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2 0 0 4年 6月 水 力 采煤 与管 道运输 第 2期 礼连塔矿 2 煤井井筒胞工新工艺 雷亚军罗文 神东煤炭公司补连塔煤矿． 内蒙古 神东 0 1 7 2 0 9 [ 摘要] 介 绍7 管 棚 支 护 、 旋 喷 桩 支 护 、 立 管 桩 过 松 散 沙 、 流 沙 的 新 工艺 及 需 要采 取 的 专 门 技 术 措 施 ． 总 鲒 7 采 用以 上新工 艺建 井 的一些 经验 。 [ 关键词] 井筒 特殊地质 施工 工艺 [ 中图分类号 T D 2 6 2 ． 1 2 [ 文献标识码] B [ 文章编号-] 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 4 0 2 0 0 1 l - 0 4 l 工程及地质概述 补连塔煤矿 2 主斜井为该矿井 2 0 0 0万 t ／ a一期工程， 矿井设计运输能力为 3 5 0 0 t ／ h ． 皮带宽为 1 6 0 0 m m， 井下运输大巷已经形 成 ， 井下具备反掘井巷开工条件。 新主斜井井筒全长 3 6 5 ． 7 9 5 r n ， 其中， 井 筒过松散沙、 流沙段 1 0 0 IT I 明槽为 l 9 IT I ． 沙 内施工 为 8 1 m ； 薄基岩层 1 4 ． 6 9 4 r n ； 琏岩 段 2 0 5 ． 5 5 5 m； 煤层段 4 4 ． 5 4 6 r n 。 地 表为 Q 松散 沙层 ， 为 中细沙， 黄褐 色， 成分以石英为主， 长石次之， 松散。 该段松 散层厚度为 0 ～5 0 r n ， 平均 2 5 r n ． 松散层下 为 2 ～5 r n厚风化基 岩， 强度较弱 ， 导水性 差 ， 风化基岩下面到煤层间 3 0 r n左右 为泥 质砂岩 ， 较为稳定 。 根据经验 ， 松散、 流沙段开掘难度大， 极 易坍塌。在风化基岩段和 Q 松散层下存在 潜水， 进一步增加了施工难度， 会影响正常掘 进， 使得普通管棚无法施工。 2 确定施工方案 在施工前考虑到地面、 井下情况 ， 提出多 种技术方案， 原设计单位提出采用冻结法、 注 浆法、 大开挖结合管棚法等， 经过预算， 采用 冻结法和化学注浆每米施工费用在 5 万元以 上， 造价昂贵。 起初曾采用管棚、 注浆法， 注浆是在管棚 上钻 6 ～8 mm孔 ， 在管棚开口处采用高压 水泥浆进行注浆． 经过现场实践 ， 沙子间孔隙 小， 含有粘土， 注浆效果 比较差， 注浆失败。 经 论证， 采用密集管棚结合管桩法施工． 获得成 功 ． 并大幅度降低了造价。 3 施工工艺 3 ． J 硐 口施工 硐 口施工前要对开挖面上的顶坡进行维 护。 维护的方法有很多种 ， 补连塔煤矿采用锚 喷法， 锚杆采用 2 O 钢筋 ， 长度为 6 ． 0 r n ， 采 用风钻将其打入护坡 ， 之后在锚杆上面铺钢 筋网， 将锚杆同网片焊接在一起， 再进行喷砼 支护， 厚度一般在 2 0 0 mm左右。 硐门护坡施工完毕 后． 在明槽段进行硐 口施工 ， 硐口砼浇砌模板采用钢模板， 模板宽 度为 3 0 0 mm， 长度为 1 5 0 0 mm， 模板内侧采 用 儿 工字钢骨架， 在浇筑时， 内侧要有斜撑 进行支承以防骨架变形与下沉． 骨架 间用钢 筋拉杆拉住 以防纵 向变形， 施工长度为 6 ． 0 r n 。 开挖采用装载机。硐口做好后， 开始进行 管棚松散沙段施工 。 3 ． 2 松散砂段管棚法施工 3 ． 2 ． 1 管棚支护 明槽施工后可进行硐 内施工， 施工采用 管棚法。管棚法是铁路在表土施工中常用方 法， 类似于煤矿在破碎带施工的撞楔法。 