的地下水。
  • 5.凿岩爆破工程
    • 5.1工业炸药与起爆器材
      • 5.1.1 工业炸药的种类及其应用
        • 工业炸药分类
          • 按使用条件分类
            • 1)第一类炸药。准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿山，也称为安全炸药或者煤矿许用炸药。 (2)第二类炸药。准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，但不包括有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿山。 (3)第三类炸药。只准许在露天爆破工程中使用的炸药。
          • 按炸药主要化学成分分类
            • (1)硝铵类炸药。以硝酸铵为主要成分，加上适量的可燃剂、敏化剂等物质混合而成的炸药均属此类，这是爆破工程中用量最大、品种最多的一大类混合炸药。 (2)硝化甘油类炸药。以硝化甘油或硝化甘油与硝化乙二醇为主要成分的炸药。 (3)芳香族硝基化合物类炸药。凡是由苯及其同系物的硝基化合物为主要成分的炸药均属此类
          • 按我国工业炸药分类和命名规则分类
            • (1)含水炸药。包括乳化炸药、乳化铵油炸药(重铵油炸药)、水胶炸药。 (2)铵油类炸药。包括多孔粒状铵油炸药、粉状乳化炸药、膨化硝铵炸药、乳化铵油炸药(重铵油炸药)、改性铵油炸药、粘性粒状炸药、粉状铵油炸药。 (3)硝化甘油类炸药。包括胶质硝化甘油炸药和粉状硝化甘油炸药。 (4)其他炸药。 按《工业炸药分类和命名规则》GB/T 17582-2011规定，乳化铵油炸药作为含水炸药使用时为抗水型乳化铵油炸药，作为铵油类炸药使用时为普通型乳化铵油炸药。
          • 工业炸药的基本要求
            • (1)爆炸性能好，有足够的威力以满足各种矿岩的爆破要求。 (2)有较低的机械感度和适度的起爆感度，既能保证生产、储存、运输和使用的安全，又能保证顺利起爆。 (3)炸药配比接近零氧平衡，以保证爆炸产物中有毒气体生成量少。 (4)有适当的稳定储存期，在规定的储存期内，不会变质失效。 (5)原料来源广泛，加工工艺简单，加工操作安全且价格便宜。
        • 常用工业炸药
          • 铵油类炸药
            • 铵油类炸药是由硝酸铵、柴油、木粉(碳粉)和表面活性剂为主要成分的一类炸药。品种包括粉状铵油炸药和多孔粒状铵油炸药。粉状铵油炸药爆炸性能较好，但吸湿严重，易结块;多孔粒状铵油炸药吸油率可高达 9%~14%，能改善爆炸性能，其松散性和流动性都比较好，不易结块，适合于机械化装药。 铵油类炸药多用于露天深孔爆破和硐室爆破。其优点是原料广泛，价格低廉，安全性好，加工简单，利于机械加工和现场混药。缺点是抗水性能差，感度低，临界直径大，威力小，产生有毒气体量多，储存期较短。
          • 铵梯炸药
            • 铵梯炸药是以硝酸铵为主要成分，以梯恩梯为敏化剂并配以其他组分的一种混合炸药。常见的铵梯炸药包括岩石铵梯炸药、露天铵梯炸药、煤矿铵梯炸药和高威力铵梯炸药。 岩石铵梯炸药适用于岩石巷道和硐室掘进，对炸药的安全性要求较低，不加消焰剂和憎水剂，由硝酸铵、梯恩梯和木粉三种成分组成。根据梯恩梯含量不同，其爆炸威力也不同。为适应有水工作面爆破作业的需要，再加入沥青、石蜡，组成抗水岩石铵梯炸药。 露天铵梯炸药适用于露天爆破作业，与岩石铵梯炸药不同之处是梯恩梯含量低成本要更低些。抗水露天铵梯炸药，其成分中增加了沥青、石蜡。煤矿铵梯炸药用于有瓦斯矿井，在炸药成分中通常增加食盐作为消焰剂。
          • 水胶炸药
            • 水胶炸药是将硝酸甲铵、氧化剂(以硝酸铵为主)、辅助敏化剂、辅助可燃剂、密度调节剂等溶解悬浮于有凝胶剂的水溶液中，再经化学交联而制成的一种凝胶状炸药。水胶炸药的抗水性强，适合于有水工作面的爆破作业;机械感度低，安全性好;爆炸产生的炮烟少，有毒气体含量少;炸药爆炸威力高。 水胶炸药分为岩石水胶炸药和煤矿许用水胶炸药。 前者适用于无瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井的岩石工作面和露天的爆破工程，尤其适用于井下有水、岩石坚硬的深孔爆破。后者适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中的工作面。
          • 乳化炸药
            • 乳化炸药也称乳胶炸药，由氧化剂水溶液、燃料油、乳化剂、稳定剂、敏化发泡剂、高热剂等成分组成。乳化炸药具有较高的猛度、爆速和感度，可以用8号雷管直接起爆;密度范围较宽;抗水性能比水胶炸药更强;加工使用安全，可实现装药机械化;原料广泛，加工工艺简单;适合各种条件下的爆破作业。
        • 煤矿许用炸药及选用
          • 煤矿许用炸药是指经批准，允许在煤矿矿井中使用的炸药。种类包括被简炸药、当量炸药、离子交换炸药、粉状硝铵类许用炸药、许用含水炸药等。 煤矿许用炸药按其瓦斯安全性分为一级、二级、三级、四级和五级。级越高，安全程度越好。按照《煤矿安全规程》(2022年版)，煤矿许用炸药的选用必须遵守下列规定: (1)低瓦斯矿井的岩石掘进工作面，使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药 (2)低瓦斯矿井的煤层采掘工作面、半煤岩掘进工作面，使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。 (3)高瓦斯矿井，使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。 (4)突出矿井，使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。 煤矿井下爆破作业，必须使用煤矿许用炸药，严禁使用黑火药和冻结、半冻结的硝化甘油类炸药。一次爆破必须使用同一厂家、同一品种的煤矿许用炸药。
      • 5.1.2 起爆器材的种类及其应用
        • 根据引爆方式和起爆能源的不同，雷管种类有火雷管、电雷管、电子雷管、导爆管雷管等几种形式，其中使用最广泛的是电雷管，电雷管又有普通电雷管、磁电雷管。
        • 普通电雷管
          • 1)瞬发电雷管 瞬发电雷管的引爆过程非常简单，只要通人的电流使桥丝电阻产生热能点燃引火药头或起爆药，雷管就能立即起爆。 2)秒延时电雷管 秒延时电雷管是一种通电后经过以秒量计算的延时后才发生爆炸的电雷管。它的结构特点是在电点火元件与起爆药之间加一段精制的导火索，用导火索长度控制延时时间。 3)毫秒延时电雷管 毫秒延时电雷管是一种通电后经过以毫秒量计算的延时后发生爆炸的电雷管。 普通电雷管可用于地下和露天爆破工程，但不包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山。
        • 煤矿许用电雷管
          • 煤矿许用电雷管也称为安全电雷管，包括煤矿许用瞬发电雷管和煤矿许用毫秒延时电雷管，可用于有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山。 为确保雷管的爆炸不致引起瓦斯和矿尘的爆炸，煤矿许用电雷管在普通电雷管的基础上采取了以下措施: (1)不允许使用铁壳或铝壳。 (2)不允许使用聚乙烯绝缘爆破线，只能采用聚氯乙绝缘爆破线。 (3)在加强药中加人消焰剂，控制其爆温、火焰长度和火焰延续时间。 (4)雷管底部不做窝槽，改为平底，防止聚能穴产生的聚能流引燃瓦斯。 (5)采用燃烧温度低、生成气体量少的延时药，并加强延时药燃烧室的密封，防止延时药燃烧时喷出火焰引燃瓦斯的可能性。 (6)加强雷管管壁的密封
        • 电子雷管
          • 电子雷管，又称数码雷管，或者数码电子雷管。它是一种采用电子控制模块(专用芯片)对起爆过程进行控制的新型雷管。它与传统雷管的主要区别是，采用电子控制模块取代传统雷管内的延时药，使延时精度有了质的提高，可达0.1ms数量级。 置于电子雷管内部的电子控制模块是一种专用电路模块，具备雷管起爆延时时间控制、起爆能量控制、内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信。电子雷管有如下优点: (1)电子延时集成芯片取代传统延期药，雷管发火延时精度高，准确可靠，有利于控制爆破效应，改善爆破效果。 (2)提高了雷管生产、储存和使用的技术安全性。 (3)使用雷管不必担忧段别出错，操作简单快捷。 (4)可以实现雷管的国际标准化生产和全球信息化管理。 按应用环境，电子雷管分为煤矿许用电子雷管和普通电子雷管。 在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫秒延时电雷管或者煤矿许用数码电子雷管。使用煤矿许用毫秒延时电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。使用煤矿许用数码电子雷管时，一次起爆总时间差不得超过130ms，并应当与专用起爆器配套使用。
        • 导爆索
          • 导爆索是以黑索金或太安等单质猛炸药为药芯，外层用棉线、麻线或人造纤维等材料被覆，能够传播爆轰波的索状起爆器材。 导爆索的主要性能参数包括:爆速、起爆能力、感度、耐水性、使用环境温度耐热性和耐冻性等。 根据使用条件不同，导爆索可分为普通导爆索和安全导爆索。普通导爆索适用于露天工程爆破，安全导爆索可用于有瓦斯、矿尘爆炸危险作业点的工程爆破。
        • 导爆管
          • 导爆管是内管壁均匀涂有奥克托金与铝粉混合物或黑索金与铝粉混合物的高压聚乙烯管。其外径为 2.8~3.1mm，内径为1.4mm士0.1mm，药量为14~16mg/m。导爆管具有安全可靠、轻便、经济、不易受到杂散电流干扰和便于操作等优点。导爆管可被8号雷管、普通导爆索、专用激发笔等激发并可靠引爆。长达数千米的一根导爆管一端引爆后会以稳定的速度传播，不会出现中断现象。火焰、冲击、30kV的直流电均不能使导爆管引爆。 煤矿井下爆破作业不应使用导爆管。
    • 5.2凿岩爆破技术
      • 5.2.1 爆破方法与爆破设计要求
        • 井巷爆破炮眼布置及要求
          • 按用途不同，将井巷工作面的炮眼分为掏槽眼、崩落眼和周边眼三种。
          • 掏槽眼
            • 掏槽眼用于爆出新的自由面，为其他后爆炮孔创造有利的爆破条件。 掏槽爆破炮眼布置有多种不同的形式，归纳起来可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽三大类。 斜眼掏槽的优点是易将掏槽范围内的岩石向外抛出，所需的掏槽眼数目少。缺点是钻孔方向难以掌握，炮眼深度受巷道宽度和高度限制，碎石抛掷距离大。 直眼掏槽的优点是工作面布置方式简单，易实现钻孔机械化，炮眼利用率高，可通过调整药量实现中深孔爆破，爆堆集中。缺点是炮眼数目多，药量多，炮眼间距和平行度对掏槽效果影响大。 掏槽方式的选择应根据工程条件、施工机具和施工熟练程度等灵活选择，适用条件及选择可参考表 5.2-1。 在巷道浅眼爆破时，较多地采用斜眼掏槽，主要包括楔形和锥形掏槽(见图 5.2-1); 但在中深孔爆破时，斜眼掏槽的应用受到了巷道断面宽度的限制，多采用直眼掏槽。 直眼掏槽形式有多种，较为常见的有角柱掏槽、菱形掏槽、五星掏槽等(见图 5.2-2)。 立井井筒施工中，炮眼采用同心圆布置。 在均匀岩层中，掏槽眼可布置在井筒中心; 在急倾斜岩层，掏槽眼应布置在靠井简中心岩层倾斜的下方。 ① 直眼掏槽。其炮眼布置圈径一般为 1.2~1.8m，眼数为4~7个，由于打直眼易实现机械化，岩石抛掷高度也小。 在中硬以上岩层中进行深孔爆破时，往往受岩石的夹制，难以保证良好效果。为此，除选用高威力炸药和加大药量外，可采用二阶或三阶掏槽，即布置多圈掏(图5.2-3)，并按圈分次爆破，相邻每圈间距为200~300mm，由里向外逐圈扩大加深各圈眼数分别控制在4~9个。由于分阶掏槽圈距较小，炮眼中的装药顶端，应低于先爆眼底位置，并要填塞较长的炮泥，以提高爆破效果。 ②斜眼锥形掏槽。其炮眼布置倾角一般为70°~80°，眼孔比其他眼深 200~300mm，各眼底间的距离不得小于200mm，各炮孔严禁相交。这种方式，因打斜眼而受井筒断面大小的限制，炮孔的角度不易控制。但它破碎和抛掷岩石较易。为防止崩坏井内设备，常常增加中心空眼(图5.2-4)，其眼深为掏槽眼的1/3~1/2，用以增加岩体碎胀补偿空间。为增加岩石破碎度及抛掷效果，可在井筒中心钻凿1~3个空眼眼深超过最深掏槽眼 500mm 以上，并在眼底装人少量炸药，最后起爆。
          • 崩落眼(辅助眼)
            • 崩落眼是破碎岩石的主要炮孔。利用掏槽眼和辅助眼爆破后创造的平行于炮孔的自由面，爆破条件大大改善，故能在该自由面方向上形成较大体积的爆破漏斗。
          • 周边眼
            • 周边眼的作用控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。
          • 炮眼布置要求
            • (1)有较高的炮眼利用率; (2)先爆炸的炮孔不会破坏后爆炸的炮孔，或影响其内装药爆轰的稳定性; (3)爆破块度均匀，大块率少; (4)爆堆集中，飞石距离小，不会损坏支架或其他设备; (5)爆破后断面和轮廓符合设计要求，壁面平整并能保持井巷围岩本身的强度和稳定性。
          • 炮眼布置的方法和原则
            • (1)工作面上各类炮眼布置时应“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。 (2)掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度。立井凿岩爆破时，均匀岩层中可布置在井筒中心，急倾斜岩层中应布置在靠井中心岩层倾斜的下方;巷道凿岩爆破中，通常布置在断面的中央偏下，方便打眼操作的高度，并考虑崩落眼的布置较为均匀;炮眼的布置必须与打眼设备相匹配。 (3)周边眼一般布置在断面轮廓线上。按光面爆破要求，各炮眼要相互平行，眼底落在同一平面上。底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与崩落眼相同，为保证爆破后在巷道底板不留“根底”，并为铺轨创造条件，底眼眼底要超过底板轮线。 (4)布置好周边眼和掏槽眼后，再布置崩落眼。崩落眼是以槽腔为自由面层层布置均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和炮眼密集系数。
        • 爆破参数设计
          • 炮眼直径
            • 在井巷掘进中主要依据断面大小、炸药性能和钻孔速度来确定炮眼直径。 在具体岩石、井巷断面、炸药、孔深、钻孔设备条件下，存在最佳炮眼直径，使井巷掘进所需钻爆和装岩总工时为最小。在采用气腿式凿岩机的情况下，炮眼直径多采用 42~45mm(比药卷直径大 10mm左右);随着钻眼机械化程度的提高，眼深的加大，小直径炮眼已不能适应需要，在立井深孔爆破中，多采用 50~55mm的炮眼直径。
          • 炮眼深度
            • 炮眼深度是决定掘进进度的重要因素。 炮眼的深度与布置应根据岩性、作业方式、凿岩设备等加以确定，通常情况下， 立井短段掘砌混合作业的眼深应为3.0~5.0m; 大段高单行作业或平行作业的眼深也可为 3.0~5.0m 或更深: 浅眼多循环作业的眼深应为1.2~2.0m。 但究竟是采用浅孔多循环还是深孔少循环，要根据具体条件进行具体分析以掘进每米巷道成本最低时的炮眼深度为最优炮眼深度。
          • 炮眼数目
            • 炮眼数目主要同巷道断面、岩石性质及炸药性能等因素有关，通常岩石越坚硬难爆，所需炮眼数目越多，同时工时和成本增加。因此，在保证爆破质量要求的前提下，应尽可能减少炮眼数目。
          • 单位炸药消耗量
            • 单位炸药消耗量的确定方法，一般通过普氏公式计算或按单位炸药消耗量定额选取。单位炸药消耗量确定后，每一循环所使用的装药量可按每循环掘进的岩石体积计算。计算出总药量后，按炮眼数目和炮眼类别及作用范围加以分配。掏槽爆破最困难，掏槽眼单炮孔分配药量最多，崩落眼单炮孔分配药量比掏槽眼少，但比周边眼多。在周边眼中，底眼单炮孔分配药量最多，帮眼次之，顶眼最少。
          • 炮眼利用率
            • 炮眼利用率是合理选择钻眼爆破参数的一个重要准则，是衡量爆破参数合理性的重要参数。 巷全断面的炮眼利用率=每循环的工作面进尺井/炮孔深度 (5.2-1) 通常所说的炮眼利用率系指井巷全断面的炮眼利用率，这里炮孔深度为崩落眼或周边眼深度，不是掏槽眼深度。 试验表明，单位炸药消耗量、装药直径、炮眼数目、装药系数和炮眼深度等参数对炮孔利用率的大小产生影响。井巷掘进的较优炮眼利用率为 0.85~0.95。
          • 最小抵抗线和炮眼密集系数
            • 最小抵抗线是指周边眼至临近圈的崩落眼的连线垂直距离，或称光爆层厚度。最小抵抗线过大，光爆层的岩石将得不到适当破碎。 合理的最小抵抗线与炮眼密集系数 m 相关的:m=a/W(5.2-2)式中 a---炮眼间距;W--最小抵抗线。 实际工作中多取m=0.8~1.0，此时光爆效果最好。故合适的抵抗线为眼距的1~1.25 倍。
        • 装药结构与起爆
          • 装药结构是指炸药在炮孔内的装填方式。合理的装药结构和可靠的起爆技术，应使药卷按时序准确无误起爆，爆轰稳定，完全传爆，不产生瞎炮、残炮、压死、空炮和带炮等事故，并要求装药连线操作简单、迅速和可靠。
          • 连续装药和间隔装药
            • 在间隔装药中，可以采用炮泥间隔、木垫间隔和空气柱间隔三种方式。 在较深的炮孔中采用间隔装药可以使炸药在炮孔全长上分布得更均匀，使岩石破碎块度均匀。 采用空气柱间隔装药，可以增加用于破碎和抛掷岩石的爆炸能量，提高炸药能量的有效利用率，降低炸药消耗量。
          • 耦合装药与不耦合装药
            • 炮孔耦合装药爆炸时，孔壁受到的是爆轰波的直接作用，在岩体内一般要激起冲击波，造成粉碎区，而消耗了炸药的大量能量。 不耦合装药，可以降低对孔壁的冲击压力，减少粉碎区，激起应力波在岩体内的作用时间加长，这样就加大了裂隙区的范围炸药能量利用充分。在光面爆破中，周边眼多采用不耦合装药。 炮孔直径与装药直径之比，称为不耦合值或不耦合系数。光面爆破中，常见装药不耦合系数为 1.2~2.0。
          • 正向起爆装药和反向起爆装药
            • 装药采用雷管起爆时，雷管所在位置称为起爆点。起爆点通常是一个，但当装药长度较大时，也可以设置多个起爆点，或沿装药全长敷设导爆索起爆。起爆雷管在炮孔眼口处，爆轰向眼底传播时称为正向起爆;起爆雷管在炮孔眼底处，爆轰向眼口传播时称为反向起爆。 反向装药不仅能提高炮眼利用率，而且也能加强岩石的破碎，降低大块率。在高瓦斯矿井采掘工作面采用毫秒爆破时，若采用反向起爆，必须制定安全技术措施。
        • 炮孔的填塞
          • 装药之前必须清除炮孔内的岩粉或煤粉，再用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入，完成炸药装填后，应按有关规定对炮孔进行填塞。 炮孔封泥必须使用水炮泥，水炮泥剩余的部分应当使用黏土炮泥或者用不燃性可塑性材料制成的炮泥封实，严禁使用煤粉、块状材料或者其他可燃性材料作炮孔封泥。不允许只装水炮泥而不装黏土炮泥。炮眼的封泥长度应符合《煤矿安全规程》(2022 年版)的相关规定。
      • 5.2.2 井巷凿岩爆破技术及其应用
        • 光面爆破施工
          • 为获得良好的爆破效果，节省材料用量和工程量，提高井巷围岩自身承载力，并巷爆破施工中一般采用光面爆破技
          • 施工方案
            • 光面爆破施工有两种方案，即全断面一次爆破和预留光爆层分次爆破。 在大断面巷道和硐室掘进时，可采用预留光爆层分次爆破。这一施工方法的优点是:可根据最后留下的光爆层具体情况调整爆破参数，节约爆破材料，提高光爆效果和质量。其缺点是:巷道施工工艺复杂，增加了辅助时间。
          • 光面爆破对钻孔的要求
            • 为保证光面爆破的良好效果，除根据岩层条件，工程要求正确选择光爆参数外精确的钻孔是极为重要的，是保证光爆质量的前提。 对钻孔的要求是“平、直、齐、准”: (1)周边眼相互平行; (2)各炮眼均垂直于工作面; (3)炮眼底部要落在同一平面上(掏槽眼除外); (4)开孔位置要准确，周边眼开孔都位于巷道掘进断面轮廓线上，炮孔角度适度外扎，实际施工中偏斜一般不超过5°。
          • 光面爆破参数
            • 光面爆破时，周边眼不耦合系数取 2~5时，光爆效果最好; 周边眼间距一般为炮眼直径的 10~20倍;周边眼的炮眼密集系数一般取为0.8~1.0;周边眼的单位长度装药量，巷道掘进按采用2号岩石硝铵炸药计，软岩中一般为70~120g/m，中硬岩中为200~300g/m，硬岩中为300~350g/m。采用其他炸药时，应根据炸药的猛度和爆力进行换算。 光面爆破时，周边光爆炮眼应当用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。
          • 起爆顺序与起爆方法
            • 工作面上的炮眼应按掏槽眼、辅助眼、周边眼(帮眼、顶眼、底眼)的先后顺序起爆，以使先起爆炮眼所形成的槽腔作为后起爆炮眼的自由面。 岩巷掘进一般采用发爆器起爆，所以雷管多采用串联方式，联接简单，不易遗漏可用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的工作面。在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的巷道掘进中，应采用毫秒雷管，掘进工作面应全断面一次起爆，不能全断面一次起爆的，应采取安全措施。
          • 光面爆破质量标准
            • 应用光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于锚喷支护，岩帮裂隙少，稳定性高，超挖量小。所以光面爆破是一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。 光面爆破的质量标准如下: (1)围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的 50% (2)超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定。 (3)围岩面上不应有明显的炮震裂缝。
          • 爆破说明书及图表
            • 爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。 爆破说明书的主要内容包括有: (1)爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质、地质条件以及瓦斯情况。 (2)选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号、性能。 (3)爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、单位炸药消耗量。 (4)爆破网路的计算和设计。 (5)安全措施。 爆破作业图表是在爆破说明书基础上编制出来的指导和检查钻眼爆破施工的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、装药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。
        • 立井凿岩爆破
          • 炮眼布置
            • 立井施工常采用直眼掏槽，一般布置成二阶或三阶的多圈掏槽形式，相邻每圈间距为 200~300mm。崩落眼介于掏槽眼与周边眼之间，可多(层)圈布置，其最外圈与周边眼的距离要满足光爆层要求，一般以 500~700mm为宜。也可根据岩石条件与炸药类型，按光面爆破要求进行计算。其余崩落眼圈距取 600~1000mm，眼距为800~1200mm。周边眼布置在井简轮廓线上，眼距为400~600mm。为便于打眼，眼孔略向外倾斜，眼底偏出轮廓线 50~100mm，爆破后井帮沿纵向略呈锯齿形。
          • 装药结构与防水措施
            • 掏槽眼、崩落眼宜采用径向小间隙的连续装药结构，周边眼应采用轴向空气间隙的装药结构。 装药时，可将多卷炸药装入薄壁塑料管，一次装人炮孔中。这种方式操作简单,可在现场临时加工，防水性能好，既可装入较大直径的高威力炸药，又可填入小直径低威力药卷，满足光面爆破的要求
          • 起爆方法和时序
            • 井筒断面较大，炮孔多，工作条件较差，为防止因个别炮眼连线有误，而酿成全网路的拒爆，一般不用串联，而用并联的连线方式。并联电路需要大的电流，它的起爆总电流随着电网中雷管并联数的增加而加大，这就要求有高能量的爆破电源;另一方面应尽量减少线路电阻，所以一般都采用地面的 220V 或380V的交流电源起爆。爆破时，由里向外逐圈分次起爆，间隔时间一般为 25~50ms。有沼气工作面，总起爆间隔时间不得超过 130ms。 立井施工爆破作业图表如表 5.2-2~表 5.2-4 和图 5.2-5 所示。
        • 巷道凿岩爆破
          • 凿岩机具
            • 岩石巷道施工中，凿岩机具通常采用凿岩台车或气腿式凿岩，可能的情况下应优先选用凿岩台车打眼，一般人工打眼选择普通 YT型气腿式凿岩机，选用B22X2500mm中空六角钎杆、φ42mm 一字形钻头。
          • 炮眼布置及爆破参数
            • 某岩巷爆破参数如表 5.2-5 所示，炮眼布置如图 5.2-6 所示。采用直眼菱形掏槽掏槽眼深 2.2m，辅助眼深 2.0m，周边眼距 0.42m，周边眼抵抗线 0.50m，周边眼密集系数 0.84，采用正向连续装药。
      • 5.2.3露天矿山爆破技术及其应用
        • 台阶爆破是露天矿生产的基本手段。台阶爆破又称为阶梯爆破，是指以台阶形式推进的石方爆破方式。台阶爆破按照孔径、孔深的不同分为深孔台阶爆破和浅孔台阶爆破。 深孔爆破是指孔径大于50mm，深度大于5m的钻孔，布于台阶(梯段)或平整场地的钻孔，以一定装药结构进行爆破作业的方法。在露天矿主要是采用深孔爆破崩落矿石和岩石。深孔爆破一次爆破炸药量比较大，一些大型露天矿一次爆破炸药量一般为几十吨，有的达百吨以上。 浅孔爆破是指炸药装入深度小于5m、直径50mm 以下的炮孔中进行爆破的一种方法。浅孔爆破一次爆破炸药量小，主要用于小型露天矿生产爆破、大型露天矿二次爆破破碎大块岩石。
        • 露天深孔台阶爆破设计
          • 一般要求
            • 一般情况下，露天深孔台阶爆破必须最大限度地满足以下要求: (1)爆破后岩石的块度应满足设计要求和技术条件，岩块的最大尺寸要受到电铲或其他装载工具及破碎设备的工作性能的限制。 (2)深孔爆破应使台阶上部岩石的裂缝控制在边坡顶部最近最小的限度内，以保证台阶的稳固性。同时，还要求底板比较平整，没有残留的岩坎。 (3)爆破后岩块的堆积形状和范围应该与电铲的采掘参数相适应，过高会使装运机械的安全受到威胁;过分分散，又不能充分发挥机械的工作效率。 (4)既要保证爆破质量，又要降低工程成本，才是良好的爆破效果。
          • 钻孔形式和布孔方式
