常村煤矿回风立井井筒快速施工.pdf

第 2 9 卷第 4期 2 0 0 8年8月 建 井 技 术 M I NE C0NSTRUCT1 0N TECHN0I 0GY Vo1 ．2 9 No． 4 Aug ． 2 0 08 常村煤矿回风立井井筒快速施工 王家春 ， 李 文生 河南煤炭建设集团有限责任公 司， 河南 郑州 ， 4 5 0 0 0 9 摘 要 河南煤炭建设集团公司在常村煤矿 回风立井井筒施工 中， 采用机械化配套设备， 科 学组织 ， 精心 施工 ， 创 造 了连续 5个月 月成 井均超 过 1 2 0 m， 最高月 成 井达 1 6 1 m， 综合月 成井 达 1 1 8 ． 7 m 的河 南省立 井施 工新 纪录 ， 实现 了安全 、 优质 、 快速施 工 。 关 键词 立 井井筒 ； 快速 施工 ； 基岩段 ； 中深孔光 面爆破 ； 综 合 防治水 中图分类号 T D 2 6 2 ． 1 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 2 6 0 2 9 2 0 0 8 0 4 0 0 1 0 0 3 1 工 程及地 质概 况 河 南义 马煤业 集 团 公 司常村煤 矿设 计生 产 能力 1 ． 2 0 Mt ／ a ， 回风 立井 井筒 位于井 田深 部边 界 附近 ， 井筒内布置玻璃钢梯子间， 兼作矿井深部开 采 的 1个 安 全 出 口 。井 筒 设 计 净 直 径 5 m， 井 深 8 3 0 ． 8 6 m， 采用 普 通 凿 井 法 施 工 。井 筒 表 土段 及 风 化基 岩段深 度为 2 5 m， 设 计 为钢筋 混凝 土井壁 ， 厚 6 0 0 mm， 混凝土强度等级 C 3 0 ； 基岩段深度 为 8 0 5 ． 8 6 m， 设 计 为 素 混 凝 土 井 壁 ，厚 3 5 0～ 4 5 0 ram， 混 凝 土强度 等级 C 3 0 。 根据 地 质 资料 ， 井 筒 表土 段厚 6 m， 主 要 由第 四系粘土 、 砂质 粘土 、 粘土质 砂礓 和砾 岩组成 。风 化基 岩段厚 1 9 m， 主要 由风 化 泥灰 岩 、 砾 岩 、 细砂 岩和砂质泥岩组成， 夹薄层砾岩 ， 岩石坚固性系数 厂 一3 ～6 。基岩 段 岩性 主 要 为粉砂 岩 、 泥岩 、 细 砂 岩 ， 局部夹 中砂 岩和砂 质泥 岩 ， 砾 岩多 为互层 。该 矿 井 为 低 瓦 斯 矿 井 ， 回 风 立 井 井 筒 涌 水 量 小 于 5 m。 ／ h 。 表 l 回风 立 井 凿 井 机 械 化 配 套 设 备 2凿井机 械化 配套 设备 3施 工工 艺 为 了实 现安 全 、 优 质 、 快 速施 工 ， 根 据 回风 立 井 井 筒技 术 特 征 、 地 质 条 件 、 施 工 工 艺 及 进 度 要 求 ， 结 合我 公 司现 有施 工设备 情况 ， 组织 了该 立井 机械 化施工 配套设 备 ， 见表 1 。 收稿 日期 2 0 0 8 0 8 1 o 根据井筒技术特征及地质条件 ， 确定井筒采 用 短段 掘砌平 行交 叉混合 作业 方式施 工 。表土 段 及风化基 岩段掘砌段 高为 2 ． 0 m。即每掘 进 2 ． 0 m， 便 停止 掘进 ， 进 行钢 筋绑 扎 ， 模 板稳立 和浇 筑钢筋 第 4期 王家春 ， 等 常村煤矿 回风立井井 筒快速施工 混 凝土 井壁 施 工 ， 接 着 再 掘 进 下 一段 高 。基 岩 段 掘砌段高为 4 ． 0 m。即每掘进 4 ． 0 m， 便停止掘进 ， 进 行模板 稳 立和 浇 筑 素 混 凝 土 井壁 施 工 ， 接 着再 掘 进下 一段 高 。 3 ． 1 表 土及 风 化基 岩段 施 工 表 土段 采用 多 台 G2 0型 风 镐 和 B 8 7型 强 力 破 碎机 掘 进 ， 人 工 配 合 HS 一 6型 长绳 悬 吊抓 岩 机 装土 ， 掘砌段高 2 ． 