大断面井筒快速施工工艺.pdf

第 3 O卷第 2期 2 0 0 9年 4月 建 井 技 术 M I NE C0NSTRUCTI ON TECHN0LOGY Vo 1 ．3 O No ．2 Apr ． 2 0 09 大断面井筒快速施工工艺 许兴玉 ， 丁养红 ， 王炳喜 山东华新建筑工程集 团有 限公司 ， 山东 新 泰， 2 7 1 2 1 9 摘 要 鲁新矿 井副井 井筒 净直径 7 ． 0 m， 井深 3 3 3 ． 6 3 3 m， 采用冻结 法施工， 冻结深度 2 7 1 m。井筒冻结表土段采用以挖掘机挖土装罐为主， 长绳悬 吊抓岩机装土为辅， 配以用铁锹、 风 镐 刷帮 的方 式进行 施工 。冻 结风 化 基岩 段和 基岩 段 采用 钻 爆 法 掘进 ， 其 中基 岩 段采 用伞 钻 打 眼， 中深孔光面爆破 ； 装岩 以使用挖掘机挖掘装罐为主， 长绳悬 吊抓岩机 为辅。由于井筒掘 砌施工中采用了先进的综合机械化配套设备和深孔光面爆破技术， 并使用挖掘机挖掘装罐， 取 得 了 良好 的效果 ， 实现 了安全 、 优质 、 快速 施工 。 关键词 大断面井筒； 挖掘机； 中深孔光面爆破 ； 快速施工 中豳分类号 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 9 0 2 0 0 1 6 - 0 2 1工程概 况 鲁 新矿井 位 于 内蒙 古锡林 郭 勒盟乌 拉盖 管理 区境 内 ， 设计 生 产 能力 5 Mt ／ a ， 立 井 开 拓 方 式 ， 工 业广场内布置主、 副、 风 3个井筒。副井主要担负 整个矿井的辅助运输及进风任务。井筒设计净直 径 7 ． 0 m， 垂深 3 3 3 ． 6 3 3 m。井 筒 表 土段 厚 1 0 8 ． 4 5 m， 风化基 岩段 厚 1 5 0 ． 4 m， 采 用冻结 法 施工 ， 冻结 深度 2 7 1 m 基 岩段采 用普 通法施 工 。冻结 段为 双 层钢筋混凝 土井壁 ， 内、 外壁厚度分别为 7 0 0 ram 和 5 0 0 mm， 混凝 土强 度等 级 C 4 0 ／ C 3 0 。基 岩 段为 单层钢筋混凝土井壁 ， 壁厚 5 0 0 mm， 混凝土强度 等级 C 3 O 。 副井井筒揭露的含水层主要为煤系地层及其 基底火山凝灰岩， 预计涌水量分别为 4 3 5 ． 4 2 m。 ／ h 和 8 3 ． 4 0 m。 ／ h 。 2 井简 综合机 械化 配套 设备 鲁新 副 井 井筒 浅 、 断 面大 ， 冻 结 段 荒 径 达 9 ． 4 m。根 据井筒 断 面特征 及工 程 实 际情 况 ， 选 用 综合机械化配套设备及挖掘机进行施工， 见附表 。 附表综合机械化配套设备 属模板 、 1路安全梯 、 1台伞钻 、 1台挖掘机 ； 还布 置 了1 趟溜 灰管 、 1 趟压 气管 、 1 趟 风筒 ， 以及放 炮、 动力 、 照明、 通讯 、 信号电缆各 1 趟 。电视监控 系统无线传输 ， 摄像头安装在 吊盘下层盘上 ， 监测 掘进 工作 面作业 及 下层 盘喇 叭 口处 的吊桶运 行情 况 。 3井简 内设备布 置4 地 面设 备布 置 井 筒 内布 置 1个 双 层 吊盘 、 1套 液压整 体金 1 大 型凿井 井架 收稿 日期 2 0 0 9 0 4 0 2 第 2 期 许兴玉 ， 等 大断面井筒快速施 工工艺 1 7 采 用 V。型 钢 管 凿 井 井 架 ， 总 高 度 3 1 ． 6 0 m。 在井 架 2 6 ． 3 5 m 处 设 天 轮 平 台 ， 在 1 0 ． 0 0 m 处 设翻矸平台及 1 套独立 的翻矸信号装置 。簸箕斗 式 翻 矸 溜 槽 使 矸 石 直 接 落 地 ，自卸 汽 车 拉 走 。 1 0 m 长 的伞 钻 悬 吊 钢 梁 3 6号 工 字 钢 梁 设 在 翻 矸 台下面， 伞钻 由 2 0 t 手动跑车牵引移动。 2 地 面提 升 系统 采 用 1套单 钩 吊桶 提 升方 式 。