            • 深孔台阶爆破的钻孔形式一般分为垂直深孔和倾斜深孔两种，各有其优缺点，要根据具体条件从爆破质量、爆破安全和经济效益三方面比较后确定。 布孔方式通常可分为单排布孔和多排布孔两种。可把深孔布置成一字形、方形三角形和梅花形四种。经验表明，采用单排钻孔能取得良好的爆破效果和较高的技术经济指标。虽然多排钻孔的爆破效果不如单排好，但在满足机械作业、需要爆破的土方量大，而台阶工作面又短的情况下，常采用多排钻孔爆破方式，这时应采用分段起爆或毫秒延时爆破法才能保证爆破效果。
          • 爆破参数
            • (1)台阶高度 台阶高度直接影响到露天开采系统、钻孔爆破和装载运输等工序，以及技术经济指标和挖掘机械的作业安全。经验表明，台阶高度不宜过高，以10~15m为宜，并应结合具体条件确定合理的台阶高度。 (2)超钻深度与孔深 超钻深度是指钻孔超出台阶高度的孔深长度，它的作用是克服台阶底盘的夹制作用，使爆破后不留岩坎而形成较为平整的底部。超钻深度的大小与台阶高度、坡面角度、底盘抵抗线以及岩石的坚固性系数等有关。一般情况下台阶高度越大，坡面角度越小，底盘抵抗线越大，岩石越坚硬，则需要的超钻深度越大。 (3)钻孔直径 钻孔直径是由钻头直径和扩大孔径程度来确定。现代大型露天矿广泛采用的钻孔直径较大(250~310mm)。在矿体规模较小、台阶平台窄或者矿山生产能力不大的情况下，可考虑采用较小直径钻孔(150~200mm)进行爆破。 (4)底盘抵抗线 底盘抵抗线可通过三种方式确定，按照深孔钻机安全作业的要求确定;按炮眼直径、装药密度、炮孔密集系数和每个炮孔装药量等确定;根据爆破实践经验确定。 (5)炮孔间距和排距 炮孔间距由底盘抵抗线和炮孔密集系数决定，通过计算得到。其中，炮孔密集系数通常取 0.6~1.4;为了获得良好的爆破条件，可取 0.70~0.85。 炮孔排距与孔网布置和起爆顺序有关。采用等边三角形布孔时，一般为炮孔间距的0.866 倍;采用多排孔爆破时，它与单个炮孔合理的负担面积以及炮孔密集系数有关。 (6)台阶坡面角 在台阶爆破中，坡面角通常与岩石性质以及钻孔排数和爆破方法有关。如岩石坚硬，采用单排爆破或多排分段起爆的，则坡度大;若岩石松软，多孔同时起爆时，则坡角要缓一些。如坡度太大(大于75°时)或上部岩石坚硬，则易出大块;如果坡角太小或下部岩石坚硬，则易留根坎。 (7)单位炸药消耗量 一般情况下为 0.4~0.7kg/m，，具体应根据岩石的坚固性、炸药种类、施工技术和自由面数量等综合因素来确定。 (8)装药长度与堵塞长度 经验表明，当深孔爆破堵塞长度不够或完全没有堵塞时，药包爆炸的高温高压气体往往经过钻孔冲到大气层中，而不能有效地克服底板抵抗线阻力。因此，必须采用能保证良好爆破效果的堵塞长度。一般，有效堵塞长度值应大于底盘抵抗线值。
          • 装药结构
            • 露天深孔台阶爆破的装药结构有:连续装药结构、间隔装药结构、混合装药结构和底部空气垫层装药结构等。 (1)连续装药结构 连续装药结构操作简便，便于机械化装药，但沿台阶高度炸药分布不均匀，特别是在台阶高度大、坡度小时，这一缺点更为明显，会造成破碎块度不均匀、大块率高爆堆宽度增大和出现“根底”。 (2)间隔装药结构 间隔装药结构是在整个药柱间用空气层分开，所以它实质上是一种非连续装药结构，能增强爆破破碎效果。但其施工操作比较麻烦，且不便于机械化装药，在大型岩(矿)的应用受到限制。 (3)混合装药结构 如果底盘抵抗线大或者岩石坚硬，可在深孔底部或坚硬岩层部位装高威力的炸药而在炮孔上部装普通硝铵炸药或铵油炸药，构成混合装药结构。这样，便可达到沿台阶高度合理分布炸药能量的效果。既有利于改善爆破块度，又可降低爆破成本。但其操作同样比较麻烦，妨碍机械化装药。 (4)底部空气垫层装药结构 底部空气垫层装药结构的实质是利用炸药在空气垫层中激起的空气冲击波对孔底岩石的强大冲击压缩作用，使岩石破碎，同时由于孔底空气垫层的存在，使得药柱重心上移，炸药沿台阶高度的分布趋于合理，有利于提高爆破质量。与空气间隔装药结构相比，底部空气垫层装药结构比较便于机械化装药。
          • 起爆顺序
            • (1)排间顺序起爆 这种起爆顺序可分为两种方式。 一种是各排炮孔依次从自由面开始向后排起爆这种起爆顺序的设计和施工比较简便，起爆网路易于检查，但各排岩石之间碰撞作用比较差，而且容易造成爆堆宽度过大。 另一种起爆顺序是先从中间一排深孔起爆，形成一楔形沟，创造新自由面，然后槽沟两侧深孔按排依次爆破。这有利于岩块的相互碰撞增加再破碎作用，且爆破后爆堆比较集中。但是，这时爆堆中部的高度容易过度增大不利于装载机械的安全作业。而且，最先起爆的一排深孔需加大药量，以充分形成自由面，从而使炸药消耗量增加。 (2)波浪式起爆 这种起爆顺序的特点是可增加孔间或排间深孔爆破的相互作用，达到加强岩块碰撞和挤压，改善破碎块度的效果，同时还可减少爆堆宽度，但施工操作比较复杂。 (3)楔形起爆 它的特点是爆区第一排中间1~2深孔先起爆，形成一楔形空间，然后两侧深孔按顺序向楔形空间爆破。这样就可以使岩块相互碰撞，改善破碎块度，缩小爆堆宽度。但第一排炮孔爆破效果会较差，容易出现“根底” (4)斜线起爆 它的特点是炮孔爆破方向朝台阶的侧向，同一时间起爆的深孔联线与台阶眉线斜交成一角度(一般为 45°)。这一起爆顺序的优点是爆堆宽度小，实际最小抵抗线小;同时，爆破的深孔之间实际距离增大，有利于改善破碎块度，爆破网路联结比较简便在矿山多排爆破中得到较广泛的应用。 起爆顺序是多样化的，选取哪一种起爆顺序，要根据爆区的地质条件，特别是岩体裂隙的分布和方向，以及矿山生产的要求和技术条件，综合考虑来确定。
        • 露天深孔台阶爆破施工
          • 施工总体布置和平整台阶
            • 根据深孔爆破设计任务书的内容，首先在现场按照地质地形条件进行施工总体布置，包括:各种施工机具的安放位置、内外交通、辅助企业和生活建筑的布置，以及施工总进度和施工顺序等内容，都需要根据工程任务和要求结合具体的地理条件事先做好施工组织设计。
          • 布置钻孔
            • 钻孔布置关系到爆破效果和工程进度，与布设钻孔有关的主要爆破参数是底板抵抗线和孔间距及排距，这些参数互相影响，应在容许范围内进行适当调整。
          • 钻孔检查
            • 在准备爆破工作中必须重视钻孔的检查和淤塞的处理工作，通常要求在钻孔凿完后和爆破装药前各检查一次，检查测定孔深的方法，可用测绳锤测深。如有被淤塞，应及时加以处理。
          • 钻孔排水
            • 当钻孔中有地下水时，在装药爆破前应做好排水工作。如排水后仍有地下水涌出，应使用防水炸药或对普通炸药进行防水处理。
          • 装药、堵塞和爆破
            • 露天深孔台阶爆破中，多排钻孔爆破，常用微差电雷管起爆;采用分段装药时应控制起爆顺序，最好上段先爆，然后利用导爆索引爆下面分段。深孔装药结构常采用综合装药法，即孔底用威力大、爆速高的炸药，上部用威力低的炸药;药包结构可选取连续装药和间隔装药法。 深孔爆破必须做好炮孔堵塞工作，堵塞材料最好用细砂土或黏土，避免用石块，防止发生意外安全事故。最后，待全部工作人员和施工机具撤退到安全地区后进行爆破。
          • 爆后检查
            • 爆后应超过 15min，方准检查人员进人爆区
          • 大块岩石处理方法
            • 应根据具体工程条件选择合理的方法对爆破后的大块进行处理，如用浅孔爆破法或裸露爆破法进行二次破碎;电破碎法、机械冲击法或高频磁能破碎法;拖拉与绑吊法等
        • 露天浅孔台阶爆破设计
          • 1)钻孔形式和布孔方式 露天浅孔台阶爆破布孔方式可分为单排孔和多排孔两种。一次爆破量较少时，用单排孔;一次爆破量较大时，则要布置多排孔。多排孔的排列可以是平行的，也可以是交错的。 2)爆破参数 (1)炮孔直径 炮孔直径多为 36~42mm，装药直径为32mm 或35mm。 (2)炮孔深度和超深 炮孔深度是台阶高度和超深之和。超深一般取台阶高度的 10%~15%。 (3)底盘抵抗线 底盘抵抗线取台阶高度的 0.4~1.0倍。 (4)炮孔间距和排距 炮孔间距取底盘抵抗线的 1.0~2.0倍，或者炮孔深度的 0.5~1.0倍。炮孔排距一般为炮孔间距的 0.8~1.0倍。 (5)单位炸药消耗量 参考深孔台阶爆破选取，比深孔台阶爆破应大一些。
        • 露天浅孔台阶爆破施工
          • 1)钻孔 浅孔爆破时一般使用轻便的风动、内燃或电力的手持式凿岩机，钻孔直径为28~45mm，钻孔深度可达2~5m。 为了提高爆破效果，应注意岩体结构面的生成情况，岩体结构面包括层理、节理裂隙面等。炮孔方向应尽量与岩层的层理或节理面垂直，或以较大角度相交。 2)装药 装药前，应设法清除孔内的岩渣和水分;在地下水丰富的情况下，应将药卷作防潮或防水处理，亦可直接采用防水炸药，或用塑料套将药卷装入并密封。清理后要测量其深度是否达到了设计要求。 装药深度一般不超过孔深的 2/3。炮孔内放人起爆药卷后，不能再用炮棍过分压紧炸药，防止将雷管挤爆或将雷管脚线挤断而发生拒爆。 用导爆索起爆时，导爆索应通过炮孔的整个药包，并使导爆索与每个药卷紧密贴合。 3)填塞 装药完毕后，炮孔剩余的长度应用堵填材料全部堵填。堵填材料一般用砂子或稍微潮湿的黏土等，填塞完毕后要用炮棍压紧填塞物，以增加其密度，提高堵塞质量。在装药和堵塞的整个施工过程中，必须仔细注意每一个环节，防止折断或损坏起爆药包和电雷管脚线、导爆索等，以避免装填完好的炮孔发生拒爆，给安全施工造成困难。 4)联线起爆 起爆网路联线后要全面检查，无误后即可发出爆破信号，进行起爆。 5)爆后检查 露天浅孔台阶爆破，爆后应超过 5min，方准许检查人员进入爆破作业地点;如不能确认有无盲炮，应经 15min 后才能进人爆区检查。
  • 6.井巷工程
    • 6.1立井井筒表土施工
      • 在立井井筒施工中，一般将覆盖于基岩之上的第三系、第四系冲积层和基岩风化带统称为表土层，它是覆盖于基岩之上的松散堆积物的统称。工程中按表土稳定性将其分成两大类: 稳定表土层主要包括非饱和的黏土层、含少量水的砂质黏土层，无水的大孔性士层和含水量不大的砾(卵)石层等: 不稳定表土层包括含水砂土、淤泥层、饱和的黏土、浸水的大孔性土层、膨胀土和华东地区的红黏土层等。 稳定表土层中立井井筒一般采用普通施工法，主要包括井圈背板施工法、吊挂井壁施工法和板桩施工法。 不稳定表土层中立井井简多采用特殊施工法，立井井简表土特殊施工法主要包括冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等，目前以冻结法和钻井法为主。 立井井简表土层掘进常采用人工或矿用挖掘机配合中心回转式抓岩机挖土掘进，井筒断面较小时可采用人工风镐掘进，土层较硬可采用钻爆法施工。
      • 6.1.1 立井井筒表士普通施工法
        • 井圈背板施工法
          • 井圈背板施工法是采用人工或抓岩机(土硬时可放小炮)出土，下掘一小段后，即用井圈、背板进行临时支护，临时支护段高不应大于2m，掘进一长段后(一般不超过30m)，再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此周而复始，直至基岩。对于井圈背板普通施工法，表土稳定时可全断面分层向下挖掘，工作面形成锅底状，并跟随掘进工作面架设井圈背板临时支护，圈距一般为1.0m。遇到松软地段时先掘净断面预留护帮环形台阶，最后再掘够全断面，并随即架设并圈背板临时支护，圈距一般在0.5m左右，最大不超过1.0m。若工作面涌水较大时，采用台阶式环形挖掘法。在挖土施工中，一般在井筒中心或靠近流水下帮挖超前水窝，用以集水和排水，并实行专人负责。井圈背板普通施工法的砌壁在掘进至一个段高后即可进行，壁作业一般采用装配式金属模板，利用管子下料输送混凝土，整体浇筑混凝土井壁，
        • 吊挂井壁施工法
          • 吊挂井壁施工法是用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。为保持土的稳定性，减少土层的裸露时间，段高一般取 0.5~1.5m。按土层条件，段高内还可分别采用台阶式或分段分块，并配以超前小井降低水位的挖掘方法。吊挂井壁施工中，因段高小，不必进行临时支护。但由于段高小，每段井壁与土层的接触面积小，土对井壁的围抱力小，为了防止井壁在混凝土尚未达到设计强度前失去自身承载能力，引起井壁拉裂或脱落，必须在井壁内设置钢筋，并与上段井壁吊挂。这种施工方法可用于流动性小、水压不大于 0.2MPa的砂层和透水性强的卵石层，以及岩石风化带。吊挂井壁法使用的设备简单，施工安全。但它的工序转换频繁，并壁接多，封水性能差。故常在通过整个表土层后，自下而上复砌第二层井壁。为此，需按井简设计规格，适当扩大掘进断面。 与井圈背板施工法类似，表土稳定时采用全断面挖掘，挖土时先挖井筒中心，后挖周帮，周帮挖够后铺设托盘，吊挂钢筋，架立金属模板，测量找正并稳模，浇筑混凝土，最后安装好接槎板进行井壁合槎。对于不稳定表土，采用半圆断面挖掘，即将井简划分为两个半圆，先在一个半圆内进行挖掘和砌壁，然后掘砌另一个半圆，混凝土的竖向接槎要做成斜面，接槎缝上下错开。如果表土很不稳定，可采用分段、分块掘砌施工。吊挂井壁的普通施工法要注意，吊挂井壁是自上而下进行的，要求井壁上部应有壁座或混凝七锁口:并壁的接槎要严密，混凝土充填要密实;如果表土不稳定，要特别注意加强排水工作，及时进行临时支护，防止井壁片帮垮落。
        • 板桩施工法
          • 对于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前，可先用人工或打桩机在地面或工作面沿井简荒径依次打人一圈板桩，形成一个四周密封的圆筒，用以支承井壁，并在它的保护下进行掘进。板桩材料可采用木材和金属材料两种。木板多采用坚韧的松木或木制成，彼此采用尖形接榫。金属板桩常用12号槽钢相互正反扣合相接。根据板入土的难易程度可逐次单块打入，也可多块并成一组，分组打人。木板一般比金属板取材容易，制作简单，但刚度小，人土困难，板桩间连接紧密性差，故适用于厚度为3~6m 的不稳定土层。而金属板桩可根据打桩设备的能力条件，适用于厚度 8~10m 的不稳定土层。若与其他方法相结合，其应用深度可加大。板桩施工法中板桩的主要作用是保护井筒掘进的安全，因此，板施工法一般与吊挂井壁施工法联合进行。板桩施工法井简的掘砌工作、出土方法与井圈背板施工法类似，在板桩施工结束后，可开始进行挖土。对于地面直板，根据施工要求，挖土达到一定的规定深度后，进行砌壁支护工作;对于井内斜板，可在挖土达到一定深度后继续架圈和打板桩，并按规定在满足砌壁要求时进行砌壁支护，然后继续挖土掘进和砌壁支护，直到完成表土掘砌工作。板桩施工法表土掘砌施工要注意，如果发生涌砂、冒泥现象，必须立即补打板桩，并填入草袋堵砂滤水;如果工作面冒泥，必须加大板桩的插人深度。板桩法施工，应配合超前小井降低水位。
      • 6.1.2 立井井筒冻结施工法
        • 基本原理
          • 冻结法凿井是在井筒掘进之前，采用人工制冷技术，将井筒周围的不稳定地层和含水层冻结形成一个封闭的冻土帷幕---冻结壁，用以抵抗周围水土压力，隔绝冻结壁内、外地下水的联系，然后在冻结壁的保护下进行井筒掘砌施工的一种特殊施工方法。为了形成冻结壁，首先在井筒周围施工一定数量的冻结孔，孔内安装冻结管，管内循环盐水等冷媒介质吸收地层热量，使之降温。随着冻结工作的持续，各冻结孔周围形成冻土体，并不断扩展、相互连接、闭合形成不透水且具有一定强度的冻结壁。因冻结壁在外荷载作用下会呈现弹性区和塑性区，如塑性区或塑性变形超过允许值，冻结壁和冻结管可能遭受破坏。因此，冻结壁设计既要满足强度条件要求，又要满足变形条件要求。
        • 施工工艺
          • 立井井简冻结施工法的主要工艺过程有冻结孔钻进、地层冻结、并筒掘进与支护冻结管(孔)处理等。立井井筒冻结参数有冻结深度、盐水温度、井帮温度、主冻结孔相邻孔间距、冻结壁厚度和平均温度等。
          • 冻结孔钻进
            • 为了形成封闭的冻结壁，先要在井简周围钻一定数量的冻结孔，以便在孔内安设带底锥的冻结管和底部开口的供液管。冻结孔一般等距离地布置在与井简同心的圆周上。冻结孔钻场布置要与井简冻结、掘砌综合考虑，不要妨碍冻结和掘砌施工用地。施工时，应对钻孔周围的松散砂土用黏土或三七灰土置换，并分层压实，钻场宜选用混凝土盘。冻结孔间距一般为 1.2~1.5m，孔径为 200~250mm，孔深不应小于冻结深度并符合施工规范要求。冻结孔钻进，宜采取钻、测、纠相结合的钻进工艺，一般每隔30m 测斜一次: 钻进小于100m可采用灯管测斜; 钻进大于100m宜采用陀螺仪测斜偏斜超过设计值时进行纠偏: 钻进小于200m可采用扫孔、扩孔、铲孔纠偏法纠偏; 大于 200m 宜采用井下动力钻具纠偏，成孔后进行成孔测斜。 冻结孔的圈数一般根据要求的冻结壁厚度来确定，表土较浅时一般采用单圈冻结，对于深厚表土可采用双圈或三圈冻结。
          • 地层冻结
            • 立井井简地层冻结有一次全深冻结、差异冻结、局部冻结、分期冻结和双圈或多圈孔冻结等方案，具体应根据井简检查孔提供的冲积层深度、土性、含水层、隔水层、冻土试验报告和基岩含水层、岩性等资料，以及井筒安全施工需要，选择合理的地层冻结方案。 (1)一次全深冻结 一次全深冻结方案适应性强，应用比较广泛，一般冲积层以下基岩风化带涌水量大、围岩稳定性差，宜采用一次全深冻结方案。实际应用中，除采用同径冻结管，还有采用异径管、双供液管等。异径管冻结是通过加大上部或局部冻结管直径，增大冻结管与地层热交换面积，来加快上部或局部冻土扩展速度，以达到上部或局部冻结壁早日交圈或防止浅部片帮的目的。 (2)差异冻结 差异冻结也称为长短管冻结，是根据地层热学性能差异采用差异性的冻结方案来协调不同地层的冻结效率，控制冻结壁发展，从而提高冻结工程的安全性和经济性。冲积层以下基岩风化带厚度较大且围岩稳定性较好，或靠近风化带下部赋存含水层，或井简全深内有数层含水层，采用其他施工方法难以通过含水层时，宜采用长短管冻结方案。短冻结管应穿过冲积层和强风化带，长冻结管应穿过含水层进入不透水稳定基岩穿过马头门、硐室的冻结管应在打钻下冻结管时和在冻结壁解冻前于掘砌过程中给予封堵处理。差异冻结具体包括单圈孔差异冻结和多圈孔差异冻结。单圈孔差异冻结的冻结管采用长短管间隔布置，下部长管的孔间距增大一倍，为使上下冻结壁的交圈时间和厚度相适应，可适当加大长管的供液管直径，并采用正循环，短管则采用反循环。多圈孔差异冻结，其主冻结孔差异冻结与单圈孔差异冻结类似，防片帮孔的差异冻结和不同圈径的组合需根据土层性质和井壁结构等进行调整。 (3)局部冻结 冲积层厚度较浅，且井筒中上部赋存较稳定的、用其他施工方法可通过的地层或发生淹井需要恢复施工的井筒，宜采用局部冻结方案。新建井简某段施工困难时采用局部冻结，非冻结段地层必须为稳定土层，否则非冻结段容易发生冻结管断裂事故。局部冻结的应用效果还取决于冻结器的结构及控制，常用的冻结器结构有充填气压式、充填盐水式、隔板式和套管式四种。 (4)分期冻结 分期冻结也称为分段冻结，当冻结深度较大时，为避免使用过多的制冷设备，将一个井筒所需要的冻结深度分为两段或两段以上进行顺序冻结，当冻结一定时间并转入井简掘砌后，再开始下段冻结，达到减少冻结总需冷量的目的。在深厚冲积层中，为防止冻结管断裂，应谨慎选择分期冻结方案。当中部有较好的黏土隔水层可作为分期冻结的止水底垫时方能使用，且上、下段冻结分界线应深人隔水层不少于10m。下段井简掘砌段高不宜过大，以防止冻结壁变形过大引起冻结管断裂。 (5)双圈或多圈孔冻结 冻结深厚冲积层且深部有厚黏土层，冻结壁厚度大于6.5m时，可采用双圈或多圈孔冻结方案。地下水流速大及含盐量高的地层，也可采用双圈或多圈孔冻结方案。深井冻结时，可采用在主冻结孔与井简荒径之间布置辅助冻结孔的主辅孔冻结方案，辅孔布置圈直径和深度应根据地质条件、冻结壁状况及井简开挖时间、掘砌速度等因素确定。
          • 井筒掘进与支护
            • 冻结井简掘进特点是井筒内无涌水、淋水，不设排水设备，一般不用临时支护。采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时。通常，选择当冻结壁已形成而又尚未冻至井筒范围以内时开挖最为理想。并筒开挖，必须具备以下条件: (1)水文观测孔内的水位有规律地上升并溢出管口不应少于7d;当水文观测孔失效或无水文孔时，井筒内的水位应有规律地上升。 (2)测温孔的温度已符合设计规定。井筒浅部不应发生较大片帮，且不同深度、不同土层的冻结壁厚度应符合设计规定，同时应满足连续掘砌施工要求。 (3)地面提升、搅拌、运输、供热、材料供应等辅助设施均已具备井筒连续施工的条件。 冻结井简井壁一般采用钢筋混凝土双层或者复合井壁。外层井壁厚度为400~600mm，随掘随进行浇筑。内层井壁厚度一般为500~1000mm，它是在通过冻结段后自下向上一次施工到井口。井筒冻结段双层井壁的优点是内壁无接槎，井壁抗渗性好;内壁在冻结壁维护期(消极冻结期)施工，混凝土养护条件较好，有利于保证井壁质量。 冻结井筒掘砌段高应根据地层性质、冻结壁强度、井帮稳定性和井壁结构、施工工艺、掘砌速度等因素综合分析确定，冲积层掘进段高:试挖阶段不宜大于2.0m;正式开挖阶段不应大于 4.0m(冻结壁径向位移不应大于50mm，循环作业时间不应大于30h);膨胀性大的厚黏土层不宜超过 2.5m，且井帮暴露时间不应大于24h。基岩段掘进段高不宜大于 4.0m，风化破碎带岩层，应实行短段掘砌，段高不应超过4.0m;较稳定岩层，可视实际情况加大段高，并应进行临时支护。 冻结井简应适当提高井壁混凝土的早期强度，使其温度降至零度前获得足够强度以抵抗冻结压力，并在受冻后继续硬化而不影响终期强度。冻结井壁提高混凝土强度的措施主要包括掺人低温早强剂、减水剂或防裂密实剂，提高混凝土人模温度，采用大流态低温混凝土等。一般要求，外壁施工混凝土的入模温度宜为15℃，低温季节施工时不应低于 10℃;内壁施工混凝土人模温度不宜低于15℃，采用夹层时不应低于10℃，基岩段不应低于 20℃。外壁砌壁模板可选用液压整体金属模板、装配式钢模板等，且应备有不少于一组 1.0~1.5m 高的应急模板;内壁砌壁模板可选用液压滑升钢模板、装配式钢模板，且施工速度不宜超过12m/d。
          • 冻结管(孔)处理
            • 冻结管拔管前，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达100mm，以便顺利拔管，冻结管拔起500mm左右后，便可停止循环热盐水。拔冻结管要占用井口工期至少1~1.5个月，目前大多数井简不拔冻结管。冻结管是否回收由冻结施工单位和建设单位协商确定。无论是否回收冻结管，冻结孔废弃之前，应用水泥砂浆对全管(孔)充填，防止上下含水层串通。充填宜采用水灰比为1:1水泥浆或水泥黏土混合浆，浆液应防冻，浆液体积不应低于全孔体积的95%。充填和拔管可交替作业，也可顺序作业，如冻结管拔不出来，可采用穿孔充填法将管内及管外环形空间填实。
        • 适用条件
          • 冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水层、松软泥岩层以及含水量和水压特大的岩层。对于含水率非常小或地下水流速相当大的地层不适用。在冻结法中对施工井筒的形状、截面尺寸和深度基本上不受限制，具有防水性好、技术可靠、工期易于保证等优点，已成为我国在冲积层和西部地区富(含)水基岩中开凿立井井筒使用最为广泛的特殊施工法。因冻结法既可满足复杂地质条件，又可作为工程抢险和事故处理的手段，被广泛应用于矿山井巷工程中，在地铁联络通道、大容积地下硐室等工程中也有很好的应用。
      • 6.1.3 立井井筒钻井施工法
        • 基本原理
          • 钻井法是利用钻头刀具将岩石破碎，用泥浆或其他介质进行洗井、护壁和排渣，将井筒分次扩孔钻成或全断面一次钻成至设计直径和深度后，再进行永久支护的一种机械化凿井方法。钻井法的井筒支护与其他施工法的井筒支护不同，采用的是泥浆中悬浮下沉带有井壁底的钢筋混凝土预制井壁，每节井壁的上下端预埋供连接用的金属法兰盘，在井口用螺栓和焊接的方法把井壁逐节连接、悬浮下沉至井底，最后在井壁与井帮的间隙中下放充填管道，分段充填水泥浆等最终固结成井。
        • 施工工艺
          • 钻井法的主要工艺过程包括钻机钻进、泥浆洗井与护壁、并壁预制与悬浮下沉和壁后充填固井等。
          • 钻机钻进
            • 我国目前采用的钻井机多为转盘式钻井机，其类型有ZZS-1、ND-1、SZ-9/700、AS-9/500、AS-12/800、BZ-1、L40/800、L40/1000和AD130/1000型等。钻井机的动力设备，多数设置在地面，钻进时钻台上的转盘旋转，通过主动钻杆驱动钻杆和钻头旋转，钻头上装有破岩刀具。表土及软岩地层宜采用楔齿滚刀破岩，硬岩地层宜采用球齿滚刀破岩。 钻机钻进参数包括钻压、转速、(钻)进速度等，钻进参数直接影响钻进速度，同时对井简偏斜、井径刷大等井筒钻进质量指标也有很大影响。为了保证井筒的垂直度，钻进时一般采用减压钻进，一般总钻压不宜超过钻头在泥浆中重量的70%,在表土向岩层过渡段不宜大于50%。钻进过程中应采用超声波测井仪测井，测井选点应沿井筒的纵、横断面均匀布置，每个水平不得少于4个测点。 井筒钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻到基岩，在基岩部分占的比例不大时，也可用超前钻头一次钻到井底;而后分次扩孔至基岩或井底。超前钻头和扩孔钻头的直径一般是已固定的，但有的钻机(如 BZ-1钻机)可在一定范围内调整钻头的钻进尺寸。这样就可以选择扩孔的直径和次数。选择的原则是，在转盘和提吊系统能力允许的情况下，尽量减少扩孔次数，以缩短辅助时间。
          • 泥浆洗井护壁
            • 钻井施工泥浆应采用水基化学泥浆，钻进过程中泥浆密度、黏度、失水量、泥皮厚度、pH 值、含砂量、稳定性等参数应根据钻进地层确定，通常密度为 1.15~1.30g/cm黏度为 18~30s;失水量采用气压测量时，不大于30mL/30min;含砂量不大于3%:pH 值为 7.5~8.5;泥皮厚度为 1.0~2.0mm;稳定性小于或等于0.003。宜利用地层造浆满足钻井需求。 钻头破碎下来的岩屑必须及时用循环泥浆从工作面清除，使钻头上的刀具始终直接作用在未被破碎的岩石面上，提高钻进效率。洗井即是钻进时利用连续流动的泥浆将破碎岩屑从钻井工作面清除的过程。洗井方式可采用正循环和反循环，钻井直径超过 3m 宜采用反循环洗井。正循环和反循环的泥浆流速均应满足携带钻渣要求，反循环时最大钻渣粒径应小于排浆管过流断面的3/4。冲洗过钻井工作面的泥浆需要恢复其性能参数，称为泥浆净化，目前多采用单级净化方式，净化方法包括重力、机械和化学方法。泥浆的另一个重要作用就是护壁。护壁的作用，一方面是借助泥浆的液柱压力平衡地压，另一方面是在井帮上形成泥皮，堵塞裂隙，防止片帮。为了利用泥浆有效地洗井护壁，要求泥浆有较好的稳定性，不易沉淀;泥浆的失水量要比较小，能够形成薄而坚韧的泥皮;泥浆的黏度在满足排渣要求的条件下，要具有较好的流动性和便于净化停钻时间较长时，应每隔 2~3d进行一次泥浆循环，以防止泥浆沉淀。钻进漏失地层前，应储备备用泥浆和堵漏剂。
          • 井壁预制与下沉
            • 钻井井壁的结构形式包括钢筋混凝土井壁和钢板-混凝土复合井壁，钢板-混凝土复合井壁有单层和双层两种。井壁结构应考虑竖向附加力的影响，根据地质条件宜在井筒的适当位置设置可缩井壁。地面预制井壁吊运时的混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不得小于 25MPa。 钻井井壁悬浮下沉是根据井壁在泥浆中的悬浮平衡条件进行的，下沉过程中井壁不断接长。由于浮力大于井壁的重量，必须向井壁内灌注配重水，并把原并简内和下沉井壁等体积的泥浆排掉，使井壁逐步下沉。控制加入配重水的速度和数量就可控制井壁下沉的速度和深度。井壁下沉时，并壁上沿应高出泥浆浆面1.5m以上，同时要及时排除泥浆，以免泥浆外溢和沉淀。预制井壁的连接间隙不得大于40mm，且应在井壁法兰盘连接焊接完成后进行节间充填注浆，浆液凝固后单轴抗压强度不应小于25MPa、浆液的结石率应大于95%。井壁下沉即将触底时，应及时采用无水段悬挂垂线方式，从垂线方位向井简中心线方位扶正井筒，井筒扶正后宜采用超声波测井仪测量有水段井筒偏斜率。
          • 壁后充填固井