0 m。风化基岩段使用 S J z 6 ． 7 型 伞钻 打 眼 ， 采 用 浅 打 眼 、 少 装 药 、 放 小 炮 的方法 进 行 松 动 爆 破 ， 利 用 风 镐 刷 帮 至 设 计 规 格 ， 采 用 HS 一 6型长绳悬 吊抓岩机装矸 ， 掘砌段 高也为 2 ． 0 m。 表 土段 及风 化 基 岩 段 均 采 用 MJ Y～ 2 ． 0 ／ 5 ． 0型模 板 砌壁 MJ Y一 4 ． 0 ／ 5 ． 0型 模 板 由 2节组 成 ， 每 节 高度均为 2 m 。 3 ． 2基 岩段 施 工 1 钻 眼爆破 基岩段掘进采用减震、 弱冲、 光底 、 中深孔光 面爆破 的施 工方 法 。采用 S J Z 6 ． 7型伞 钻 打眼 ， 定 人 、 定机 、 定 眼位 ， 严 格按 爆 破 图表 施 工 。井筒 全 断 面 共 布 置 5圈 炮 眼 ， 炮 眼 直 径 5 5 mm， 眼 深 4 ． 5 m。采用 二 阶 直 眼 掏 槽 方 式 ， 一 阶 掏 槽 眼 深 3 ． 0 m， 二 阶掏槽 眼深 4 ． 7 m。爆 破 材 料选 用 T3 2 0 型高威 力水 胶炸 药 和 1 ～5段 毫秒 延期 电雷管 ， 药 卷 规 格 为 4 5 mm 5 0 0 mm 8 0 0 g ， 反 向 装 药 ， 3 8 0 V 动力 电源 起 爆 。施 工 中根 据 掘 进 工 作 面 揭 露 的岩 石硬 度变 化情 况 ， 及时 调整 爆破 参数 ， 确 保 取 得较 好 的爆 破 效 果 。炮 眼布 置 见 附 图 ， 爆 破 参 数 见表 2 ， 预期 爆 破效 果见 表 3 。 ． 5 6 0 0 1_ 4 6 0 0 ． 3 6 0 0 ． 2 6 0 0． 1 1 65 0． J 善 ∞ 0 0 ∞ 0 b- _ 1 『 『 表 2基岩段爆破参数 附图 基岩段炮 眼布置 眼 号 眼数 眼深 圈径 眼距 角度 装药量／ k g 起爆 联线 ／ 个 ／ m ／ mm ／ mm ／ 。 _ 一 顺序 方式 中空 眼 一 阶掏槽眼 二阶掏槽眼 一 圈辅助眼 二圈辅助眼 周边眼 3 ． O 3 ． 0 1 6 5 0 7 4 0 4 ．7 2 6 O 0 7 4 2 4 ． 5 3 6 0 0 6 6 5 4 ． 5 4 6 0 0 7 2 2 4 ． 5 5 6 0 0 6 5 1 2 ． 4 1 6 ． 8 I 、 大 4 ． 0 4 4 ． 0 Ⅱ 3 ． 2 5 4 ． 4 Ⅲ 并 2 ． 4 4 8 Ⅳ 1 ． 6 4 3 ． 2 V 联 合计 2 装 岩 、 提升及 排 矸 采 用 HS 一 6 型 长绳 悬 吊抓 岩机 装岩 ， 2套 单钩 吊桶 提 升 。主 提 采 用 J KZ 一 2 ． 8 ／ 1 5 ． 5型 提 升 机 ， 配 4 m。吊桶 ； 副提 采 用 B J K一 3 ． 0 ／ 2 0型提 升 机 ， 配 2 m。吊桶 。矸 石 吊桶提 升 到 井 口后 ， 人 工 挂 钩 翻 矸 。矸石 经 大 容 积 溜 矸 槽 直 接 卸 入 8 T 白卸 汽 车 ， 然 后运 至指 定排矸 场 地 。 3 支 护 砌 壁采 用 段 高 为 4 ． 0 m 的 MJ Y一 4 ． 0 ／ 5 ． 0型 单 缝 液 压 整 体 金 属 模 板 ， 由 设 在 井 口 附 近 的 J s 1 0 0 0 型混凝土搅拌 机集 中搅拌混凝 土。搅拌 好 的混 凝 土卸人 2 m。 底 卸 式 吊桶 内 ， 由平 板 车 运 至井 口， 再 由主 、 副 提升 机下 放 至 吊盘 下层 盘上 的 分 灰 器 内 ， 经 活 节 管 直 接 人 模 。 