暗立井由地面钻孔输送混凝土的研究与实践.pdf

第 2 O 卷 第 1 期 1 9 9 9 年 2 月 建 井 技 术 M I NE CONsTRUCTI ON TECH NO LOGY VoI ． 2 0 No ． 1 Fe b． 1 9 9 9 樯立井由 地面 钻孔输送混凝土的研究与英践 、T 9 ‘ } 赵 久 良 新橐集团莓西司1 i 翼_ 2 3 2 1 7 1 摘要通过 新集矿 混合 井 由地 面钻孔输 送 混凝土 的研 究与实践 ， 总结 出暗立 井 施工输送混凝土 的新技术 。 关键词生 兰 兰墨璺土 ， 地面钻孔 目前在国 内煤矿井筒 内悬 吊溜灰 管输送 太流动性混凝 土 已取得成效 ， 但是 ， 暗立 井的 混凝 土输送 仍无好 的方 法 ， 以致 其建 井速度 慢、 工期长。新集矿混合井下段施工时， 打破 常规 ， 由地 面钻孔输送流 态混凝土 ， 减少 了运 输环节 ， 缓解了提升紧张状况 ， 保证了混凝土 的拌 制 、 输 送 、 浇筑 的 连 续性 及混 凝 土 的 质 量 ， 加快 了施工速度 ， 节省了经费 。 1 工程 概况 新集矿原设计生产能力为 0 ． 9 Mt ／ a ， 为 扩建成 3 Mt ／ a的矿 井 ， 在主井西 南侧 9 5 m处 补建 1 个混合井 混合 井井筒直径 7 ． 2 m， 井 口绝对 标高为 2 6 ． 5 m， 井筒全 深 5 0 2 ． 5 m。井筒施工 采用 上 下段 立体 平 行 交 叉 作 业 方 式 ， 即 井 筒 一 2 5 0 m 水平 以上 至地 表 为上 段 ， 采用 冻 结 法 和普 通法 施工 ； 一2 5 0 m 水平 以下 为 下段 ， 包 括 下 段立 井 、 箕 斗 装 载 硐 室、 井 底 车场 部 分 等 。 下段立 井采用反井导扩孔 、 普 通钻 爆法下 行刷砌 ， 井 底水 窝普通 法施工 。 上 下段 同时凿 井 ， 下段立井为 暗立 井 ， 见 附图。下段 工程按 设 计需 混 凝土 4 4 0 0 m ， 如 此大 量 的混 凝 土 能否及 时运到工作面是实麓上述方 案的技术 关 键 。 收稿 日期 1 9 9 7 1 1 - 2 6 筒施工 附图混合 井分 上 下段及 下段 混 凝土 输送 系统 示 意 1 一曲井生产两甩井架} 卜 搅拌机 } 3 一防堵绞车 4 一混凝土输送管 } 5 一防坠塞{ 6 导扩孔 竹 维普资讯 第 1期 赵 丸 良 暗立 并 由地 面钻 孔辕 送混 凝 土的研 究与 实 践 n 2 下段混凝土输 送方案的确定 站 第 2 方案 。 地面拌制混凝土 ， 由地面钻孔 混合井下段混凝土输送选 择两种方案 第 1方案 。 一2 5 0 m 水平设 材料场及搅拌 输送 混凝土 至一2 5 0 m 水平。两 方案比较 ， 见 附表 附 衰两种 方 案比 较 注 下 辩孔后 期作 为 瓦斯抽 排管 ， 故下 料孔造 竹折 旧 5 o 经方案 比较 ， 第 2方案 能保证 混凝 土质 量 ， 不 占用矿井提升时间 ， 又能连续 集 中进行 混凝土 浇筑 ， 井 节省投资 ， 所 以确定采 用第 2 方案 ， 从地面钻孔输送混凝土 。 3 下 料孔设计及施工质量标准 3 ． 1 下料孔位 置、 管 径、 输 送及 其它设 计要 求 由于混 合井井 口南 北有稳绞 系统 ， 东西 有永久建筑 ， 经分析计算不能 在井 口边 ， 只能 在距井 口东侧约 4 5 m 处设下料孔及搅拌站 。 