竖井改绞前的多中段巷道施工方法.pdf

2 0 0 3年 8月 第 3 2卷第4期 有色矿山 No n f e r r o u s Mi n e s ． ， 2 0 0 3 v0 1 ． 3 2 No． 4 竖井改绞前 的多中段巷道施工方法 路增 祥 长沙 矿 山研 究院 。 湖 南 长沙 4 1 0 0 1 2 [ 关键词】竖井 ； 改绞 ； 多中段巷道 ； 施工方法 【 摘要】望儿山金矿主竖井施工期间和施工结束后， 为加快工程进度， 研究并实施了利用凿并设备设施进行 多中段巷道施工的新工艺。实践证明， 采用的施工工艺， 在严密合理的施工组织管理下， 既保证了施工安全， 又节 省了大量的人力与财力， 缩短了建井总工期。 【 中囝分类号】 TD 2 6 3 【 文献标识码】B 【 文章编号 】1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 3 0 4 ． 0 0 0 4 0 4 Co ns t r u c t i o n me t h o d o n mu l t i - l e v e l dr i f t e x c a v a t i ng b e f o r e c h a ng i ng bu c ke t t o c a g e o f t he s h a f t ho i s t i ng s y s t e m LU Ze n g xi a ng C h a n g s h a I n s t i t u t e o fMi n i n g R e s e a r c h ，C h a n g s h a 4 1 0 0 1 2 ，C h i n a Ke y wo r d s s h a f t ，h o i s t i n g s y s t e m c h a n g i n g ，mu l t i l e v e l d rif t ，c o n s t r u c t i o n me t h o d Ab s t r a c t Du r i n g a n d a f t e r t h e p e r i od o f c o n s t r u c t i o n o f t h e ma i n h o i s t i n g s h a f t i n W a n g ’ e r s h a n Go l d M i n e ，a n e w c o n s t ru c t i o n me t h od o n mu l t i l e v e l d r i f t e x c a v a t i n g wa s p r a c t i c e d b y u s i ng t h e e q u i p me n t s a n d i nst a l l a t i o ns wh i c h we r e u s e d i n s h a f t e x c a v a t i n g i n o r d e r t o i mp r o v e t h e s p e e d o f e n g i n ee ri n g c o n s t r u c t i o n．Th e c o n s t r u c t i o n a l p r a c t i c e p r o v e d t h a t t h e c o n s t r u c t i v e s a f e t y wa s a s s u r e d wi t h t h e c l o s e ，r e a s o n a b l e c o n s t r u c t i o n c o n t r o l ，an d p l e n t y o f l a b o u r s a n d c o s t s n e e d i n g i n t h e mi n e c o n s t ruc t i o n we r e e c o n o mi z e d．I n t h e me a n wh i l e ，t h e g e n e r a l p e ． r i od of m i n e c o n s t ru c t i o n，t o s o m e e xt e n t ，wa s r e d u c e d． 