为 了保 证 井 壁 质 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 建井 技术 2 0 0 8年第 2 9 卷 表 3 预期爆破效果 序号 名 称 数 量 序号 名 称 数 量 l 井简掘进断面 2 5 ． 5 m 7 每循环炸药消耗量 2 0 6 ． 4 k g 2 岩石坚 固性系数 ， 4 ～6 8 每循环爆破实体 岩石量 1 0 3 ． 3 ma 3 炮 眼利用率 9 0 ％ 9 单位岩石雷管 消耗量0 ． 7 9个／ m 4 每循环进尺4 ． 0 5 m 1 0 单位岩石炸药 消耗量 2 ． O k g ／ m。 5 每循环炮眼数 8 3个 1 1 每 m井筒雷 管消耗量 2 0 ． 2个 6 每循环雷管消耗量 8 2个 1 2 每 m 井筒炸药 消耗量 5 0 ． 9 6 k g 量 ， 混 凝土要 分层 对称浇 筑 ， 机 械振 捣 。 4辅 助 系统 1 通 风 在井 口附近地 面风道 口安装 2台对旋 式扇 风 机 2 1 5 k W ， 其 中 1台备 用 ， 敷 设 1趟 8 0 0 mm 高 强度胶 质风 筒 ， 向掘进工 作面 供风 ， 即可 满足需 要 。风筒 用 2根钢丝绳 悬 吊 ， 每 隔 2 0 m 进 行 井壁 固定 ， 钢丝 绳上 端 固定 在封 口盘 钢 梁上 。风筒 及 钢丝 绳延 伸均在 吊盘 上层盘 上进 行 。 2 压 气 、 供水 在井 口空 压 机 房 内安 装 2台 5 I 一 4 0 ／ 8型 和 1台4 L 一 2 0 ／ 8型 空 压 机 ， 利 用 l趟 1 5 9 mm 4 ． 5 mm 无 缝 钢 管 向 井 下 供 压 气 。无 缝 钢 管 由 1台 2 J Z 一 1 6 ／ 8 0 0型稳 车悬 吊 。 在井 口设 置 1个容 量 为 5 m。的高 架水 箱 ， 利 用 与压 气 管 悬 吊在 一 起 的 1趟 5 9 mm4 ． 5 mm 无缝钢管向井下供水， 即可满足伞钻打眼用水需 要 。在 吊盘位 置设 1个 调压 阀 ， 可 根据需 要 ， 随时 调整水 压 。 3 排 水 井 筒掘进 时 ， 采 用 了“ 有疑 必探 ， 先探 后掘 ” 的 施 工方 案 。对 于 含水 层 段 ， 采 取 了工 作 面 超 前探 水 预注浆 和壁 后注浆 等综 合 防治水措 施 。当工作 面涌水 量 不 超 过 5 m ／ h时 ， 排 水设 备 基 本 不 用 ， 工作 面积 水利用 吊桶 提升 ， 随矸 石一起 排至 地面 。 当工作面涌水量超过 5 m。 ／ h后 ， 采用 1台大功率 气泵将涌水先排至 吊盘上的水箱 内， 再采用 2台 2 5 o Q J 5 o 一 4 4 0 ／ 1 2 5型 矿 用 潜 水 泵 二 次 接 力 ， 将 涌 水直 接排 至地 面 ； 排 水 管 为 1趟 8 9 mm 4 ． 5 mm 无缝 钢管 。排水 管和 2台矿 用潜 水泵及 水箱 均 由 l台 2 J Z 一 1 6 ／ 8 0 0型稳 车悬 吊 。 4 信 号 、 照明及 电视监 控 在井底 、 吊盘 、 井 口信号 房和 提升机 房等 处设 置声光信号装置和防爆 电话 ， 形成完整的信号通 讯系 统 。 吊盘上 、 下 层 盘各 设 4盏 防爆 灯进 行 照 明 。在 吊盘下 层 盘 上设 4盏 防爆 投 光灯 ， 用 于 井 底掘 进工作 面 照明 。 井下 吊盘 和井 口、 提 升 机房 等 位 置 均设 有 摄 像监控系统 ， 集中在井 口安全调度室进行监控 ， 有 利于 安全生 产管 理 。 5 施 工管 理 1 岗位责任制 井 筒工程 实行 项 目法管理 ， 项 目部下 设技术 、 劳 资 、 财 务 、 材 料 、 安 检 、 后 勤 等 职 能 部 门 和 掘进 队 、 机 电队 ， 并 建立健 全 各项管 理制 度和 岗位责任 制 ， 全 面实行 安 全 质 量标 准 化 管 理 。