下料孔管径的选择 ， 考虑到下料孔防堵 及后 期作 为瓦斯抽 排管 ， 在钻 机提 升 能力满 足要求 的前提下 ， 尽量采用较大 口径 ， 因此决 定采用 ≠ 2 1 9 ram的输送管。 下料 孔输送混 凝土工 艺 为 地 面集 中搅 拌 站 拌 制 混 凝 土， 由下 料 孔 输 送 混 凝 土 至 一 2 5 0 m水平 ， 再 由矿车 中转到 下段 井 口 ， 然 后通 过下段 井筒 内悬 吊的溜灰 管输送 入模 ， 见附 图。 其 它设计要求 地面绝对 标高 2 6 m， 孔 底 标高 一2 4 9 m， 终 孔深 2 7 5 ． 1 9 m。在新生界 松散层及 二叠 系煤 系夹片风化破碎带 内用双 层 套 管 ， 外 套 管 用 以 隔 离 松 散 层 水 ， 选 用 3 2 5 mm l O mm 无 缝 钢 管 ， 下 至 1 7 0 m 位 置 ； 内套管用 以输送混凝土 ， 选用 2 1 9 mm l O mm 无 缝 钢 管 ， 下 至 2 7 5 m 位 置 一 2 5 0 m 水 平巷 。 3 ． 2施 I 质 量 标 准 终孔 偏斜 度 。垂直巷道方 向小于 5 ‰ ， 平 行 巷道 方 向小 于 1 0 ‰ 巷道 为 一 2 5 0 m 水 平 联 络巷 。 封 闭止水 。成孔后管 内漏 水量 要求小于 0 ． O 0 5 m ／ h 4 施工技术措施 4 1封 闭 止 水 为保 证下 料孔不 漏水 ， 除采 用外套 管 隔 离松 散层水措 施外 ， 还 采用如 下措 施 ， 即 外、 内套 管分 别 在下完最 后 1 根 时提 离 孔底 ， 在 套管 内下注浆钻杆 ， 钻杆距孔底 0 ． 5 ～1 ． O m， 上 部利 用注浆 接头和套 管 连在 一起 ， 然后 利 用 N 邱 2 5 0 ／ 6 0 泥浆泵将搅拌机搅好的水泥 砂 浆通 过钻杆 送入 孔底 ， 把孔 内泥浆 置换 为 水泥砂 浆 ， 使得水 泥砂 浆从套 管外壁 与孔 壁 之 间、 双层套 管之间的环状 间隙流 出， 直至 充 满 环状 间隙 。 4 ． 2控 制钻孔偏斜率主要措施 采用 C X s 6 型高精度测斜仅 顶角精度 误 差 士2 o ， 可 达 1 0 ” ， 方位 角误差 小 于 1 。 对 钻孔偏 斜率 跟踪监测 。每钻进 3 O m 必须测斜 1次 ， 超过规定 ， 纠偏后继续钻进 。 维普资讯 建 井 技 术 1 9 9 9年 第 2 0卷 5 下料孔的使 用殛混 凝土质量保证 5 ． 1下料 孔 的使 用 在下料 孔输 送 混凝 土过 程 中， 主要 解决 两个问题 堵管 、 坍落度 损失 。 防堵 采取 主要措施 有 1 采 用流 态 混 凝 土 ， 坍 落 度 为 2 0～ 2 2 c m。 流 态混 凝土 与过 去的大流动性混 凝土 不 同 ． 大 流动性 混凝土 是 靠增加 单位 体积 混 凝土的 用水量及 用灰量达 到增大坍落度 的 目 的 ， 而 获得流态 混凝土 的主要手段 是 往混 凝 土 中加流 化剂 ， 而且 流 态混凝土 的 质量及 流 动性均 比大 流动性混凝土好 。 2 下送混凝土 时 ， 严禁混有粒径 超标的 太颗粒 。 3 确 保下 料 信号 畅通 ， 一 旦 有堵 管 征 兆 ， 及时停 止下送 ， 立即处理 。 4 下 料孔 内设 l条 中 间带 锤铊 的钢 丝 绳 ， 地 面和 一2 5 0 m 水平各设 l台 u． 4 k w 的 小绞车牵日I ， 混凝土下送前和下 料结 束后 ， 上 下拉动锤铊 不少 于 3次 ， 使 下料孔 畅通 无阻 ， 而后 把锤铊拉到地 面。 