1 引言 金属矿 山受矿床赋存条件 的限制， 矿床 的地下 开拓方式 多为多 中段 开拓 。当矿 床采用 竖井 开拓 时， 由于工程施工受多方 因素的影响， 竖井施工结束 后， 很难实现马上转入竖井 的永 久装备施工。若进 行临时改绞， 利用凿井用单筒绞车提升临时罐笼， 既 增加临时改绞费用投入， 又增加改绞工期。同时， 在 电耗相等的情况下， 提升能力又相对较小， 施工成本 相对较高。因此， 寻求合理的施工方法， 是矿建技术 工作者所追求的 目标。 望儿山金矿为加快工程施工进度， 降低工程施 工成本， 研究并实施了利用凿井设备设施， 进行多中 [ 收稿 日期 】 2 0 0 3 0 5 0 7 [ 作者简介】路增祥 1 9 6 5一 ， 男， 陕西富平人， 高级工 程师 ， 长沙矿 山研究院 在读硕士研 究生 。从 事矿 山生产 及建 设的组织管理与技术工作。 段巷道 施工 的方法， 在主竖井 施工期 间完成 一3 1 0 m 中段巷道掘进近 9 0 m， 竖井施工结束后， 完成各类开 拓工程量近 2万 m ， 取得了较好的社会效益和经济 效益。 2工程 概况 金仓矿业有限公司望儿 山金矿深 部扩 建工程， 是一座设计矿 石生 产能 力为 1 6 ． 5万 t ／ a的新建矿 井， 采用北翼主竖井与南 翼 回风井 的两侧 翼开拓方 式。北翼主竖井共开拓 四个 生产运输 中段、 一个装 矿水平和一个粉矿 回收斜 井， 四个 生产运输中段分 别是 一3 1 0 、 一3 5 0 、一3 9 0 m 和 一4 3 0 m 中段， 一个装 矿水平是 一4 5 5 m皮带道 。矿 山正常生产过程 中， 各 中段生产的矿石和废石分别汇集到 1 、 2号主矿石仓 和 3 、 4号主废石 仓， 分别通过 安装在矿仓 下 口的振 动放矿机和安装在 一4 5 5 m 装载水平 皮带道 中的 皮带运输机， 经计量斗给入箕斗， 提 升到地表 。 维普资讯 第 4期 路增祥 竖井改绞前的多中段巷道施工方法 5 3 1 0 m 生产水平是北翼主竖井与南翼风 井贯 通的主要水平， 也是矿井在投入生产后的 回风水平。 按矿井建设方案， 一3 1 0 m水平的施工是待风井井筒 施工结束后， 利用风井进行施工任务， 与主井侧施工 的车场段贯通 ， 完成整个 水平的施工 任务。但 由于 风井区域水文地质条件较 为复杂， 在井筒施工结 束 并施工 5 8 m 巷道后 ， 因井筒 及平巷 的涌水量 过大 、 施工进度十分缓慢 、 施工成 本和工程基建 投资猛增 等原因， 放弃了南风井侧对 一3 1 0 m水平的施工。总 长度为 1 3 0 0 m 的贯通 巷道 施工 任务改 由主竖井承 担， 加大 了主井侧 的工程施工任务和施工压力 ， 如若 施工组织不善， 将会造成工程的严重拖期， 给企业造 成较大的经济损失。 一 3 5 0 m水平除主车场和主运输大巷外， 还有主 溜井卸载车场及卸载站 、 采区溜井及装载站、 坑 内炸 药库 等工程， 累计开拓工程量近 3万 m 。 一 3 9 0 m水平设计没有给出基建工程量， 但考虑 到一旦井筒装备结束后进 行施工， 掘 进爆破可能会 给井筒装备造成破坏， 或是进行施工防护， 给掘进施 工造成影响， 因而， 在基 建施工 中仅安 排 了 4 0 m 的 施 工 任务 。 粉矿 回收斜井上与 ～4 3 0 m 中段巷道相连， 底部 在 一4 9 0 m标高与主竖井贯通 ； 中央泵房变 电站及水 仓布置在 一4 3 0 m中段车场 周围， 包括 一4 3 0 m 中段 各车场在 内， 总开拓量达 1 6 0 0 0 m 。 为确保主溜井系统、 粉矿 回收系统 、 中央泵房变 电站及水仓等工 程在永久提升 系统安装前形成， 加 快 一3 1 0 m水平与南翼风井的贯通速度， 以最大限度 加快工程施工速度， 缩短工程建设周期， 在工程施工 实践中， 利用凿井设备设 施进 行 多中段平行 施工的 工艺， 取得了 良好的工程建设速度 ， 有效地缩短了建 井总工期。 3 施工方 法 3 ． 1 凿井设备设施 望儿山金 矿主竖 井设 计 净直 径为 4 ． 