地 面布 置 1台 J KZ 一 2 ． 8 ／ i 5 ． 5型凿 井 提 升机 ， 配 5 ． 0 m。吊桶 。提 升 机 采用 P L C电控 系 统 ， 性 能 稳定 ， 安 全 可靠 。 3 地 面 供气 系 统 地 面设 空压 机 房 ， 集 中 供 应 压 气 。空 压 机 房 内安 装 了 3台 S A2 5 0 A一 6 K 型 螺 杆 空 压 机 ， 每 台 装 机容量 为 4 0 m。 ／ rai n ， 总装 机 容 量 为 1 2 0 m3 ／ rai n ， 完全能满足工作面气动机具用气量要求 。每台空 压 机 配 1套 北 京 富 利 宝 J C S 一 3 I 5 k W／ 6 k V 高 压 变 频 节 能 柜 ， 从 根 本 上 解 决 了 大 功 率 空 压 机 耗 电量 高 的 问题 。 检 测 表 明 ， 空 压 机 变 频 运 行 方 式 比 工 频 运 行 方 式 可 节 电 3 2 ． 7 5 ， 经 济 效 益 明 显 。 4 稳 车群 凿 井稳 车 集 中布 置 在 井 口东 、 西 两 侧 。 吊 盘 采 用 2台 J Z M一 2 5 ／ 8 0 0型 稳 车 悬 吊 ； 液 压 整 体 金 属模 板 采用 4台 J Z 。 一 l O ／ 6 O O型稳 车悬 吊 ； 提 升机 2根稳 绳 采 用 2台 J Z 一 l O ／ 6 O O型 稳 车 悬 吊 ， 每 根 稳 绳 1台稳 车 。溜 灰 管 、 安全 梯 、 长绳 悬 吊抓 岩 机 分别 采 用 1台 2 J Z 一 I 6 ／ 6 0 0型 、 I台 J Z A。 一 5 ／ l O O O 型 和 i台 J Z T一 1 0 ／ 7 o o型稳 车悬 吊 。 5 混凝 土搅拌 及 下料 系统 井 口南 侧设 混 凝 土搅 拌站 ， 布置 1台 J S I O O O 型搅 拌 机 ， 配 备 1台 P L D I 6 0 0 A 型 自动 配料 机 ， 砂子 、 石 子 、 水 泥和外 加 剂 均采 用 电子 秤计 量 。溜 灰管 为 1 5 9 mm6 mm 无 缝 钢 管 ， 其 下 端 连 接 缓 冲器 。混凝 土 经溜 灰 管输 送到 吊层上 层盘 上 的分 灰器 内 ， 并 经二 次搅 拌 后 ， 通过 4根 8时铠 装 软管 对称 人模 。 5 井筒 掘砌 施 工方 法 5 ． 1 冻结 表 土段 井筒 冻 结表 土段 掘 砌外 壁 采 用短 段掘 砌 方式 施工 ， 掘 砌段 高 2 ． 5 m， 先 试 挖 。试 挖 2 0 m 并 完 成 井壁 浇 筑 后 ， 安 装 封 口盘 、 吊盘 ， 然 后 进 行 正 式 开 挖。试挖段采用铁锹 、 风镐挖掘， 挖掘机装罐 。井 筒正 式 开挖 后 ， 采用 以挖掘 机挖 土 装罐 为 主 ， 长绳 悬 吊抓岩 机 装 土为辅 ， 配 以用铁 锹 、 风 镐刷 帮 的方 式进行施工 ， 采用 Y J M2 ． 5 ／ 8型单缝液压整体金 属 模板 浇 筑外 壁 。 整个 冻 结表 土 段 掘 砌 外 壁 施 工 结 束 后 ， 使 用 l mxI m块状 组合金属模 板 ， 自下而上采用 倒模 法套内壁 ， 日套壁 1 2 m左右。 5 ． 2 冻 结风 化基 岩段 采用钻爆 法掘进 ， 短 段掘砌 外壁 ， 掘砌段 高 2 ． 5 m。使 用 YT 一 2 7型手 持 式 凿 岩 机 ， 配 B 2 5 mm 2 0 0 0 mm 六 角 中空 合 金 钎 杆 和 4 2 mm 十 字形 合 金 钎 头 打 眼 ， 炮 眼 深 2 ． 0 m。爆 破 材 料 为 3 5 mr n x 4 0 0 mm 防冻 水 胶 炸 药及 秒 延期 电雷 管 ， 地面 3 8 0 V 电源引爆 。每茬炮使用雷管 1 5 0个 、 炸药 I 7 4 k g ， 进尺 1 ． 8 m。装岩 以使用挖掘机挖掘 装罐 为 主 ， 长绳 悬 吊抓 岩机 为辅 。外 壁 浇 筑使 用 Y J M2 ． 