5 下料孔不用时 ， 必须 用专用铁板盖压 地面孔 口， 以防杂物掉入孔 内 关 于混 凝土坍 落度损失问题 。流态混凝 土与 普通混 凝土 一样 ， 也存 在坍 落度 经时损 失 ， 即搅 拌好的 流态 混凝土 随着 时间 的延长 坍 落度逐渐减小 。 与普通混 凝土相 比， 流态混 凝土 经时 损失大 ， 原 因是普 通混 凝土 的单位 用水量 比流态 混凝土大 ， 而 且流 化剂使 水泥 颗粒 的分散 效果随着时 间的 延长而变 差 。由 于混凝土 运输过 程 中存在坍 落度 经 时损 失 ， 必须 采取措 施减 小损 失 ， 保证 混凝土 运输 中 转 至下段 井 口时具有较 好 的流动性 ， 否则下 段 井筒 内悬 吊的溜灰管 易堵管 ， 难以顺 利使 用 。因此 ， 对相关 因素进 行分析 研 究后认为 ① 流态 混凝 土水泥 用量大 ， 则 坍落度 经时 损 失小 ； ② 实践证 明 ， 天 津产 UNF 一 2和 淮 南产 NF是理 想 的流化 剂 ， 其 中 NF减水 剂 使 用 时， 流态混凝土坍落度经时损失较小； ③流化 剂 掺加时 间越 迟 ， 流 态混 凝土坍 落度 经 时损 失越大 。 根据 上述 分析 ， 采取 如 下措施减 小 坍落 度损 失 ， 即 1 确 定 流态 混 凝土 配 比时 ， 在保 证 强 度 、 抗渗性等性能的前提下， 适当加大水泥用 量 。 2 流化 剂选 用 NF减水剂 。 3 流化剂添 加方法采用 同时添 加法 ， 即 在混凝土搅 拌过程 中加入 流化 剂 S p ， 其 制备 过 程如下 C s s W 搅 拌 l mi n G 搅 拌 2 mi n一流态 混凝土 式 中 C 为水泥 ； s为细 骨料 ； S p为流化剂 ； w 为水 ； G为粗骨料 。 4 尽量避 免拖 延施工 或 中断施工 ， 缩短 混凝土输送 时间 。 经现场 实测 ， 采取上述措 施后 ， 混凝 土送 至 下段 井 口时 ， 坍落 度 可达到 l 5 ～1 8 c m， 流 动性 较 好 ， 能 够满足下 段 井筒 内悬 吊的溜 灰 管使用要求 。 在混 合井施 工 中， 下料 孔顺利 为下段 输 送 了 4 5 8 5 m。 流 态混 凝土 ， 未发 生堵 管 ， 下段 井筒 内悬 吊的溜灰管也从未发生堵管 。 5 ． 2混 凝 土 质 量 保 证 为 防止 混凝土离析对井壁质 量造成 不 良 影 响 ， 采取如下措施 1 严格控制 加水 。 以前在 井筒溜灰管输 送 混凝 土过 程中 ， 因担心堵 管 ， 操作 人员往往 多加水 ， 造成混 凝土粘度 降低 。 为防止这 类情 况 出现 ， 使 用混 凝土用水计量箱 ， 并 实现 自动 计量。 另外 ， 每天 2 4 h由甲方技术人员现场跟 班监督 。 2 设置 缓冲器 由于混 凝土的离析发生 在料 束的首 尾两段 ， 流 态混凝 土离析 后 易于 再次 混合均 匀 ， 不 论是 振捣还 是 人工插 捣都 能达到离析前 的状 态 。 因而混凝土入模时 ， 只 要 能保证前 一料束尾段离析的砂浆和后 一料 维普资讯 第 1期 赵 久 良 暗立 井 由地 面钻孔 输 送 混凝 土的 研究 与实践 1 3 束首 段离 析的骨 料在 同一位 置 ， 即可保证 井 壁 成型后 不出现 蜂窝麻面 。这就要求 出料管 口变位 应在下料过 程进行 。 据此 分析 ， 在下 料 孔及下段井筒 内悬 吊的溜灰管 下 口设盲 肠式 缓冲器 ， 这 样可使前 一料 束尾 段离析 的砂 浆 和后一 料束首段 离析 的骨料 同 时入 模 ， 井 停 留在同一位 置 。 