煤矿 中一般用木头， 结合架棚进行二次支护， 铁路 则采用钢管。 管棚法应用杠杆原理 ， 利 用前方下部长 1 1 维普资讯 2 0 0 4生 6 补连塔 矿 2 煤 井 井 简施工 新工 艺 第 2期 臂支承力作为开挖短壁向上支承力。管棚还 有挡矸作用， 管棚密度根据现场开挖岩土情 况来定。 由于 2 煤主斜井井筒砂段沙松散、 粘结 性差， 承载力低 ， 工程力学差 ， 为确保开挖稳 定 ， 开挖前拱部、 边墙采用超前环向密集管 棚。管棚采 用 4 8 mm钢管 ， 管长 1 ． 5 、 3 ～ 3 ． 5 m， 管子前端做成尖楔状 ， 便于打入 ， 沿 支护毛断面外轮廓线进行布置。外插角度为 1 O 。 ， 钢管末端支撑在工字钢钢架上。在钢管 打入前 ， 采用煤电钻进行钻孔 ， 之后采用风钻 进行锤击冲入。 煤 电钻孔径为 4 0 mm， 钻完后打入管 棚 ， 管棚呈现扩节状。 随着管棚增加调整管棚 角度， 保证砌碹厚度。 管棚打入是以下面工字钢骨架为依托并 按其定向， 在打入一茬管棚后 ， 再在管棚下架 设第二架骨架 ， 下一茬管棚以上面骨架为支 撑， 以此往复交替进行。 骨架间距为 0 ． 5 、 1 ． 0 m两种， 钢管长度为 3 m， 钢管 3 ． 8 k g ／ m， 一 圈为 1 8 0根， 管棚间距尽量缩小。 管棚相当于 煤矿的临时支护， 为的是在二次永久支护前 可以安全开挖， 为二次砌碹施工创造条件。 在施工中除用 1 1 工字钢骨架做正常预 埋外 ， 在施工中也作为钢管管棚支撑骨架 不 回收 和二次砌碹骨架 回收 。 工字钢圆弧半 径根据设计弯制 ， 钢架采用工字钢加工而成， 分段弯制 ， 节间采用法兰连接。法兰盘厚 2 O mm， 采 用 钢板 割 制 而 成， 四边 钻 孔 采 用 1 6 mm螺栓连接。 管棚要与管棚支承骨架焊 接 。 预埋骨架每架之间必须用短节工字钢沿 断面周长均匀布置焊接牢固， 每架钢拱架的 各连接部位必须焊接牢固， 两侧架腿底角与 底板工字钢应加强焊接。 为防止管棚漏沙， 施工中要备足薄板、 编 织袋、 海绵等。 3 ． 2 ． 2 硐内开挖 在拱部第一茬管棚打入后， 进行上部开 】 2 挖， 循环进尺为 0 ． 5 m， 然后进行周边环向开 挖， 由拱顶向两侧拱角、 边墙依次开挖。边开 挖边进行两侧打管棚、 备薄板， 架设拱部骨 架， 最后开挖 中部核心土 ． 再打 入第二茬管 棚。 依次往复交替进行， 保证至少在两茬管棚 下施工， 在条件差的情况下将开挖进尺减少。 管棚下开挖采用短台阶式开挖 ， 台阶长 度为 1 ～1 ． 5 m。 上部开挖后立即进行挂网喷 射砼支护， 每次 1 ． 5 m。 开挖采用人工结合装 载机来进行 ， 根据现场实践转载机载物爬坡 能力可达 1 4 。 ， 在开挖后对松散沙体底板进 行夯实。 3 ． 2 ． 3 铺底 井筒铺底采用干插片石， 铺底在铺成仰 拱， 再高压灌注速凝混凝土浆 。 片石强度标号 2 0 0 ， 混凝土标号 1 5 O 。 3 ． 2 ． 4 喷砼支护 喷砼支护在管棚施工中进行， 保证管棚 间不漏砂。喷射采用湿喷法 ， 喷射厚度在 3 O ～ 5 0 m m左右 ， 喷射混凝土强度 C 2 5 。 3 ． 2 ． 5 二次砼砌碹 下台阶进深 3 ． 5 m后开始铺底， 铺完后 进行全断面砌碹施工。每次衬砌长度为 1 ． 5 m， 模板上刷机油防止粘结 ， 骨架采用 1 1 工 字钢， 板中间采用横拉杆， 工字钢腿要同底板 埋设横梁焊成一体， 预埋钢架间采用钢筋连 接。 为了增加松散沙层内的支护强度， 设计 每 1 ． 0 m预埋一架工字钢， 在公路段每 0 ． 