项 目部 根 据 工 程需 要来确 定人 员编 制 ， 定 岗 、 定 员 、 定 责 、 定 任 务 ， 管理 人员 实 行 一人 多 岗 。项 目部 实行 全 员 安 全 生 产风 险抵 押 金 制度 ， 工 程 进 度 、 质 量 、 安 全 与 经 济效 益挂 钩 ， 风 险共 为 了及 时 发现 不 安 全 隐患 ， 确保 施 工安全 ， 项 目部坚 持每 天晚 上召开安 全生产平衡会 ， 每旬召开安全生产办公会 ， 每月逢 九 日开展 安全 生产 大检查 。机 电设备 管理 实行包 机制 ， 铭牌 标 志责任 落实 到人 ， 确保机 电设 备处 于 完好 状态 ， 减 少施 工 辅 助 时 间 。项 目部 由技术 经 理兼 管专 职质 量验 收 员 工 程质 量 验 收 工作 ， 从 掘 进、 稳模到混凝土浇筑等各道工序质量均严格把 关， 并规定上道工序不合格 ， 不准进行下道工序施 工 ， 确 保工程 质 量 达 到设 计 要 求 。工 资 及 奖金 分 配增 加透 明度 ， 每天每 小班 的进度 完成 及安全 、 质 量 情 况公 布 上墙 ， 每旬 一 小评 ， 每月 一 大评 ， 及 时 兑现 。直接工实行“ 多劳多得， 按劳计酬” 的工资 奖金分配制度， 小班计件 ， 超额完成任务奖励 ； 辅 助工工 资与 直接 工 工 资挂 钩 ， 充 分 调 动 了 职工 的 劳动积 极性 。 2 劳动 组织 为了适应 立井 井简 短段 掘砌平 行交 叉混合 作 业施工工艺的要求， 将基岩段井下直接工分为打 眼 、 出矸 、 砌壁 和 出矸 清底 4个 班 ， 实行专 业工种 、 固定工序“ 滚班制” 作业方式 ； 地面运转、 维护和各 辅 助工种均实行“ 三八制” 作业方式 ； 项 目部管理 下转 3 5页 第 4期 卢 海 军 机 械 化 配 套 作 业 线 在 岩 石 平 斜 巷 快 速 施 工 中 的应 用 1台 ， 利 用激 光束 定 向 。 3 ． 2施 工 组 织 “ 三八制” 作业 ， 两掘一 喷 ， 坚 持正规循 环作 业 ， 同时合 理 组 织 平 行 交 叉作 业 。平 行 作业 的 主 要 内容 有 临 时 轨道 铺 设 、 掘 砌 水 沟 、 侧 卸 式装 岩 机维 修与 凿岩 台车打 眼平行 作 业 ； 喷浆 支护 、 凿岩 台车维修与装岩平行作业 ； 出矸与打上部锚杆眼、 安装 锚杆 平行 作业 ； 安 全检 查 、 洒水 降尘 与侧 卸式 装岩 机清 道平 行作 业 。 3 ． 3 工 艺 流 程 凿岩 台车 打 眼一 装 药 、 联 线 、 放炮 一 通风一 支 护及侧卸式装岩机装 岩一凿岩 台车打眼一装药 、 联线 、 放炮一 通 风一 支 护 及侧 卸 式 装 岩 机 装 岩 一 喷浆 支护 及侧 卸式 装岩 机装 岩 。 4应 用效 果 平 煤 十一矿 一5 9 3 m 水平 西 轨 大巷 施 工 中 ， 通 过 采 用 以 C MJ 1 7 HT 型 全 液 压 凿 岩 台 车 打 眼 ， Z C D 一 6 0 R型侧 卸 式 装 岩 机 装 岩 配合 固 定 箱 式 矿 车运输 为 主 的机 械 化 作业 线 及 中深 孔 爆 破 技 术 ， 循环进尺由原来 的 1 ． 6 m 提高到了 2 ． 5 m， 提高了 5 6 ． 2 5 ， 大大 加快 了掘 进速 度 。2 0 0 8年 6月取 得 月成巷 1 3 0 m， 7 月 取得 月成 巷 1 4 0 m 的好成 绩 ， 并 且 工程 质量 全优 ， 实 现 了优质 快速 施工 。 5机械 化 作业 线应 用情 况分 析 1 加 大 了炮 眼 深度 。采 用气 动凿 岩机 打 眼 ， 眼 深一 般 为 2 m； 如再 深 ， 打 眼效率 就会 明显 降低 。 而 采用 凿 岩 台车 打 眼 ， 眼 深 能 达 到 2 ． 