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竖井

竖井,洞壁直立的井状管道,称为竖井,实际是一种坍陷漏斗。在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。长条状是沿一组节理发育的,方形或圆形则是沿着两组节理发育的。井壁陡峭,近乎直立,有时从竖井往下可以看到地下河的水面。

竖井是洞壁直立的井状管道,实际是一种坍陷漏斗。在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。井壁陡峭,近乎直立。竖井被广泛应用于水利水电工程的取水、引水、通排风、溜渣、补气, 竖井施工具有占地面积小、对周边施工干扰少等特点。然而, 竖井施工空间小、工期长、登高及临边作业多、通行不便,导致竖井施工的安全风险突出。

坎儿井是一种结构巧妙的特殊灌溉系统,它由竖井、暗渠、明渠 和涝坝四部分组成。总的说来,坎儿井的构造原理是:在高山雪水潜流处,寻其水源,在一定间隔打一深浅不等的竖井,然后再依地势高下在井底修通暗渠,沟通各井,引水下流。地下渠道的出水口与地面渠道相连接,把地下水引至地面灌溉桑田。

竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道,也是送气通风口。井深因地势和地下水位高低不同而有深有浅,一般是越靠近源头竖井就越深,最深的竖井可达90米以上。竖井与竖井之间的距离,随坎儿井的长度而有所不同,一般每隔2070米就有一口竖井。一条坎儿井,竖井少则10多个,多则上百个。井口一般呈长方形或圆形,长1米,宽0.7米。乘车临近吐鲁番时,在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上,就可以看见顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包,形如小火山锥,坐落有序地伸向绿洲,这些,就是坎儿井的竖井口。

这种手摇辘轳,原是提取井水的起重装置,是从杠杆演变来的汲水工具。它是在井上竖立井架,上装可

用手柄摇转的轴,轴上绕绳索,绳索一端系水桶。摇转手柄,使水桶一起一落,提取井水。在开挖竖井时,这种辘轳也被用来运送泥土。因为从坎儿井底将掏挖的大量泥土运至地面,劳动强度较大,采用这种装置不仅快捷而且省力。

但手摇辘轳只适用于开挖深度在10米以内的竖井,竖井太深,人力太小,无法摇动辘轳,这时需要的,是畜力辘轳。畜力辘轳,是一种以畜力为动力的挖掘坎儿井的动力设备,适用于竖井深度达几十米的坎儿井挖掘。虽然开挖和清理坎儿井淤泥时,使用的动力都是以机械设备为主,但这些都是在古代人的智慧上演变而来的。

竖井开拓是指主要开拓巷道采用竖井的开拓方法。当矿体倾角大于45°或小于15°,且埋藏较深时,常采用竖井开拓。由于竖井的提升能力较大,故常用于大中型矿井。竖井开拓法在矿床开采中被广泛采用。

竖井内的提升容器可以是罐笼或箕斗,或既有罐笼又有箕斗,这些井筒分别称为罐笼井、箕斗井和混合井。罐笼提升灵活性大,但生产能力低,箕斗井提升能力大,但不能提升人员和材料,装矿、卸矿系统复杂。

一般认为,铁矿石年产量在30万吨以下,井深在300m左右时,采用罐笼提升;铁矿石年产量超过50万吨,深度大于300m时,通常采用箕斗提升;当开拓深度较大、地质条件复杂、施工困难时,为减少开拓工程量和适当减少井筒数目,可考虑采用混合井。

竖井根据其与铁矿石矿体的位置的不同有下盘竖井、上盘竖井、侧翼竖井和穿过铁矿石矿体的竖井四种。

结合竖井形体参数、施工环境及地质, 合理选定施工方法、有效固化施工流程, 可进一步提高竖井施工安全保障。

结合断面大小、井深、地质条件、工期及质量要求等, 竖井开挖支护通常在正井法和反井法中选用, 亦有地质条件复杂的大型竖井( 例如溪洛渡水电站左岸地下电站出线竖井上段) 综合运用了正井法和反井法。其中正井法又分为全断面正井开挖及反井钻成井后人工扩井溜渣正井法。

竖井开挖支护施工流程为“井口加固防护→竖井井口段开挖支护→竖井卷扬提升系统( 贴井壁爬梯) 安装验收→竖井中、下部开挖支护,必要时增加通风及截排水设施→竖井贯通段开挖支护( 保证贯通段厚度及贯通段支护平台可靠) ”的程序进行。


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