天井用于連接礦山上下兩個開采水平,提升下放設備、材料、行人以及用于通風、勘探礦體等。專門用于放礦的天井,也稱溜井。
由于天井用途不同,其斷面形狀和尺寸也不相同。斷面形狀一般為矩形和圓形。斷面尺寸為(1. 5m×1.5m) - (3. 0m ×3. 0m).
1 淺孔爆破法
天井自下而上的掘進稱為反向掘進,工人站在人工搭筑的工作臺上進行鉆孔、爆破作業。工作臺每循環架設一次,工作臺與工作面距離為2 -2.5m。采用上向式鑿巖機打孔。
炮孔數目計算和炮孔布置原則與水平巷道掘進相同,表8-7所示為天井掘進炸藥單耗。
表8-7天井掘進炸藥單耗 (kg/m
3)
掘進斷面/m2
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巖石的堅固性系數f值
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4-6
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8 -10
|
12 -14
|
<4
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1. 70
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2. 15
|
2. 70
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4-6
|
1. 60
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2. 03
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2. 55
|
6-8
|
1. 50
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1. 92
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2. 40
|
炮孔深度為1.6 -1.9m,孔數為2.5-3.5個/ m
2。掏槽方式常用直孔或半楔形掏槽,如圖8-16所示。

圖8-16 淺孔爆破法
這種方式在掘進高天井時,通風、提升條件差,工效低且不安全,僅在掘進盲短天井或在巖層破碎地帶以及掘進某些特殊形式的天井時應用。
圖8-17所示為天井炮孔排列的幾種形式,常用的炮孔排列有螺旋形掏槽、對稱直線掏槽、三角柱掏槽、不規則桶形掏槽等。具體尺寸要求視巖石情況而定,一般孔深為1. 7m左右。

圖8-17 天井炮孔布置(單位:mm)
(a)斜天井螺旋形掏槽;(b)螺旋形掏槽;(c)對稱直線掏槽
2 深孔爆破法
深孔爆破法用深孔鉆機自上而下或自下而上沿天井全高鉆鑿一組平行深孔,然后分段,自下而上依次爆破,形成所需的斷面和一定高度的天井。
掘進過程中,工人不進入天井內作業,其優點是工作安全、作業條件好,是近期掘進天井行之有效的一種方法。
(1)炮孔布置。炮孔布置與豎井掘進時的炮孔布置相同,也有掏槽孔、輔助孔、周邊孔之分。不同之處是掏槽孔布置有兩種,即以空孔為自由面的掏槽方式和以工作面為自由面的漏斗掏槽(漏斗爆破)法,前者應用較為廣泛。由于天井斷面較小,爆破時巖石夾制力較大,故在以空孔為自由面的掏槽中大多采用小直徑深孔、大直徑空孔的直孔掏槽,以利于提高爆破效果(見圖8-18)。其炮孔布置應根據巖性、孔徑、掏槽方式及天井斷面大小確定。

圖8-18 反井掘進典型掏槽方式
在分段爆破時,第一段掏槽孔至空孔的距離要小一些,以確保巖渣清除干凈,一般為空孔直徑的2.6 -5倍。
每段掏槽孔的深度(”按式(8-6)計算:

(8-6)
式中d-掏槽孔直徑,m;
D-空孔直徑,m;
a-掏槽孔至空孔中心的距離,m。
當D=d、取a=3. 2d時,h=200d。
漏斗爆破法是在天井內穿鑿若干大直徑炮孔,炮孔位置應根據大孔徑的爆破漏斗試驗結果和天井斷面大小與形狀來確定。一般方形斷面的天井至少布置5個深孔。爆破時以單孔爆破漏斗方式掏槽,然后按一定順序分段起爆,每段只爆一個孔,并為下一個孔的爆破開創自由面(見圖8-19)。

圖8-19 漏斗爆破法(單位:mm)
(2)炮孔直徑。采用潛孔鉆時,孔徑為90 - 150mm;采用FJI -700型深孔鉆機時,孔徑為51 - 76mm。
(3)炮孔數目。炮孔數目一般根據類似礦山經驗和試驗結果確定,也可按式(8-7)計算:

(8-7)
式中K-斷面系數,參考表8-8;
r-每米炮孔裝藥量,kg/m;
S-天井斷面,m
2;
q-單位炸藥消耗量,kg/m
3,、
表8-8斷面系數
斷面尺寸/ m2
|
K
|
2×2
|
1.0
|
1. 2 × 1. 5
|
1. 04
|
1. 5 × l. 5
|
1.2
|
(4)分段高度。深孔爆破法掘進天井時,雖然是一次鉆完炮孔全部深度,但由于巖石爆破后產生膨脹,為了保證每次爆破所需的補償空間,要采取分段爆破。分段高度取決于巖石性質、天井斷面、孔徑大小等因素。一般情況下,巖石易爆時,段高較大;巖石難爆時,段高則較小。例如,云南某鐵礦采用深孔爆破法掘進天井時,由于該礦的巖石節理、裂隙發育、爆破性好,同時又采用100 - 110mm直徑的深孔,因此,長度為15m以內的天井,采用一次起爆;15 - 25m長的天井,分兩段爆破;大于25m的天井分三段爆破,爆破效果良好。在爆破條件較好時,天井長度在20 -40m以內,一次起爆也獲得了滿意的效果。