[科普中国]-天井爬罐法掘进

天井掘进介绍

矿山井下相邻两阶段间垂直或倾斜通道的掘进作业。天井掘进工程量与矿山的采矿方法有关。在金属矿山基建期间，占井巷工程总量的10%～15%，而在矿山生产期间占掘进总量的40%～50%。加快天井掘进，对保证基建矿山早日投产和生产矿山实现持续均衡生产，均有十分重大意义。天井掘进法，按作业工人的工作位置，可分为井内施工法和井外施工法。井内施工法由工人在天井内架设工作台或借助机械升降容器进入井内进行掘进作业。井内施工法又分为有普通法、吊罐法和爬罐法。井外施工法则由工人在天井上部或下部硐室操作钻进设备或进行深孔凿岩爆破，以完成天井的施工。井外施工法又分为钻进法和深孔爆破法。

工艺流程采用天井爬罐法掘进时（见图1），首先开凿爬罐的避炮硐室，随后用普通法将天井上掘3～5m，以便安装导轨，每节导轨用两根涨壳式锚杆固定在天井顶帮上。待完成准备工作后，主爬罐沿导轨上升至工作面，在爬罐顶面工作台上进行凿岩、装药、联线、接长导轨等作业，同时在下部平巷用铲斗式装岩机出碴。工作时靠辅助爬罐上下联络，爆破前将爬罐下降避炮，爆破后借助导轨内的压气、水管进行通风，然后爬罐又升入工作面进行下一循环掘进作业。该法特点是：爬罐升降不靠绞车提升，所以不需要钻凿中心孔，掘进天井的高度和角度不受严格限制，适应性强，只要围岩稳固，就可以掘进各种条件的天井。

1—主爬罐；2—导轨；3—副爬罐；

4—主爬罐软管绞车；5—副爬罐软管绞车

排罐结构爬罐由主爬罐、辅助爬罐、导轨装置、压气管或电缆绞车等组成。按动力分为气动、电动、柴油液压驱动三种。气动爬罐适于掘进小于200m的天井，电动和柴油液压爬罐适于掘进小于1000m的高天井。爬罐由原动机经减速器驱动行走齿轮，沿齿条导轨上下爬行，导轨用锚杆固定在天井壁上。气水管装在导轨内。爬罐上安装有离心调速器和安全卡，用于限制下降速度不超过0.9m/s和防止“跑罐”。爆破时爬罐下放到天井下部避炮硐室内。随着天井的延伸，逐步接长导轨，掘通后拆下。2

爬罐分类爬罐按其行走的动力不同，可分为气动、电动、内燃机牵引三种。（1）气动爬罐因供气软管过长，气压损耗大，严重影响气动马达的驱动功能，天井掘进高度一般限制在100m以内。（2）电动爬罐的驱动功能受电缆长度影响较小，适用于掘进高度在100m以上的天井。（3）内燃机牵引的爬罐爬行速度快，驱动能力大，天井掘进高度不受限制，导轨由四根直径32mm的钢管、齿条和厚钢板焊接而成，有直导轨和曲导轨两种类型。

应用情况天井爬罐法掘进于1957年由瑞典研制成功。该法适应性强，在瑞典、法国、前苏联、挪威等国矿山和地下水电工程中都得到广泛应用。挪威水电站采用内燃机牵引的爬罐，掘进长980m，倾角45°的引水斜井，班进尺2.2m，工效达4.5～4.94m3/工班：加拿大埃里特卡克（Euiot Cake）铀矿在1974年4月采用爬罐法掘进了一条长550m的独头天井。中国自1964年开始应用气动和电动爬罐掘进天井，效果较好。镜铁山铁矿于1978～1980年采用爬罐掘进天井，总进尺4111.7m；1982年4～9月龙烟铁矿掘进队采用爬罐掘进天井，总进尺891.3m，平均月进度达178m。

本法适用于稳定岩层，可掘进倾斜和急倾斜的高天井、盲天井，安全条件好；缺点是设备较复杂，初期投资大，辅助时间长，操作技术要求较高。