立井快速施工

关键词： 凿井 冻结 深井 施工

立井快速施工（精选八篇）

立井快速施工 篇1

1 井壁结构

表土段冻结凿井井壁有多种结构, 其中塑料夹层双层钢筋混凝土复合井壁结构是比较理想的一种, 它解决了长期以来深井冻结井壁裂漏的难题。基岩段多采用单层井壁, 该井壁可根据围岩性质及地压大小设计成钢筋混凝土结构或素混凝土结构。

2 机械化配套设备

立井施工机械化设备选择, 既要考虑工程特征、地质条件和现场实际情况, 又要与施工方案和工艺配套, 还要与施工队伍素质相匹配, 才能充分发挥机械设备潜能, 加快井筒施工速度, 缩短工期, 提高综合效益水平。

2.1 井筒内布置二层凿井吊盘, 层间距4.5m, 下层吊盘安设两台HZ-6型中心回转抓岩机出矸, 并设混凝土受灰分灰器, 上层吊盘设排水水箱及卧泵排水, 并在吊盘设水砂分离器, 净化污水, 以提高卧泵的排水效率。

2.2 采用地面四台16~2 5 T稳车集中控制, 悬吊整体金属下行模板砌壁。

2.3 采用FJD-6A型伞钻配YGZ-70凿岩机打眼, 压风管、供水管、排水管、风筒沿井壁固定。使用两台Φ3.6m绞车挂5.0 m3吊桶实行两套单钩提升, 利用自卸式汽车排矸 (土) 。使用高性能混凝土, 3m3底卸式吊桶下料。自制的电动钢筋弯曲机加工钢筋, 套丝车床加工竖筋丝头和连接钢套。井筒掘砌施工机械化配套设备见表1。

3 主要施工技术

3.1 冻结段施工

冻结表土段在经过试挖后, 根据土层性质与冻结温度, 可采用1.5~2.5m段高, 全断面一次掘进的施工方法。

3.1.1 在冻结壁进入井筒掘进荒径前, 掘进段高控制在人工挖掘装罐。

3.1.2 在冻结壁进入井筒掘进荒径后, 掘进段高控制在2.5m, 采用风镐刷帮, 并采用1.0m3立井液压冻土挖掘机挖土装罐 (如图1所示) 。

1-吊盘 2-外层井壁 3-立井挖掘机 4外壁钢筋 5-模板 6-刃脚

3.1.3 冻土较硬或穿过砂砾及卵石层, 挖掘机挖掘困难时, 则可采用伞钻钻眼爆破法掘进。爆破的矸石用挖掘机装罐出矸。

3.1.4 冻结段钢筋砼外壁竖筋采用直螺纹钢套机械连接, 以缩小施工段高, 提高施工速度, 控制井帮位移。采用整体金属下行刃脚模板短段掘砌 (段高为2.5m) 、混合作业方式进行施工。

3.1.5 冻结段内壁则采用液压金属滑模自下而上一次套砌, 提高内壁的整体性能;套壁结束后, 必须选择适当的时间进行壁内注浆, 使内外壁整体性好, 防止地下水上下串通。壁间注浆充填时间应根据冻结深度, 冻结时间的长短, 地下水流速情况而定。最好在实测井壁井帮温度达到4~6℃, 井帮出现水压之前进行。

3.1.6 冻结段壁座一次临时掘支到设计深度后, 自下而上与内壁一起套砌, 提高井壁的整体性能。

3.2 基岩段施工

3.2.1 掘进

基岩段施工采用钻爆法施工, 采用FJ D-6型伞钻实行深孔爆破。爆破后的矸石用两台HZ-6型中心回转抓岩机和一台小型挖掘配合装罐出矸, 地面用自卸式汽车排矸。放炮前, 将挖掘机保护并用副提升绳悬吊在吊盘下, 放炮后较短时间能下放到工作面。在井筒出矸、刷帮、清底等工序中, 挖掘机以其灵活机动、快速高效的特点, 与抓岩机相互配合, 取长补短;刷帮、清底时, 能最大限度地替代人工作业, 降低劳动强度、提高施工速度。

对于岩石硬度f>1 0时, 可以选用YSJ4.8型液压伞钻配HYD200型液压凿岩机凿眼, 提高了打眼效率, 节省了大量的钎杆、钻头, 降低了施工成本。另外, 液压伞钻在降低噪音、改善工作环境方面更是本质性地优于风动伞钻, 这充分体现了YSJZ4.8型液压伞钻的优越性。