            • 壁后充填固井是通过充填管道向井壁外侧与钻井井帮之间的环形空间注入相对密度大于泥浆的充填材料，并自下而上地将泥浆置换出来，充填材料凝固后，起固结井壁和封水的作用。壁后充填固井方法包括井壁加压外管充填、井壁漂浮外管充填和井壁漂浮内管充填方法。井简壁后充填固井应采用水泥浆等胶结材料和碎石等非胶结材料交替进行，充填用水泥浆的相对密度不得小于1.6g/cm’，碎石的最大粒径不宜超过 60mm。井筒第一段高实际充填量不应小于测算值的90%，其他段高实际充填量不应小于测算值的 80%。采用水泥浆等胶结材料充填时，充填段高不得小于30m;采用碎石等非胶结材料充填时，每一次充填段高不得超过100m;井简顶部3~5m宜采用混凝土充填。壁后充填质量检查应在井简排水、临时改绞完成后进行
        • 适用条件
          • 钻井法机械化程度高，全部作业在地面进行，工作条件好，是一种劳动强度小、安全可靠、成井质量好的立井井简施工方法，适用于各种不同的地质及工程条件。不仅可用于深厚含水不稳定冲积层的井筒施工，也可用于稳定、中等硬度岩层中的井筒施工，但受钻机规格和能力的限制，往往只能钻凿一定直径和深度的井筒。
      • 6.1.4 立井井筒注浆施工法
        • 基本原理
          • 注浆法是矿山井巷工程中治水和地层改良的重要手段之一。注浆法通常以注浆泵为动力源，将配制好的具有充塞胶结作用的浆液通过注浆孔或注浆管注人岩土地层中浆液以充填或扩散等形式驱走岩土孔隙或裂隙中的水，达到封堵裂隙、隔绝地下水的目的，或将松散岩土层胶结成整体，以减少岩土的渗透性、增加其强度和稳定性，达到加固和堵水的目的，然后进行井巷掘进工作。 注浆法的分类方法很多，一般有以下几种: (1)按注浆工作与开挖、掘砌的先后顺序分为预注浆法和后注浆法。 (2)按使用的注浆材料分为水泥注浆、黏土注浆、化学注浆等。 (3)按注浆压力分为静压注浆和高压喷射注浆两大类。静压注浆一般压力较低，通常所说的注浆泛指静压注浆。高压喷射注浆一般压力较高(20~70MPa)，流体在喷嘴外呈射流状。 (4)按浆液对土体的作用机理分为充填注浆、渗透注浆、挤密注浆、劈裂注浆等
        • 施工工艺
          • 井筒注浆主要包括地面预注浆、作面预注浆和壁后注浆三类施工作业。 地面预注浆通常是在建井准备期，在地面打注浆孔进行注浆。这种方法作业条件好，不占用施工工期，但技术要求高，施工工艺相对复杂。 工作面预注浆是指在井巷掘进至离含水层一定距离，在预留止浆岩帽或浇筑混凝土止浆垫的条件下，从掘进工作面钻孔注浆。这种方法施工需占用施工工期，作业条件不如地面好，有高压水时需有防护装置。立井井简穿过预测涌水量大于 10m/h的含水岩层或破碎带时，应采用地面预注浆或工作面注浆进行堵水或者加固。
          • 地面预注浆
            • 距地表小于 1000m的裂隙含水岩层，当层数多、层间距又不大时，宜采用地面预注浆法施工。地面预注浆多在井简开挖之前进行，浆液品种的选择可考虑水泥浆液或黏土水泥浆、水泥-水玻璃浆液或黏土-水泥浆，遇有溶洞时可先灌注岩粉、砂石等惰性材料。 立井井筒地面预注浆注浆深度是指注浆孔的终孔深度，注浆深度主要取决于含水层的埋藏条件，应保证在井筒开凿时能有效隔绝地下水。注浆深度确定后，应根据岩层的裂隙性及含水情况划分注浆段，注浆段的划分以保证注浆质量、降低材料消耗量以及加快施工进度为原则，一般将裂隙性相同的岩层划分在同一段高内;裂隙等级相差较大的含水层，不宜划分在同一段高内:涌水量和裂隙较大时段高较小，反之较大;段高还应与注浆泵的泵量相适应，泵量小，段高应适当缩小。止浆塞是实现分段注浆的重要手段，采用止浆塞分段注浆时，可采用上行式注浆、下行式注浆或上行与下行混合式注浆。
          • 工作面预注浆
            • 当立井井筒穿过的含水岩层厚度不大、埋藏较深或者含水层间距较大、中间有良好隔水层时，宜采用工作面预注浆法施工。根据裂隙发育情况可分层处理、布置灵活有利于提高堵水效果。 立井井简工作面预注浆方案包括由单一水平工作面钻孔注浆和由不同水平工作面钻孔注浆两种，前者适用于含水层层数多、层间距较小或无良好隔水层的情况;后者适用于含水层层间距大、有良好隔水层或层间距接近、无良好隔水层的情况。 由于工作面预注浆的注浆孔布置圈径小于井筒净直径，为了在井筒荒径轮廓线之外能够形成一定厚度的注浆壁，应根据含水岩层的裂隙产状，采用不同的布孔方式:径向斜孔或径向、切向斜孔，钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交。为了保证浆液在压力下沿裂隙有效扩散，并防止从工作面跑浆，可采用工作面预留止浆岩帽的方法。当含水层上部有致密的不透水层时，并筒掘进至注浆段以上一定距离即可停止施工，为含水层注浆预留一段止浆岩帽;当井筒工作面不具备预留止浆岩帽条件时，则需砌筑人工止浆垫，人工止浆垫结构形式包括单级球面形止浆垫、平底形止浆垫和双级水下浇筑止浆垫等;当井筒工作面岩石较破碎、裂隙发育、有涌水，筑止浆垫需铺设碎石滤水层，以便在维持排水条件下，保证止浆垫的施工质量。工作面预注浆的段高宜为 30~50m，可采用下行式注浆或孔内下止浆塞，一次或多次注完全部含水层。工作面预注浆应采取防止井壁破裂的措施。
          • 壁后注浆
            • 建成后的井筒或正施工的井壁段，遇有井壁渗漏水、漏水带砂、壁后空洞或为提高围岩稳定性等，可采用壁后注浆进行堵水或加固。一般水量超过6m°/h(井筒深度<600m)或超过 10m'/h(井简深度>600m)或井壁有集中漏水，水量超过0.5m°/h的出水点的情况，均应进行壁后注浆处理，并应采取防止井壁破坏的措施。壁后注浆的工艺应根据井壁结构、质量、漏水特征与壁后地质、水文地质条件等因素，经技术经济分析确定。壁后注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行。对漏水段较长的井筒，宜采取由上往下逐段注浆，每个分段内宜先由下往上注浆，再由上往下复注1次。漏水的井筒段壁后为含水岩层时，注浆孔宜进入岩层1.0m 以上;井壁漏水量较大的基岩段井筒，宜布设导水孔和泄水孔。注浆管的埋设必须固结牢靠，并装有阀门。采用套管法注浆时，必须对套管的固结强度进行耐压试验，只有达到注浆终压力后，方可使用。
          • 注浆设计的主要内容
            • 在进行注浆设计之前，要进行工程地质和岩土工程性质调查。在调查基础上，进行注浆设计，目前注浆参数的精确计算尚有一定困难，故多根据经验来确定。注浆设计的主要内容包括: (1)根据注浆的目的和加固体力学特性、防渗特性，确定注浆加固范围，进行注浆结构计算。 (2)确定注浆量。注浆量的确定应考虑注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程度，根据实际情况分别按渗透注浆、劈裂注浆、挤密注浆进行计算。 (3)确定注浆压力。合理的注浆压力是注浆工程成功的关键，压力过小，浆液可能注不进去;压力过大，则有可能引起地面、基础、结构物的过量变形和破坏，因此，注浆压力应控制在边界条件允许的最大注浆压力范围内。 立井井筒地面预注浆，采用水泥或水泥-水玻璃浆液的注浆终压值应为静水压力值的 2~4倍;采用黏土-水泥浆液的注浆终压值应为静水压力值的2.5~3倍，注浆孔深大于 400m 的注浆终压值应为静水压力值的2~2.5倍。立井井简工作面预注浆的注浆终压值宜大于等于静水压力值的2~4倍。立井井简壁后注浆的压力宜大于静水压力0.5~1.5MPa，岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。工作面预注浆和壁后注浆的压力不得大于井壁的承载能力。 (4)确定注浆孔的间距。浆液的扩散半径与浆液的流变特性、凝胶时间、注浆压力、注浆时间等因素有关。确定注浆范围和注浆半径后，就可确定孔间距。孔间距的大小应尽可能地发挥每个孔的作用，又要考虑孔和孔之间浆液的相互搭接。 (5)确定注浆孔深度。井筒地面预注浆注浆深度应超过所注含水层底板以下10m当井筒底部位于含水层中时，注浆深度应超过井筒底部10m以上。在井壁上钻注浆孔时，钻孔深度应小于井壁厚度，剩余的并壁起止浆垫作用。并筒在流砂层部位时，注浆孔深度必须小于井壁厚度 200mm。井简采用双层井壁支护时，注浆孔应穿过内壁进人外壁，进入外壁深度不应大手400mm。当井壁破裂必须采用破壁注浆时，必须制定专门措施。 (6)确定注浆材料。选择注浆材料应综合考虑浆液的可注性、凝胶时间的可控性结石体的强度和抗渗透性以及浆液的稳定性。同时，还应考虑浆液来源的难易程度及浆液对周围环境的污染性大小。 水泥浆液是由水泥和水配制成的浆液，"常用的水泥品种主要是普通硅酸盐水泥。水泥浆液的优点是结石体强度高、透水性低，但其可注性和稳定性较差、凝固时间长且凝固时间难以控制。通常在水泥浆中加入添加剂制成改性水泥浆液。水泥浆属悬浊液，可注对象的渗透系数为 10-~10-cm/s，适用于裂隙岩石或粗粒砂注浆、壁后充填加固。 水玻璃类浆液凝胶时间短，结石体强度高，耐酸性和耐热性好，是一种被广泛应用的化学注浆材料。水泥-水玻璃浆液，亦称C-S浆液，是水泥和水玻璃两者按一定比例，采用双液方式注人，必要时加人速凝剂和缓凝剂等。水泥-水玻璃浆液克服了单液水泥浆凝结时间长、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果和范围，在地下水流速较大的地层中使用可达到快速堵漏的目的。
        • 适用条件
          • 注浆法目前在井巷施工中应用十分广泛，它既可用于为了减少井简涌水，加快凿井速度，对井简全深范围内的所有含水层(除表土外)进行预注浆的“打干井”施工，又可对裂隙含水岩层和松散砂土层进行堵水、加固。在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂地层中也可采用。 注浆施工法的应用主要取决于浆液的黏度(对于各种浆液)和粒度(对于无机浆液)，直径为d的颗粒(团)一般只能进入开度大于3d的孔隙或裂隙，一般认为现有浆液在含泥质较少的中砂、粗砂及卵砾石层中可实现渗透注浆，对于开度小于5um的孔隙岩体(例如粉、细砂岩)及裂隙岩体则不适合进行注浆。
    • 6.2立井井筒基岩施工
      • 6.2.1立井井筒基岩钻眼爆破法施工工艺
        • 立井井筒基岩施工是指在表土层或风化岩层以下的井筒施工，目前主要以钻眼爆破法施工为主。钻眼爆破法施工的主要内容包括工作面钻眼爆破工作、装岩与提升工作、井筒支护工作，以及通风、排水、测量等辅助工作。
        • 钻眼爆破工作
          • 在立井基岩掘进中，钻眼爆破工作是一项主要工序，约占整个掘进循环时间的20%~30%。钻眼爆破的效果直接影响其他工序及井简施工速度和工程成本，必须予以足够的重视。 立井基岩掘进宜采用伞钻钻眼(井简直径小于5m时，可采用手持风动凿岩机)超大直径井筒可采用双联伞钻。手持钻机钻眼深度以1.5~2.0m 为宜，伞钻钻眼深度一般为 3.0~5.0m。用企钻打眼具有机械化程度高、劳动强度低、钻眼速度快和工作安全等优点。 爆破工作包括爆破器材的选择，确定爆破参数和编制爆破图表。
          • 爆破器材
            • 在立井施工中，工作面常有积水，要求采用抗水炸药。宜采用高威力、防水性能好的煤矿许用水胶炸药、乳化炸药等。起爆器材通常采用国产秒延期电雷管、毫秒延期电雷管和导爆索。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的井筒内进行爆破，或者是并筒穿过煤层进行爆破时，必须采用煤矿安全炸药和延期时间不超过130ms的毫秒延期电雷管。爆破电源多采用交流电源或专用起爆器，采用交流电源时其电压不得超过 380V。
          • 爆破参数
            • 爆破参数包括炮眼深度、炮眼数目、炸药消耗量等。炮眼深度一般根据岩石性质凿岩爆破器材的性能以及合理的循环组织确定。通常情况下，短段掘砌混合作业的炮眼深度应为 3.5~5.0m，单行作业或平行作业的炮眼深度可为 2.0~4.5m 或更深，浅眼多循环作业的炮眼深度宜为 1.2~2.0m。炮眼数目和炸药消耗量与岩石性质、井筒断面大小和炸药性能等因素有关。合理的炮眼数目和炸药消耗量，应该是在保证最优爆破效果下爆破器材消耗量最少。立井井筒基岩段实施光面爆破时，周边眼的眼间距应控制在0.4~0.6m，其单位长度的装药量以2号岩石硝铵炸药为标准，岩石单轴饱和抗压强度小于 30MPa时，宜为110~165g/m;30~60MPa时，宜为165~220g/m;大于60MPa时，宜为 220~330g/m。采用其他炸药需要根据猛度和爆力进行换算。
          • 爆破图表
            • 立井施工爆破作业必须按照光面爆破要求进行爆破设计，并编制爆破图表。爆破图表的内容包括爆破原始条件、爆破参数表、炮眼布置图及预期爆破效果。
        • 装岩与提升工作
          • 在立井施工中，装岩提升工作是最费工时的工作，它约占整个掘进工作循环时间的 50%~60%，是决定立井施工速度的关键工作。
          • 装岩工作
            • 立井施工普遍采用抓岩机装岩，实现了装岩机械化。我国生产的抓岩机有:NZQ0.11型抓岩机、长绳悬吊式抓岩机(HS型)、中心回转式抓岩机(HZ型)、环行轨道式抓岩机(HH型)和靠壁式抓岩机(HK型)。目前，以中心回转式抓岩机装岩应用最为普遍。 立井井筒施工宜选用中心回转式抓岩机。条件受限时，可选用长绳悬吊式抓岩机。净直径大于 6.5m 的井简宜装备两台抓岩机，也可以配备小型防爆挖掘机配合进行装岩和清底。 中心回转式抓岩机固定在吊盘的下层盘或稳绳盘上，抓岩机的固定应可靠，并需要设置专用保险绳，吊盘或稳绳盘的固定装置与井壁之间应支撑牢固。长绳悬吊式抓岩机宜采用专用凿井绞车悬吊，并靠近井筒中心布置，悬吊绞车应设闭锁装置。
          • 提升工作
            • 立井井筒施工时提升工作的主要任务是及时排除井简工作面的矸石、下放器材和设备、提放作业人员。提升系统一般由提升容器、钩头联结装置、提升钢丝绳、天轮、提升机以及提升所必需的导向稳绳和滑架组成。根据井简断面的大小，可以设1~3套单钩提升或一套单钩一套双钩提升
          • 排矸工作
            • 立井井筒施工时，并下矸石通过吊桶提升到地面井架上翻矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，矸石通过溜矸槽或矸石仓卸入汽车或矿车，然后运往排矸场地。汽车排矸机动、灵活，排矸能力大，速度快，在井筒施工初期多采用这种方式，矸石可运往工业广场进行平整场地。矿车排矸简单、方便，主要用于井筒施工的后期，矸石可直接运往矸石山。
        • 井筒支护工作
          • 井简向下掘进一定深度后，应及时进行井简的支护工作，以支承地压、固定井筒装备、封堵涌水以及防止岩石风化破坏等。根据岩石的条件和井筒掘砌的方法，可掘进1~2个循环即进行永久支护工作，也可以往下掘进一定的深度后再进行永久支护工作。这时，为保证掘进工作的安全，必须及时进行临时支护。 1)临时支护 井简施工中，若采用短段作业，因围岩暴露高度不大，暴露时间不长，在进行永久支护之前不会片帮，这时可不采用临时支护。一般情况下，为了确保工作安全都需要进行临时支护。在井筒基岩段施工时，采用锚喷支护作为临时支护具有很大的优越性， 现已被广泛采用。井简施工是否需要进行临时支护根据井筒周围岩层的稳定性确定。对I类岩层不支护段的高度可由施工单位确定;对Ⅱ、三类岩层，不宜超过4m，当高度超过2m并有危岩时，应采取安设锚杆或锚网等防片帮措施;对四五类岩层，不宜超过2m.井筒穿过煤层或构造破碎带时，可采用井圈背板等临时支护 2)永久支护 立井井筒永久支护是井筒施工中的一个重要工序。根据所用材料不同，立井井筒永久支护有料石井壁、混凝土井壁、钢筋混凝土井壁和锚喷支护井壁。砌筑料石井壁劳动强度大，不易实现机械化施工，而且井壁的整体性和封水性都很差，目前多数井简采用整体式混凝土井壁。浇筑井壁的混凝土，其配合比必须经由有资质的单位试验确定，其强度必须由现场预留试块进行试压确认。在地面混凝土搅拌站拌制好的混凝土，经溜灰管或底卸式吊桶输送到井下注入模板内。向井下输送混凝土时，必须制定安全技术措施。混凝土强度等级大于C40或者输送深度大于400m 时，不得采用溜灰管输送。 浇筑混凝土井壁的模板有多种。 采用长段掘砌单行作业和平行作业时，多采用液压滑升模板或装配式金属模板; 采用短段掘砌混合作业时，多采用金属整体活动模板。 目前，短段掘砌混合作业方式，配套金属整体活动模板在立井施工中应用广泛。金属整体活动模板的高度，一般根据围岩的稳定性和施工段高来决定，稳定岩层中可达3.0~4.5m。 在我国，部分矿井井简采用锚喷支护作为并筒永久支护，特别是在无提升设备的井筒中，采用锚喷支护作为永久支护，可使施工大为简化，施工机械化程度也大为提高，并且减少了井筒掘进工程量。
        • 立井施工其他工作
          • 1)通风工作 井筒施工中，工作面必须不断地通人新鲜空气，以清洗和冲淡岩石中和爆破时产生的有害气体，保证工作人员的身体健康。立井掘进的通风是由设置在地面的通风机和井内的风筒完成的。可采用压人式、抽出式或抽出辅以压入式通风。 2)井筒涌水的处理 井筒施工中，井内一般都有较大涌水，通常可采用注浆堵水、导水与截水、钻孔泄水和井筒排水等方法进行处理。 井简涌水的治理方法，必须根据含水层的位置、厚度、涌水量大小、岩层裂隙及方向、井筒施工条件等因素来确定。合理的井内治水方法应满足效果好、费用低、对井筒施工工期影响小、设备少、技术简单、安全可靠等要求 3)压风和供水工作 立井井简施工中，工作面打眼、装岩和喷射混凝土作业所需要的压风与供水，通常由吊挂在井内的压风管和供水管输送到工作面。 4)其他工作 立井施工时的其他工作还有井下供电、照明、通信与信号的设置、测量以及布置安全梯等。
      • 6.2.2 立井施工作业方式及其机械化配套方案
        • 立井井筒钻眼爆破施工作业方式
          • 立井井筒钻眼爆破施工根据掘进、砌壁和安装三大工序在时间和空间的不同安排方式，可分为掘、砌单行作业，掘、砌平行作业，掘、砌混合作业和掘、砌、安一次成井。
          • 掘、砌单行作业
            • 立井井筒掘进时，将井筒划分为若干段高，自上而下逐段施工。在同一段高内，按照掘、砌交替顺序作业称为单行作业。由于掘进段高不同，单行作业又分为长段单行作业和短段单行作业。 井筒掘进段高，是根据井简穿过岩层的性质、涌水量大小、临时支护形式、井筒施工速度以及施工工艺来确定的。段高的大小，直接关系到施工速度、井壁质量和施工安全。由于影响段高的因素很多，必须根据施工条件全面分析、综合考虑、合理确定。 (1)长段单行作业 长段单行作业是在规定的段高内，先自上而下掘进井简，同时进行临时支护，待掘至设计的井段高度时，即由下而上砌筑永久井壁，直至完成全部井简工程。 采用挂圈背板临时支护时，段高一般以 30~40m为宜，最大不应超过60m，支护时间不得超过一个月。目前，在井简基岩段施工中，由于挂圈背板临时支护材料消耗大，经济效益不明显，安全可靠性也相对较低，已很少采用。 采用锚喷临时支护时，由于井帮围岩得到及时封闭，消除了岩帮风化和出现危岩垮帮等安全隐患，可以采用较大段高。现场为了便于成本核算和施工管理，往往按月成井速度来确定段高。锚喷临时支护的结构和参数应视井简岩性区别对待。 长段单行作业的缺点是需要进行临时支护，增加施工成本和工期;优点是可以较好地保证井筒施工质量，减少混凝土接槎缝。这种作业方式一般在煤矿立井井身施工中不常见，多用在金属矿山岩石条件较好的立井施工和煤矿的立井壁座施工中。 (2)短段掘、砌单行作业 短段掘、砌单行作业是在 2~5m(应与模板高度一致)较小的段高内，掘进后即进行永久支护，不用临时支护。为便于下一循环的打眼工作，爆破后矸石暂不全部清除。砌壁时，立模、稳模和浇筑混凝土都在浮矸上进行。短段掘、砌单行作业的优点是不需要临时支护，降低成本和工期;缺点是并壁的混凝土接槎缝比较多。但是，随着井壁混凝土浇筑技术的提高，接槎缝的质量大大提高，而且一般在井简施工完毕后进行壁后注浆封水，短段掘、砌单行作业的缺点基本得到克服，该作业方式成为目前最常见的立井施工作业方式。 (3)短掘、短喷单行作业 短掘、短喷单行作业与短段掘、砌单行作业基本相同，只是用喷射混凝土代替现浇混凝土井壁，喷射混凝土段高一般为2m左右。该种作业方式在煤矿立井井筒中比较少见，一般多用在金属矿山岩石条件比较好的立井施工中。
          • 掘、砌平行作业
            • 掘、砌平行作业也有长段平行作业和短段平行作业之分。长段掘、砌平行作业，是在工作面进行掘进作业和临时支护，而上段，则由吊盘自下而上进行砌壁作业。 短段掘、砌平行作业，掘、砌工作都是自上而下，并同时进行施工。据进工作在掩护筒(或锚喷临时支护)保护下进行。砌壁是在多层吊盘上，自上而下逐段浇筑混凝土。每浇筑完一段井壁，即将砌壁托盘下放到下一水平，把模板打开，并稳放到已安好的砌壁托盘上，即可进行下一段的混凝士浇筑工作。 长段平行作业和短段平行作业这两种方式的缺点都是必须进行临时支护，而且上下立体作业导致安全可靠性较低，砌壁和掘进相互影响，相比发展较快的短段掘、砌单行作业来说，其优势已经没有。目前，长段平行作业和短段平行作业已经很少使用。
          • 掘、砌混合作业
            • 井筒掘、砌工序在时间上有部分平行时，称混合作业。它既不同于单行作业(掘、砌顺序完成)，也不同于平行作业(掘、砌平行进行)。混合作业是随着凿井技术的发展而产生。这种作业方式区别于短段单行作业。对于短段单行作业，掘、砌工序顺序进行;而混合作业，是在向模板浇筑混凝土达1m 高左右时，在继续浇筑混凝土的同时，即可装岩出渣。待井壁浇筑完成后，作业面上的掘进工作又转为单独进行，依此往复循环。这种作业方式的优点是在井壁浇筑混凝土的时候有平行作业的出渣工序，节省工期。但是，这种作业方式的前提是采用溜灰管输送混凝土或者是两套提升系统(一套提升系统输送混凝土，一套出渣)。其缺点是劳动组织相对复杂，需要较高的施工管理水平，一般用在直径超过 6.5m 的井简中，在冻结表土段施工中也经常使用。
          • 掘、砌、安一次成井
            • 井筒永久装备的安装工作与掘、砌作业同时施工时，称为一次成井。根据掘、砌、安三项作业安排顺序的不同，又有三种不同形式的一次成井施工方案，即掘、、安顺序作业一次成井，掘砌、掘安平行作业一次成井和掘、砌、安三行作业一次成井。随着立井施工设备和施工技术的发展，立井施工速度快速提升，对井简空间的利用也越来越高，掘、砌、安一次成井这种作业方式很少使用。
          • 立井井筒施工作业方式的选择
            • (1)立井井简施工作业方式的选择，不仅影响到凿井设备的数量、劳动力的多少、对施工单位的管理需求，而且在于能否最合理地利用立井井筒的有效作业空间和作业时间，充分发挥各种凿井设备的潜力，获得最优的效果。因此，立井施工方案的选择，具有特别重要的意义。 (2)在选择立井井简施工作业方式时，应综合分析和考虑井简穿过岩层性质、涌水量的大小和井壁支护结构;并简直径和基岩部分的深度;可能采用的施工工艺及技术装备条件;施工队伍的操作技术水平和施工管理水平。 (3)各种施工作业方式都是随着凿井技术不断发展而形成，并且逐步完善的。任何一种施工作业方式都受多方面因素影响，具有一定的适用范围和条件。选择施工方式首先要求安全可行，技术先进，有利于采用新型凿井装备，不仅能获得单月最高纪录更重要的是能取得较高的综合成井速度，并应有明显的经济效益。 (4)在确定施工方式时，除了注意凿井工艺和机械化配套要与井筒直径、深度相适应外，要特别重视井简涌水对施工的影响。如井筒淋水较大，多数达不到施工方式要求的预期效果。另外，为了充分发挥各种方案的优越性，必须提高施工队伍的操作技术 水平和技术管理水平。(5)掘砌单行作业的最大优点是工序单一，设备简单，管理方便。当井简涌水量小于 40m'/h，任何工程地质条件均可使用。特别是当井简深度小于400m，施工管理技术水平薄弱，凿井设备不足，无论井简直径大小，应首先考虑采用掘砌单行作业。(6)短段掘砌单行作业除上述优点外，它还取消了临时支护，简化了施工工艺，节省了临时支护材料，围岩能及时封闭，可改善作业条件，保证了施工操作安全。此外，它省略了长段单行作业中掘、砌转换时间，减去了集中排水、清理井底落灰，以及吊盘、管路反复起落、接拆所消耗的辅助工时。因此，当井简施工采用单行作业时，应首先考虑采用这种施工方式。 (7)掘砌平行作业是在有限的井简空间内，上下立体交叉同时进行掘作业，空间、时间利用率高，成井速度快。但井上、井下人员多，安全工作要求高，施工管理较复杂，凿井设备布置难度大。因此，当井简穿过的基岩深度大于400m，井筒净径大于6m，围岩稳定，并筒涌水量小于 20m/h，施工装备和施工技术力量较强时，可以采用 平行作业。(8)掘砌混合作业是在短段掘砌单行作业的基础上发展而来的，某些施工特点都与短段单行作业基本相同，它所采用的机械化配套方案也大同小异，但是混合作业加大了模板高度，采用金属整体伸缩式模板，使得在进行混凝土浇筑的时候可以进行部分出矸工作。实际施工中，装岩出矸与浇筑混凝土部分平行作业，两个工作要配合好。只有这样才能实现混合作业的目的，达到利用部分支护时间进行装渣出矸，节约工时而提高成井速度。该作业方式目前应用较为广泛。
        • 立井施工设备及其机械化配套
          • 立井施工机械化作业线配套设备设计原则
            • 我国立井井筒的施工已基本实现机械化。立井井简施工机械化作业线的配套主要根据井简条件、设备条件和综合经济效益等方面进行考虑，立井施工机械化作业线及其配套设备在设计时，应遵循以下原则: (1)应根据工程的条件，施工队伍的素质和已具有的设备条件等因素，进行综合考虑，最后选定配套类型。 (2)各设备之间的能力要匹配，主要应保证提升能力与装岩能力、一次爆破矸石量与装岩能力、地面排矸与提升能力、支护能力与掘进能力和辅助设备与掘砌能力的匹配。 (3)配套方式应与作业方式相适应。例如采用立井快速施工机械化作业线时，一般采用短段单行作业或混合作业。若采用长段单行作业，则凿井设备升降、拆装频设备能力受到很大的影响。 (4)配套方式应与设备技术性能相适应。选用寿命长、性能可靠的设备。 (5)配套方式应与施工队伍的素质相适应。培训能熟练使用和维护机械设备的队伍，保证作业线正常运行。 (6)配套方式应尽可能先进、合理，以充分改善工人劳动环境，降低劳动强度，确保施工安全，提高劳动效率。 (7)配套方式设计时，在可能的情况下应适当加大提升能力，以提高系统的可靠性。
          • 立井井筒施工机械化作业线配套方案
            • 目前，立井井简施工机械化作业线的配套方案主要有综合设备机械化作业线和普通设备机械化作业线两种。 (1)综合设备机械化作业线 综合设备机械化作业线及其配套设备内容见表6.2-1，这种配套方式使设备能力相互匹配，工艺也较合理，可以满足大型井筒快速施工的要求。 综合设备机械化作业线及其设备配套方案适应于井简直径5~10m、井筒深度1000m 的凿井工程。方案中多数配套设备都可满足1000m以上井筒的施工条件，部分可满足井筒深度 1500m 的施工条件，设备能力、施工技术及辅助作业等相互都很协调配套性能较好，装备水平与国际水平接近，在今后的深并工程中具有很好的发展和使用前景。 (2)普通设备机械化作业线 普通设备机械化作业线是以手持式凿岩机、长绳悬吊式抓岩机为主要设备组成的作业线。它的特点是设备便携，生产能力低，人力操纵为主，机械化程度低，劳动强度大，多用于井筒直径较小的浅井，但从施工速度方面看仍有潜力。我国在一些大直径深井工程中，选用斗容 0.6m’长绳悬吊式抓岩机，配用多台手持式凿岩机，段高3~5m液压金属整体活动模板，采用短段单行作业或混合作业，先后曾创造立并月进100m以上的成绩。 普通设备机械化作业线主要特点是作业灵活、可靠，能实现多台凿岩机同时作业充分发挥小型抓岩机的优点，设备简单，操作容易，但机械化程度低，工人劳动强度大生产能力弱，安全工作要求高。这种设备配套方案，由于具有设备轻便，操作、维修水平要求不高，设备费用省，施工组织管理简单等优点，目前仍在不少立井工程中采用。立井井筒施工机械化作业线的配套方案与井筒的工程条件密切相关。工程条件如果发生变化，可能会导致需要重新进行施工装备的计算及选型。特别是当井简深度加深时，提升悬吊相关设备需要重新进行选型。这种情况的工程变更，不仅会产生工程量增加的费用，还会产生施工设备需要完善的费用，以及井筒深度加深导致施工难度加大需要增加的费用等。