6 技术优越性及经济效益 1 地 面集 中设 置搅 拌站 ， 通过下 料孔输 送混凝土 ， 不 占用生 产矿 井提 升时 间 ， 缓解了 原 矿 井 提 升 紧 张 状 况 ， 节 省 提 升直 接 费 用 8 ． 2万 元 。 2 扣除折 旧 ， 下料孔 实际投资 l 3万 元 ， 比方案 1巷道定额投 资节 省 3 2万元 。 3 混凝 土输送速 度 快 ， 振 捣 时间短 ， 下 料完毕 后搅 拌机和管 路 易于清理 等 ， 这 些方 面都大大加快 了筑壁 速度 。用地面钻孔输送 混 凝 土方 案 ， 下 段 成 井速 度 实 际 为 4 0 ． 5 m／ 月 ， 工期 为 6个 月 ； 与 井 下设 搅 拌 蛄方 案相 比， 缩短 工期 3 ． 8个 月。 扣除下段 矿车供应紧 张的影响 因素 ， 实际下段成井速度可达 6 O re／ 月 。 4 保 证 了混凝土质量 。 下段下料孔为下 段输 送 流 态混 凝 土 4 5 8 5 m ， 下 段工 程优 良 率 1 O 0 。 5 地面 钻孔输 送 混凝土 方 案保证 了混 合 井分上 下段 施工方 案 的顺利实 施 ， 大 大缩 短 了建 井工期 。 7 结语 新集矿 混合井下段采用地 面钻 L 输送混 凝土， 在施工与使用中顺利解决了不漏水、 不 堵管、 不歪斜三大难题 ， 井保证了井壁质量 ， 从而取得 地 面钻孔输 送混 凝土 的成功 ， 这 在 国 内还是 第一 次试验 。在暗立井施工中应用 该技 术 ， 可 以在地 面拌制 混凝土 ， 用管道输送 混凝土 ． 实现混凝 土拌 制 、 输送 、 浇筑 的连续 性 ， 并保 证混凝 土质量 、 节 省投 资、 加快 施工 速 度 。 上接 3 5页 装费用 7 0万元 ， 减少停产 2 ～3个月 ， 增 加出 煤 1 O ～ 1 5万 t ， 带来经济效 益 1 0 0 0 万元 。此 外 ， 采用冷弯矩形型钢 罐遭梁 ， 由于其 加工精 度高 ， 安装方便 ， 可缩短安装工期约 3 0 。 综上 分析 可见 ， 该井简装备 的设计改进 ， 在技术上是先进的， 经济上是合理的， 效益明 显 ， 为地方 煤矿立 井井 简装备 设计提 供 了新 的经验 。 作 者简 升 宋 志清 ， 男． 1 9 6 2年生， 工程师 。1 9 8 4 年毕业于山末矿 业学院， 现在原煤巍部济南设计研究院矿井所从事煤矿设 计及 研究工 作 。 上接 3 9页 动 滑轮悬 吊吊盘 、 吊盘绳兼 作稳 绳 能保 证 稳绳 张力 ， 运行安全 可靠 ， 稳 车集 中控 制操 作简单， 升降容易， 打破先下稳绳、 再松 吊盘 、 最后 调整 稳绳 的 3步 操作顺 序 ， 节 省升 降 吊 盘 时 间， 加快 井筒施工 速 度 ； 倒 矸 台 的设 置 ， 减 步 大 临工 程安 装 工期 和 副 井 装备 准备 时 间 。 本 项 目的 实施 预计可提 前工期 2 ～3个 月 ， 若按早投产计算 ， 此效益 更为可观 。 5 结语 从 3号 井 的实 施效 果看 ， 本项 目达 到 了 国 内先进水 平 ， 特 别是 动滑轮悬 吊吊盘 、 吊盘 绳兼稳绳方 案 ， 简 化了凿井悬 吊布置 ， 有效地 降低 了悬 吊稳车、 钢 绳规格 ， 可广泛应用于大 中型矿井建 设和生产矿井改扩建之 中。 架腿 临时 固定 、 天轮 平台 吊拉方 式设置 倒矸 台， 在利用永久井架凿井中可作为优选 方 案 。 维普资讯