5 ／ 8型单 缝 液 压 整 体 金 属 模 板 ， 有 效 段 高 2 ． 5 m。整个 冻结风 化基 岩段 含部 分冻结 基岩 段 掘砌 外壁 施工 结 束后 ， 使 用 I mx i m 块 状 组合 金属 模板 ， 自下 而上 采用 倒模 法 套 内壁 。 5 ． 3基 岩段 井筒 基 岩段 采 用 中深 孔 光 面 爆 破 技 术 掘 进 ， 使用 s J Z 一 6 ． 9型伞钻配 YGZ 一 7 0型导轨式凿岩机 打 眼 ， 炮 眼深 4 ． 0 m。凿 岩 工具 选 用 4 2 mm 十 字 形 合 金钎 头 和 B 2 5 mm 4 4 0 0 mm 六 角 中空 钢 钎 杆 。爆破材料选用 T 2 2 0型水胶炸药和高精度百 毫秒 延期 电雷管 脚 线 长 6 m ， 地 面 3 8 0 V 电源 引 爆 。每茬 炮 使 用 雷 管 1 5 0个 、 炸 药 3 1 8 k g ， 进 尺 3 ． 8 m。装岩以使用挖掘机挖掘装罐 为主， 长绳悬 吊抓 岩机 为辅 。挖 掘 机挖 掘 能力 为 5 0 m。 ／ h ， 能 满 足快 速施 工需 要 。 基 岩 段井 壁 浇 筑 随 井 筒 向下 掘 进 ， 自上 而 下 逐段完 成 ， 段 高 2 ． 5 m。筑 壁使 用 Y J M2 ． 5 ／ 7型 模 板 。 6施 工效 果 及体 会 鲁 新 副井 2 0 0 8 0 5 一 1 0开 始 施 工 大 临工 程 ， 6 月 2 5日开始试 挖 ， 2 0 m 试 挖 段 掘 砌 施 工 及 吊盘 、 封 口盘组装 1 5 d 便告完成 。2 0 0 8 0 7 一 1 0井筒正式 开 挖 ， 当月成井 9 6 m， 顺利 通过 了冻 结 表 土段 。到 2 0 0 8 - i 0 0 8 ， 冻 结风 化 基 岩 段 掘砌 外 壁 施 工 结束 ； 之后仅用 2 5 d便完成 了井筒壁座段掘砌和冻结风 化 基岩 段 套 内壁 施 工 。到 2 0 0 8 1 2 1 5 ， 整 个 井 筒 工 程竣 工 ， 比合 同工期 1 8 1 d提 前 了 8 d ， 冻 结 段 掘 砌 外壁 平 均月 进 尺 不 低 于 7 0 m， 创 出 了大 断 面 井 筒快速施工的最好成绩 ， 并且工程质量全优， 安全 下转 3 5页 第 2 期 吕志 江 ， 等 大型矿井斜转 平机械化 配套施 工技术 3 5 5 0 mm 供 水 钢 管 。供 水 管 路 距 掘 进 工 作 面 不 得 大 于 5 0 m。进 、 回风 斜 井 井 筒 内 的供 水 管 路 在 斜 长 4 0 0 m处附近都必须安装减 压 阀， 防止工作 面 水 压超 过 规定 。 8安 全监 控 系统 地 面安 装 K J 9 5型 安 全 监 控 系 统 ， 井 下 设 分 站 。每个 掘 进 工 作 面 配 2台 甲烷 传 感 器 ， 1台安 装在 距 工 作 面 5 m 以 内 的巷 道 回风 侧 ， 另 1台安 装在 距巷 道 回风 口 1 0 ～ 1 5 m 处 。在 回 风 斜 井 落 平点 向上 1 0 m 处 安 装 1 个 总 回风 甲烷 传 感 器 ， 在 井下适当地点安装温 度和一氧化碳 传感器 ， 实 时 监 测 。安 全监 控 系统 还 可对 井 下各 处 的局 部扇 风 机运 行状 态进 行 监 测 ， 并 可 对 各 风 门开 启 与 关 闭 状 态 进行 监 控 。 9矿 井 综合 防 尘 系统 1 综掘工作面配备 1台除尘风机 ， 综掘机上 设 内外喷 雾装 置 割 煤 时 打 开 ， 并 设 3道 风 流 净 化水幕 。第 1道水幕距工作面小于 5 0 m， 第 2及 第 3 道 分 别距 第 1道 5 0 m 和 1 0 0 m。水 幕 随工 作 面推进 ， 及 时前移 。水幕 能 封 闭巷 道全 断 面 ， 且 雾 化 效 果 良好 。工 作 面 后 路 压 力 水 管 每 5 0 m 设 1 个三通 ， 接 2 5 mm高压水带 ， 用于防尘洒水 ， 要求 每 7 d冲洗 1次巷道 。