      • 6.2.3 立井井筒掘进机施工方法及其应用
        • 立井井简掘进机施工方法，以传统立井基岩钻眼爆破施工技术为基础，融合隧道掘进机技术，初步形成了系列化的立井井简掘进机施工技术装备。基于排渣方式的不同，目前主要有上排渣立井掘进机施工方法和下排渣立井掘进机施工方法。立井掘进机施工方法的优势主要体现在: (1)机械化程度高，降低了人员的劳动强度。采用立井掘进机技术及工法，开展机械化开挖立井井筒，改善了人员作业环境，大大降低人员作业强度。 (2)地面远程作业，提高人员安全性。设备采用地面远程控制作业，非必要不下井，掘进期间井下无人作业，从根本上保证了人的生命安全。 (3)效率高、施工速度快。改变传统立井施工法钻眼、装药、爆破、通风、出渣井壁支护等顺序作业的施工工序为掘进机截割、出渣、井壁支护平行作业，速度得到显著提高。 (4)减少围岩扰动，避免围岩破坏。采用立井掘进机技术施工工艺，对围岩的扰动破坏几乎为零，避免了常规爆破施工对围岩的破坏，可对初期支护进行优化，大大降低立井支护的施工费用和工期成本。
        • 上排渣立井掘进机施工方法
          • 吊桶提升上排渣立井掘进机系统组成
            • 上排渣立井掘进机施工作业时，地面布置凿井井架、提升机、凿井绞车等组成地面提升和稳绞系统，并下布置掘进机主机和后配套系统。掘进机主机完成掘进、出渣、支护等工作，后配套系统完成提升、出渣、通风、排水、供水、供电等工作，地面配套设备还包括混凝土搅拌站、空压机房、通风风机、蓄水池、污水池等设施。 (1)破岩系统 立井掘进机主机采用盘形滚刀进行破岩，滚刀按照一定的规律布置在掘进机刀盘上，通过滚刀的挤压，剪切和刮削作用使岩体发生破碎。针对不同的岩体，通常采用不同齿形结构的滚刀。主机驱动系统控制掘进方向，采用撑靴推进系统撑紧井壁，产生的摩擦力提供推进反力。据进行程结束后撑靴换步进行下一循环掘进作业。 (2)出渣系统 立井掘进机出渣系统共包括刀盘刮渣装置、垂直提升装置和吊桶提升系统3大部分接力共同完成岩渣的出井工作，出渣装置根据地层不同可以更换不同的刮渣板、刮斗适应不同渣土的清运需求。 (3)支护系统 立井掘进机井壁支护系统一般根据实际工程条件进行独立设计，以满足现浇、锚网喷等多种支护形式的井壁施工要求，该种类型掘进机也称为 SBM 全断面立井掘进机。如果采用预制管片地面拼装支护结构，通过控制拼装结构的精准下沉作为井筒支护，这一类型的掘进机称为 CJM 沉井法立井掘进机。 (4)导向系统 立井掘进机导向系统采用传统立井测井技术并结合现代电子传感技术构成。在井简中心布置一套垂线装置，为井简中心各设备的标定校准提供基准参考，同时在设备中心设置激光靶，在设备撑靴平台设置倾角仪，利用倾角仪测得掘进方向两个轴上的偏转角度。通过两束激光发射器、激光靶，采用图像定位算法得出旋转角，最终达到设备导向的目的。 (5)纠偏系统 立井掘进机整机设计有稳定器和撑靴推进系统，稳定器的伸缩油缸和推进油缸均可分区独立控制。当掘进主机相对井简轴线发生倾斜时，通过控制不同区域的油缸油压使油缸产生位移行程差，不断调整主机姿态最终使主机轴线回正;当掘进主机圆周滚转时，使稳定器和撑靴脱离井壁，反转主机回正即可。
          • 吊桶提升上排渣立井掘进机钻井施工作业
            • (1)始发工作井施工 根据立井掘进机施工原理，可采用分体始发掘进作业。设备最小的始发井深度应保证撑靴可以人井，待主机始发掘进一定深度后，组装地面提升悬吊系统，钢丝绳与吊盘后配套连接，形成一套完整的开挖、出渣系统，进行后续的立井掘进施工。为便于设备始发，并口需提前进行锁口施工，始发井深度应超过设备撑靴高度始发井内径应大于井筒设计净直径 200mm 以上，满足主机组装的需要。始发井结合井简锁口施工，采用大型挖掘机、破碎锤等设备进行开挖，长臂挖掘机出渣。 (2)掘进机组装立井掘进机组装主要分为两部分，掘进主机组装和吊盘后配套组装。掘进主机采用由下至上的组装顺序，在井下完成组装工作，掘进主机完成组装后进行管线连接，进人设备调试阶段。吊盘后配套采用分层法，逐步安装每一层平台，同时布置该层设备，组装完成后，连接电缆、稳绳、风水管线等。 (3)掘进机调试 立井掘进机调试主要分为:组装确认、供电调试、控制调试、液压调试、功能调试五大步骤，以保证设备运行正常，状态良好。 (4)井筒掘进施工 设备调试完成后，复测井简中心及设备中心，进行始发掘进。由于井筒直径大于刀盘开挖直径，在掘进前期，适当加大撑靴及稳定器撑紧力，保证刀盘开挖过程不发生偏斜。进行始发掘进时采用小贯入度、小推进速度缓慢掘进，待设备撑靴进入井筒稳定地层后，及时调整掘进参数，恢复正常掘进。 立井掘进机掘进施工主要工序包括:掘进出渣、井壁支护、换步作业、管线延伸姿态调整等。 掘进出渣:该工序操作位于地面主控室内，掘进时，撑紧撑靴、紧稳定器，启动斗式提升机、刮板输送机，之后启动刀盘，准备掘进施工。据进施工需要根据地层寻找匹配的转速及贯人度，支护每次的段高为1.5m，设备每1m换步一次，每掘进3m支护两次，水管、风管等每 6m 延伸一次。井壁支护:井壁支护与掘进主机相互独立，支护作业区域位于吊盘后配套系统，不受掘进主机的影响。根据地层情况及井筒特征，可灵活采用锚网喷支护或模板浇筑支护。换步作业:换步时需要增加稳定器的撑紧力，同时刀盘停转，待设备停止运行后收回撑靴撑紧油缸，之后收回推进缸，将撑靴下移，完成换步，重新撑紧撑靴，确认撑紧后，降低稳定器撑紧力，检测设备姿态后重新启动刀盘，进行下一循环掘进。管线延伸:每掘进6m后，对管线进行延伸，需要延长的管线有风筒、供水管、排水管。 姿态调整:采取掘进自动导向系统和人工测量相辅的方式进行立井掘进机姿态监测。 (5)掘进机拆卸及出井 施工完成后，设备需要进行井下拆解提升出井，根据设备在井内的上下顺序进行首先拆解提升吊盘出井，然后是掘进主机。
        • 下排渣立井掘进机施工方法
          • 吊桶提升下排渣立井掘进机系统组成
            • 下排渣立井掘进机施工方法主要针对地质条件较好、岩石稳定或经地层改性后稳定的地层，且具有下部巷道的矿山井筒工程，通过先开凿导井作为溜矸孔，然后利用立井掘进机进行全断面钻进成井。并进行支护。立井掘进机系统能够实现掘进破岩、排渣、井壁支护同时作业，互不干扰，并可以大幅减少井下作业人员，加快凿井速度，缩短工期，降低成本。 (1)反井钻机 反井钻机包括主机、油泵车、操作平台等，主机采用液压驱动，带动钻具旋转并向上或向下升降，对岩石产生挤压和剪切作用，使其破碎，达到钻进成孔的目的。立井掘进机施工中，反井钻机的主要工作是完成导井的施工，导并直径通常为1.2~1.8m，其施工方法是先从上向下钻进导孔，然后从下向上扩孔钻进，形成导井。 (2)立井掘进机 立井掘进机可以完成包括破岩、装岩、运输、临时支护、永久支护等工序。破岩机构:掘进机采用滚刀破岩，钻头体和多把滚刀构成破岩机构，滚刀刀齿在推进力的作用下压人岩石，钻头体在驱动系统的作用下旋转，并形成滚刀的旋转，将岩石从岩体上分离出来，最终在岩体内钻成井筒。为实现滚刀破碎的岩屑顺利滑落人导井，钻头体的井底角为45°。为使掘进机在超前孔偏斜的情况下能够继续施工，在钻头体前段设置了一个超前孔钻头，可在导孔偏斜和塌帮的情况下进行扫孔作业。支撑推进机构:支撑推进机构的作用是承受钻进破岩过程产生的反压力和反扭矩并将这些力和力矩传递到井帮岩石上。机构整体为框架结构，布置有4个推进油缸和8个支撑油缸，支撑结构不但承受反扭矩和反推、拉力，还可以通过油缸的伸缩，调整掘进机的钻进方向和进行纠偏降斜。 电液控制系统:电液控制系统主要满足掘进机破岩、方向控制等工艺需要。通过控制电机变频，满足滚刀破岩旋转大负荷、不均载、不均旋转等要求;通过控制支撑油缸的快速伸出或缩回、对称油缸同时伸缩、每个支撑油缸独立控制伸出或缩回以及伸缩 距离，达到调整钻进方向的目的。支护系统:根据立井井简功能和服务年限，可以采用锚喷或现浇混凝土井壁支护利用多层吊盘起到保护掘进机和进行支护作业的目的，吊盘上进行锚喷支护和喷射混凝土作业，如需进行混凝土井壁砌筑，可采用吊盘带整体模板，随着钻进同时进行并壁浇筑。在岩石条件较好时，先采用掘进机完成井简钻进并进行必要临时支护后，拆除掘进机，由下向上再进行混凝土井壁浇筑。 (3)辅助系统 立井掘进机施工时，地面需要布置凿井井架和提升机，作为掘进机掘进的提升辅助系统，满足井下支护工作的需要。另外还需要布置井下排矸系统、排水系统以及形成施工所必需的通风系统。
          • 吊桶提升下排渣立井掘进机钻井施工作业
            • (1)导井钻进 采用反井钻机完成直径 1.2~1.8m 的溜渣导井钻进，导并偏斜率不大于0.3%，用于立井掘进机凿井时的溜渣、排水、通风等。 (2)锁口施工 地面首先进行临时锁口的施工，然后安装凿井井架、提升机和凿井绞车等设备组装立井掘进机和吊盘。 (3)掘进、排渣与支护 井筒施工掘进采用立井掘进机，据进机利用滚刀进行破岩，破碎岩渣沿井底锥形面滑落至导井，由下部运输设备装运。当井筒断面较大时，可进行分次扩孔掘进，直到设计的掘进断面。井筒支护可根据围岩条件、并筒类型，采用锚支护、锚喷网支护或采用整体现浇混凝土支护。 (4)辅助作业 通风:立井掘进机采用机械破岩，与爆破破岩不同，产生的有害气体和粉尘比较小，井下作业人员少。导井和矿井的通风系统连通，实现并筒负压通风，一般不需要单独设立通风装置，特殊情况下可设置局部通风机。 排水:如果地层涌水量大，须预先采用地层改性方法封堵涌水，稳定地层。少量涌水可直接通过导井流到井简下部，汇入矿井的排水系统排出。 (5)掘进机拆卸及辅助设施安装 立井井简掘进完成后，将吊盘提升出井并拆除，同时拆除钻头扩展部分，再将立井掘进机整体提出地面，最后进行并筒的安装工作。
      • 6.2.4 立井井筒反井施工方法及其应用
        • 立井井筒反井施工方法
          • 立井井筒施工时，如果已有井巷通达井底水平的情况下，可以采用反井施工方法。所谓反井，是由井底水平向地表开挖的小断面井筒。该井筒可以是圆形或矩形，面积通常为 2~8m’左右，可以用来上下人员、进行提升运输和溜矸排渣、通风等。立井井筒反井施工方法就是先从下向上施工小断面反井，然后自上而下刷大井筒断面，并浇筑混凝土井壁，利用反井向下进行排矸、通风、排水，井底进行出渣运输、排水工作，完成立井井简的施工。 立井井简采用反井施工的前提条件是必须要有通达井简井底水平的通道，方能组织反井施工和安排井筒刷大掘砌的排矸和排水工作。通常应用于生产矿井的新建井简或后期井简延深工作，新建矿井井下煤仓也经常采用这种施工方法。 立井井筒反井施工方法需要先自下向上施工反井。反井施工方法根据工程条件和装备情况可采用下列几种方法: 1)普通钻眼爆破法 反井井筒采用普通钻眼爆破的方法进行施工，其反井称为普通反井。普通反井的断面通常为6~8m’，需要布置提升、排矸和梯子3个隔间，采用钻眼爆破法掘进，矩形木框支护。施工空间小，环境差。通常开挖高度不宜大于50m，目前已不再使用。 2)反井钻机法 利用反井钻机施工反井是目前普遍采用的施工方法，首先自上而下钻凿一个直径200~500mm的导孔，与井底贯通后，安装扩孔钻头，然后自下而上进行扩孔钻进，扩孔直径大小主要满足井简刷大时排渣的要求即可，通常为1.0~2.0m。采用反井钻机施工反井，施工安全，速度快，效益好。 3)其他方法 反井施工还可以采用深孔爆破法、吊罐法、爬罐法等，这些方法开凿高度有限除深孔爆破法以外，其他方法目前都已不再使用。
        • 立井井筒反井钻机施工工艺
          • 立井井筒反井钻机施工是利用反井钻机施工反井，然后进行井简掘砌的施工方法。该方法目前在施工速度、施工安全、技术经济方面具有明显的优势，是具备条件的立井井筒首选的施工方法。其施工工艺主要包括: 1)施工准备 利用反井钻机施工立井井筒，首先要开凿到达井筒井底的通道，然后进行相关的施工准备工作。具体工作内容包括地面施工场地的布置，完成四通一平工作，进行钻机基础施工、泥浆制备，安装钻机。并下施工通达井简井底的巷道，布置好排矸设施，安装好排水设备等。 2)导孔钻进 导孔钻进自上向下进行，导孔的钻进质量是施工的关键，要控制好偏斜率，尽量避免发生堵孔、塌孔事故。钻进过程中通常利用钻杆内进入的高压水进行排渣，在松软岩层容易塌孔时可用泥浆进行排渣，并严格控制钻速、钻压、扭矩、转速等钻进参数。同时进一步了解地层的实际情况。 3)扩孔施工 导孔施工完毕后，拆除水(泥浆)循环系统，在井下安装扩孔钻头，利用钻杆上提扩孔钻头并旋转破岩进行扩孔钻进，钻凿落下的岩渣应及时进行清理，同时利用扩孔而成的反井进行通风。井下要注意做好排渣、排水和除尘工作。 4)井简掘砌 扩孔施工完毕后，地面拆除钻机，安装井筒掘砌设备，然后自上而下进行井简的刷大和混凝土浇筑工作。施工作业可以采用短段作业，也可以采用长段作业，具体施工段高根据井筒围岩条件确定。 随着反井钻机技术水平的不断发展，目前国内还研制出了反井井简钻机。该钻机在扩孔施工中，扩孔钻头通过一次或分次扩大，一次性钻进达到井筒的掘进断面直径不再需要进行自上而下的刷大工作，直接进行永久支护即可。
      • 6.2.5 立井钻眼爆破施工作业循环图表编制
        • 立井井筒正规循环作业组织
          • 立井井简工程一般都是矿井建设的关键线路工作。为了加快立井井简的施工速度缩短建井工期，除了采用新技术、新设备、新工艺、新方法等技术措施外，实施正规循环作业也是一项十分重要的工作内容。正规循环作业是立井快速施工的一种科学管理方法，是取得立井快速、优质等各项凿井指标的重要因素之一。 立井井筒正规循环作业组织，是采取措施使各辅助工作尽可能与主要工作平行交叉进行，充分利用作业空间和时间，使循环时间缩短到最低值。通常以钻眼、装岩及永久支护作为组织正规循环的主线，实施平行交叉作业。如:钻眼准备、接长和下放压风管与清底平行，钻眼与扫眼平行，钻眼与抓岩准备平行，爆破通风与提升机调绳(指双钩提升)平行，清理吊盘与下放抓岩机、接长排水管路平行，抓岩与临时支护平行，并底工作面找平、立模与接长溜灰管平行，其他还有钩头、钢丝绳、天轮、悬吊设备、管线等日常检修，在不影响正常工作的情况下，见缝插针地进行等。要实现多工作平行交叉作业，各工作之间要互相协作，紧密配合，互创条件，充分发挥施工人员的积极性和责任感，保证在规定的时间内，保质保量、周而复始地完成所规定的任务。
        • 立井井筒施工循环图表编制
          • 立井井简正规循环施工作业组织需要编制循环图表，编制循环图表时应首先了解井筒技术特征，包括井筒穿过岩层的地质和水文地质条件、井简施工工艺和施工装备、施工作业人员的技术水平和施工习惯等。循环图表的编制方法如下: 1)根据井筒施工计划要求和具体情况，拟定月进度。 2)根据选用的施工方案，确定每月用于掘进的天数。采用平行作业或短段单行作业时，每月掘进天数为 30d;采用长段单行作业时，按比例确定掘进与砌壁的天数，据进一般占掘、砌总工时的 60%~70%，当采用现浇混凝土作永久支护时，可取 70%，即月掘进天数为 21日。 3)根据钻眼爆破技术水平，综合选择日循环数和炮眼深度。 4)根据施工队伍的操作技术熟练程度，施工管理及凿井装备的机械化水平等具体条件，进一步确定各工序的时间。 5)确定循环总时间。 循环总时间可采用下面的公式(6.2-1)进行计算: 从公式(6.2-1)可以看出:参数S为不变值，"在整个施工过程中会有变化，但变化幅度不大，而K、V、K、P为机械设备参数，尚有调整、挖掘潜力的可能。计算所得的总循环时间T应略小于或等于规定的循环时间，否则应从提高操作技术、改进工作组织或适当增加施工设备等方面进行调整。当计算和规定的循环时间 相差甚为悬殊时，就必须重新对日循环数及炮眼深度进行调整。为了减少辅助工序占用的循环时间，并使正规循环作业具有较高的灵活性，在编制循环图表安排施工顺序时，以采用班初装岩、班末爆破的方式较为适宜，这样可以在执行循环图表过程中，根据占工时最长的装岩工作完成的情况，随时调整炮眼深度，确保正规循环的正常进行。且作业人员可在班末爆破前升井，避免人员多次升降而影响工时利用。班末爆破还可以利用交接班加强井筒通风，改善井内作业环境。此外，循环结构中尚需留出备用时间，以备不可预见的影响。 目前，我国以大抓岩机和伞形钻架为主的掘进循环时间多为 12~24h，循环进尺多为 2~4m，每个循环要跨越若干作业班来完成。以手持式凿岩机和人力操作抓岩机为主的掘进循环时间多为 8~12h，循环进尺多为1.5~2.0m。例如:某矿井副井井简净直径6.5m，井深为850m，采用立井综合机械化设备配套施工方案。提升系统为两套单钩，主提升为JKZ2.8/15.5 提升机配 4.0m'矸石吊桶，副提升为 JKZ2.5/20 提升机配 2.5m 矸石吊桶;凿岩为 FJD-9A 伞钻，采用 4.0m 深孔光面爆破技术;选用了2台HZ-6中心回转式抓岩机同时出矸;壁为3.6m高 MJY型整体金属伸缩式模板。施工单位编制的该副井井筒基岩段掘砌施工正规循环作业图表如图6.2-1所示，该井简施工连续6个月每月成井均超过100m，创当年国内立井井筒快速施工的新纪录。 实际工作中，由于地质条件的变化，某些意外事故的发生或因操作技术上的因素往往打乱正规循环作业，一旦遇到这种情况，应积极主动采取措施，尽快使工作重新纳人正轨。
      • 6.2.6 立井井壁结构及其施工要求
        • 立井井壁是井筒的重要组成部分，其作用是承受地压、封堵涌水、防止围岩风化等。常用的井壁结构形式有砌筑井壁、整体浇筑式井壁、锚喷井壁、装配式大弧板井壁和复合井壁。合理选择井壁材料和结构，对节约原材料、降低成本、保证井简质量、加快建井速度等都具有重要意义。
        • 立井井壁结构
          • 1)砌筑井壁 砌筑井壁的常用材料有料石、砖和混凝土预制块等，胶结材料主要是水泥砂浆料石井壁便于就地取材，施工简单，过去一段时间使用较多。筑井壁因为施工中劳动强度大，难于机械化作业，并壁整体性和封水性较差及造价较高等原因，近年来已很少采用。 2)整体浇筑式井壁 整体浇筑式井壁有混凝土和钢筋混凝土井壁两种，混凝土井壁使用年限长，抗压强度高，封水性好，成本比料石井壁低且便于机械化施工，已成为井壁的主要形式。钢筋混凝土井壁，强度高，能承受不均匀地压，但施工复杂、效率较低，通常只在特殊地质条件下，如穿过不稳定表土层、断层破碎带、井筒冻结段等，以及承担井塔荷载的并颈部分使用。 3)锚喷井壁 锚喷井壁是一种新型支护形式，但仅限于主井、风井中采用。其特点是井壁薄(一般为 50~200mm)、强度高、粘结力强、抗弯性能好、施工效率高、施工速度快。目前喷射混凝土井壁主要用在淋水不大、岩层比较稳定的条件下。在较松软的岩层中，则采用金属网喷射混凝土或锚杆、金属网喷射混凝土联合支护。 4)装配式大弧板井壁 装配式大弧板井壁是预先在地面预制成大型弧板(有钢筋混凝土或铸铁结构形式)然后送至井下装配起来，最后进行壁后注浆。这种井壁便于机械化施工，其强度和防水性均较高，并壁质量易保证;但施工技术复杂，制造、安装机械化水平要求高。 5)复合井壁复合井壁是由两层以上的井壁组合而成，多用于冻结法凿井的立井井简，也可用于具有膨胀性质的岩层中和较大地应力的岩层中。复合井壁结构可解决由冻结压力、膨胀压力和温度应力等所引起的井壁破坏问题，达到防水、高强、两层井壁间可滑动三方面的要求。由于所采用材料及其组合形式的不同，复合井壁的类型较多。按其主要构件分类有钢筋混凝土复合井壁、预制块复合井壁、丘宾筒复合井壁和钢板复合并壁等多种形式。 采用普通法凿井的立井井筒宜采用整体浇筑混凝土、钢筋混凝土井壁支护，布置有装备的立井井筒不得采用喷射混凝土和金属网、喷射混凝土及锚杆、金属网、喷射混凝土或料石、混凝土砌块作为永久支护。
        • 立井井壁施工技术要求
          • 1)锚喷支护的井壁施工 当井筒采用锚喷支护作为临时支护时， 对于一类岩层，掘砌段高不限，可以不支护; 对于二类岩层，掘砌段高80~100m，采用喷水泥砂浆或混凝土支护，厚度 20~50mm; 对于三类岩层，掘砌段高50~80m，采用喷射混土支护，厚度50~80mm; 对于四类岩层，掘砌段高30~50m，采用锚杆钢筋网喷射混凝土支护，厚度80~100mm;对于V类岩层，掘砌段高小于30m，采用锚杆钢筋网喷射混凝土支护，厚度80~150mm。 当井筒采用锚喷支护作为永久支护时，其施工应符合《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》CB 50086-2015 的有关规定，同时应符合下列规定: (1)喷浆、喷射混凝土的强度、厚度、锚杆的锚固力应符合设计要求。 (2)井筒的内半径应符合设计和允许偏差要求。 (3)锚杆的间距、深度、数量及规格应符合设计要求 (4)锚喷支护的外观质量要求:无离层、无剥落、无裂缝、无露筋、锚杆尾端不外露。 2)浇筑式混凝士井壁施工 当井筒采用现浇混凝土支护时，其施工应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》CB 50204-2015 的有关规定，模板及钢筋混凝土材料应符合下列要求: (1)木模板高度不宜超过1.2m，每块木板厚度不应小于50mm，宽度不宜大于150mm;模板靠混凝土的一面应刨光，两侧及两端应平整。 (2)组合钢模板高度不宜大于1.2m，钢板厚度不应小于3.5mm;模板应组装方便快捷、牢固;应有足够的刚度。 (3)整体钢模板高度宜为2~5m，钢板厚度应满足刚度要求;模板通过地面稳车或吊盘悬吊时，其悬吊点不应少于3个。 (4)整体滑升钢模板高度宜为1.2~1.4m，钢板厚度不应小于 3.5mm;上下锥度应为 0.6%~1.0%;应有足够的刚度。 (5)组装后的模板，其外沿半径应大于井简设计净半径的 10~40mm，上下面保持水平，其允许误差为 10mm;重复使用的模板应进行检修与整形。 (6)混凝土的水灰比、坍落度和外加剂的掺量应按施工设计严格控制。 (7)对于钢筋混凝土井壁，钢筋宜在地面绑扎或焊接成片，并下竖向钢筋的绑扎在每一段高的底部，其接头位置可在同一平面上，宜采用钢筋直螺纹连接，连接强度不应小于整体钢筋强度。 (8)井壁混凝土应对称入模、分层浇筑，并及时进行机械振捣。当采用滑升模板时，分层浇筑的厚度宜为 0.3~0.4m，并严格控制滑升间隔时间。 (9)输送混凝土可使用底卸式吊桶，也可使用溜灰管，使用溜灰管输送混凝土应制订安全技术措施。混凝土强度等级大于 C40或输送深度超过 400m时，不得采用溜灰管输送。使用溜灰管输送混凝土时，混凝土坍落度不应小于150mm，石子粒径不得大于 40mm，溜灰管内径不宜小于150mm，末端应安设缓冲装置，并采用分灰器入模。 (10)脱模时的混凝土强度:采用组合钢模板、整体钢模板时，应达到0.7~1.0MPa;采用普通钢木模板时，应达到 1.0MPa;采用滑升模板时，应达到0.05~0.25MPa。 (11)应按设计规定进行混凝土强度配合比设计及强度试验，并做好井壁隐蔽工程记录。
      • 6.2.7 立井施工的生产及辅助系统
        • 立井施工的生产系统
          • 立井施工的生产系统主要包括提升系统、通风系统、排水系统、压风和供水系统以及地面排矸系统等。
          • 提升系统
            • 立井施工提升系统由提升容器、钩头及联结装置、提升钢丝绳、天轮、提升机以及提升所必备的导向稳绳和滑架等组成。常用的提升方式有单钩和双钩提升两种，提升方式的选择一般根据井筒的大小、深度、提升设备及井简施工作业方式来确定。井简净直径不大于 5m 时，一般布置一套单钩提升，超过5m可布置2套单钩，大于6m可考虑一套单钩和一套双钩，大于9m 可以布置3套单钩。凿井期间，提升容器主要采用矸石吊桶，以满足出渣和辅助排水的要求，有时也采用底卸式下料吊桶和下料筐等容器，满足井简施工砌壁和辅助作业需要。井筒施工到底后，由井筒转人车场巷道施工时，如果井简提升需要改为双钩罐笼提升，这时，凿井时配置的提升系统，不论是单钩，还是双钩，必须选用一台能用于罐笼提升的双滚筒提升机。
          • 通风系统
            • (1)通风方式 井筒施工中，工作面必须不断地通入新鲜空气，以排除岩土层中和爆破时产生的有害气体，保证工作人员的身体健康。通风方式可采用压人式、抽出式和抽出式为主辅以压人式3种方式。当采用压人式通风时，即通过风简向工作面压人新鲜空气，污风经井简排出，井简内污浊空气排出缓慢，一般适用于较浅的井筒。而采用抽出式通风时即通过风筒将工作面污浊空气向外抽，这时井简内为新鲜空气，爆破后施工人员可尽快返回工作面。当井简较深时，采用抽出式为主，辅以压入式通风，可增大通风系统的风压，提高通风效果，该方式是目前深井施工常用的通风方式。 (2)风量计算 立井井简施工工作面需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值: ① 按绝对瓦斯涌出量计算，应将工作面涌出的瓦斯充分稀释，并应使工作面及其回风流中瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》(2022年版)的有关规定; ②)按掘进工作面同时工作的最多人数计算，并按每人每分钟的新鲜空气量不应少于4m’进行计算; ③ 按一次爆破炸药量计算所需风量; ④)使用防爆柴油动力设备的井筒掘进工作面，还应按同时运行的最多柴油动力设备数量增加配风量，配风量不应少于4m’/(min·kW); ⑤ 风速符合《煤矿安全规程》(2022 年版)的有关规定。 (3)通风设备 立井掘进的通风系统设备是由设置在地面的通风机和井内的风简组成的，通风机一般采用轴流式局部通风机，也有采用离心式通风机的。通常布置2台型号相同的风机配一趟风筒，每天需要切换，进行风电闭锁试验。直径较大的井筒，往往布置4台型号相同的风机，每2台配一趟风简使用，爆破后2趟风简同时供风。地面通风机布置时，压入式通风的人风口应位于空气洁净处，距离地面的高度不得低于1.5m;抽出式通风的出风口宜位于该地区主导风向的井口下方，距离地面的高度不得低于 0.5m;瓦斯矿井抽出式通风机的扩散器与人风井的距离不应小于30m。两台局部通风机并联或串联运行，应采用同型号的通风机。风筒的直径一般为 0.5~1.0m。井筒的深度和直径越大，选用的风简直径也越大，或者增加风筒的数量。常用的风简有铁风简、玻璃钢风筒和胶皮风筒。铁风简和玻璃钢风筒用于抽出式通风，而压人式通风可用胶皮风筒，它可以减轻吊挂重量，也方便敷设。井筒内风筒的敷设可采用井壁固定和钢丝绳悬吊两种方式。采用钢丝绳悬吊也一般每趟风简布置2根钢丝绳，地面选用1台双滚筒凿井绞车或2台单滚筒凿井绞车悬吊吊。采用井壁固定时，一般采用树脂锚杆进行固定。对于短段施工作业，多采用井壁固定方法。
          • 排水系统
            • 立井井筒施工应建立排水系统，排水系统包括水泵、净化水箱、排水管路等。排水设施的能力宜根据井筒预计涌水量确定，一般水泵排水能力不应小于预计涌水量的1.5倍，并应配备同等能力的备用泵。当井简涌水量不大于10m'/h时，宜选用风动水泵或隔膜泵配合吊桶排水，水泵及吊桶排水能力应满足掘进工作面的施工要求。井筒涌水量大于 10m’/h时，宜根据井筒深度及设备排水能力，选用一段或多段排水方案，选用卧泵或吊泵进行排水。深井井简施工采用多段排水时，中间转水站宜采用中间泵房弓形盘和水箱。井简开凿到底后，在临时水仓和排水硐室形成前，可采用井底水窝作临时水仓，并利用原有排水系统增设卧泵，增设的卧泵和原有水泵技术特征宜保持一致，紧急情况下可并联运行。 排水管路可以采用井壁固定和钢丝绳悬吊两种方式。采用钢丝绳悬吊时，一般每趟管路布置2根钢丝绳，地面选用1台双滚筒凿井绞车。采用并壁固定时，一般采用脂锚杆进行固定。排水管路吊挂选型时需要考虑停泵水锤力的冲击荷载作用，以保证排水系统的安全。
          • 压风和供水系统
            • 立井施工时，井下工作面各种风动设备的动力(压风)必须使用管道从地面输送到井下。压风系统包括地面压风机房、吊挂在井筒内的压风管路和管路末端的分风器，并由高压分支胶管向各种风动设备供风。在冻结段施工时，一般应设置除湿器。并下工作面凿岩时的供水系统由地面供水站、吊挂在井简内的供水管路和管路末端的降压装置组成。 压风、供水管路可以采用井壁固定和钢丝绳联合悬吊两种方式，目前多采用井壁固定的方式。
          • 地面排矸系统