5 m预埋一架工字钢， 在遇到水后变更为 0 ． 5 m， 正常管棚施工埋入工字钢骨架不在设计 之内， 平均 0 ． 7 5 m埋设一架。 砌碹后， 上封口采用人工方法进行填充， 在填充不实的情况下再采用喷浆的方式进行 处 理 。 开挖与砌碹工作面距离不超过 4 ． 0 m， 或根据施工具体情况随时调整两作业距离。 实测成巷 1 ． 5 m／ 2 6 h ， 最快成巷 1 ． 5 m／ 2 1 h 维普资讯 水 力采煤 与管道 运输 第 2期 3 ． 2 ． 6 施工作业顺序 测量放线一上部管棚施工一开挖上部一 焊管棚、 立上部工字钢支撑一挂网喷砼一小 开挖周边、 打下部管棚一立支撑腿一开挖核 心土 出渣一测量放线一铺底一架设 、 焊接预 埋工字钢一砌碹一进入下一循环 3 ． 3 流沙段施工 在距井 口房 6 1 ． 8 3 7 m 处， 掘进工作面 底板开始遇水， 水面标高为 1 1 3 1 ． 1 0 m， 距贯 通面水平高差为 8 ． 3 m， 右侧涌水量大 ， 为 6 m。 ／ h ， 水带沙 0 ． 8 m。 左右， 砌碹完毕砼基础 形成空洞， 造成前面管棚支承力下降， 开挖困 难。 根据情况决定先降水 ， 采用新的支护工艺 保证工程进度和质量。 3 ． 3 ． 1 降水 1 在井下打 8 O个 6 3 、 1 5 9 钻孔进行 放水， 在地面打降水井 4个， 放水效果不理 想。 2 在井下进行导硐施工放水。在井下 9 8 m处3 3 0 。 侧掘 进小 导硐 ， 断面 为1 ． 5 1 ． 8 m， 导硐底部标高 1 1 2 2 ． 5 m， 侧向水平 掘进 5 ． 5 m， 后向斜井同向掘进。 保证导硐顶 部岩石厚度大于 2 ． 0 m， 距主井岩柱 4 ． 0 m， 掘进总长 2 2 ． 9 5 m， 在导硐内打孔进行放水。 由于风化基岩段有一层泥岩 ， 放水效果不是 太好。 3 井下反掘面探巷掘进 5 ． 7 m， 探巷将 流沙段水放了一部分， 但仍不能保证正面施 工 。 4 在井筒内采用真空泵进行降水， 效果 仍不明显。 3 ． 3 ． 2 支护采取的措施 根据放水， 及井筒涌水、 涌沙情况， 为防 止井筒大幅度不均匀下沉 ， 根据距底板基岩 小于 4 ． 0 m情况 ， 对基础进行了处理 。原片 石基础变更为立的丛管桩 6 ～8根 ， 将每根 管桩打到基岩上， 每节管桩长度为 1 ． 0 m， 打 入后用电焊机焊接 ， 总长视基岩高度来定， 在 丛管桩上焊接钢板 1 0 mm ， 在钢板上焊接 工字钢拱， 将原管棚临时支护同永久支护合 二为一， 不做砌碹， 支护变更为钢筋网、 工字 钢、 喷砼支护。 在管棚施工中， 除铺设钢筋网， 还将管棚 下工字钢间距调整为 0 ． 2 m， 纵向采用工 字 钢焊接在一起， 喷砼厚度变更为 2 0 0 mm， 底 板工字钢间纵梁也增加一倍。 详见支护断面图。 主斜j I j I 筒正常段支护断面图 主斜井井筒正常段支护断面图 4 管棚施工技术措施及取得的经验 1 在施工中提倡“ 管超前、 短进尺、 早封 闭、 强支护、 勤测量” 的原则， 根据测量数据 ， 及时绘制时态曲线 ， 判断围岩支护的稳定状 态， 加强支护。 2 开挖坚持“ 短开挖、 强支护、 快支护” 的原则， 及时锚喷 ， 及早进行硐 口仰坡支护， 及时修建仰坡外截水沟， 拦截地表水， 减少对 硐口的冲刷。 3 在井巷角度大于 6 。 情况下 ， 辅助运 输采用绞车、 矿车， 本次采用装载机 ， 爬坡能 力可达 1 4 。 ， 为以后大倾角建井辅运采用装 载机提供依据。 4 松散沙在矿区一般采用大开挖方案， 要求机具多， 施工场地大 ， 但进度慢， 费用高。 