工 作 面 桥 式 皮 带 与 皮 带 机尾转 载点 、 皮 带 机 头 转 载 点 ， 各 设 2个 喷 头 防尘 。 2 普 掘 工 作 面 采 用 湿 式钻 眼 、 水 炮 泥 、 爆 破 喷雾 、 冲洗 巷 帮 、 装 岩 煤 洒 水 和净 化风 流 等综 合 防尘 措 施 。每 个 普 掘 工 作 面 设 2道 风 流 净 化 水 幕 ， 第 1 道 距工 作 面小 于 5 0 m， 第 2道距 工作 面 小 于 1 0 0 m， 随 工作 面推 进 ， 及 时 前 移 。工 作 面 后 路 压力 水 管每 1 0 0 m 设 1个 三通 ， 接 2 5 mm 高压 水 带 ， 用于 防尘 洒水 ， 要求 每 1 0 d冲洗 1 次 巷道 。装 岩机 卸 载 口设 2个 喷 头 ， 装 岩 时打 开 。喷射 混 凝 土施工时使用潮料 ， 并使用除尘风机对上料 口、 余 气 口进行 除 尘 。 3 转载点 、 巷道拐弯处、 变断面处及 回风斜 井 内防尘 。溜 子 道转 载溜 子 与临 时煤 仓转 载皮 带 转 载点 ， 临时煤 仓 上 口卸 载点 ， 进 风斜 井井 口皮 带 机 头 均 设 2个 喷头 ， 出煤 时 打开 。临 时煤 仓 下 口 距 装载 点 下风 口 2 0 m 处设 1道净 化 水 幕 ， 回风 大 巷 溜子 道 到 回风联 络巷 间 也设 1 道 净化 水幕 。 回 风斜 井 井底 设水 幕 1道 ， 回风 斜 井 井 筒 内也 设 水 幕 1道 ， 并就近设置横 水沟 ， 将 水引人斜井水 沟 内 。对 回风 斜井 井 口引风 道地 面及 井 口向下 5 0 m 井筒 底 板进 行 硬 化 处 理 。井 筒 内定 期 洒 水 除 尘 ， 定期 清 理洒 落 的煤矸 。 l 0 结 语 王 家岭 煤矿 二期 工 程 斜 转 平 施 工 中 ， 采 用 了 大倾角大抱角固定式胶带输送机运煤 ， 大功率地 面 临时 主 扇 进 行 全 矿 井 负 压 通 风 ， 先 进 的 K J 9 5 型安 全 监控 系统 对 矿井 进 行 监 测 监 控 ， 掘 进 机 进 行掘进 。这些先进设备 和先进技术 的应用 ， 取得 了很 好 的效 果 ， 为 高 效 快 速建 设 大 型矿 井 提 供 了 技术保障 ， 也为大型矿井斜转 平快速施工提供 了 经验 。 作 者 简 介 吕志江 1 9 6 5 一 ， 男 ， 高级 工 程师 ， 注 册安 全工 程 师 。I 9 8 8 年 7 月 毕业于原山东矿业学院矿井建设专业 ， 一直从 事矿建工程 施 工技 术及管理工作 ， 现任 中煤第一建设公司第六 十三工程处总 工程师 。 上 接 1 7页 无 事故 ， 实 现 了安 全 、 优质 、 快 速 施工 。 实 践表 明 ， 立 井 井 筒 采 用 先 进 的综 合 机 械 化 配套 设 备施 工 ， 并 使用 挖 掘机 挖 掘装 岩 ， 可 大大 降 低 劳动 强 度 ， 有 效 地 提高 凿井 速 度 ， 取得 较好 的技 术 经济 效 益 。 作 者 简介 许兴玉 1 9 6 5 一 ， 男 ， 高级技 师 一 直从 事基 建矿 井机 电技 术及管理工作 ， 现为华新建筑 工程集团有限公 司鲁 新矿井项 目部 机电经理 ， 已发表多篇论 文。 上接 3 8页 快速 施 工条 件 ， 开 展 了施 工 会 战 。全 月 共 完 成 掘 砌 循 环 6 4个 ， 最 短 循 环 时 间 9 h ， 最 长 1 2 h ， 平 均 1 1 ． 6 h 。全 月掘 砌 外 壁 进 尺达 2 4 1 m， 且 工 程 质 量 全优 ， 安全无事故 ， 实现 了安全 、 优质、 快速、 高效 施 工 。 作 者 简 介 魏忠诚 1 9 6 4 一 ， 男 ， 工程师 。1 9 8 6年 7月 毕业 于抚顺煤校 煤矿建井 专业 ， 一 直从事矿 建工程施 工技术 及管理 工作 ， 现 为龙 煤 矿山建设有 限公司 2 2工程处副总工程师 。