            • 立井掘进时，矸石吊桶提至卸矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，矸石经过溜矸槽或矸石仓卸人自卸汽车、矿车或落地式矸石仓，然后运至排矸场。 (1)翻矸方式翻矸方式有人工翻矸和自动翻矸两种。翻矸装置应满足翻矸速度快，休止时间短结构简单，使用方便:翻转卸矸时吊桶要平稳，冲击力小，安全可靠;吊桶位移距离小，滑架受力小;自动化程度高，需用人工少，劳动强度低等要求。目前，我国常用的翻矸装置是人工挂钩式翻矸和座钩式自动翻矸。 (2)地面排矸立井施工机械化程度在不断提高，吊桶容积不断增大，装岩容积不断增大，装岩出矸能力明显增加，并架上溜矸槽的容量有时满足不了快速排矸的要求，目前一般通过设置大容量矸石仓或者采用落地矸石仓方式进行解决，且落地矸石仓使用更为方便。由于矸石仓的容量增大，地面排矸方式需要采用高效率的自卸汽车排矸。自卸汽车机动灵活，简单方便，排矸能力大。当掘进速度要求较低时，或者在井筒施工后期，也可采用矿车排矸，将矸石直接运往废石堆场(矸石山)。
        • 立井施工的辅助系统
          • 立井施工的辅助系统包括工作面测量、照明、通信及信号以及安全梯布置等。 1)井筒测量 在井筒的掘进、砌壁或安装中应认真做好测量工作，保证井筒达到设计要求的规格、质量。井简中心线是控制井简掘、砌质量的关键，除应设垂球测量外，平时一般采用激光指向仪投点。边线(包括中心线)可用垂球挂线，垂球重不得小于30kg(井深大于 200m)，悬挂钢丝或铁丝应有两倍安全系数。边线一般设6~8根，固定点设在井盖上，也可固定在井壁中预埋木楔或预留梁窝木盒上。 2)照明 井筒施工中，良好的照明能提高施工质量与效率，减少事故。在井口及井内，凡是有人操作的工作面和各盘台，均应设置足够的防爆、防水灯具。在掘进工作面上方10m左右处吊挂企形罩组合灯或防溅式探照灯，并保证有 20~30W/m'的容量，对安装工作面应有 40~60W/m’的容量，并内各盘和腰泵房应有不少于10~15W/m”的容量而井口的照明容量不少于5W/m。此外，抓岩机和吊泵上亦应设置灯具。在装药联线时，需切断井下一切电源，用矿灯照明。 3)通信及信号 立井井简施工时，必须建立以井口为中心的全井简通信和信号系统。通信应保证井上下与调度指挥之间的联系。信号应保证井下掘进工作面、吊盘及腰泵房与井口信号房之间，建立有各自独立的信号联系。同时，并口信号房又可向卸矸台、提升机房及凿井绞车房发送信号。目前使用最普遍的是声、光兼备的电气信号系统。 4)安全梯 当井简停电或发生突然冒水等其他意外事故时，工人可借助安全梯迅速撤离工作面。安全梯用角钢制作，分若干节接装而成。安全梯的高度应满足并底全部工人在紧急状态下都能登上梯子，然后被提至地面。为安全考虑，梯子需设护圈。安全梯必须采用专用凿井绞车悬吊，且专用凿井绞车应有两回路供电线路，其中的一回路应直接由变电所馈出。
      • 6.2.8 立井施工防治水方法及应用
        • 注浆堵水
          • 注浆堵水就是用注浆泵经注浆孔将浆液注入含水岩层内，使之充满岩层的裂隙并凝结硬化，堵住地下水流向井筒的通路，达到减少并筒涌水量和避免渗水的目的。注浆堵水有两种方法:一种是为了干打井而在井筒掘进前向围岩含水层注浆堵水，这种注浆方法称为预注浆;另一种是为了封住井壁渗水而在井筒掘砌完成后向含水层段的井壁注浆，这种注浆方法称为壁后注浆。 立井施工采用注浆堵水的基本原理、施工工艺和适用条件详见本书 6.1.4 立井井筒注浆施工法。
        • 井筒排水
          • 根据井筒涌水量大小不同，工作面积水的排出方法可分为吊桶排水、吊泵排水和卧泵排水。 1)吊桶排水 吊桶排水是用风动潜水泵将水排入吊桶或排入装满矸石吊桶的空隙内，用提升设备提到地面排出。吊桶排水能力，与吊桶容积和每小时提升次数有关。井筒工作面涌水量不超过 10m’/h 时，采用吊桶排水较为合适。 2)吊泵排水 吊泵排水是利用悬吊在井筒内的吊泵和排水管路将工作面积水直接排到地面或排到中间泵房内。利用吊泵排水，井筒工作面涌水量以不超过 40m’/h为宜:否则，并筒内就需要设多台吊泵同时工作，占据井筒较大的空间，对井简施工十分不利。吊泵排水时，还可以与风动潜水泵进行配套排水，也就是用潜水泵将水从工作面排到吊盘上水箱内，然后用吊泵再将水箱内的水排到地面。 当井筒深度超过水泵扬程时，就需要设中间泵房进行多段排水。用吊泵将工作面积水排到中间泵房，再用中间泵房的卧泵排到地面。 3)卧泵排水 卧泵排水是在吊盘上设置水箱和卧泵，工作面涌水用风动潜水泵排入吊盘水箱经过除砂装置后，由卧泵和吊挂在井内的排水管路排到地面。卧泵排水的优点是不占用井筒空间，卧泵故障率低，易于维护，可靠性好，流量大，扬程大，适应性更广。
        • 截水和泄水
          • 为了减少工作面的积水、改善施工条件和保证井壁质量，应将工作面上方的井帮淋水截住并导入中间泵房或水箱内。截住井帮淋水的方法可在含水层下面设置截水槽将淋水截住导人水箱内再由卧泵排到地面。若井筒开挖前，已有巷道预先通往并底部，而且井底水平已构成排水系统，这时可采用钻孔泄水，可为井筒的顺利施工创造条件。
      • 6.2.9 立井施工设备和设施的选用与布置
        • 立井施工主要设备及选用
          • 立井井简掘进中的施工设备包括钻眼设备、装岩设备、提升与悬吊设备、支护设备和相关辅助设备等。
          • 钻眼设备
            • 对于钻眼设备，一般采用手持式凿岩机或伞形钻架配导轨钻机。手持式凿岩机打眼速度慢，劳动强度大，眼孔质量较难掌握，特别在硬岩中打深眼更为困难，故它只适用于断面较小、岩石强度不高的浅眼施工，难以满足深孔爆破和快速施工的需要。企形钻架配导轨钻机的机械化程度高、钻速快、一次行程大，企架的架设、收拢和提放等工序均要占一定的工时，但钻眼工序的总时间较短，对深孔爆破尤为适用，是目前普遍采用的凿岩方式。目前常用的伞形钻架有4臂、6臂和9臂风动或液压型伞钻，钻眼深度3~5m，通常井筒内选用1台即可满足要求，但对于大断面立井井筒，需要选用2台组成双联企钻方能满足施工要求。企钻在工作面使用期间，必须设置保险绳。
          • 装岩设备
            • 立井井简掘进的装岩设备主要是抓岩机。常用的抓岩机械有长绳悬吊式抓岩机、中心回转式抓岩机、环行轨道式抓岩机和靠壁式抓岩机等，它们一般都具有机械化程度高、生产能力大、动力单一、操作灵便、结构合理、运转可靠等优点。另外抓岩机都是一次安装使用，无需每个循环上下起落和重新固定。因此，辅助作业时间短。但是抓岩机通常清底效果较差，出矸时悬梁(或臂杆)旋转与提升吊桶运行易相互干扰。对于长绳悬吊抓岩机，施工中工人的劳动强度较大，抓斗的灵活性较差;中心回转式抓岩机安设在下层吊盘，安装使用都很方便，但需要设置悬吊保险钢丝绳;环行轨道式抓岩机由于其轨道的特殊性，使用中不如中心回转式抓岩机方便;而靠壁式抓岩机由于是固定在井壁上，要求围岩条件较好，因而一般适用于冶金矿山立井井筒的掘进。目前井简掘进主要使用 HZ型中心回转式抓岩机，并与FJD-6型伞钻和2~6m甚至更大一些吊桶配套使用。中心回转式抓岩机通常布置1~2台，大断面井简可布置3 台。立井井简掘进工作面装岩还选用小型挖掘机进行配套作业。为了提高立井井筒掘进工作面的装岩效率，加快吊桶的装岩速度，在工作面条件允许的情况下，可布置小型挖掘机进行辅助装岩，一方面可以实现吊桶不摘钩快速装岩，另一方面可加快清底速度。小型挖掘机的挖斗容积通常为0.3m’左右，一般布置1台，大断面井筒可布置2台。井下钻眼爆破作业时，小型挖掘机一般提升到地面。
          • 提升与悬吊设备
            • 立井井简掘进的提升设备主要是提升容器和提升机及其辅助设备，包括钩头、滑架、缓冲器、钢丝绳、提升天轮等。悬吊设备主要是凿井绞车、钢丝绳和悬吊天轮。 (1)提升容器提升容器包含有矸石吊桶和底卸式混凝土下料吊桶等。目前矸石吊桶主要采用座钩式矸石吊桶，容积2~8m’，以满足井口采用座钩式翻矸装置进行自动翻矸的需要。底卸式混凝土下料吊桶容积 2~5㎡，主要为了满足井壁浇筑时混凝土的输送需要。提升容器的配套设备是钩头、滑架、缓冲器。钩头需要根据提升荷载大小进行选用，滑架根据吊桶的大小进行选用，缓冲器按缓冲方式要求选用。 钢丝绳包括提升钢丝绳和悬吊钢丝绳。提升钢丝绳按照提升荷载、提升工作要求及提升安全系数规定进行计算和选型，而悬吊钢丝绳则按照悬吊工作荷载、悬吊工作要求及悬吊安全系数规定进行计算和选型。提升用钢丝绳宜选用多层异形股或多层股不旋转钢丝绳，专为升降物料的安全系数不应小于6.5，升降人员的安全系数不应小于9.0。升降人员和物料时，升降人员的安全系数应为 9.0，升降物料的安全系数应为7.5。井悬吊设施用钢丝绳宜采用6股19丝或每股19丝以上的钢丝绳，稳绳宜采用三角股钢丝绳或椭圆股钢丝绳，双绳悬吊时应采用捻向相反的钢丝绳。吊吊盘、吊泵、抓岩机、罐道绳、防撞绳、排水管和安全梯的钢丝绳安全系数不应小于6.0，悬吊风简、风管、注浆管、输料管、电缆、供水管、模板的钢丝绳安全系数不应小于5.0。 (2)提升机和凿井绞车 提升机根据提升方式、提升荷载及提升高度进行选择。单钩提升一般选用单滚僧提升机，双钩提升或者后期需要改绞应选用双滚筒提升机。单钩提升时的提升工作荷载应当小于提升机的最大静张力，双钩提升时的提升工作荷载应当小于提升机的最大静张力差。提升高度应当满足提升机最大提升高度的要求。 凿井绞车根据悬吊方式、悬吊荷载及悬吊高度进行选择。单绳悬吊一般选用单滚简凿井绞车，双绳悬吊可选用双滚简凿井绞车或两台单滚筒凿井绞车，多绳悬吊需要保证凿井绞车的同步起降，需要设置同步起降控制装置。悬吊钢丝绳的工作荷载不得大于凿井绞车的工作荷载，悬吊高度应当满足凿井绞车的最大容绳量要求，并且略有富余。 (3)提升天轮和悬吊天轮 提升天轮一般根据提升设备布置和提升钢丝绳的规格型号进行选择，提升天轮的直径应当大于60倍的钢丝绳直径、900倍的钢丝直径。对于悬吊天轮，主要根据悬吊设备的布置和悬吊钢丝绳的规格型号进行选择，悬吊天轮的直径应当大于20倍的钢丝绳直径、300倍的钢丝直径。
          • 支护设备
            • 立井井筒主要采用整体现浇混凝土井壁结构，并壁施工一般在掘进后进行现场浇筑。整体现浇混凝土井壁主要采用钢模板，钢模板结构形式包括组合钢模板、整体钢模板和整体滑升钢模板。 (1)组合钢模板 组合钢模板也称为金属拆卸式模板，由若干块弧形钢板装配而成，每块弧板四周焊以角钢，彼此用螺栓连接。这种模板一般在岩石堆上或吊盘上架设，自下而上逐圈浇筑混凝土，使用比较方便，但立模、拆模费工费时，模板刚度有时不足，也不利于机械化施工作业。 (2)金属伸缩式活动模板金属伸缩式活动模板属于整体钢模板，一般由2~3块组成，块与块之间设伸缩缝最简单的可只设一个伸缩缝，立模和脱模可利用伸缩缝的撑开和收缩来进行。目前一般采用液压脱模，模板刚度较大，高度可采用短段掘砌的段高，这种模板目前主要用于井下工作面的混凝土井壁浇筑工作，应用效果好。 (3)整体滑升钢模板 整体滑升模板包括模板、操作平台和提升机具三部分组成，主要用于井简连续浇筑混凝土工作，一般用于立井表土段冻结法凿井的内壁砌筑或长段作业连续浇筑混凝土工作。 立井井简支护施工作业地面需要配置混凝土制作和输送相关设备，有条件情况下可利用商品混凝土。
          • 相关辅助设备
            • (1)通风设备 立井井筒施工用通风设备主要是风机和风筒。风机一般选用轴流式通风机，布置在地面，风机的规格型号根据通风压力、通风量进行选择。风简需要根据通风方式进行选择，压人式通风可选择刚性风筒如玻璃钢风筒、铁风筒，也可选择柔性风筒如胶皮风筒等;但如果采用抽出式通风，只能选用刚性风简。 (2)压风设备 立井井简施工用压风设备主要是压风机。压风机通常布置在地面，可根据压风用量和压力大小选择压风机的型号和数量。压风的输送通常采用无缝钢管或高压聚乙烯管。 (3)排水设备 立井井筒施工用排水设备主要是卧泵和吊泵以及工作面的潜水泵。卧泵通常 DC50系列，吊泵采用 80DGL系列，由于吊泵排水的扬程受到制约，目前主要采用卧泵排水，可根据排水量和扬程进行选型。工作面潜水泵一般采用风动潜水泵。井内排水管路宜选用无缝钢管。 除此以外，立井井筒施工中，还会使用到注浆设备、测量设备等，如果需要进行临时支护，还会使用到锚杆钻机、混凝土喷射机等。
        • 立井施工主要设施及选用
          • 立井井筒施工中，主要的施工设施包括凿井井架、天轮平台、翻矸台、封口盘吊盘、各种管路、电缆等。
          • 凿井井架及相关设施
            • 凿井井架是凿井提升及悬吊掘进设备、井下设施的专用设施。常用的亭式并架采用装配式结构，可以多次重复使用;安装、拆卸和运输比较方便;防火性能好;承载能力大，坚固耐用。目前亭式井架型产品有六个型号。近年来，各施工企业根据凿井井筒的特征研制开发了一批新型凿井井架，天轮平台尺寸、井架承载能力、凿井深度都有了很大的提升。 根据规定，凿井井架的选择应符合下列要求:能安全地承受施工荷载及特殊荷载:角柱的跨度和天轮平台的尺寸应满足提升及悬吊设施的天轮布置要求和矿井各施工阶段不同提升方式的要求;并架四周围板及顶棚不得使用易燃材料。另外，还应考虑保证足够的过卷高度、伞钻进出的高度。通常凿井井架根据井筒直径、深度和施工设备选型情况进行选用。有些矿井的井筒在施工前，由于永久井架(塔)已施工完毕，这时可利用永久井架(塔)代替凿井井架进行井筒的施工，有利于缩短井筒施工的准备时间，具有良好的技术经济效益。 天轮平台位于凿井井架的顶部，为框形平台结构，用于安置天轮梁，布置各类悬吊设备。 卸矸台是用来翻卸矸石的工作平台，通常布置在凿井井架主体架的下部第一层水平连杆上。卸矸台上设有溜槽和翻矸设施。排矸时，矸石吊桶提到卸矸台后，利用翻矸设施将矸石倒入溜槽，再利用矿车或汽车进行排矸。
          • 封口盘与固定盘
            • 封口盘也叫井盖，它是升降人员和材料设备以及拆装各种管路的工作平台，同时又是保护井上下作业人员安全的结构物。要求封口盘上的各种孔口必须加盖封严。固定盘是为了进一步保护井下人员安全而设置的，它位于封口盘下4~8m处。固定盘上通常安设有井筒测量装置，有时也作为接长风筒、压风管、供水管和排水管的工作台。
          • 吊盘与稳绳盘
            • 吊盘为井筒内的主要工作平台，一般用钢丝绳悬吊。它的主要作用是保护井下安全施工、拉紧稳绳、安装中心回转式抓岩机、作为浇筑井壁的工作平台，采用卧泵排水时还需要在吊盘上安装卧泵和水箱。为了避免翻盘，一般都采用双层吊盘或三层吊盘。两层盘之间的距离应能满足永久井壁施工要求，通常为 4~6m 左右。为了保证吊盘上和掘进工作面作业人员的安全，盘面上各孔口和间隙必须封严。 采用掘砌平行作业时，并简内除设有砌壁吊盘外还设有稳绳盘。稳绳盘用来拉紧稳绳、安设抓岩机等设备和保护掘进工作面作业人员的安全。
          • 其他施工设施
            • 立井施工的其他施工设施主要是管路和电缆，通常根据使用的要求进行选择。
        • 立井主要施工设备和设施的布置原则
          • 井内施工设备的布置原则
            • 立井施工时的井内主要施工设备包括:吊桶、抓岩机、钻架、安全梯、水泵等。立井施工时的井筒断面布置要从工作面到吊盘、井口、翻矸平台、稳车布置等全方位立体通盘考虑。首先，是尽可能满足井下工作面的工艺需求，如吊桶尽可能对称布置方便装岩，且抓岩机的移动距离最短，最方便;抓岩机的布置要考虑尽可能地不留死角;方便装岩。其次，并下设备、设施的布置要考虑吊盘的空间，吊挂的空间，如吊盘上水箱、卧泵的布置，并口翻矸台的布置、井口进出伞钻的空间、井盖门的空间、封口盘主梁的空间、天轮平台的布置，特别是天轮梁的空间，并且要考虑天轮平台中梁的位置和尺寸;各安全间隙要符合安全规程规定。最后，井内设备设施的布置还要考虑地面悬吊稳车的布置空间。 (1)吊桶的布置 吊桶布置时要偏离井筒中心线，并靠近提升机一侧布置，对双滚简提升机作单滚简用时，吊桶应布置在固定滚筒提升中心线上。多套提升时的布置应使井架受力均匀:采用双钩提升时，应保持相邻两个提升容器之间最突出之间的安全间隙要求;在需要临时改绞的井简中布置吊桶时应考虑车场施工时的临时罐笼提升的方位要求;吊桶通过喇叭口时，其最突出部分与孔口之间的安全间隙必须符合安全要求。随着井简直径和深度的增加，立井施工对提升能力要求越来越高，现在已有很多布置3个吊桶提升的实例。 (2)抓岩机的布置 抓岩机的布置要与吊桶位置协调配合，工作面不出现抓岩死角;中心回转式抓岩机要偏离井筒中心布置，满足安装固定的要求，中心回转式抓岩机是必须单独设置保护绳的，因此布置中心回转式抓岩机的时候还要考虑天轮平台的布置;环行轨道式抓岩机布置要与吊盘尺寸匹配;长绳悬吊人力抓岩机的布置要有利于抓斗的出矸:抓岩机停用时，抓斗张开时的最突出尺寸与吊桶之间的距离不应小于 200mm 安全间隙。 (3)伞钻的布置 伞钻不工作时一般停放在井口，为保证每次伞钻下井的方便，并口下部应留有足够的吊运空间;伞钻在井下工作面使用期间，必须设置保险绳。 (4)水泵的布置吊泵一般靠近井帮布置，以便于抓岩机工作，有条件时宜采用接力排水，吊泵与井壁之间的安全距离应保证 300mm，与吊桶外缘之间的安全距离应符合规定要求。由于吊泵故障率较高且占用井简空间，目前主要选用卧泵进行排水。采用卧泵排水时，通常是在吊盘的上层盘布置水箱，中层盘布置卧泵，工作面涌水由风动潜水泵或电动潜水泵排到吊盘水箱，并经过除沙装置除沙后，由卧泵和吊挂在井内的排水管路排到地面。 (5)管线的布置 井内的管路、电缆以及悬吊钢丝绳的布置应以不妨碍提升、卸矸、井口运输为原则，且利于天轮平台及稳车的布置，并便于检修。 (6)安全梯的布置 安全梯应靠近井壁悬吊，与井壁之间的最大间距不超过500mm，同时要避开吊盘圈梁和环型轨道式抓岩机的轨道，并且安全梯应能下到工作面。
          • 天轮平台的布置原则
            • 天轮平台是凿井悬吊设备布置的关键，其主要布置原则包括:天轮平台中间主梁轴线必须与凿井提升中心线互相垂直，使凿井期间的最大提升动荷载与井架最大承载力方向一致，并通过主梁直接将提升机荷载传递给井架基础。天轮平台采用“日”字形结构时，中梁轴线应离开与之平行的井简中心线一段距离，并向拟改绞提升机反向一侧错动，以便于吊桶提升改为罐笼提升。天轮平台另一个中心线和另一个井筒中心线可以重合，也可错开布置，应视凿井期间卸矸操作和临时罐笼提升时出车情况而定。天轮平台采用“目”字形结构时，天轮平台中心线应与井简中心线重合，保证井架的受力均衡。 天轮平台上各天轮的位置及天轮的出绳方向应根据井内设备的悬吊钢丝绳落绳点位置、井架均衡受载状况、地面提绞布置，以及天轮梁布置的可能性等因素综合考虑选定。 当凿井设备需用两台凿井绞车悬吊同一设备时，两个天轮应布置在同一侧，使出绳方向一致，以便集中布置凿井绞车和同步运转。双绳悬吊的管路尽量采用双槽天轮悬吊。 提升天轮，应尽量布置在同一水平，一般不作一高一低的布置。稳绳天轮应布置在提升天轮两侧，出绳方向与提升钢丝绳一致。尽可能少设导向轮，必要时可在天轮平 台边梁下面出绳。布置天轮梁时，应使天轮梁中心线与天轮轴承中心线垂直，与天轮平台中心线平行布置。尽量采用通梁或相邻两个天轮共用一根支撑梁，以减少天轮梁数量。悬吊钢丝绳与天轮平台构件的间隙应不小于50mm;天轮与天轮平台各构件间应不小于60mm。 天轮布置应使井架受力基本平衡，标准亭式凿井井架可采用两面或四面布置，但是无论采用哪种布置方式，各钢丝绳作用在井架上的荷载不许超过井架设计承载能力。
          • 井内各施工盘、台的布置
            • 井内各盘的布置包括盘的梁格和孔口布置及盘面上施工设施的布置等。布置时可参考下列要求进行:吊盘圈梁一般为闭合圆弧梁，吊盘主梁(吊盘悬吊钢丝绳的生根梁)必须为一根完整的钢梁，一般与提升中心线平行，两梁尽量对称布置。盘梁的具体位置应按吊桶、吊泵、安全梯和管线的位置及其通过孔口大小来确定，并结合盘面上的抓岩机、吊盘撑紧装置等施工设施的布置一并考虑。 吊盘绳的悬吊点一般对称布置，尽量避开并内罐道和罐梁的位置，以免井筒安装时重新改装吊盘。吊盘各悬吊梁之间及其与固定盘、封口盘各梁之间均需错开一定的间距，严禁设备的钢丝绳在各盘、台受荷载的梁上穿孔通过。 吊盘上必须设置井筒中心测量孔，其规格为200mmX200mm;吊盘采用单绳集中悬吊时，悬吊钢丝绳应离开井简中心 250~400mm。 吊盘上安置的各种施工设施应均匀分布，使得各吊盘绳承受荷载能大致相等，并保持吊盘的平稳。 采用伞钻打眼时，为将伞钻置于井简中心固定，吊盘上应留有宽100mm提升伞钻钢丝绳的移位孔。 中心回转式抓岩机的回转机构底座要安装在吊盘的两根钢梁上，两根钢梁内侧边距应符合安装要求。吊盘的突出部分与永久井壁或模板之间的间隙，各盘口、喇叭口、井盖口、卸矸门与吊桶最突出部分之间的间隙，以及其与滑架之间的间隙都必须满足相关规范、规定的要求。吊桶喇叭口直径除满足吊桶安全升降外，还应满足伞钻等大型凿井设备安全地通过;吊盘下层盘底喇叭口外缘与中心回转式抓岩机臂杆之间应留有100~200mm的安全间隙，以免相碰或影响抓岩机的抓岩范围。 吊泵通过各盘孔口时周围的安全间隙、安全梯孔口的安全间隙、风筒管路及绳卡等通过各盘孔口时的安全间隙都必须满足有关规定的要求。封口盘、吊盘各孔口、活动门板在不用时应有可靠的封闭措施，以免杂物坠落伤人。
          • 提升机及凿井绞车的布置
            • 提升机的布置应适应凿井和开巷两个施工阶段的需要，且不影响永久提升机房及地面永久生产系统的施工。提升机的位置，应使提升钢丝绳的弦长、绳偏角、出绳仰角三项技术参数值符合相关规定:钢丝绳最大弦长不超过60m，最大偏角不超过1°30'出绳仰角不小于 30°。 凿井绞车的布置应使得凿井井架的受力相对均衡，同侧凿井绞车拟集中布置。凿并绞车的位置，应满足钢丝绳弦长、绳偏角和出绳仰角的规定:系列凿井绞车钢丝绳最大弦长不超过 55m，最大偏角不超过2°，出绳仰角无规定。悬吊安全梯用的凿井绞车应采用双回路供电或者双动力模式，双回路供电时，其中的一回路应直接由变电所馈出。
    • 6.3巷道与硐室施工
      • 6.3.1 巷道施工方法及施工作业
        • 巷道钻眼爆破施工方法及施工作业
          • 巷道施工方法
            • 巷道采用钻眼爆破施工方法的组织一般有两种:一是一次成巷;二是分次成巷。 (1)一次成巷是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个分部或分项工程视为一个整体，在一定距离内，按设计及质量标准要求，互相配合，前后连贯、最大限度地同时施工，一次成巷，不留收尾工程。 (2)分次成巷是把巷道的掘进和永久支护两个分项工程分两次完成，先把整条巷道掘出来，暂以临时支架维护，以后再拆除临时支架，进行永久支护和水沟掘砌。实践证明，一次成巷具有作业安全，施工速度快，施工质量好，节约材料，降低工程成本和施工计划管理可靠等优点。因此，巷道的施工应一次成巷。分次成巷的缺点是成巷速度慢，材料消耗量大，工程成本高。因此，除了工程上的特殊需要外，一般不采用分次成巷的施工组织方法。
          • 巷道施工作业
            • 巷道钻眼爆破法施工作业的基本工序包括工作面钻眼爆破、装渣运输、巷道支护水沟掘砌、管线安设及通风和安全检查等工作。
            • 钻眼爆破
              • ①钻眼工作 巷道的施工钻眼工作应严格按照爆破图表的要求进行施工，钻眼方式可采用气腿 式凿岩机、凿岩台车或钻装机打眼。目前使用较为普遍的是利用气腿式凿岩机打眼，通常采用7665 型、26 型或28型风动凿岩机。工作面可布置多台同时作业，以提高打眼速度，同时可实现钻眼与装岩工作的平行作业，但工作面占用人员较多。 利用凿岩台车打眼，可实现工作面钻眼工作的全面机械化，且钻眼速度快、质量好、占用人员较少、效率高，但不能实现钻眼与装岩工作的平行作业，凿岩台车频繁进出工作面较为困难，周边眼定位难度较大。 ② 爆破工作 巷道施工应当实施光面爆破，需要加强对光面爆破工作的研究和总结，选择合理的掏槽方式、爆破参数，根据光面爆破的要求进行炮眼布置，确保良好的爆破效果。掏槽方式应结合工作面条件、钻眼设备进行合理确定，可采用斜眼、直眼等掏槽方式。 炮眼深度应综合考虑钻眼设备、岩石性质、施工组织形式来合理确定。通常气腿式凿岩机炮眼深度为 1.6~2.5m，凿岩台车为1.8~3.0m。 炮眼直径一般根据炸药药卷直径和爆破要求进行选择，通常直径为27~42mm。施工现场大力推广使用“三小”，即小直径钎杆、小直径炸药药卷和小直径钻头，以提高钻眼速度和爆破效果。 炮眼数目需要综合考虑岩石性质、炸药性能和爆破效果来进行实际布置。炸药消耗量主要结合岩石条件、爆破断面大小、爆破深度及炸药性能进行确定。装药结构分为正向装药和反向装药，在条件允许的情况下宜采用反向装药，爆破效果较好。高瓦斯矿井采用反向装药起爆，必须制定安全技术措施。 连线方式有串联、并联和串并联(混联)三种方式，在数量较多时采用串并联可以降低电阻，减少瞎炮，提高爆破效果。 雷管宜采用毫秒延期电雷管，在有瓦斯或煤尘爆炸危险的区域爆破时总延期时间不超过 130ms，在底板出水较大时应在底部炮眼使用防水电雷管。工作面爆破后应及时进行通风和安全检查，在通风排除炮烟后，班长、爆破工和瓦斯检查工进入工作面进行检查，安全检查的内容包括工作面瓦斯含量、瞎炮处理、危石检查等工作。
            • 装渣运输
              • 巷道掘进装渣和运输是最繁重、最费工时的工序。因此，需要不断研究和改进装渣运输工作，提高其机械化水平，以便加快掘进速度，提高劳动效率。 ① 装渣设备 岩巷施工装渣设备的类型较多，有铲斗后卸式、铲斗侧卸式、耙斗式、蟹爪式立爪式以及新研制的扒渣机等。目前使用最为广泛的是由钢丝绳牵引的耙斗式装岩机简称耙装机。使用耙装机可以实现工作面迎头钻眼工作和出渣工作平行作业，而且耙装机前有一定的储渣能力，可以缓解因矿车供应不及时而带来的影响。但耙装机距离工作面不宜太远，太远时装渣效率低，影响正规循环作业且设备损大，耙装机距离工作面一般不超过 20m。 ② 调车工作 在采用矿车运输的条件下，当铺设单轨出渣且使用耙装机作为出渣设备时，须在耙装机后铺设一个临时循环车场，以便调车，或铺设临时轨道采用调车器调车，以加快出渣速度;当铺双轨出渣时，必须选择合理的调车方法与设备，以缩短调车时间、减少调车次数，提高装岩效率与加快巷道掘进速度。常用的调车设备是浮动道岔调车器，该调车器加工简单、实用、调车速度快。实现皮带运输是长距离巷道实现快速掘进的有效途径。施工多次变坡且坡度较小的巷道时，应大力推广使用无极绳绞车牵引矿车运输。
            • 巷道支护
              • 巷道掘进在爆破安全检查后，应根据工作面围岩稳定情况及时进行巷道支护工作，巷道支护包括临时支护和永久支护两个方面。 ①临时支护 巷道临时支护是为了保证掘进工作面的安全，因此临时支护一般都必须紧跟工作面，同时临时支护又是永久支护的一部分。 巷道采用锚喷临时支护时，通常是在单体液压支柱的掩护下快速打设一定数量的护顶锚杆并挂网喷浆。一般在巷道爆破掘进后首先及时进行喷射混凝土封闭围岩，以防止围岩风化、脱落，临时封闭混凝土厚度一般为 20~30mm，然后再进行打设护顶锚杆 和挂网。打设护顶锚杆只允许使用锚杆钻机，严禁使用风动凿岩机。巷道采用金属支架临时支护时，一般使用前探梁的方式来实现。前探梁为长度4m 左右的11号矿用工字钢，悬吊在顶梁上。爆破结束后，前移前探梁使其前端抵住工作面，固定好后在前探梁上放置顶梁并用背板背实，以保证在下面作业的人员的安全。 ② 永久支护 目前巷道永久支护多采用锚喷支护或金属支架支护，硐室施工一般采用现浇混凝土支护，砌碹支护已很少采用。 锚喷支护可根据工作面围岩情况选用单一锚杆支护、喷射混凝土支护、锚杆与喷射混凝土支护以及锚杆加喷射混凝土加金属网联合支护。锚喷支护的施工包括锚杆的施工和喷射混凝土作业。锚杆施工应先钻凿锚杆孔，然后安装锚杆。喷射混凝土施工一般采用混凝土喷射机(喷浆机)进行作业，喷射作业可一掘一喷或两掘一喷以至三掘一喷。 金属支架支护时，支架的安装要保证柱腿的稳固，底板较松软时要“穿鞋”，背板对接要均匀，背板和顶帮之间的空隙要充填严密，倾斜巷道架设要有3°~5°的迎山角。 整体式支护主要是砌碹支护和现浇混凝土支护。砌碹支护使用的材料是砌块，砌筑施工包括碹胎架设和砌块敷设。砌碹施工应采用前进式，工作人员必须处于安全的条件下进行作业。现浇混凝土施工首先要立模，模板可采用钢模板或木模板，模板应保证位置正确和稳固，砌筑顺序应为先墙后拱，最后封顶。拆模应在混凝土达到一定强度后方可进行。 在岩石较为破碎及地压较大时，可采用双层锚网喷或锚网喷、锚索、金属支架复合支护。