5 m， 井深 5 6 5 m。施工时采用标准 Ⅲ型亭式井架 ， 提升机采用 X KT1 2 ． 52 B一2 0型 提 升 机 ， 配 备 电 机 功 率 5 0 0 k W， 3 m 或 2 m2 矸石 吊桶单钩 提升。另外， 还 有多台凿井绞车及其它相应施工设备。 3 ． 2 施工工艺 3． 2． 1 中段 施 工 方 法 中段马头门施工结束后， 随井筒的下掘， 在马头 门底板上掘出溜矸槽 如图 1所示 。溜矸槽的大小 可根据工程实际需要 确定， 能够储 存平巷掘进 时一 个循环作业所 产生 的废 石量即可。在工程施工 中， 溜矸 槽大 小确 定为上 口宽 2 ． 5 m， 长 4 ． 2 m， 下 口宽 0 ． 8 m， 最大深度为 5 m， 总体积约 1 7 ． 3 m3 ， 溜矸槽与 井筒 以井壁混凝土相隔。为保证井壁在溜矸槽使用 过程中不致损坏 ， 该 处井壁被 加厚 到 8 0 0 mm， 与井 筒其它部位混凝土一 同浇筑。浇筑时， 在溜矸 槽底 部预留出一个 8 0 0 mm6 0 0 mm 宽 高 的溜矸 口， 并预埋钢板， 以备 后期安装放矸 溜嘴。溜矸 口轴线 方向与溜矸 槽 底面 平 行， 均 与 水平 面 成 4 5 。 夹 角。 竖井开始下掘 后， 要及时 在溜矸槽上 口铺设 临时格 筛及轨道 ， 并下放 2台侧卸式矿车， 以备使用。 A A 圈 1 溜矸檀施工示意图 l 一主 竖井 ； 2 --马头 门 ； 3 一溜矸槽 ； 4 一 溜矸 I l 随竖井的继 续下掘， 吊盘也在不断下放 。当吊 盘下放到图 1所示 AA位置 以下 2 m 时， 即可 在 AA位置设井筒密封 盘及带有 闸 门的溜矸 嘴。图 1中的尺寸 可根据 吊桶 的高度、 提升 中心线 至溜 矸嘴边缘 的距离及 溜矸 嘴底面 的角 度进行 综合 确 定。井筒密封盘的安装应满足 吊桶通过位置要 留有 通过 口， 通过 口装有 与封 盘钢 梁绞结 的活 动盖 门。 活动盖门的尺寸应能够满足吊桶及滑架安全通过的 要求， 其强度应满足在其关闭时， 能够承受 吊桶 自重 及其所装载的矸石重量。根据井筒中提 吊设施 的布 置 ， 密封盘 留有各种 管缆 及悬 吊钢 丝绳 的通过 口。 当吊盘及悬 吊设 施不移动 时， 这些通过 口与管缆及 钢丝绳之 间的空隙全部用木块 堵塞严 实； 当 吊盘或 悬 吊设施 移动时。 将木块拿开后， 再移动吊盘或悬吊 设施。非预留通过 口位置 全部 用 5 mm 的花纹 钢板封闭严实。溜矸嘴及其闸门的安装应满足闸门 关门时能够完全 阻挡废石 流出， 并不影 响 吊桶 的上 下运行 ； 闸门打开时， 废石能全部装入吊桶 。 当竖进掘进到下一 中段并展开该中段马头门掘 砌及小断面巷道施 工时， 即可安排上 、 下中段平行施 工 在 下中段凿岩期 间， 上 中段出矸并提 升； 下 中段 维普资讯 6 有色矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 出矸并提升期 间， 上 中段进行 凿岩， 依次交叉作业 。 但应以优先保证下 中段 工程施工 ， 及早转入井筒 施 工为前提进行 施工组织。当竖井 施工结束后， 在井 筒永久装备前 ， 可采用此法在 利用竖井提升 时间的 基础上， 全面展开各中段巷道 包括 主溜井系统 的 施工， 掘井所产生的废石全部采用侧卸式矿车运输 ， 通过溜矸槽转 载到 吊桶中后， 提升到地表 。 3 。 2 。 2溜 井 系统 施 工 方法 主溜 井及矿仓是矿 、 废石运输和暂 时存放的重 要工程， 矿仓下 口与皮带道相连 ， 溜井上 口与溜井卸 矿站及卸载车场相接。在矿井建设 施工过程 中， 通 常情况下皮带道前端 与主竖井相连 ， 上部 与主溜井 系统相连 ， 其施工速度 的快 慢， 施工 工期的长短 ， 对 主溜井系统能否及早形成， 起着至关重要 的作用， 也 直接影响着整个矿井的建设工期。 设计 皮带道及主溜井系统如图 2所示。其具体 施工工艺 第一步， 在 井筒 施工期， 先完成 图 2所示 的联络道 1 2 、 计量 硐室 1 1 及 2 m 皮带道工程， 联络 道马头门及计量硐室的支护与井筒井壁浇灌同时进 行 。