当掘进荒径大于11m时, 可选用XFJD6.11S型双联伞钻打眼, 动力为压风-液压传动, 最大可同时使用12台YGZ-70凿岩机, 其中4台凿岩机配加长臂, 满足大直径井筒的需要。

3.2.2 扎筋

深立井基岩段井壁结构将根据围岩性质及地压情况, 设计用钢筋砼或素砼结构。扎筋时, 先按井筒中心线在井筒周圈找好钢筋固定点, 竖筋与上段井壁钢筋用直螺纹钢套连接牢固, 再按设计要求绑扎环筋。

3.2.3 立模

采用有效段高为3.6m的单缝式液压可伸缩整体下行模板砌壁, 该模板设有双面刃脚和翻转挤压式受灰合茬窗口, 能保证合茬部位混凝土井壁双层重迭, 平整密实, 有利于提高井壁的隔水性能和整体质量。按设计段高找平后, 由专人按重新标定的井筒中心线校正模板后, 打好模板支撑臂, 即可浇灌混凝土。

3.2.4 混凝土浇灌

砌壁混凝土由地面搅拌站搅拌好后, 用D X-3型底卸式吊桶下井, 卸入下吊盘上受灰分灰器后, 经吊盘下悬吊的六路橡胶软管及模板上口的弯管入模, 入模后的混凝土用风动振动棒振捣密实。

混凝土浇灌要做到均匀分层对称下料, 分层高度不超过350mm;工作面浇灌混凝土时, 设专人在吊盘休整井壁接茬。基岩段施工见图2。

3.2.5 防治水

井筒基岩段施工严格遵循“有疑必探、先探后掘”的施工原则。尽管井筒基岩段采用地面预注浆施工法, 但为了确保基岩段施工安全, 以及加快施工进度, 在井筒掘砌通过含水层时, 采用伞钻每炮一探, 沿井筒周边围岩倾向方向上对称打两个探孔, 孔深8m, 探明下部地质及水文地质情况。

井筒涌水量超过6m3/h, 工作面积水采用风泵排至吊盘, 经水砂分离器处理后进入水箱, 利用吊盘卧泵及井壁固定的排水管路排至井口;井筒涌水量不超过6 m3/h, 直接用风泵排水通过排矸吊桶装矸带水上井。

为了防止井壁淋水进入模板而影响井壁砼的质量, 根据地质情况, 每隔一定距离在含水层下方的井壁接茬处, 设置一道截水漕将井壁淋水截至吊盘水箱, 以保证工程质量。截水漕未突出井壁, 避免了炮后矸石及杂物进入截水漕内。

对井壁的少量渗水及淋水, 则待井壁砼达到设计强度后, 进行壁后注浆封堵。

1-吊盘2-内层钢筋3-外层钢筋4-井壁5-中心回转抓岩机6-模板7-刃脚8-矸石

3.2.6 瓦斯、地温及通风管理

深井开发, 大都存在地温高、瓦斯大及地压大的特点。

高瓦斯矿井, 在工程施工时, 则要严格按《煤矿安全规程》的有关规定进行瓦斯及通风管理, 设专职瓦斯通风管理员, 严格执行瓦斯检查制度。

深立井施工, 主要通过地面设置的两台大功率局扇配大直径玻璃钢风筒加强通风, 稀释井下瓦斯浓度和降低井下环境温度, 风筒均沿井壁固定。

针对深立井施工地压大的特点, 施工时要根据围岩情况, 采取先让后抗的施工原则。采用锚网喷、架井圈、预应力锚索等与钢筋混凝土联合支护形式, 适当地加大混凝土井壁厚度, 提高井壁混凝土的强度等级和井壁配筋率, 并在井壁混凝土中掺入早强防渗密实剂。

4 施工组织与管理

施工中由项目经理部和安全员组成施工现场指挥领导小组, 及时解决生产中存在的问题, 保证人、财、物供给, 全面加强掘进、机电和运输三大系统组织与管理。

4.1 劳动组织

施工队伍采用掘进班组和机电维修班组相结合的综合队形式, 井下工与地面运输工统一实行“滚班制”作业方式, 要求定时定量完成任务, 并制定了严格的奖罚制度。为了减少交接班时间, 实行井下交接班。同时, 冻结段外壁掘砌实行两个掘进班完成每个段高的掘进及扎筋工作, 一个打灰班完成立模、浇砼工作;基岩段掘砌实行三个掘进班完成每个段高的掘进及扎筋工作, 一个打灰班完成立模、浇砼工作。既锻炼了掘进班的综合施工能力, 提高工人技术水平, 又有效的加快了施工进度, 更有效的保证了工程施工质量。