            • 施工作业工作安排
              • 巷道施工各工序之间按工艺流程一般为顺序作业，但为了提高巷道单进水平，工序之间可组织平行作业，如在掘进工序中组织打眼和出渣平行作业。对于掘进与永久支护这两大工序，在锚喷支护巷道中可组织喷射混凝土与工作面掘进平行作业，即在巷道掘进后先初喷 30~50mm 厚的混凝土临时封闭工作面，然后再安设锚杆作为临时支护最后复喷混凝土与工作面掘进平行作业，直至喷射厚度达到设计要求。复喷混凝土可在工作面后 20~50m 处，最大不应超过50m。这种作业方式中永久支护不单独占用时间因而可大幅提高掘进速度，但这种作业方式同时投入的人力物力较多，组织工作复杂一般适用于围岩比较稳定、巷道断面较大的巷道。
        • 巷道掘进机施工方法
          • 巷道掘进机施工
            • 巷道掘进机属于断面较小的隧道掘进机，主要用于圆形巷道断面掘进，采用滚压式切削盘在全断面范围内破碎岩石，集破岩、装岩、转载、支护于一体的大型综合掘进机械。其基本功能是掘进、出渣、导向和支护，除此之外还配备有后配套系统，如运渣运料、支护、供电、供水、排水、通风等系统设备。具有驱动动力大、能在全断面上连续破岩、生产能力大、效率高、操作自动化程度高等特点，具有高效、快速、一次性成洞、衬砌量少等优点。 (1)掘进机的类型与结构 掘进机按掘进的方式分为全断面一次掘进式和分次扩孔掘进式;按掘进机是否带有护壳分为敞开式和护盾式。 掘进机的结构部件可分为机构和系统两大类。机构包括刀盘、护盾、支撑、推进主轴、机架及附属设施设备等，系统包括驱动、出渣、润滑、液压、供水、除尘、电气、定位导向、信息处理、地质预测、支护、吊运等。它们各具功能、相互连接、相辅相成，构成有机整体，完成开挖、出渣和成巷功能。从掘进机头部向后的机构和结构衬砌支护系统，敞开式掘进机和护盾式掘进机的区别较大。 敞开式掘进机是一种用于中硬岩及硬岩巷道掘进的机械。由于围岩比较好，掘进机后巷道内壁岩石可以裸露在外。护盾式掘进机按其护壳的数量分单护盾、双护盾和三护盾三种，我国以双护盾掘进机为多。双护盾为伸缩式，以适应不同的地层，尤其适用于软岩破碎或地质条件复杂的岩石巷道掘进。双护盾式掘进机没有主梁和后支撑，除了机头内的主推进油缸外，还有辅助油缸。辅助推进油缸只在水平支撑油缸不能撑紧巷道内壁进行掘进作业时使用，辅助油缸推进时作用在管片上。 掘进机的后配套系统是实现掘进机快速掘进的重要组成部分，包括出渣运输系统支护系统、通风系统、液压系统、供电系统、降温系统、防尘系统、供水系统。 (2)巷道掘进机施工作业 巷道掘进机的基本施工工艺是刀盘旋转破碎岩石，岩渣由刀盘上的铲斗运至掘进机的上方，靠自重下落至溜渣槽，进人机头内的运渣胶带机，然后由带式输送机转载到矿车内，利用电机车拉到洞外卸载。据进机在推力的作用下向前推进，每掘进一个行程便根据情况对围岩进行支护。 掘进机推进时的掘进速度及推力应根据地质情况确定。掘进过程中，观察各仪表显示是否正常;检查风、水、电、润滑系统、液压系统的供给是否正常;检查气体报警系统是否处于工作状态和气体浓度是否超限。施工过程中要进行实际地质的描述记录、相应地段岩石物理特性的试验记录、掘进参数和掘进速度的记录，以便根据不同地质状况选择和及时调整掘进参数。掘进机推进过程中必须严格控制推进轴线，使掘进机的运动轨迹在设计轴线允许偏差范围内。当掘进机轴线偏离设计位置时，必须进行纠偏。 巷道掘进机掘进后，巷道支护按支护时间分初期支护和二次衬砌支护，按支护形式有锚喷支护、钢拱架支护、管片支护和模筑混凝土支护。初期支护紧随着掘进机的推进进行，地质条件很差时还要进行超前支护或加固。敞开式掘进机在软弱破碎围岩掘进时必须进行初期支护。初期支护包括:超前预注浆、喷混凝土、挂网、锚杆、钢架等。双护盾掘进机一般配置多功能钻机、喷射机、水泥浆注入设备、管片安装机、管片输送器等。 (3)巷道掘进机施工的应用 巷道掘进机选择一般应按照安全性、可靠性、适用性第一，兼顾技术先进性和经济性的原则进行。重点考虑掘进巷道的长度和弯曲度、断面大小、围岩性质等因素。选型时，首先根据地质条件确定掘进机的类型;然后根据巷道设计参数及地质条件确定主机的主要技术参数;最后根据生产能力与主机掘进速度相匹配的原则，确定后配套设备的技术参数与功能配置。 巷道掘进机掘进巷道的主要特点是施工速度快、施工质量好、安全性高、经济效果优，但设备的一次性投资成本较高，专用性太强，对后配套排渣系统的要求较高。
          • 巷道综掘机施工
            • 巷道综掘机属于部分断面掘进机，主要是悬臂式掘进机，是一种利用装在一个可俯仰、回转的悬臂上的切削装置来切削岩石，并形成所设计断面形状的大型掘进机械。巷道综掘机主要用于硬度较小的岩层和断面高度适中的巷道，尤其是煤巷掘进应用较多。 (1)巷道综掘机的类型及结构 巷道综掘机的类型按切割岩石的种类分，切割煤岩坚固性系数f<4的称为煤巷掘进机，切割煤岩坚固性系数/=4~8的称为半煤巷掘进机，切割煤岩坚固性系数/>8的称为岩巷掘进机;按综掘机的质量分，有特轻型、轻型、中型和重型四种;按工作机构切割岩体的方式不同，分为纵轴式掘进机和横轴式掘进机。巷道综掘机要同时实现剥离岩体、装载运输、行走调动以及喷雾除尘等功能，集切割、装载、运输、行走于一身，其主要工作机构包括切割机构、装运机构、行走机构、机体部、液压系统、电气及除尘系统等。 (2)巷道综掘机施工作业 巷道综掘机施工采用切割头切割工作面岩石，破碎下来的岩渣通过装载机进行运再通过转载机转运到后配套的胶带机或刮板机外运，机器的前进、后退采用带输，式，由液压系统控制整个机器的工作。机器自带照明、喷雾除尘装置。(3)巷道综掘机施工的应用 巷道综掘机的选择应因地制宜，考虑岩石的特性、巷道断面的形状和大小、巷道底板条件和倾角、巷道长度以及施工进度要求等因素综合进行。根据运输设备的不同可有不同形式的机械化掘进作业线。 ① 综掘机+桥式胶带转载机十可伸缩胶带输送机作业线。这是一种可实现连续运输的方案，在我国煤矿巷道中应用较为广泛，掘进速度快，适用长度大于800m的较直巷道。 ②)综掘机+桥式胶带转载机十刮板输送机作业线。适用于巷道距离短、坡度变化大的掘进条件，可在有水平弯曲的巷道中使用，可保证掘进巷道运输的连续性。 ③综掘机十梭车作业线。采用梭车进行运输，需要设置卸载仓。
        • 巷道施工机械化设备配套方案
          • 在巷道施工中，采取合理、科学的机械化设备配套方案，是加快施工进度、降低劳动强度、发挥设备潜力并获得高速度、高效率的关键。 目前常用的巷道施工机械化作业线的常用配套方案有以下几种: 1)多台气腿式凿岩机钻眼-铲斗后卸式或耙斗式装载机装岩一固定错车场或浮放道岔或调车器调车一矿车及电机车运输。这种作业线简单易行，但机械化程度较低，且对巷道断面有一定要求，在我国矿山应用最多。 2)多台气腿式凿岩机钻眼一耙斗式装载机或铲斗侧卸式装载机装岩-胶带运输机转载一矿车及电机车运输。这种作业线利用胶带运输机来实现快速转运，效率高，速度 快，应用较多。3)多台气腿式凿岩机钻眼一耙斗式装载机或铲斗侧卸式装载机装岩-胶带运输机转载一立式矸石仓一矿车及电机车运输。这种方式在金属矿应用较为广泛，但必须具备 利用原有矸石仓和施工新的矸石仓的条件。4)多台气腿式凿岩机钻眼一耙斗式装载机或蟹爪式装载机或铲斗侧卸式装载机装岩一胶带运输机转载一水平矸石仓或梭式矿车一矿车及电机车运输。水平矸石仓就是在巷道一侧用挡板隔离人为形成一个水平储矸仓，然后使用耙斗式耙矸机将矸石装人矿车。梭式矿车的储矸能力较小，目前已较少使用 5)凿岩台车钻眼-铲斗侧卸式装载机装岩一胶带转载机转载一矿车及电机车运输。这种作业线提高了钻眼机械化水平，加快了凿岩速度，适用于大断面岩石巷道的掘进。 6)钻装机钻眼与装岩一胶带转载机转载一矿车及电机车运输。这种作业线实现了钻眼、装岩综合机械化，不需花费凿岩台车与装载机更换进出的调动时间，机械化程度高，劳动强度低，作业安全性好，设备利用率高。但钻装机的一体化设计与研发仍需进一步提高。 7)岩巷掘进机作业线，即掘进机一一运(掘进机自带)一运转载机(可跟随掘进机前后移动)一三运(皮带输送机)一矸石仓(立式或水平矸石仓)一矿车和电机车运输(或直接进人矿井提矸系统)。这种作业线采用机械破岩，并能实现破岩、装岩、转载、临时支护、喷雾防尘、永久支护诸工序的一种联合机组。具有机械化程度高、速度快、成巷质量好、节省人力、效率高、对围岩破坏影响小、支护容易、工作安全等优点，尤其适用于大断面、长距离岩巷施工。 8)岩巷综掘机作业线，即综掘机一装载机一运输机。这种作业线能实现开挖、出渣于一体，具有自动化程度高、掘砌能力大、速度快、人员少等特点。适用于硬度较小的岩层和断面高度适中的巷道，尤其适用于煤巷掘进。 巷道钻眼爆破法施工通常是采用以气腿式凿岩机加耙斗装载机或是凿岩台车加挖斗式装岩机为主的配套方式。其中，气腿式凿岩机加耙斗装载机的配套方式为常规设备，结构简单，性能可靠，应用范围广，初期投资少;机动灵活，能组织钻眼、装岩平行作业，提高了掘进工时的利用率。耙斗装载机配备气动调车盘或胶带转载机，缩短了调车时间，提高了装载机的生产效率，加快了巷道的施工速度。但同时需要解决耙斗式装岩机装岩效率低，装岩留有死角，作业环境较差，工人劳动强度大等问题。凿岩台车加挖斗式装岩机设备的配套方式，机械化程度高，工人劳动强度低，安全性较高，作业线整体噪声低，效率高的，作业环境好，协调性和匹配性都较好，是我国岩巷施工的发展趋势。
      • 6.3.2 巷道钻眼爆破施工作业循环图表编制
        • 巷道施工正规循环作业
          • 巷道施工的基本工序包括工作面定向、炮眼布置、钻眼工作、装药联线、放炮通风、安全检查、洒水、临时支护、装岩与运输、清底、永久支护、水沟掘砌和管线安设等。 巷道掘进过程中，实现正规循环作业，是全面地、有计划地、均衡地完成施工任务的关键，是实现科学管理的一项根本制度。所谓正规循环作业，就是在规定的时间内，按作业规程、爆破图表(切割图表)和循环图表的规定，以一定的人力和技术设备，保质、保量地完成全部工序和工作量，并保证有节奏、按一定顺序周而复始地进行，取得预期的进度。
        • 掘进循环图表编制
          • 掘进循环图表的编制包括掘进循环时间的确定，掘进、支护循环图表编制及调整等。掘进循环时间是掘进各连锁工序时间的总和，工序时间应以已颁发的定额为依据但由于每个掘进队的具体情况不同，因此必须对施工的掘进队进行工时测定。 通常掘进循环的总时间可按下列公式进行计算: 根据上式的计算结果，为防止难以预见的工序延长，提高循环图表完成的概率应考虑增加 10%的备用时间。此外，对于巷道工程，一般应调整为每班的整数倍，以方便管理。 掘、砌循环图表编制时，一般以掘进工序为主。在掘进循环时间确定后，再编制永久支护循环图表。循环图表可以采用横道图或网络图来表示。 某矿井井下第一水平轨道运输大巷长度为 2500m，直墙半圆拱形断面，掘进宽度为 4.2m、掘进高度为3.8m。巷道围岩为中等稳定的砂岩层，采用锚喷支护，锚杆规格为φ18x1800mm树脂锚杆，每断面布置9根;喷射混凝土强度等级为C20，厚度为100mm。巷道施工采用气腿式凿岩机打眼，炮眼深度为2.0m;P60B耙斗机出矸;MOT-120锚杆钻机打锚杆眼。巷道施工正规循环作业组织如下:工作面交接班的同时进行安全检查，敲帮问顶、处理危石等，确保安全后首先进行喷浆支护，喷浆厚度为 20~30mm，以防止围岩风化。然后进行工作面扒矸和平矸为锚杆临时支护和打眼作准备。在进行锚杆临时支护的同时进行凿岩准备，锚杆临时支护结束，打上部炮眼。上部炮眼打完后，进行工作面倒矸，同时进行出矸，为下部炮眼施工创造条件，然后安排打下部炮眼。炮眼打完后清扫炮眼，同时安排人员撤离，留下爆破作业人员进行装药联线和放炮通风。通风工作完成，进行交接班，转入下一个作业循环。在整个循环作业中，装岩和出矸在工作面前方和后方依次进行，交接班完成后，尽快进行后方的装岩和排矸工作，工作面上部炮眼打完后，到前方进行倒矸，同时也进行装岩和排矸。倒矸完成，回到后方进行装岩和排矸，直至放炮工作要求人员撤离结束。 巷道施工永久支护包括锚杆支护和喷混凝土支护。每个循环在安全检查后先进行喷浆临时支护，扒矸露出巷道顶板后进行平矸，安排锚杆临时支护。喷射混凝土支护两班安排一次，前两个循环进尺每次初喷厚度达到 50mm 左右，再次复喷前一班初喷的两个循环进尺，使喷层厚度达到设计厚度100mm。水沟掘砌紧跟在耙斗机后面，滞后工作面不宜大于 50m。 根据上述施工组织和专业安排，所编制的正规循环作业横道图循环图表见图6.3-1，网络图循环施工作业计划见图 6.3-2。
      • 6.3.3 巷道支护方法及其应用
        • 井巷工程开挖前，原岩应力处于相对平衡的状态。开挖使原先的平衡状态被破坏，于是周围岩石应力出现重新分布。应力重分布造成围岩变形，严重的会发生局部破坏，甚至出现坍塌冒顶。为满足巷道在服务期间内的使用要求，需要对围岩进行支护， 对于不同性质的围岩，应该选择不同的支护时机和支护刚度，以取得良好的支护效果。目前，根据巷道地质条件、断面形式以及地层压力的不同，巷道的支护结构形式多种多样，一般有锚喷支护、金属支架支护和现浇混凝土衬砌等形式，其中最为常用的是锚喷支护和金属棚式支架支护。
        • 井巷工程稳定与支护施工的基本原则
          • 随着岩石力学的发展和锚喷支护的应用，逐渐形成了以岩石力学理论为基础的支护与围岩共同作用的现代支护结构原理，应用这一原理就能充分发挥围岩的自承力从而能获得极大的经济效果。当前国际上广泛流行的新奥法，就是基于现代支护结构原理基础之上的。归纳起来，包含的主要内容有以下几方面: (1)充分利用围岩强度和围岩的自承能力 充分利用围岩强度和围岩的自承能力，包括并巷工程的位置选择，应使其位于岩层整体性较好、围岩强度条件相对好的岩层内;施工中采用合理的破岩和掘进方法，尽量避免围岩破坏。及时并采用合理支护方式方法，如锚杆、注浆方法可以加固围岩;采用柔性支护、可缩性支护等，使围岩有适当的变形而发挥其自承能力等。 (2)控制围岩应力 控制围岩应力的方法包括:合理布置井巷工程位置，使其尽量避开构造应力区或应力集中区域;合理选择巷道的断面和形状，使围岩内应力均匀，避免出现拉应力或高应力叠加，减少围岩的破裂(塑性)区;或者采取使高应力转移到围岩更深更远地方即“卸压”)的专门技术等。 (3)合理应用支护技术 支护应以能充分保持和维护围岩强度，并发挥围岩的自承能力为主要原则。如锚索具有可提供作用及时的预应力等特点，往往会有较好的支护效果。另外，还必须重视支护施工的质量，应使支护与围岩接触得均匀密贴，以保证支护能力的及时、充分发挥。同时，应注意支护的选材、选型与其结构特性的一致性等(不同支护材料、结构的协调)。 (4)充分利用监测手段 随着矿井开采水平的不断加深，对巷道支护以及围岩状态的监测，已成为井巷工程支护施工的重要内容和必要手段。支护工程监测的内容包括围岩表面收敛、岩体内部位移、喷层和锚杆受力等，通过监测信息的处理，可以准确把握支护和围岩的受力及变形状态，为支护参数的优化、施工方法的选择以及预防安全事故等提供依据。
        • 锚杆(索)支护
          • 锚杆支护是以锚杆为基本支护形式，并通过表面组合构件，将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。锚索支护技术是通过预应力锚索加固岩体，其实质就是通过锚索对加固岩体施加预应力，限制岩体有害变形的发展，可以明显改善围岩的应力状态，提高围岩的自承能力，从而保持围岩的稳定。在大断面巷道中应用，除悬吊、挤压加固作用外，也有一定的减跨作用。
          • 锚杆(索)支护的形式及应用
            • 常用的锚杆(索)支护形式及适用条件见表 6.3-1。 巷道支护应优先采用预应力螺纹钢树脂锚杆。软岩巷道、煤层顶板巷道、破碎围岩巷道、深部高应力巷道、采动影响明显的巷道及大断面巷道等复杂困难巷道，宜采用高预应力、高强度(杆体屈服强度大于500MPa)螺纹钢树脂锚杆。必要时，可采用锚杆、锚索联合支护，锚杆与锚索的力学性能与支护参数应相互匹配。 锚索支护技术主要用于对常规支护的补强和围岩破碎的巷道支护
          • 锚杆(索)支护施工
            • (1)锚杆(索)支护施工 锚杆施工机具主要有:锚杆钻机(包括顶锚杆钻机、帮锚杆钻机、锚索钻机)及各种规格的风动凿岩机，并配套有系列钻头、钻杆和专用锚杆安装器等。 根据工程条件的不同，可采用凿岩机或锚杆钻机钻锚杆眼，根据所使用的锚杆种类和锚固方式不同，可采用如风钻、煤电钻、风动扳手、锚杆钻机及人工等不同的锚杆安装方式。 如果支护中使用钢带(钢筋梯)、金属网等支护材料时，应在安装锚杆的同时，完成金属网的铺设、连接、固定以及钢带的安装等工序。 锚杆施工时应控制锚杆安设质量，包括锚杆间排距、锚杆孔的深部和角度、锚杆的外露长度、锚固质量与锚固力。应针对锚杆施工的全过程制定合理的施工措施，以保证锚杆的施工质量。 锚索施工时，钻孔方向的偏斜角不应大于设计值的3°;锚索长度根据巷道顶板岩层情况确定，使锚索锚固到稳定岩层中，安装的有效深度应不小于设计的95%，并满足锚固段长度不小于1m，自由段长度不小于3m;张拉段长度要保证张拉工艺要求长度，一般不小于150mm，不超过200mm;锚索张拉预紧力不应小于设计值的90%。 (2)支护监测支护监测的目的是掌握巷道的支护效果，同时根据监测结果以及巷道的稳定状态对支护参数、施工工艺等进行调整，确保锚杆支护巷道的使用安全，并进一步提高巷道支护施工质量，提高施工速度，降低施工成本，提高施工效益。监测内容主要包括:围岩表面和深部位移监测、顶板离层监测、支护荷载与围岩应力测量、围岩松动圈监测、锚杆工作状态及锚杆受力状态监测等。通过检测锚杆的抗拔力可了解锚杆的施工质量及其受力状态，锚杆拉拔力检测方法如图6.3-3所示。
        • 喷射混凝土支护
          • 喷射混凝土支护的作用
            • 喷射混凝土支护的作用主要体现在加固与防止围岩风化，以保持围岩的强度;改善围岩的应力状态，消除因岩面不平引起的应力集中，避免过大的集中应力造成围岩的破坏，并使巷道周边围岩由二向受力状态变成三向受力状态，可提高围的强度:喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密地粘结在一起共同工作，同时喷层较薄，具有一定的柔性，可有效防止围岩的松动破碎;喷射混凝土还可以与破碎围岩组合形成组合拱，达到共同维护巷道稳定的作用。喷射混凝土可以单独使用，可在岩石、土层面或结构面上形成护壁结构。喷射混凝土也可以和普通锚杆、预应力锚杆(锚索)联合使用，形成以锚杆等为主的支护结构，简称锚喷支护。联合作用时，喷射混凝土主要是用于避免锚头部位锚杆间岩土体的松脱和风化，起到加强锚杆等锚固构件的作用。
          • 喷射混凝士施工
            • (1)喷射工艺 根据混合料的方式不同，混凝土喷射工艺分为千式喷射法、潮喷法和湿式喷射法等几种。 用干式喷射法时，先将砂、石过筛，按配合比和水泥一同送人搅拌机内搅拌，然后用矿车将拌合料运送到工作面，经上料机装人以压缩空气为动力的喷射机，同时加人规定量的速凝剂，再经输料管吹送到喷头处与水混合后喷敷到岩面上。用干式喷射机喷射混凝土时，装人喷射机的是干混合料，在喷头处加水后喷向岩石。喷射作业时粉尘大，水灰比不易控制，混合料与水的拌和时间短，混凝土的均质性和强度不易保证，而且回弹量大，喷层质量低。 潮喷法是干式喷射法的一种改进，将砂、石料预加水，使其清润成潮湿状，再加水泥拌和均匀，从而降低上料和喷射时的粉尘，工艺流程同干式喷射。 湿式喷射法是用湿喷机压送拌和好的混凝土，在喷头处添加液态速凝剂，再喷到岩面上，湿式喷射法工艺流程如图 6.3-4 所示。 此外，钢纤维喷射混凝土由于和其他混凝土相比具有其独特的优点而被广泛使用。钢纤维喷射混凝土是指按比例加人特定品种和规格的钢纤维，搅拌均匀后作为骨料进行喷射形成复合型混凝土的施工方法。加入钢纤维后，喷射混凝土的抗压强度、抗折强度、抗弯强度及耐冲击性能均有较大幅度提高;即使已产生微小裂缝，也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大为提高;回弹率比素喷混凝土低。可代替新奥法中传统的喷网支护，尤适于松软、破碎地层支护。 (2)主要性能指标及施工要求 ① 喷射混凝土抗压强度 喷射混凝土强度等级不应低于 C20。由于喷射混凝土强度会随时间增长而增加，最终强度能达到设计强度的 120%~130%。一般要求喷射混凝土1d龄期的抗压强度不低于8.0MPa. ② 粘结强度 喷射混凝土的拌合料以高速冲击岩层面，不仅可以提高浆料密实度，而且还形成有约 5~10mm 的浆液层充满面层，来接受后续的骨料。因此，无论喷层面是砖、混凝土或石料，均有较高的粘结强度。 水灰比适宜控制在 0.4~0.45，喷层表面平整、潮润光泽、黏塑性好、密实。当水量不足时，喷层表面易出现干斑，回弹率增大，粉尘飞扬;若水量过大，则混凝土出现滑移和流淌等现象。 如遇到围岩渗漏水，造成混凝土因岩面有水喷不上去，或刚喷上的混凝土被水冲刷而成片脱落，因此，应找出水源点，埋设导水管，使水沿导水管集中流出，疏干岩面，以便喷射。 喷头距受喷面的距离以 0.8~1.2m 为适宜，喷头与受喷面垂直时，回弹率最低。 ③ 喷射混凝土厚度 单独使用时，喷射混凝土厚度一般为50~150mm;多次喷射时，喷射混凝土厚度也可以到 250mm;与锚杆联合使用时，根据工程性质不同，可以采用50~120mm。-般考虑到防止围岩风化及工程特点，要求喷层厚度不少于80~100mm。喷射混凝土厚度应达到设计要求，局部不得小于设计厚度的 90%。 当岩体变形较大时，混凝土喷层将不能有效地进行支护。实验证明，当喷层厚度超过 150mm 时，不但支护能力不能提高，而且支护成本明显提高，因此，应选用锚喷联合支护。这时支护以锚杆为主，喷混凝土只对锚杆间表面岩石进行局部支护和防止围岩风化。 若一次喷射厚度过大，由于重力作用会使混凝土颗粒间的粘结力减弱，混凝土将发生坠落;若喷层厚度太小，石子无法嵌人灰浆层，会使回弹增大。
        • 注浆及锚注支护
          • 围岩注浆后，一方面将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提高了岩体强度，使无支撑能力的破碎围岩变成为具有一定强度的一部分支护结构;另一方面，使普通端锚锚杆实现全长锚固，从而提高了锚杆的锚固力和可靠性，全长锚固锚杆将多层组合拱联成一个整体，共同承载，提高了支护结构的整体性和承载能力。 锚注支护，是在锚喷支护或金属支架、混凝土支护基础上，进行壁后注浆的一种联合支护形式，它可增强支护结构的整体性和承载能力，保证支护结构的稳定性，既具有锚喷支护的柔性与让压作用，又具有金属支架和混凝土衬砌等支护方式的刚性支架的作用。锚注支护主要应用于不稳定岩层，或者松软破碎岩层中的巷道支护。
        • 支架支护
          • 支架支护主要包括木支架和金属支架两类，其中金属支架又包括采用矿用特殊钢材制作而成的梯形和拱形金属支架。 梯形金属支架用18~24kg/m 钢轨、16~20号工字钢或矿用工字钢制作，由两腿一梁构成。梯形金属支架通常用在回采巷道中，在断面较大、地压较大的其他巷道里也可使用。 拱形可缩性金属支架一般用U型钢制作，每架棚子通常由一根弧形顶梁和两根上端部带曲率的柱腿组成，弧形顶梁的两端插人或搭接在柱腿的弯曲部分上，组成一个三心拱，梁腿搭接长度约为 300~400mm，并用两个卡固定，形成可缩结构。当巷道地压达到某一限定值后，弧形顶梁即沿着柱腿弯曲部分产生微小的相对滑移，支架下缩从而缓和顶板岩石对支架的压力。 拱形可缩性金属支架适用于地压大、地压不稳定和围岩变形量大的巷道，支护断面一般不大于 12m?。棚子间距一般为 0.7~1.1m，棚子之间应用金属拉杆通过螺栓、夹板等互相连接，以加强支架沿巷道轴线方向的稳定性。
        • 联合支护
          • 为了适应各种困难的地质条件，特别在软岩工程中，为使支护方式更为合理，往往同时采用几种支护形式，即联合支护，如锚(索)喷与U型钢支架、锚喷或混凝土支护、U 型钢支架与混凝土支护等联合支护。 在破碎或在自稳时间较短的地层中，由于锚喷支护较为及时，在揭开岩石后立即施以先喷后锚支护，然后在顶板受控制的条件下，再按设计施以锚注、U型钢或大弧板等支护。也有先施以U型钢支架，然后再立模浇灌混凝土或喷射混凝土，构成联合支护。联合支护应先采取柔性支护，待围岩收敛变形速度小于1.0mm/d后，再施以刚性支护，避免先用刚性支护而由于变形量过大而破坏。联合支护的成本较高，实践中应根据支护监测结果，以及工程需要等，确定联合支护的形式和施工的先后顺序，以确保在满足安全的条件下，降低工程成本。
      • 6.3.4 巷道施工辅助作业
        • 巷道施工通风
          • 通风方式
            • 在巷道施工时，工作面必须进行机械通风，以保证施工时具有足够的新鲜空气。一般巷道采用局部通风机进行通风，通风方式可分为压人式、抽出式、混合式三种，其中以混合式通风效果最佳。
            • 压人式通风
              • 压人式通风是用局部通风机把新鲜空气用风筒压人工作面，污浊空气沿巷道流出。在通风过程中炮烟逐渐随风流排出，当巷道出口处的炮烟浓度下降到允许浓度时(此时巷道内的炮烟浓度都已降到允许浓度以下)，即认为排烟过程结束。 为了保证通风效果，局部通风机必须安设在有新鲜风流流过的巷道内，并距掘进巷道口不得小于 10m，以免产生循环风流。为了尽快而有效地排除工作面的炮烟，风筒出风口距工作面的距离一般以不大于 10m 为宜。 压人式通风方式可采用胶质或塑料等柔性风筒。其优点是:有效射程大，冲淡和排出炮烟的作用比较强;工作面回风不通过通风机，在有瓦斯涌出的工作面采用这种通风方式比较安全;工作面回风沿巷道流出，沿途把巷道内的粉尘等有害气体带走。缺点是:长距离巷道掘进排出炮烟需要的风量大，所排出的炮烟在巷道中随风流而扩散，蔓延范围大，时间长，工人进人工作面往往要穿过这些蔓延的污浊气流。
            • 抽出式通风
              • 抽出式通风是用局部通风机把工作面的污浊空气用风简抽出，新鲜风流沿巷道流人。风筒的排风口必须设在主要巷道风流方向的下方，距掘进巷道口也不得小于10m，并将污浊空气排至回风巷道内。 在通风过程中，炮烟逐渐经风简排出，当炮烟抛掷区内的炮烟浓度下降到允许浓度时，即认为排烟过程结束， 抽出式通风回风流经过通风机，如果因叶轮与外壳碰撞或其他原因产生火花，有引起煤尘、瓦斯爆炸的危险，因此在有瓦斯涌出的工作面不宜采用。抽出式通风的有效吸程很短，只有当风筒口离工作面很近时才能获得满意的效果。抽出式通风的优点是:在有效吸程内排尘的效果好，排除炮烟所需的风量较小，回风流不污染巷道等。抽出式通风只能用刚性风筒或有刚性骨架的柔性风筒
            • 混合式通风
              • 混合式通风方式是压人式和抽出式的联合运用。巷道施工时，单独使用压人式或抽出式通风都有一定的缺点，为了达到快速通风的目的，可利用一辅助局部通风机做压人式通风，使新鲜风流压人工作面冲洗工作面的有害气体和粉尘。为使冲洗后的污风不在巷道中蔓延而经风简排出，可用另一台主要局部通风机进行抽出式通风，这样便构成了混合式通风。 混合式通风压人式局部通风机的出风口与抽出式局部通风机的吸风口距离应不小于 15m，以防止造成循环风流。吸出风筒口到工作面的距离要等于炮烟抛掷长度，压入新鲜空气的风筒口到工作面的距离要小于或等于压人风流的有效作用长度，才能取得预期的通风效果， 《煤矿安全规程》(2022年版)规定:掘进巷道必须采用矿井全风压通风或者局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进采用局部通风机通风时，应当采用压人式，不得采用抽出式(压气、水力引射器不受此限):如果采用混合式必须制定安全措施。瓦斯喷出区域和突出煤层采用局部通风机通风时，必须采用压
          • 风量计算
            • 巷道掘进工作面需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值: (1)应按绝对瓦斯涌出量计算，将工作面涌出的瓦斯充分稀释，并应使工作面及其回风流中瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》(2022年版)的有关规定; (2)应按掘进工作面同时工作的最多人数计算，并按每人每分钟的新鲜空气量不应少于 4m’进行计算; (3)炮掘工作面按一次爆破炸药量计算所需风量; (4)使用防爆柴油动力装置机车的掘进工作面，还应按同时运行的最多车辆数增加配风量，配风量不应少于4m'/(min·kW); (5)风速应符合《煤矿安全规程》(2022 年版)的有关规定。