第二步， 在井筒施工结束后 ， 由于吊盘上的其它 设备设施 已经拆 除， 可将 其按 密封盘 的方 式进行改 造 其 固定仍用原悬 吊钢 丝绳 ， 然后再用钢 材将计 量硐室靠井筒一侧封 闭， 按 中段巷道施工 时的方式 和要求， 在计量硐室底部安装放矸溜嘴， 将计量硐室 改造为临时矸石仓， 并在计量硐室上 口、 皮带道底板 水平安装临时格筛， 格筛上及皮带道敷设 临时轨道 。 B B 剖面 图 2 皮带道及主溜井系统图 1 一主竖井 ； 2 一 中段 车场 ； 3 一皮 带 道 ； 4 一 卸载 车 场 ； 5 1号 主 溜井 ； 6 1 号 矿仓 I 7 3号 主溜 井 ； 8 3号 矿仓 ； 9 2号 短溜 井 矿仓 ； 1 0 4号 短 溜 井 矿 仓 ； 1 1 一箕 斗 计 量 硐 室 ； 1 2 、 1 3 、 1 4 一联络道 ； 1 5 一 配电硐室 ； 1 6 一 人行 、 通风 天井 ； 1 7 一车 场联络 巷 ； 1 8 一溜井检 查平巷 ． 第三步， 按设计方位及规格施工 皮带道 3 、 配 电硐 室 1 5 、 联络道 1 3 、 联络道 1 4及人行、 通风天井 1 6 。第 四步， 小断面反井法施工 1 、 3号矿仓及主溜井， 反井 法施工 结束后， 及时在矿仓下 口安装临时放矸漏斗。 临时放 矸漏斗安装结束后， 对 1 、 3号 矿仓及主溜 井 进行刷大 。溜井及矿仓刷大时 产生的废 石通过 放漏 斗的方 式， 装入侧翻式矿车， 运送到临时矸石仓格筛 上卸入临时矸石仓， 最后通过放矸溜嘴装入 吊桶 ， 由 吊桶提 到地表翻矸 台卸 载。第五 步， 在对 1 、 3号矿 仓及主溜井进行刷大 同时， 采用 同样 的施工方法进 行 2 、 4号矿仓 的反 井法施工和刷大 。第六 步， 对 皮 带道及 四个矿仓进 行混凝土支护 。支护 时， 皮 带道 及矿仓 下 口同时进行， 矿 仓的支护 随着矿仓下 口支 护的结 束顺序展开。其它支护工程待 皮带道支护结 束后进行 。 4 存在的问题及对策 。 矿 井建设过程中采用竖井改绞前的多 中段巷道 施工方法时， 能够缩短建井总工期， 同时也对工程投 资的大 小及矿 井投 产后企业 经济 效益 有很大 的 影 响， 若使用不 当， 不但收效甚微 ， 甚 至会 造成工程投 资的增加， 或造成工程工期的拖延。因此， 在采用该 方法时， 需注意 以下几方面的 问题 。 1 工程施工前， 要根据工程设计情况编制施工 组织设计 。编制 施工组织设计 时， 可利 用网络计划 技术， 认真进行工程排队， 找出网络图中的关键线路 并对其进行分析 ， 寻找其 中能够安排平 行作业 的工 程子项 ， 对工程施工 的各个 阶段的施工 内容及其工 期安排进行分析， 选择恰 当的施工方案， 合理配置施 工力量 ， 以使各项工程进度均衡发展 。 2 由于工程施工 中存在的不确定因素， 如 施工 环境和条件的变化 、 施工方案的不 同、 材料供应 的影 响 、 施工人员的素质状况 、 劳动 生产率的高低等 ， 对 于不同阶段 、 不 同子项工程的施工进度和工程工期， 产生着很大的影响。因此 ， 工程施工过 程中， 工程建 设 的相关管理人员一方面要根据各子项工程的施工 进度 ， 结合其计划工期安排， 定期对施工网络图进行 分析、 调整和修改， 以使其对工程建设有较强的指导 性和适用性 ； 另一方面， 要对工程进 度相对滞后， 可 能会对工程总工期 产生影响的子项工 程加强管理 ， 必要时调整施工力量， 以促进工程进度加快。 3 利用凿井设 施进行多 中段平行施工 ， 礅罐 、 坠物 、 坠落和炮烟 中毒等事故 的危 害较大， 因此， 在 }圉灌 l 濉 I 哦 维普资讯 第 4期 路增祥 竖井改绞前的多中段巷道施工方法 7 施工过程中必须把安全工作放到首位 。施工前要根 据各作业场所的具体情 况和工作 特点， 制 定出周密 详细的安全措施 ， 并设立专职和兼职安全员， 检查和 落实安全措施 的落 实和执行情 况， 教育工 人增强安 全 防范意识， 防止事故发生。 