首次长距离采用管棚法过松散沙、 流沙段 ， 为 以后井筒在类似地质条件下施工提供了经 】 3 维普资讯 2 0 0 4年 6 补连 塔矿 2 煤 井 井 简施 工新 工 艺 第 2期 验。 5 将矿建 、 土建结合施工， 推广应用旋 喷技术为矿井服务就是一个很好的例子 。 6 引进铁路表土施工新经验 、 新技术， 采用密集管棚支护， 以上经验值得学习。 [ 作者简介] 雷亚军 1 9 6 9 一 ， 男． 神华神 东煤 炭公 司补连塔煤矿工 程 师． 1 9 8 9年毕业于西安煤校采矿专业． 一直从 事采煤 和 矿管专业． 曾发表论文多篇 。 E a稿日 ／ I ] 2 0 0 4 0 3 2 2 上接第 2 O页 超过 3 0 C。 2 、 良好的气缸冷却可保证气缸具有良好 的润滑， 同时也可减少指示功耗， 增大排气 量。 但气缸进水温度不宜过低， 它与吸气温度 和相对湿度有关， 以保证缸内不产生冷凝积 水为原则 。 故此 ， 矿用空压机宜采用混联式冷 却系统。 3 、 冷却水质水量应符合要求。对冷却水 应进行软化处理， 并及时清理水垢， 以保证缸 壁和管壁始终具有较高的传热系数。 [ 作者简介] 刘小平 1 9 7 4 一 ， 男， 现 任 枣庄 矿 业集 团 高庄 煤 矿 机 电 科 助理 工程 师 。 中田矿 业大 学信 电学 院在读 工程 项 士研 究 生 。 上接第 2 4页 于零， 表明该零件是一个薄壁件 ， 由于条件有 限， 制作这样的薄壁件不仅难度很大， 而且耗 时也多 ， 所以只能采用简便方法加工 ， 即把三 角形看成是 由无限多个高度很小的窄矩形叠 放而成， 各个矩形之间彼此平行并长度依次 递减。 若给定矩形的厚度和数量 ， 则这些具有 一 定厚度和数量的矩形就可以组成一个近似 三角形， 矩形的厚度越薄， 数量越多 ， 则这个 三角形的两腰越光滑， 其极限就是等腰三角 形 。 据此 ， 可 以把一定数量的矩形垫片叠放 在一起来模拟这个三角形 ， 三角形的高度应 为垫片厚度之和， 即 2 ． 1 mm。虽然垫片厚度 越薄， 数量越多， 垫片叠放后的形状越接近模 拟三角形形状， 然而在实际加工时 ， 只能是在 满足技术要求的基础上， 尽量少使用垫片， 以 节省工时。 选取 0 ． 3 m m 厚的紫铜板加工垫 片， 先 将其裁剪成 7小块， 每块紫铜垫片长度为图 3中等腰三 角形的底边长度， 宽为 2 5 0 m m 即轴瓦背配合宽度 。然后把 7 个垫片由长 到短从上至下沿中心依次码叠 其外形酷似 板弹簧 ， 并将它们扣缚在待修的轴瓦背上。 】 4 [ 收稿日 ／ I ] 2 0 0 4 0 2 2 7 最后， 配钻两个 M6螺钉孔， 用螺钉将 7个紫 铜板和轴瓦固定在一起。 这样 ， 该轴瓦合金工 作面抬高了 2 ． 1 mm， 实现了最初的设想。 5 实际效果 经过这次检修， 减速器安装调试一个多 月以来， 一直运行 平稳。啮合 齿 面接 触达 5 0 ％以上， 齿轮传动没有异常噪声 ， 轴瓦温度 不超过 4 0 ℃， 完全达到 了设 备正常运转要 求 。 减速器的备用系统多年不能使用， 使得 矿井老副井绞车长期在无备用驱动系统状态 下运行。 仅有的驱动系统 出现故障． 特别是较 大的故障时， 停运 处理 时间长 ， 影响正常生 产， 造成巨大的经济损失。通过这次抢修 ， 找 到了减速器发生故障的原因， 采用简便方法 在短时间内进行修复， 恢复了矿井副井绞车 的备用驱动系统 ， 有利于矿井提升的正常进 行 。 [ 作者简介] 王 晓虹 1 9 7 1 一 ． 女 ， 开滦 集 团公 司机 电 制造 总 厂 机 械 工程师。1 9 9 4 年毕业于阜新矿业学院机械劓造专业。 [ 收稿日 - ] 2 0 0 4 0 3 1 1 维普资讯