          • 通风设备和设施
            • 常用的通风设备和设施有局部通风机、风筒、风门、风墙等. (1)局部通风机 局部通风机是掘进通风的主要设备，要求其体积小，效率高，噪声低，风量、风压可调，坚固，防爆。目前常用的主要是大功率对旋式局部通风机，根据实际风量需要，可单机使用也可双机同时使用。 (2)风筒 风简分刚性和柔性两大类。常用的刚性风筒有铁风筒、玻璃钢风简等，其坚固耐用，适用于各种通风方式，但笨重，接头多，体积大，储存、搬运、安装都不方便;常用的柔性风筒为胶布风筒、软塑料风筒等。柔性风筒在巷道施工中广泛使用，具有轻便、易安装、阻燃、安全性能可靠等优点，但易于划破，只能用于压人式通风。近年来，又研制出一种带有刚性骨架的可缩性风筒，即在柔性风筒内每隔一定距离，加上了圆形钢丝圈或螺旋形钢丝圈，既可用于抽出式通风，又具有可收缩的特点。
        • 巷道施工防治水
          • 巷道施工防治水主要包括两个方面:一是对工作面的涌水进行处理;二是预防可能出现的水害， 需要制定综合防治措施。 1)工作面涌水的处理 巷道掘进工作面的涌水或者施工产生的工作面积水，如果采用上坡掘进，可以通过巷道内的水沟进行自然排水，平时要注意及时进行水沟的清淤工作，保证水流畅通。如果采用下坡掘进，需要开挖反坡水沟，坡度控制在3%~5%，且每隔100~200m开挖水窝，安装水泵进行辅助排水。 2)巷道综合防治水 巷道掘进综合防治水技术应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监等综合防治措施。
        • 巷道掘进施工综合防尘
          • 巷道施工时，在钻眼、爆破、装岩、运输等工作中，不可避免地要产生大量的粉尘。根据测定，这些粉尘中含有游离Si0,达30%~70%，其中大量的颗粒粒径小于5um。这些粉尘极易在空气中浮游，被人吸入体内，时间久了就易患矽肺病，严重地影响工人的身体健康。我国矿山在巷道掘进工作面的综合防尘方面目前已取得了丰富的经验: (1)湿式钻眼是综合防尘最主要的技术措施。严禁在没有防尘措施的情况下进行干法生产和干式凿岩。 (2)湿式喷浆是喷射混凝土工序最根本的防尘技术措施。喷射混凝土过程中产生的水泥粉尘对人体危害较大，因此在喷射混凝土时必须采取湿式喷浆。 (3)喷雾、洒水对防尘和降尘都有良好的作用。在爆破前用水冲洗岩帮，爆破后立即进行喷雾，装岩前要向岩堆上洒水，同时使用耙矸机联动喷雾、放炮喷雾及常开净化喷雾，都能减少粉尘扬起 。 (4)采用大功率对旋局部通风机，提高掘进工作面风量，加强通风排尘。除不断向工作面供给新鲜空气外，还可将含尘空气排出，降低工作面的含尘量。首先，应在掘进巷道周围建立通风系统，以形成主风流;其次，应在各作业点搞好局部通风工作，以便迅速把工作面的粉尘稀释并排到主回风流中去。 (5)加强个人防护工作。工人在工作面作业时一定要戴防尘口罩。近年来，我国有关部门研制成了多种防尘口罩，对于保护粉尘区工作的工人的身体健康起了积极作用。对工人还要定期进行身体健康检查，发现病情应及时治疗 (6)大力发展岩巷综合机械化作业线施工的综合防尘技术。 ① 采用除尘风机除尘，适用于瓦斯较小的岩巷施工，除尘风机一般安装在掘进机上并和掘进机配套使用。 ②采用“二高二隔一监控”的综合防尘技术，即高压喷雾降尘、高分子材料抑尘、在掘进机后设置隔尘水幕、主要接尘人员佩戴隔离式呼吸器、工作面实现防尘监控系统。 (7)煤(半煤)巷掘进工作面不得使用电动除尘风机，应积极推广使用高压水射流除尘装置等其他有效除尘设施。另外，煤(半煤)巷掘进工作面可以实行浅孔动压注水(突出危险区不得采用动压注水)，但是要编制煤层注水专项设计及安全技术 措施。
        • 巷道施工降温
          • 人在高温、高湿作用下，劳动生产率将显著降低，正常的生理功能会发生变化，身心健康受到损害。《煤矿安全规程》(2022年版)规定:当采掘工作面的空气温度超过 30℃、机电硐室的空气温度超过34℃时，必须采取降温措施。我国矿井目前开采深度在不断下延，以煤矿为例，每年下延速度为 10m 左右。由于地热、压缩热、氧化热、机械热的作用，越来越多的矿井出现了湿热环境，采掘工作面风温高于30℃、岩温高达 35~45℃的矿井逐渐增多。 1)无空气冷却装置降温 无空气冷却装置降温包括选择合理的开拓方式和确定合理的开采方法，改善通风方式和加强通风，减少各种热源的放热量等措施。 (1)通风降温 改善通风系统，更换大功率局部通风机或采取双路风简供风，增加掘进头供风量个别高温地点可安装辅助风机，局部散热。 (2)喷雾酒水降温 供风温度在 26℃以上的要在局部通风机前安设三道喷，巷道内每道净化喷防尘水幕保持常开。 (3)个体防护降温 对高温地点提供足够的饮用水，并配有含盐或含碳酸饮料、冰块等，及时发放风油精、仁丹、清凉油等防暑药品。对高温区域人员须发放毛巾等劳保用品。 (4)其他对高温作业的场所要合理安排劳动和休息时间，高温地点可采取“四六”制工作时间作业，保障充足的睡眠时间。部分工作岗位可采取轮岗作业或双岗作业，根据现场合理安排工作量，避免劳动强度过大。 2)人工制冷降温 只有当采用加强通风、改进通风以及疏干热水尚不足以消除并下热害，或增加风量对降温的作用不大，在不得已的情况下，才采用人工制冷降温。 3)其他方法 隔热技术的运用也是矿并降温措施中不可缺少的重要手段，而采用冰冷却系统向工作面输送冰冷水降温，被认为是深井施工降温的一条新途径。
      • 6.3.5 平硐及缓坡斜井施工
        • 平硐是直接与地面相通的水平巷道，缓坡斜井是与地面相通的倾斜巷道，但其倾斜角度一般小于5.5°。平硐及缓坡斜井的施工方法与巷道基本类似，但由于平硐和斜井断面一般较大，其施工设备配套具有一定的特点，同时平硐和斜井硐口段岩层条件较差，其施工方法也具有特殊性。
        • 硐口施工
          • 平硐硐口采用明硐结构，其施工方法与斜井明硐施工方法相一致。如果不需要采用明硐直接进硐时，硐口的施工通常要根据硐口围岩的稳定性采用不同的施工方法。 (1)平硐进入硐口时，硐口掘进断面拱顶上部稳定岩土的度，要根据平硐的宽度以及岩土的稳定程度确定。进硐时，平硐掘进断面顶面与堆积层或耕作层底面间的厚度不应小于 3m。 (2)平硐施工进硐之前应做好超前支护，特别在土层和风化松软岩层条件下尤为重要。目前主要采用管棚法施工。管棚施工有大管棚和小管棚之分，大管棚一般采用直径 75~108mm的钢管制作，长度视岩土稳定程度确定，通常为15~18m;小管棚一般采用直径 40~45mm 的钢管制作，长度一般为 2.5~4.5m，间距为 200~400mm，两排交叉 1~1.5m，钢管上加工有注浆小孔。在内施工过程中，同类围岩条件下亦延续采用，直至岩性稳定后方可改为常规钻眼爆破法施工。 (3)在平硐硐口外面边坡及仰坡必须按规定加固，拱顶上部地表要砌筑挡土墙，墙外要作防洪水沟，将上部水通过两侧水沟流到场地外。 (4)平硐或斜井的地面出口，为了安全和美观，一般都设置硐门。硐门的形式应根据现场地貌情况和工程要求确定，一般可采用端墙式、翼墙式、环框式或柱式硐门。
        • 硐身施工
          • 平硐或缓坡斜井硐身段的施工方法与一般井下巷道施工方法类似，目前多采用钻眼爆破法施工，但是当掘进断面较大，掘进宽度大于5m 时，多采用大型机械化施工设备组织快速施工。 1)钻眼爆破作业平硐或缓坡斜井钻眼工作多采用独立回转凿岩机人工钻眼，工作面配备凿岩台架或者采用凿岩台车进行机械钻眼。人工钻眼时可利用凿岩台架将工作面分成上下两层以利于工作面上下分两个区间布置多台凿岩机同时作业，并实行定人、定钻、定位定数量的打眼责任制，使有限的空间得到充分利用，提高打眼效率。爆破采用反向装药结构，装药前必须吹净炮孔内泥渣，药卷要送至孔底，采用大并联连线方式，一次起爆。 2)装岩与排矸对于大断面平硐或缓坡斜井施工工作面的装岩多选用铲斗式装载机(地下铲运机)斗容 2~3m，且配合采用自卸式矿用卡车排矸。施工中，为提高装岩和排矸的速度往往每隔 100m设一调车躲避硐，以便于汽车进入工作面前调车。工作面矸石装入自卸式矿用卡车后运出平硐到指定地点卸载。 3)支护作业 (1)锚杆施工采用锚杆机进行钻安，拱部锚杆也可利用凿岩台架进行钻安。施工时，先施工顶板中央锚杆孔，两帮锚杆滞后拱部锚杆1~2排施工，施工顺序自上而下由后向前逐排进行。 (2)对于喷射混凝土施工在工作面和工作面后 50m 处各设一台喷射机，前面一台用于工作面初喷混凝土，即临时支护封闭围岩。混凝土混合料由设在地面的混凝土搅拌站制作后用输送车运送至工作面。工作面后50m处的喷射机用于复喷混凝土，复喷混凝土与工作面打眼可以平行作业。 (3)对于围岩条件较差的平硐或缓坡斜井，支护采用现浇混凝土衬砌，衬砌作业般在工作面后 50m 进行，这时不需要进行二次喷混凝土作业，直接利用模板台车进行混凝土现浇作业，混凝土用混凝土搅拌车从硐外运送至作业面。 4)通风与防尘平硐或缓坡斜井施工的通风可选用对旋式风机和直径1000mm左右的阻燃性胶质风筒向工作面进行压人式供风。当通风距离达到1000m 以上时，需要再增加一趟风简向工作面供风，以满足排除炮烟、汽车尾气、工作面施工人员和各种机械的用风要求。平硐或缓坡斜井施工工作面防尘可采用湿式凿岩、装岩喷雾酒水、喷混凝土降尘、加强通风除尘、加强个人防护等综合防尘措施。
      • 6.3.6 斜井及倾斜巷道施工
        • 斜井井筒施工方法
          • 斜井井筒的倾角从几度到几十度不等，所以其施工方法、施工工艺和施工设备于立井和平巷之间。
          • 斜井表土明挖段施工
            • 由于表土层土质松软、稳定性较差，一般有涌水，地质条件变化较大。当斜井表土段距离长，安全、快速地通过表土层对缩短建井工期尤其重要。斜井表土明挖段施工，一般采用明槽开挖方法亦即明洞施工法，根据不同地形、地质条件及其结构类型明洞施工应注意以下几点: (1)施工边坡能暂时稳定时，可采取先墙后拱法。 (2)施工边坡稳定性差，但拱脚承载力较好能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法。 (3)当地质条件极其复杂时，应根据现场情况制定更可靠的施工方法。 (4)采用明槽开挖或明洞施工法的地段，其土石方开挖应确保安全与稳定。 (5)斜井明洞边墙基础必须设置在稳固的地基上。明洞基础开挖至设计高程后，如其承载力不符合设计要求，可采取夯填一定厚度的碎石或加深、扩大基础等措施;或采取其他补救措施，如硅化加压注浆加固法等。 (6)斜井明洞衬砌的施工顺序一般是:处理不良地段地基一放线找平一铺底一放线一绑扎钢筋→立模→加固模板一浇筑混凝土一等强一拆模一养护。衬砌模板可采用组装模板、整体模板、液压整体移动模板。混凝土连续浇筑，应积极推广泵送混凝土施工。混凝土浇筑强度达到设计强度 70%以上时可进行回填。
          • 斜井表土明挖段施工
            • 斜井表土暗挖段，其施工方法主要取决于井筒倾角和表土层的稳定情况等因素。当表土层稳定时，可采用普通法施工。一般有两种施工法，一是当土层为干的多孔性表土时，可以用风镐挖掘，工作面可布置4~6台风镐同时作业;二是当土层为黏土或砂质黏土组成的粘结性土层时，由于它含有水分而状如硬泥，其韧性极大，可用爆破法施工，孔深可控制在 2.0m 以内。当表土层不稳定时，宜采用导硐法、管棚法、金属棚背板法、锚喷网法作临时支护施工。当表土层含水较大时，宜采用降低水位法、冻结法帷幕、超前注浆、局部硬化等特殊方法施工。斜井从明槽进人暗挖段的 1~3m部位，宜与明槽部分的永久支护同时施工。 斜井表土暗挖段的支护一般采用现浇混凝土衬砌支护。稳定性表土中无水时，也可采用锚喷网支护。
          • 斜井基岩段施工
            • 斜井基岩段施工目前主要采用钻眼爆破法和掘进机法进行施工，我国的斜并施工已形成了具有中国特色的机械化作业线和设备配套方式，斜井施工技术已进人一个新的阶段。 (1)斜井基岩段掘进方法在松软岩层中掘进斜井，目前一般采取机械挖掘的方法。由于受工作空间的限制通常采用小型短臂无尾挖掘机，如凯斯KS-55、久保田KX155-382等。在岩层中可采用钻爆法掘进，钻爆法掘进要注意底部的打眼角度，斜井底部炮眼倾斜角度应适当大于斜井的倾角，以防底板欠挖。在岩层中也可采用掘进机掘进，采用掘进机据进必须保证连续运输，才能体现它的优越性。 (2)斜井施工排矸和运输 斜井施工装矸除特殊情况采用人工装矸外，基本都实现了机械装矸。常用的装岩机械有耙斗装岩机、挖掘机、装载机等。 斜井施工运矸方式与斜井坡度大小密切相关，缓坡斜并的运矸方式可采用防爆无轨胶轮车运矸、胶带机运矸(煤)、梭车运矸等。当斜井坡度大于等于8°时，应采用轨道运输，运矸方式可采用矿车运矸、箕斗运矸、胶带机运矸，少数采用梭车运矸。矿车或箕斗运矸一般配备双轨双套提升，运矸矿车或箕斗应采用底卸式或侧卸式自动卸矸矿车或箕斗，以提高运矸工效。斜井施工提升应设置防跑车安全装置，同时还必须安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止的防跑车防护装置，以保证提升运输工作安全。 (3)斜井施工永久支护 斜井施工永久支护，现在广泛采用锚喷支护方式。锚杆支护工作面采用专用锚杆钻机进行施工。地面设置混凝土搅拌站，选用湿式混凝土喷射机及其配套的供料装置并进行远距离输送混凝土，在工作面进行喷射混凝土作业。
          • 斜井施工排水
            • 斜井的排水方式应视涌水量大小和斜井的长度而定，一般采取三级排水。 (1)工作面排水(一级排水) 目前常用的排水设备有三种类型:风动涡轮潜水泵(俗称风泵)、气动隔膜泵BOS矿用隔爆型潜水排砂泵(俗称电潜泵)。每种泵型号繁多，可根据工作面涌水流量泥砂含量和排水扬程而定。 (2)二级排水站 二级排水站设施设在工作面后面适当的位置，位置的确定原则:距工作面施工设备至少5m;要考虑一级排水设备扬程的允许值，并有10%的富余量。要设临时水泵房、临时水仓，临时水仓的容量应视斜井总涌水量而定。排水设备至少配备两台，-台工作，一台备用。每台水泵的流量宜为总涌水量的2~3倍，其扬程应大于到第三级排水或到地面的高程，且有10%以上的富余量。二级排水站随工作面进展的需要进行前移。 (3)三级排水站 三级排水站的移动次数不宜过多，二级排水站排上来的水通过三级排水站排到地面。三级排水站的临时水仓容量要大于二级排水站临时水仓的容量。如果有两条斜井共用一个排水站，其临时水仓容量应考虑两条斜井的总涌水量。排水泵的能力仍按二级排水站配备原则配备。
          • 斜井施工通风
            • 当一条单独的斜井独头施工时，通常采用压人式通风，即将局部通风机设置在地面井口附近，新鲜风通过风简压人到掘进工作面，乏风由斜井自身回风排出地面。风机的型号依据风量的需求选择。 当两条斜井同时施工时，前期两斜井各自独立通风，和单斜井相同。当井简施工到一定深度，为了解决长距离通风问题，可在两斜井之间施工联络巷，形成一个井简进风、一个井筒回风的通风系统，局部通风机可下移联络巷上部进风井，同时在回风井上口密闭安装通风机进行回风。
        • 倾斜巷道上山施工方法
          • 1)钻眼爆破工作 倾斜巷道采用上山施工时，钻眼爆破工作中应注意两个问题:一是严格按照上山底板设计的倾角施工;二是要避免爆破时抛掷出来的矸石崩倒支架。 2)装岩与提升工作 倾斜巷道上山掘进时，装岩工作应尽量使用机械设备装岩，装岩设备必须设置防滑措施。目前较多的提升方式是采用提升绞车加回头轮牵引矿车进行，倾角较小时也可采用输送机进行运输。在倾角较大时，要有挡矸设置，防止矸石滚落伤人。 3)支护工作 倾斜巷道上山掘进时，由于顶板岩石有倾斜向下滑落的趋势，因此安设支架时必须使棚腿与顶底板垂线间呈一夹角(迎山角)，当倾角大于45°时，需设置底梁，使支架成为一个封闭框式结构。目前上山支护中，应积极使用锚喷支护结构。 4)通风工作 煤矿倾斜巷道上山掘进时，由于瓦斯密度较小，容易积聚在工作面附近，因此必须加强通风王作和瓦斯检查。
        • 倾斜巷道不山施工方法
          • 倾斜巷道下山施丞方法与斜井施工方法基本相同，但是斜井井口开口在地面，施工比较好安排，对于井下的倾斜巷道采用下山施工法时，出口在上部，施工安排比较复杂。 1)钻眼爆破工作倾斜巷道下山施工时，钻眼爆破工作中应特别注意下山底坡度，使其符合设计要求。 2)掘进施工作业线 倾斜巷道下山掘进常规的机械化作业方式为工作面“多台气腿式凿岩机钻眼一耙矸机装岩一皮带机及矸石仓转载或绞车牵引矿车运矸”的配套方案，采用大功率耙矸机和斗容较大的扒斗可以加快扒渣和装岩速度。此种作业线，在耙斗装岩机后可采用矿车或箕斗运输，也可采用胶带运输，或胶带机转人矿车运输。采用矿车运输时，必须做好调车工作，以保证空车供应，可配用固定错车场、浮放道岔或翻框调车器等。采用胶带机运输，或胶带机转人矿车运输则是独头长距离巷道较好的运输方式。 3)排水工作 倾斜巷道下山施工时，由于巷道内顶板淋水、底板出水及施工用水等形成的积水全部流到工作面，所以排水工作是施工中的关键，必须及时排出工作面积水。排水方案与斜井施工排水类似。
        • 斜井及倾斜巷道施工安全工作
          • 斜井及倾斜巷道施工，无论是采用上山还是下山法施工，都必须防止跑车事故的发生，施工中必须设置各种防跑车装置并定期检查和更换钢丝绳。提高轨道铺设质量加强轨道的维护，坚持“矿车掉道就是事故”的安全理念，杜绝掉道事故的发生。开凿或延深斜井、下山时，必须在斜井、下山的上口设置防止跑车装置，其设置要求应符合《煤矿安全规程》(2022 年版)的相关规定。
      • 6.3.7 硐室和交岔点施工
        • 硐室的施工方法
          • 根据硐室断面大小及其围岩的稳定程度，硐室施工方法主要分为三类:即全断面施工法、分层施工法和导硐施工法。
          • 全断面施工法
            • 全断面施工法和普通巷道施工法基本相同。在常规设备条件下，全断面一次掘进硐室的高度，一般不得超过 5m。这种施工方法一般适用于稳定及整体性好的岩层;如果采用光爆锚喷技术，适用范围可适当扩大。其优点是一次成巷，工序简单，劳动效率高，施工速度快;缺点是顶板围岩暴露面积较大，维护较难，上部炮眼装药及爆破后处理浮石较困难。
          • 分层施工法
            • (1)当用全断面一次掘进围岩维护困难，或者由于硐室的高度较大而不便于施工时，将整个硐室分为几个分层，施工时形成台阶状。上分层工作面超前施工的，称为正台阶工作面施工法;下分层工作面超前施工的，称为倒台阶工作面施工法。 (2)正台阶工作面(下行分层)施工法按照硐室的高度把整个断面可分为2个以上分层，每分层的高度以1.8~3.0m为宜，或以起拱线作为上分层。上分层的超前距离一般为 2~3m。如果硐室是采用混凝土衬砌支护，在上分层掘进时应先用锚喷支护(一般锚喷支护为永久支护的一部分);混凝土衬砌工作可落后于下分层掘进1.5~3.0m，下分层也随掘随砌墙，使墙紧跟迎头。采用这种施工方法应注意的问题是:要合理确定上下分层的错距，距离太大，上分层出矸困难;距离太小，上分层钻眼困难，故上下分层工作面的距离以方便气腿式凿岩机或凿岩台车正常工作为宜。 (3)倒台阶工作面(上行分层)施工法的下分层工作面超前边掘边砌墙，上分层工作面用挑顶的矸石作脚手架进行顶部砌筑。
          • 导硐施工法
            • 对地质条件复杂或者断面特大的硐室，为了易于控制顶板和尽早砌筑墙壁，或为解决出矸、通风等问题，可先掘进1~2个小断面巷道(导硐)，然后再刷帮、挑顶或卧底，将硐室扩大到设计断面。
        • 交岔点的施工方法
          • 在条件允许时，选择交岔点的施工方法应尽量做到一次成巷。根据交岔点的特征及施工条件，可以采用各种不同的施工方案: (1)若围岩坚硬稳定，可采用一次成巷的施工方法，随掘随砌，或掘进后一次砌筑。当采用锚喷支护时，从主巷道开始向分巷道施工，全断面依次掘进，锚杆按设计要求一次锚完，并喷以适当厚度的混凝土及时封闭围岩，最后砌筑柱，并复喷混凝土至设计厚度。若岩石易风化，可先初喷一定厚度的混凝土及时封闭围岩后再打锚杆支护最后安设柱墩和两帮锚杆并复喷混凝土至设计厚度。当采用砌支护时，从主巷道开始向分巷道施工，全断面依次掘进，支护应先砌筑主巷道和柱墩，然后分巷道，最后砌筑跨度最大的碹拱部分与柱墩以上的迎脸部分。 (2)若围岩中等稳定，交岔点的变断面部分起始段仍可采用一次成巷施工。在断面较大处，则可用小断面向两分巷掘进并将边墙筑起，同时把柱掘砌好，然后分段挑 顶砌碹，交岔点跨度最大部分的碹体宜在最后砌成。(3)在松软岩层中掘进交岔点，地应力较大，可采用分部施工法。在松软岩层中交岔点采用刚性支护容易失败，应采用可缩性U型钢支护或锚喷网支护，以及锚喷网与其他支护的联合支护结构。这样可以采用自上而下分层施工法，或者小断面掘进然后扩大断面的导硐施工法等。如果在施工中顶板比较破碎，爆破后易冒顶时，应采用超前锚杆支护维护顶板或管棚超前支护法等。
        • 特殊硐室施工方法
          • 马头门的施工
            • 马头门是井底车场巷道与立井井筒链接的过渡段，在立井井筒与平巷(石门)的连接处，一般为拱形渐变断面，顶斜，最高处达5m以上，斜顶长度也大于5m，由于其断面较大，马头门施工与井筒施工相互影响，因此，根据其与井筒施工的关系分为3种方法。
            • 与井简筒同时施工法
              • 当井简掘至马头门顶板 3~5m处，停止井筒掘进，将上段井壁砌好，然后继续下掘井筒到马头门顶板位置，放一茬炮，出矸后开始马头门第一分层掘进。马头门一次掘够设计长度，用锚喷临时支护，第一分层掘出后，开始砌壁，在砌筑井筒的同时筑马头门，并与上段已砌好的井简井壁接槎。并壁砌好后再在井筒内放一茬炮，出矸后再掘进马头门第二分层，如此循环，随着井筒的不断下掘，同时完成马头门的掘进工程。马头门的分层数目视马头门的净高决定，一般不大于2m，岩层稳定时也可按井简施工循环段高作为分层高度。 该方法可以充分利用凿井设备，施工较方便，效率高速度快，成本低，井简与马头门一体，并壁质量易于保证。适用于马头门长度较短(小于5m)、围岩坚硬稳定的情况。
            • 与井筒交叉施工法
              • 与井筒同时施工马头门的方法基本相同，只是考虑马头门长度和断面较大，一次同时施工全断面安全性较差而采取的一种方法。该方法马头门与井简同时施工的长度为5m左右，而非马头门的设计全长，井筒通过马头门后一到两个循环，将井壁砌好后，吊盘提至马头门底板位置，进行马头门剩余工程的施工。该方法能较大部分地利用凿井设备，并壁质量较好，但施工工序转换较多，劳动组织相对复杂。适用于马头门断面较大、净高较高、长度较长、围岩中等稳定的情况。
            • 与井简顺序施工法
              • 井筒掘到马头门顶板时停下，将上部井壁砌好，并筒继续按井筒施工循环段高向下掘砌至马头门底板，砌筑井筒时预留马头门开口位置，只砌筑井简剩余部分井壁，将马头门开口范围用锚喷临时支护，井简继续向下施工直至井简完成。然后在马头门底板标高处的井简内搭设临时工作盘，开始马头门的掘进。马头门的掘砌视马头门大小和围岩稳定情况，可全断面一次掘进法施工，也可分层施工法或导硐施工法。 该方法马头门施工工艺单一，占用井筒工期短，围岩易于维护，与井简分别浇筑永久支护，接口处质量不易保证，不能有效利用凿井设备。适用于任何断面和长度的马头门，适用于各种围岩条件。
          • 装载硐室施工
            • 装载硐室一般分为巷道(斜井)皮带装载硐室和立井箕斗装载室，是将井下煤炭或矿石转运至地面的重要转载硐室。
            • 巷道(斜井)皮带装载硐室的施工
              • 与普通硐室施工基本相同，一般采用分层或导硐法施工，只是由于其顶部连接煤仓，施工时顶部先用大型钢梁作临时支护顶板，在煤仓卸载中心位置提前安装好给煤机仓口架，待煤仓向下刷大到硐室顶部时，将装载室顶板与煤仓下锁口同时立模，同时浇筑混凝土，将装载硐室顶板与煤仓下锁口浇筑成一个整体。
            • 立井箕斗装载硐室的施工
              • 立井箕斗装载硐室通常与井简连接在一起，根据其与井简施工的关系分为3种方法: ① 与井筒同时施工法井筒掘至装载硐室上部 3m左右时停止掘进，将上面井壁砌好，然后向下掘进井筒1~2个段高。出矸后掘进井简的下一个分层和装载硐室的上分层，每段段高的长度视围岩稳定情况采用逐层掘砌交叉作业或短段单行作业。掘进时，并筒内的掘进超前室掘进一个分层。砌筑时随井筒井壁的砌筑，同时将该段室的永久支护筑好，如此循环，直到该段井筒及装载硐室施工完成。 该方法可以充分利用凿井设备，硐室施工准备期较短，速度快，效率高，成本较低，但占用井筒工期，受围岩稳定程度限制较大。适用于装载室工程量较小，围岩稳定，并简工期要求不太紧的情况。 ②与井简顺序施工法 井筒掘进到装载硐室顶板时，停止掘进，将这段井壁砌筑好，然后继续下掘井筒在井筒通过装载硐室时视围岩稳定情况采用锚喷临时支护将井简掘到底，反向自下而上砌筑井筒至装载硐室上段，或随井筒的掘进砌筑井壁，直至井简掘砌完成。两种掘砌方式在井壁砌筑时均预留装载硐室的开口范围不砌筑，整个并简掘砌完成后将井筒施工吊盘提至装载硐室的合适位置，然后采用分层法施工装载硐室，掘进的矸石落人井内，由井筒施工机械进行出矸。该方法可以利用凿井设备，硐室施工方法不受井简施工方法限制，效率较高，室本身施工速度较快，施工安全，但占用井筒工期较长。适用室工程量较大、各种围岩条件、井筒工期要求不紧的情况。 ③与井筒分别施工法 井筒掘进到装载硐室时仍按正规作业循环通过，暂不施工装载硐室，装载硐室开口范围先用锚喷临时支护，待井简全部掘砌完成的适当时间，再在井底车场内布置硐室施工的临时提绞、悬吊和卸载设备，在井筒内设临时封闭盘和施工工作盘，施工装载硐室。装载硐室的施工一般在井简装备前施工，安排在副井永久提升系统投入运行后进行。其施工的矸石由临时提绞设备提至并底车场后，由矿车提出。具体施工采用上下分层法或导硐法均可。 该方法不能利用凿井设备，施工准备量大，施工速度慢，需要增加临时设施，成本较高。但施工不占井筒工期，施工安全性好，施工方法灵活机动。适用于各种稳定的围岩、硐室工程量较大、井筒工期要求紧的情况。
          • 煤仓施工
            • 煤仓的施工一般采用自下而上施工反井，然后自上而下刷大掘砌仓壁的施工方法
            • 反井施工
              • 反井施工可用反井钻井法、吊罐法或普通施工法。目前，反井施工多采用钻井法施工，因其安全性高、速度快、效率高、成本低等特点已基本取代了过去的普通反井施工法或吊罐法施工反井。反井钻井法施工时，反井的直径一般不小于1200m。 目前国内适合于井下的小型煤仓或暗井的反井钻机技术已非常成熟。反井施工时先从上往下施工小直径导孔(直径200~500mm)与下部巷道(室)贯通，然后在下部巷道(硐室)内换上扩孔钻头(直径1.2~1.5m)，再从下往上刷扩成井。
            • 刷大施工
              • 煤仓刷大可由上往下一次刷大到底、由下往上砌筑仓壁;也可由上往下分段刷大并砌筑仓壁，围岩稳定性差时也可从上往下短掘短砌，按掘进循环边刷大边砌筑仓壁的 方法。由上往下刷大时采取锚喷临时支护仓壁，必要时采取锚网喷临时支护仓壁刷大掘砌施工时，反井口需做临时封口小吊盘。只有爆破时方可将临时封口小吊盘提起，爆破后再下放临时封口小吊盘。为不影响往反井内出渣，反井封闭小吊盘做成上大下小的圆台状，类似于瓶塞状，上圆台直径大于反井直径，下圆台直径小于反井直径，方便塞入反井，但又不完全塞入反井。圆台柱侧面为网状，网格大小以不影响出矸为宜。反井小吊盘可用矿用工字钢及槽钢制作而成，上圆台面焊钢板，可作为出渣小挖机的工作盘。 煤仓下锁口为漏斗形，煤仓下部装载硐室在煤仓漏斗开始掘进前已与仓体平行作业掘进完毕，并完成作为永久支护一部分的临时支护，煤仓下锁口刷大到装载室顶部设计规格时暂停;这时将煤仓下部装载硐室的基础及墙体进行混凝土浇筑，浇筑到能够敷设煤仓下部锁口钢梁的标高位置，搭设操作台并敷设煤仓下部锁口钢梁;然后将装载硐室顶部、煤仓下部锁口钢梁及仓口架下和煤仓漏斗形下锁口分别支模，同时浇筑混凝土，将装载硐室顶部与煤仓下锁口浇筑成一个整体;最后自下向上对煤仓漏斗、煤仓仓体浇筑混凝土完成永久支护。