4 利用凿井设施进行多中段平行施工， 各中段 的施工均要凿岩、 放炮、 通用、 装运 、 提升等相 同的作 业工序， 相互之间影响较大， 特别是提 升工 作， 由于 各施工点为 了保证 自己施工任务 的完成， 争夺提 升 时间现象经常发 生。因此在施工 中， 需设专 人进 行 施工调度， 或是成立专门的提运工区， 专门负责各中 段废石的提升和地表卸 载运输工作 ， 由提运工 区根 据各 中段的施工 任务 、 施工速 度和 当班待提矸 石量 等情况 ， 合量安排提升时间， 确保各施工点的施工不 受影响。 5 结语 1 矿井建设总工期 的长短， 不仅对工程投资有 较大的影响， 而且会对 矿井投产后 的企业经营效 益 产生较大的影响。竖井改绞前的多 中段巷道施工方 法 。 是缩短矿建总工期的有效途径之一 。 2 2 1 2 程建设过程中若采用该方法 时， 一是要对 控制工程施工 工期 的 网络图 中的关键 线 路进行 分 析， 查找关键线路 中可能存在 影响矿建 总工 期的工 序和环节， 尽可能 的安排 和组织平行 作业。必要 时 可投入一定量 的措 施工程， 为组织和安排 平行作业 创造作业条件 ； 二是在建井准 备期进行 提绞设备设 施选 型、 布置时， 就要充分考虑到一旦采用该方法施 工时， 对提升能力的要求 ； 三是在竖井井筒及马头门 施工时需完成相应的措施工程 ， 一旦井筒施工结束， 即可进行接矸平台及放矸溜嘴的安装。 3 工程施工 中投入 必要的措施工程， 是加快工 程施工速度 、 缩短工程工期 的良好途径， 但 由于措施 工程量的投入 ， 同时也增加了工程总投资。因此 ， 措 施工程的投入 ， 一定要在满足使用功能的前提下 ， 尽 可能的减少措施工程的投入。 ． 4 采用多中段平行施工工艺时， 施工安全管理 工作较为复杂。施工前要制定出详细的安 全保障措 施， 施工 中要有专人负责， 具体检查 和落实， 防止坠 物、 坠落和炮烟中毒等事故发生。 5 采用多中段平行施工工艺时， 要有严密合理 的施工组织管理方 式， 特别要 加强施工 中的生产调 度， 防止平行作业过程 中的相互干扰对 工程施工带 来影响。 国外采矿装 备趋势 采矿工业是全球经济发展的支柱 ， 近年来发达 国家 的采矿设备发展迅速 ， 新产 品、 新技 术不断涌现。以 下是 当今国外采矿装备 的趋势。 1 露天采矿装备 。随着露天矿井开采规模的大型化 ， 国外露天 矿先进采矿装备有两大特点 一是采矿 装备大型化， 二是装备 自动化智能化。1 9 9 5年小松公 司推出了 2 7 2 t 的 9 3 0 E矿 用汽车， 1 9 9 8年卡 特彼勒公 司又推出了 C AT 7 9 7型 3 2 7 t 矿用汽车。为了与大型矿 用汽车配套 ， P H4 1 0 0型电铲斗容 已达 3 5 m3 ， 4铲就 可装满一辆 3 2 7 t 级矿用汽车。5 9 R、 6 1 R牙轮钻机 钻孔孔径 已达 4 4 5 mm， 轴 压力达 1 8 4 t 和 1 5 2 t ， 扭矩达 2 万 N m和 3万多牛顿 米。进入 2 0世纪 9 0年代 以来， 国外露 天矿大型设备单机载荷计算 机实时监控 已有 了成功的应用。近年来， 美 国模块采矿系统公 司、 卡特彼勒公 司借助于全球定位系统 G P S 和高性能的数据 通讯网络技术， 先后开发 了有关计算机软件， 对各种设备进行 自动化智能化控制管理 。 2 地下采矿装备 ①装备成龙配套 ， 机械化程度高。国外先进地下矿采矿装备从凿岩装药到装运 ， 井下 全部实现 了机械化配套作业， 各道工序无手工体力操作， 无繁重体力劳动 。各种类型 的液 压钻 车、 液压凿岩 机 、 柴油或电动及遥控铲运机是极普通的基本装备。为了适应机械化配套， 装备大 型化、 微型化、 系列化、 标 准化、 通用化程度高。②装备无轨化 、 液压化 、 自动化程度高。国外 目前先进 的采 矿装备 已完全实现 了无轨 化、 液压化。在 自动化方面 ， 已成功地引用了无人驾驶 、 机器人作业等新技术。③装备技术性 能成熟， 可靠性 高。国外矿山企业往往选 用全球知名采矿设备专业 厂家产 品， 如采用世 界有名的采矿设 备厂家阿特拉斯公 司 、 瓦格纳公 司、 GHH公司、 艾姆科公司产品。这些全球性知名厂家产品技术性能成熟， 可靠性高 ， 技术服 务 周到 。 维普资讯