8 m， 为 中深 孔爆 破 创造 了有 利 条件 。 2 打 眼速 度 明显提 高 ， 且施 工安 全性 好 。 以 十一 矿5 9 3 m 水平 西轨 大巷 为 例 ， 采 用气 动 凿 岩 机 ， 1个循 环 打 眼需 5 h ， 而 且 还 经 常 过 点 ， 正 规 循 环作 业 率低 。而 采 用 凿 岩 台车 打 眼 ， 只 需 3 h ， 大 大 缩 短 了循 环 时 间 ， 为 快 速 施 工 创 造 了条 件 ； 同 时 ， 由于操作 者 远离 工 作 面 约 5 m ， 处 于 永 久 支 护下作业 ， 并且劳动强度低 ， 极大地提高了施工安 全性 。 3 提高了劳动效率 。以巷道掘进断面 ] 7 m 为例 。过 去 ， 掘 进 班工 作 面 配 备 8台气 动 凿 岩 机 就需 要 1 2 人 ， 加 上其 他辅 助 人 员 3人 ， 共计 需 1 5 人 ； 而采用凿岩台车等机械化装备后 ， 1个掘进班 仅需 要 1 O人 ， 2个 掘进 班共 可 节 省 1 0人 ， 同时进 尺还 能提 高 5 6 ． 2 5 ％ ， 劳动效 率 得到 了很 大提 高 。 4 降低 了噪 音 ， 减 少 了 粉尘 ， 改善 了作 业 环 境 ， 减轻 了职 业病 t～ l - 肺 病 危 害 。 该机械化配套作业线适用于宽度大于 3 ． 6 m， 上下 山坡 度 小 于 1 5 。 的岩 石 平 斜 巷 工 程 ； 特 别 是 岩石 硬度 较 大 时 ， 其优 势 更加 明显 。 作 者 简 介 卢海军 1 9 7 2 一 ， 男 ， 工程 师。l 9 9 7年 7月毕业 于山西矿 业 学 院矿井 建设专 业， 主要从事 矿建工程 技术及 管理工 作 ， 发表 论 文多篇。 上接 1 2页 人 员 和工程 技术 人员 均 实行 2 4 h值班 制 。 基 岩段 按 “ 四班 ” 滚 班 制 作 业 方 式 配 备人 员 。 井 下直 接工 配备 6 4人 ， 地 面 辅助及 管 服人 员配 备 6 5 人 ， 共 计 1 2 9人 。 6施 工效 果 回风 立井井 筒 实际施 工 期 为 2 1 o d ， 比合 同工 期缩短 了 3 7 d 。井筒连续 5个月月成井均超过 了 1 2 0 m， 最 高 月 成 井 达1 6 1 m， 综 合 月 成 井 达 1 1 8 ． 7 m， 创造了河南 省立井井 筒施工新 纪录， 并 且 工程 质量 优 良， 安 全无 事故 ， 实 现 了安全 、 优 质 、 快 速施 工 。 7 几 点体 会 I 制定 切 实可行 、 科 学合 理 的施 工方 案 和施 工 方法 ， 采用 先进 的立 井 井 筒 机 械 化 施 工 配 套 设 备 ， 是 实 现立 井快 速施 工 的关键 。科 学组 织 ， 精心 施 工 和坚 持正 规 循 环 作 业 ， 是 实 现 立 井 快 速施 工 的重 要手 段 。实 行 机 电设 备 包 机 制 ， 加 强 机 电设 备管理和保持机 电设备处于完好状态 ， 缩短施工 辅助时问， 是实现立井快速施工的重要保证 。 2 含水 层 段采 取 工 作 面 超 前 探 水 预 注 浆 和 壁后注浆等综合防治水措施 ， 力争打干井 ， 为井筒 快速 施工 创造 了 良好 条件 。 3 实行 直 接工 “ 多 劳多得 ， 按 劳计 酬” 的工 资 加奖励及辅助工工资与直接工工资挂钩的分配方 案 ， 有利 于充 分 调动 职工 的劳 动积 极性 ， 实 现快 速 施 工 。 作 者 简 介 王家春 1 9 7 2 一 ， 男 ， 工程师。1 9 9 5年 7月毕 业于河北 煤炭 建筑 工程学 院， 一直从 事矿建 工程施 工技术及 管理工 作 ， 现 为河 南煤 炭建设集 团公 司薛 湖煤 矿风 井项 目部经 理 ， 发表过 多篇 论 史