      • 6.3.8 巷道施工监测内容及方法
        • 变形或位移监测
          • 1)围岩表面相对位移监测围岩表面相对位移监测可以采用收敛测量、导线测量和高程测量等方法。收敛测量是对井巷表面两点间的相对变形和变形规律进行量测，如监测巷道顶底板或两帮移近量等。这一监测结果可以判断围岩变形速度和发展结果或最终收敛量，如果变形不收敛或在规定时间里不收敛，则可能需要加强支护承载能力或采取其他措施。收敛测量一般采用各种收敛计进行。巷道稳定状况较好时，通常收敛曲线表现为变形速率迅速减小，并且后期变形曲线收敛，最终变形有限;二次支护通常在变形曲线平缓后进行。 导线测量和高程测量采用的是由不动基点进行放线测量的方法测量围岩表面点的绝对位移，并由此判断测点的变形或位移情况。这种测量方法，除短量程外，其工作量比较大，精度也受量程的影响。 2)深部围岩位移监测 深部围岩位移监测可以采用多点位移计和离层仪进行测量。 多点位移计是深部围岩位移测量的常用仪器，通过监测布置在钻孔内不同深度的测点，确定这些测点位移和位移规律。一般将孔底点设为基点，然后确定其他点相对于此基点的位移。只有当基点位于井巷影响圈以外，可以认为基点是不动点时，其他相对于该基点的位移就是绝对位移。巷道稳定状况较好时，围岩内部变形的影响范围小，随时间推移变形速率迅速降低，且曲线规律性好，没有异常状态， 离层仪的原理和多点位移计相同，可以确定两点或几个点间的相对位移，相对位移过大，说明岩层发生离层(分离)。对围岩层间分离情况的监测，主要用于巷道顶板，特别受采动影响的顶板活动情况。
        • 荷载或应力监测
          • 1)支护荷载监测 支护荷载监测包括支架荷载、衬砌或喷射混凝土荷载、锚杆受力监测，衬砌或混凝土的面层应力监测。要求受力均匀且在其承载能力范围以内，并有一定余量。 2)围岩应力监测 围岩应力监测不同于原岩应力测量的地方，主要是其是在影响圈范围内的应力测量，包括围岩表面应力监测以及巷道影响范围内的岩体应力测量。
        • 围岩松动圈监测
          • 围岩松动圈通常指围岩中破裂比较严重的区域。引起围岩破裂的主要原因是围岩内的应力较高而围岩的承载能力不足。使用爆破方法不当时，也会导致围岩较大的破裂。无论哪种原因造成的围岩破裂，都会对支护造成不利的条件，都是要考虑维护的对象。 判别围岩松动圈大小、分布及其状态，主要通过破裂围岩的物理性质(如声速、电阻、渗透性、电磁波等)变化或是通过直接观测(钻孔取芯、钻孔潜望、钻孔电视或摄影、多点位移测量分析)围岩的破裂与裂隙发育状况来确定。目前应用较多的是用超声波波速和电磁雷达的方法。 通过围岩松动圈测定，可以用来获得围岩状态及其变化信息，选择锚杆支护设计参数，比较地压影响大小。
  • 7.露天矿山工程
    • 7.1露天矿剥离工程
      • 7.1.1露天矿剥离施工方法及应用
        • 露天矿剥离施工方法和开采工艺
          • 露天矿剥离施工是指通过一系列的爆破、掘进和运输等工序，将矿石从矿床中剥离出来的过程。剥离施工首先要剥离覆盖在矿层或煤层上的岩石、土壤等覆盖层，以暴露和获取所需的开采资源;然后采用爆破技术进行粉碎和分离，使用大型采矿设备将所要开采的资源运输出来。露天矿剥离施工和开采顺序进行，常见的剥离和开采系统工艺形式及特点如表 7.1-1所示。
        • 露天矿剥离和开采主要施工技术要求
          • 单斗挖掘机一卡车工艺
            • (1)剥离与开采工程应按施工组织设计编制工程进度计划，并应绘制综合工程进度平面图。重点工程应绘制专项施工图，并应制定施工措施。 (2)作业台阶的上部平盘应按采掘带宽度预设安全挡墙。作业平盘、运输平盘和运输道路应修筑连续的安全挡墙，并应设置放水口，安全挡墙高度不得小于卡车轮胎直径的 2/5。 (3)移动坑线修筑应采用挖掘机开挖、推土机辅助，平路机平整的方式。(4)剥离与开采工作面应具有不少于7d的煤、岩量，并应保证正常的工程衔接和作业效率。 (5)单斗挖掘机宜采用双面装车。正面装车时，卡车可自行进人装车位置;反面装车时，应由电铲勺斗引导卡车进入装车位置。 (6)单斗挖掘机宜采用端工作面方式作业。工作面易塌方时，则应采用侧工作面作业;工作平盘狭窄，不易布置平盘运输道路时，则应采用宽采掘带“之”字形的采掘方式。
          • 单斗挖掘机一铁道工艺
            • 1)剥离与开采工程应按施工组织设计编制工程进度计划，剥离与开采工作面应备有保证工程位置正常衔接的岩量。 (2)单斗挖掘机装自翻车宜采用排斗装车，所装岩堆中心线和自翻车纵向中心线应一致，误差应小于 0.5m，并应确保自翻车平稳不倾斜。
          • 连续开采工艺
            • (1)轮斗挖掘机应适用于挖掘松软物料和软岩，根据工作面物料变化情况调整回转速度和切片厚度。当作业中遇有硬岩或硬岩夹层时，应减少切片厚度，并应控制回转速度。 (2)剥离与开采工程应按施工组织设计编制工程进度计划，并应绘制综合施工进度平面图。重点工程应绘制施工图，应制定施工措施。 (3)应根据现场实际需要确定轮斗挖掘机工作面的开切方法、作业方式、切割方式及台阶组合形式。工作面带式输送机行走、移设应符合轮斗挖掘机的作业程序。 (4)轮斗挖掘机跨越胶带输送机、组合台阶作业以及进行填沟作业应符合相关规定。 (5)轮斗挖掘机尾部与工作面坡面之间的水平距离不得小于 2m。
          • 半连续开采工艺
            • (1)剥离与开采工程应按施工组织设计编制工程进度计划，并应绘制综合进度平面图。重点工程应单独绘制施工图，并应指定施工措施。 (2)自移式破碎站的作业入坑道路和初始工作平盘，应由单斗挖掘机、前装机、自卸卡车、推土机等设备修筑;在行走和升降段时，道路纵坡和横坡角度应满足设备性能要求;工作面不得有积水及淤泥，平整度应满足设备工作时的纵向和横向坡角的要求进行破碎作业时，排料臂的下缘与转载机、带式输送机或连接桥的安全距离不应小于0.5m。 (3)自移式破碎站任何突出部位距挖掘机机尾回转范围净距离不得小于 1.0m。
      • 7.1.2 剥离施工疏干与排水工程
        • 疏干井工程
          • 露天矿山采矿时，为了降低矿坑内水位，确保采矿活动的正常进行，需要进行疏干排水。通过建设排水井或泵站等设施，将矿坑内的积水抽出，降低地下水位，保持矿坑的干燥状态。如果不进行疏干处理，会影响采矿作业、设备运行以及人员安全。露天矿山疏干井以钻井施工方法为主，常用钻井施工方法的钻进方法、工艺特点和适用条件见表 7.1-2。
          • 疏干井钻井工程施工主要技术要求
            • (1)钻井工程施工前，施工单位应到现场核实孔位，了解孔位附近地下电缆管道以及地面高压电线分布情况，并确定孔位。 (2)钻塔基础应坚固，当提压钻进时，不应出现不均匀沉降。 (3)应按照岩石的物理性质、可钻性、孔径、孔深和施工条件，选择相适应的钻进方法。 (4)当采用冲击钻进法施工时，应找正钻孔中心，并应保持钻具垂直冲击钻进;开孔钻进应加强护孔和防斜措施;深度超过正常钻进所用粗径钻具长度后，应改用正常的工艺钻进。 (5)当采用反循环钻进时，应采用“水压”钻进，在地下水位小于 3m 的松散易坍塌地层钻进时，应采取措施进行护壁。 (6)当采用正循环回转钻进时，应按照钻孔直径和深度选择钻具级配;钻进中宜采用钻铤加压，并应使用钻压表控制钻压;钻进过程中，应保持钻压均匀，不得随意改变钻进技术参数;钻进过程中应定期冲孔排渣，保持孔内干净;钻进过程中应随时注意孔内情况变化，当出现回转阻力增大，负荷突变，泥浆压力不足或憋泵，孔口返浆减少或不返浆、岩心堵塞以及钻速突然降低等异常状况时，应立即采取措施，经处理无效时应及时提钻检查;每回次钻进结束后，应认真检查钻头磨碎和变形情况，分析原因，有针对性地调整下一回次的钻进技术参数和改进操作;停钻时钻具不得在孔底停放，应将钻具提至孔外或安全孔段。 (7)进行大孔径的钻进前，当地质条件不明确或为地质条件复杂地段时，应进行小孔径取芯，并应进一步对各地层进行了解研究后再进行扩孔或在其附近进行大孔径钻进。 (8)在管井施工中，每钻进 30m应测量一次井斜，当管井深度小于100m 时，井斜不得超过 2°，且井深度每增加 100m，并斜增加不应超过0.5° (9)在钻探过程中，应对水位、水温、冲洗液消耗量、漏水位置、自流水的水头和自流量、井壁坍塌、涌砂和气体逸出的情况、岩层变层深度、含水构造和溶洞的起止深度进行观测和记录。
          • 疏干井成井工程施工主要技术要求
            • (1)在无坍塌、无充填物的岩溶地层或裂隙底层中施工时，可不设置井管。 (2)成井下管前应矫正孔深，依据钻孔柱状图确定下管深度、过滤管长度和安装位置，并应按下管先后次序将井管逐根丈量、排列、编号、试扣;过滤器的综合孔隙率与设计值的误差不得超过 10%;缠丝过滤管两端紧靠缠丝处应设置挡圈。 (3)在管井中设置井管缠丝、包网过滤器时，应设置导正器且不应影响滤料的填入。 (4)井管连接时应对准中心线，当采用焊接方式连接时，应设置加强筋板。 (5)管井在过滤器设置完毕或在过滤器、测水管及其他测量系统设置完毕后应组织验收，验收合格后应立即填注充填材料。 (6)填砾应从孔口井管四周均匀填人，不得从单一的方位填入。
          • 疏干井洗井及抽水试验相关技术要求
            • (1)管井成井后应及时洗井。洗井方法应根据含水层的岩性、钻井工艺和冲洗液的性质选择。 (2)采用泥浆钻进的疏干井，洗井应选择活塞分段洗并法或活塞与其他方法相结合的联合洗井方法。 (3)洗井工程施工应目测水清;应测量管内沉淀物的厚度，管外砾料的沉降量应无明显变化。 (4)抽水试验时，水泵进水口应置于含水层底板 1m 以下;抽水的稳定时间应在 5h以上，出水量及降深应达到设计要求，水中固体物含量应低于1/10000;在同一降深条件下，最后两次抽水量误差不应过 10%;井内的沉淀物深度不得大于500mm。
          • 疏干井护井工程相关技术要求
            • (1)洗井合格后应对现场进行平整清理，待用管井的井口应妥善封盖，并应进行井位复测。 (2)建筑物或井台应高出地面 0.2m以上，在受洪水威胁的地段应达到防洪要求。
        • 巷道疏干工程
          • 露天矿开采时，采场地下水还可以采用地下巷道进行疏干排水，并拦截涌向矿坑的地下水流。巷道疏干工程中井巷工程施工应符合《煤矿井巷工程施工标准》GB/T 50511一2022 的相关规定。 1)巷道、主排水井及放水孔的施工技术要求 (1)开掘硐口之前应做好加固。 第7章 露天矿山工程203 (2)下山巷道每掘进 200m应设置一处集水坑导水。 (3)施工揭露的巷道应进行地质写实，并应测量涌水量。 (4)不需维护、维修的疏干巷道施工完成后，从水仓处到巷道硐口，每隔50m应用木板在距巷道底板高 0.5m 处设置一处挡淤木墙。 (5)主排水井施工时，当穿过的含水层不是疏干巷道疏干的对象时，应进行封闭止水，并应检查止水效果。 (6)完成每组硐(室)放水孔施工后应测量涌水量，并应做好记录。 2)巷道贯通、巷道与主排水井贯通施工技术要求 (1)贯通的两个地点相距 20m 时应停止一个工作面施工，并应在贯通线设置警戒。 (2)工作面距贯通点 5m 时，应采用放小炮的方法，循环进度应控制在 0.5m 之内并应采取探眼方法，探眼长度不应小于 2m。 (3)预贯通时应对贯通点处的支护进行加固;贯通时断面逐渐扩大，应加强顶板管理。 (4)贯通前应将贯通点处积水排净，掩盖好电气设备，并应切断电源。
        • 防排水工程
          • 露天矿的防排水工程是为保证其采掘场、排土场和地面设施的日常排水需要和防洪安全，主要有防洪堤工程和排水工程。防排水工程施工的主要工作内容和要求有: (1)防洪堤是软弱堤基时，可以采用换填处理以及堤身自重挤淤法、两侧坡脚外设置压载体处理。换填处理时应对换填材料进行分层压实;堤身自重挤淤法施工时应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度、分期加高，直至堤基流塑变形与堤身沉降平衡、稳定;堤身两侧坡脚外设置压载体处理时，应与堤身同步、分级、分期加载，并应保持施工中的堤基与堤身受力平衡。 (2)防洪堤采用土料碾压筑堤时，作业面应分层统一铺土、统一碾压;如地面起伏不平，应按水平分层由低处开始逐层填筑;碾压施工前应先做碾压试验(除有相似条件的碾压经验外)，保证碾压质量达到设计干密度值。 (3)采用土工合成加筋材料填筑加筋土堤时，筋材铺放基面应平整;编织型土工织物接头的搭接长度不宜小于15cm，土工网接头搭接长度不宜小于5cm，土工格栅的接头搭接应至少一个方格。搭接接头应用尼龙线或细绳捆绑牢固 。 (4)防洪堤或者防洪沟边坡及沟底采用浆砌石砌筑时，应采取坐浆法分层砌筑，铺浆厚度宜为 3~5cm，砌缝应用砂浆填充饱满;上下层砌石应错缝砌筑。 (5)排水工程主要有明渠和集水仓。明渠沟底坡度不宜小于3%;集水仓施工前应先在水仓周围预设围堰，较深的集水仓应采用分层施工。排水沟经过有变形、裂缝的边坡地段时应采取防渗措施。
    • 7.2露天矿边坡工程
      • 7.2.1 露天矿边坡稳定
        • 露天矿边坡稳定性分类
          • 《非煤露天矿边坡工程技术规范》GB 51016-2014规定，依据露天矿边坡最终高度、边坡岩体结构、边坡地质结构、边坡工程安全等级等对边坡进行了分类，为工程设计、施工提供参考，
          • 露天矿边坡分级
            • (1)超高边坡:H大于500m; (2)高边坡:H大于300m，小于或等于500m; (3)中边坡:H大于100m，小于或等于 300m; (4)低边坡:H小于或等于100m。
          • 露天矿边坡岩体结构分类
            • 露天矿边坡除采用了5类岩体结构形式的分类方法外，同时还列出了各类岩体的边坡结构发育情况及其岩土工程特性、边坡问题的内容，见表7.2-1。
          • 露天矿边坡地质结构划分
            • 露天矿边坡地质结构划分及边坡破坏模式见表 7.2-2。
          • 露天矿边坡安全等级划分
            • (1)露天矿边坡危害等级分为三级，根据可能的人员伤亡、潜在的直接和间接经济损失数量，综合评定为很严重、严重、不严重三个等级，见表 7.2-3。 (2)露天矿边坡工程安全等级分为1、Ⅱ、亚级，对应的边坡高度及危害等级情况见表 7.2-4。 露天矿边坡工程勘察设计、施工、工作量计算及施工方案制定，应按勘察阶段和边坡工程安全等级确定;露天矿边坡工程应按边坡分区进行边坡稳定性评价，确定各区最优边坡角，并应提出已有坡角的调整和修正建议。
        • 露天矿边坡稳定性评价
          • 边坡稳定性评价基本要求
            • (1)露天矿边坡稳定性评价应结合不同勘察阶段的技术要求进行，勘察阶段通常指矿山最终边坡、开采期间坡率或坡形变化较大的靠帮边坡、开采期间出现失稳迹象的边坡。 (2)边坡稳定性评价应在定性分析的基础上定量计算，综合进行评价 (3)边坡破坏模式应根据边坡地质结构和边坡潜在破坏的组合情况确定，并应按破坏模式选择相应的计算方法，确定计算参数，进行边坡稳定性计算， (4)边坡稳定性计算应以极限平衡法为主，以安全系数作为主要评价指标。 (5)对安全等级为I级的边坡，宜采用有限元等数值分析方法，进行边坡的应力场和变形场分析。 (6)对安全等级为I级的边坡，宜采用数值分析法进行边坡的渗流分析。
          • 边坡稳定性分析与计算
            • (1)边坡稳定性应按边坡分区分别选择代表性剖面进行二维分析与计算，对三维效应明显的1级边坡宜采用三维稳定性分析方法验算其稳定性。 (2)稳定性计算时，应先采用图解法或工程类比法等方法对边坡破坏模式、稳定状态和破坏趋势作出初步判定，然后再选用相应的方法进行计算。 (3)边坡破坏模式和破坏边界应根据边坡各种地质界面、地质结构类型及其空间组合特征为基础进行综合判定，并应论证剪断相对软弱岩体的可能性。 (4)露天矿边坡应分别按不同荷载组合进行边坡稳定性计算，计算结果应符合相关规定。 (5)爆破振动力和地震力荷载可采用拟静力法，地震动峰值加速度应符合《中国地震动参数区划图》CB18306-2015 的有关规定。 (6)对存在多种破坏模式或多个滑动面的边坡，应分别对各种可能的破坏模式或滑动面进行稳定性计算，并应以最小安全系数作为边坡安全系数。 (7)对于碎裂岩体边坡、散体介质边坡，当破坏模式为圆弧形破坏时，宜采用简化毕肖普法、摩根斯坦一普赖斯法进行稳定性计算;当破坏模式为复合型破坏时，宜采用摩根斯坦一普赖斯法不平衡推力传递法进行稳定性计算。 (8)对于块状岩体边坡和层状岩体边坡，破坏模式为复合型破坏或折线型破坏时宜采用萨尔玛法和不平衡推力传递法进行稳定性计算;对两组及两组以上结构面切制形成的楔形破坏模式边坡宜采用楔体法进行稳定性计算。 (9)层状岩体边坡的倾倒变形或溃屈破坏，应以工程地质定性和半定量分析为基础，进行稳定性分析与计算。 (10)块状岩体边坡等的崩塌破坏，应根据划定的危岩体和不稳定岩体范围，采取定性及半定量的分析方法评价其稳定状况。 (11)影响边坡稳定的主要因素，尤其是可控因素，应进行敏感性分析。
          • 边坡稳定性评价
            • 边坡稳定性评价应包括: 边坡稳定状态的定性判断，边坡稳定性计算，边坡稳定性综合评价和发展趋势分析，确定各分区最优边坡角。 对露天矿边坡治理工程，应提出相应的工程措施和建议，并确定满足设计安全系数的支护结构抗力。
        • 露天矿边坡变形破坏防治措施(治理)
          • 露天矿边坡治理应根据边坡稳定性评价的结果，结合边坡安全等级、矿山生产的要求进行。边坡治理工程设计应安全可靠、技术可行、经济合理、可操作性强;宜结合矿山开采工艺，采用综合治理方式;采用的工艺应相对简单、易于实施且处理周期短:边坡治理工程实施后，边坡安全系数必须满足设计要求。露天矿边坡治理应综合选用削坡减载、疏排水和工程加固方法，并宜优先选用削坡减载、疏排水方法，工程加固宜优先选用锚杆加固。
          • 疏排水方法
            • (1)露天矿采场边坡地表排水系统应按矿区工程地质与水文地质条件、汇水面积、排水路径、截水沟排水能力等因素确定。 (2)露天矿采场边坡地下水排水宜采用自流排水、露天排水井巷排水和联合排水等方式。 (3)露天矿采场排水方式应与采矿工艺相结合，采场封闭圈以上宜采用截水沟自流排水方式，水文地质条件简单和涌水量不大的露天矿宜采用露天排水方式。 (4)潜在滑坡区后缘应设置截水沟，对后缘裂缝应提出遮盖或堵塞措施。 (5)支挡结构应设置泄水孔。 (6)边坡体疏排水孔应深入至潜在滑裂面以下
          • 削坡减载
            • (1)削坡减载应结合采矿设计进行，并应满足边坡稳定性要求。 (2)削坡应分台阶设计，并应提出控制爆破施工工艺要求。 (3)削坡减载宜与反压坡脚或其他边坡治理方式联合采用。
          • 锚杆和喷锚支护方法
            • (1)锚杆加固应按规程要求进行，包括确定锚固体与岩层间粘结强度、确定锚固段变形参数和应力分布的锚杆基本试验。当边坡变形控制要求严格或边坡稳定性较差时宜采用预应力锚杆加固补强。 (2)锚索预应力锁定值应根据地层条件及支护结构变形要求确定，宜取轴向受拉承载力设计值的 50%~65%。 (3)喷射混凝土强度等级不应低于 C20，喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa;喷层厚度不宜低于50mm，挂网钢筋直径宜为6~12mm，钢筋网的钢筋间距宜为 150~300mm。 (4)岩质边坡采用喷锚支护后，对局部不稳定的块体应采取加强支护的措施。
          • 抗滑桩和框架梁锚固方法
            • (1)抗滑桩桩长宜小于 40m;对于滑面埋深大于 25m、倾角大于 40°的滑坡，采用抗滑桩时应有专门论证。当滑坡推力较大时，可采用大截面矩形方桩或预应力锚拉。 (2)锚拉桩的锚索与水平面的下俯倾角宜采用 20°~30°;锚索的锚固力和最佳锚固深度应通过现场拉拔试验确定。 (3)采用框架梁控制边坡时，框架梁宜采用矩形或菱形形式，现浇混凝土强度宜在 C25 等级以上;框架梁节点锚杆宜采用 φ25~φ40mm 螺纹钢，长度宜为 4m 以上，全粘结灌浆，并与钢筋笼电焊连接。
          • 挡墙方法
            • (1)采用重力式挡墙高度宜小于12m。 (2)挡墙材料强度等级与适用范围见表 7.2-5。
          • 注浆加固方法
            • (1)注浆加固宜选用可注性较好，固结收缩小，粘结性、抗渗性、耐久性和化学稳定性良好，且环境污染小、工艺简单、施工操作方便、安全可靠的浆液材料。 (2)注浆压力不宜超过 2MPa。
      • 7.2.2 露天矿边坡监测
        • 露天矿边坡工作量监测工作规定
          • (1)露天矿边坡工程监测工作应坚持“综合监测、科学分析预测预报、保障安全的基本原则，并应遵循“定人、定时、定设备”的三固定方针。 (2)露天矿进行剥采前，应编制边坡工程监测方案。 (3)露天矿边坡工程监测工作等级，应根据边坡工程安全等级、边坡工程监测阶段等综合划分。 (4)露天矿边坡工程监测阶段可根据边坡工程监测时间节点按表7.2-6划分。 (5)露天矿边坡工程监测工作等级，应根据边坡工程安全等级和边坡工程监测阶段，按表 7.2-7划分。 (6)露天矿边坡工程监测项目应根据边坡工程安全等级，并综合考虑边坡工程实际监测需求，分别进行边坡巡视监测、变形监测、应力监测、地下水监测、爆破振动监测与其他监测等。监测项目和内容按表 7.2-8的规定进行。
        • 露天矿采场边坡工程监测
          • 露天矿采场边坡工程监测应根据边坡工程地质复杂程度、水文地质条件、边坡工程监测等级、变形特点和控制要求等选择边坡工程监测内容与方法，监测内容包括变形监测、应力监测、振动监测、水文监测和滑坡监测等。
          • 变形监测
            • (1)露天矿边坡应进行变形监测和支护结构变形监测，其中边坡变形监测应包括地表位移监测和深部位移监测。地表水平位移监测网和监测点的精度要求，根据不同的边坡安全等级应符合相关规定。 (2)监测网和监测点的初次观测，应在埋设标石 10~15d后进行;边坡变形监测频率应根据边坡位移速率和季节来确定，新布设点一周内每天应观测1次，位移趋于稳定后每月应观测 1~2次，雨季适当增加观测次数，暴雨前后增加观测密度。在边坡位移剧烈时，每日观测不应少于2次。 (3)监测网的观测应定期进行，建网的初期宜每个月观测1次，一年后可每三个月观测1次;当有异常情况时，应随时进行观测。监测期间，个别监测网点和监测点被破坏时，应补救恢复，并应进行监测结果的校核。 (4)地表裂缝错位监测宜采用伸缩仪、位错计等仪器。 (5)变形监测成果应包括:变形监测方案，监测仪器的型号、规格和标定材料，监测原始资料、变形曲线图、相对变形曲线图、变形速率图，变形监测成果分析与评述。
          • 应力监测
            • (1)露天矿边坡应力监测应进行边坡内部应力监测、支护结构应力监测和锚固应力监测。 (2)监测点的布设应根据边坡岩土性质与支挡结构特点、施工工艺、荷载大小及作用条件综合确定。 (3)应力传感器的选用应符合现场实际要求，量程应大于设计最大压力的1.2倍精度应小于满量程的0.5%。传感器埋设后，应进行检验性观测不少于5次，其中应该至少有3次连续校差在 2kPa 以下的稳定值。 (4)监测点应选择在应力典型断面处布置。 (5)锚杆应力监测时，应选择有代表性的锚杆测定锚杆应力和预应力损失;锚固力监测应重点布设在地质条件复杂、有代表性的部位;预应力锚杆的锚固力监测时，监测根数不应少于预应力锚杆总数的10%:非预应力锚杆的锚固力监测时，监测根数不应少于非预应力锚杆总数的 5%。 (6)应力监测成果应包括:应力监测方案，监测仪器的型号、规格和标定参数，监测原始资料与应力变化曲线，监测结果分析与评述。
          • 振动监测
            • (1)安全等级为1、Ⅱ级的边坡，应通过爆破振动监测或爆破试验确定爆破振动对边坡稳定性的影响。 (2)爆破振动监测应进行边坡质点振动速度和振动加速度的监测与测试。 (3)振动监测成果应包括:爆破振动监测方案(包括监测仪器、点位选择与实施采用的爆破参数)，监测原始数据，振动监测数据变化曲线，计算坡面允许质点振动速度下的最大一段控制药量，监测结果分析与评述。
          • 水文监测
            • (1)露天矿边坡应对降雨、地表水和地下水等水文情况进行监测。 (2)降雨监测应采用自动气象站或雨量计等计量仪器，对降雨过程、降雨强度、温度进行监测。 (3)地表水监测应采用三角堰等计量仪器，对地表水流量、降水后新出现的涌水点动态等进行监测。 (4)地下水水压的长期监测应选择位于境界线附近受采掘影响较小的钻孔设置水压计，对地下水位、孔隙水压力进行监测。 (5)地下水监测应在观测孔或抽水井中进行，可采用地下水位动态监测仪、立管式水压计和简易水位计;地下水监测孔的位置应根据水文地质条件、边坡部位和工程条件综合确定;地下水动态监测应覆盖整个矿山开采期，每月观测不应少于1次;季节变化或数据变化较大时应增加次数。 (6)对采用锚杆或混凝土抗滑结构加固的边坡，应进行地下水的水质监测。 (7)地下水监测成果应包括:监测方案，采用仪器规格、参数，监测原始资料，变化曲线，监测结果分析与评述。
          • 滑坡监测
            • (1)滑坡监测应进行施工安全监测、防治效果监测和动态长期监测，监测数据宜采用自动化方式采集。滑坡监测应采用多种手段互相验证和补充，可进行地表裂缝位错监测、变形监测、滑坡深部位移监测、地下水监测、孔隙水压力监测和滑坡应力监测。对于复杂的滑坡防治工程，应建立地表与深部相结合的综合立体监测网。 (2)施工安全监测应对滑坡体进行实时监控，宜采用24h自动定时观测方式，监测点应布置在滑坡体稳定性差或工程扰动大的部位，力求形成完整的剖面。 (3)防治效果监测应结合施工安全和动态长期监测进行，监测周期不应少于一个水文年，数据采集时间间隔宜为7~10d，在外界扰动较大时及暴雨期间，应加密观测次数。 (4)滑坡动态长期监测宜沿滑坡主剖面进行，监测点的布置可少于施工安全监测和防治效果监测。监测内容应包括滑带深部位移监测、地下水位监测和地面变形监测。数据采集时间间隔宜为 10~15d。动态变化较大时，可适当加密观测次数。 (5)滑坡监测成果应包括:监测方案，监测仪器设备规格、型号及系统功能，监测数据原始资料及变形曲线，监测成果分析及评述。
• 第二篇：矿业工程相关法规与标准
  • 8.相关法规
    • 8.1矿山资源开采与建设相关法规
    • 8.2矿山工程施工安全相关法规
  • 9.相关标准
    • 9.1施工技术及安全标准
    • 9.2施工质量验收标准
• 第三篇：矿业工程项目管理实务
  • 10.矿业工程企业资质与施工组织
    • 10.1矿业工程企业
    • 10.2施工项目管理机构
    • 10.3矿业工程施工组织设计
    • 10.4矿业工程施工准备与实施
  • 11.工程招标投标与合同管理
    • 11.1工程招标投标
    • 11.2工程合同管理
  • 12.施工进度管理
    • 12.1矿山工程施工进度计划编制
    • 12.2矿山工程施工进度控制
  • 13.施工质量管理
    • 13.1矿山工程质量管理体系
    • 13.2矿山工程施工阶段质量控制
    • 13.3矿山工程施工质量检验验收
  • 14.施工成本管理
    • 14.1矿山工程项目投资
    • 14.2矿山工程成本构成与计算
    • 14.3矿山工程成本管控
  • 15.施工安全管理
    • 15.1矿山工程安全管理体系
    • 15.2矿山工程施工安全管理
    • 15.3矿山工程生产安全事故预防与火灾控制
    • 15.4矿山工程职业健康保护
  • 16.绿色建造及施工现场环境管理
    • 16.1矿山项目绿色建造
    • 16.2施工现场及环境管理
  • 17.施工文档管理及项目管理新发展
    • 17.1矿业工程技术文档管理
    • 17.2矿业管理工程新发展