机电维修管理实行包机保修制, 也制定了严格的奖罚制度, 施工队机电维修组对主要凿井设备均利用工序转换的空闲时间或平行时间进行检修, 做到了超前维护保养, 大大减少了工序转换时间及辅助作业时间。

采用工程项目法管理, 按生产、技术、机电、后勤四个部进行人员编制, 根据工程需要定岗、定员、定责、定任务, 同时利用内部承包的经营机制, 将整个工程分成若干个能独立核算的单项工程, 逐项考核, 层层把关, 层层兑现, 奖罚分明, 充分调动了施工人员的积极性。

4.2 工程质量及安全施工管理

为了保证井筒施工质量, 技术人员根据国家现行矿井建设验收标准与规范, 制定了一系列质量管理细则, 坚决贯彻执行国家标准《煤矿井巷工程施工规范》 (GB50511-2 0 1 0) 、《煤矿井巷工程质量验收规范》 (GB50213-2010) 。在施工中严格检查每道工序, 坚持“上道工序不合格不得进行下道工序施工”的原则。在施工用的原材料及半成品的使用上, 严把进场关和检测检验关, 严禁使用不合格的原材料及半成品。以分项工程质量达到优良来保证分部工程、单位工程质量优良。

安全管理始终坚持“安全第一、预防为主”的方针, 认真执行有关的安全管理制度。立井防坠和提升吊挂系统安全运转是深井安全施工的首要条件, 施工期间, 必须设专人负责防坠系统和提升吊挂系统的检测、维护工作, 确保深井施工安全。

总之, 在施工过程中, 必须从各工序、各环节抓安全, 将安全隐患消除在萌芽状态中, 确保安全施工无事故。

5 结束语

对于深立井井筒施工, 可以总结出如下几点施工经验:

5.1 采用先进的技术装备, 配套的机械化作业线是组织快速施工的决定因素。

5.2 科学的施工组织与管理, 是确保快速、优质、高效、安全施工的关键。

5.3 采用滚班作业方式, 按工序交接班, 定时间、定任务, 可以确保快速施工。

5.4 采用短段掘砌、掘进与机电维修交替平行混合施工作业方式, 既可达到快速高效优质施工目的, 又可确保施工安全。

5.5 短段掘砌根据围岩性质, 采用合理的施工段高, 既可确保工程质量, 又可控制井帮稳定性, 达到安全、快速施工的目的。

5.6 采用窗口式刃脚整体模板浇筑井壁砼, 既可达到快速施工目的, 又可加强施工模板的整体性, 确保工程质量。

摘要：深立井施工大多采用“上冻下注”施工工艺, 其冻结段采用双层复合井壁结构进行支护, 可采用立井挖掘机挖掘冻土, 整体金属刃脚模板砌筑外壁 (短段掘砌) , 液压滑模或自下而上倒模法一次砌筑内壁, 并进行壁间注浆;基岩段地面预注浆法施工, 单层井壁可采用开口式整体金属刃脚模板砌筑, 可确保工程质量和安全快速施工。

立井快速施工 篇2

【关键词】 冻 土 爆 破 成 孔 机 具

一、引言

冻结法是立井过深厚表土层最有效的施工方法之一，考虑到冻结壁、冻结管、掘进施工的安全，一般都要进行加强冻结，防止发生片帮、冻结壁破裂和冻结管断裂等事故。对于深厚表土层的立井来说，井筒冻结段下部（-360米左右）井帮温度一般在-10℃以下，冻土进入荒径1000 mm以上，更严重者，出现了井筒的全面冻实，冻土强度较土层大的多，不论是使用中心回转抓岩机挖掘，还是进行人工开挖，挖掘起来都特别困难，效率极低。为了降低劳动强度、提高施工效率、加快施工速度，冻土进入荒径较多时，目前大都采用爆破法掘进。

通过工程实践，冻土段使用爆破法掘进存在两个问题：1、冻结管的断裂；2、爆破炮眼成孔。对于冻结管的断裂问题，通过一系列的验证，完全可以得到预防，这也是冻土段使用爆破法施工的前提条件，施工中能够满足。对于炮眼成孔，冻土属于冰、水、土的“胶结”体，在这种冰“胶结”体中进行快速钻进成孔，有较大的难度。依照科学的成孔机理、选择合适的钻眼机具，是实现快速成孔的关鍵。

二、冻土爆破炮眼成孔方式与机理

冻土爆破炮眼成孔主要有两种方式：钻削方式和冲击破碎方式。

1、钻削方式

钻削冻土，往往采用容易钻进破土的“Y”字型钻头打眼，配合使用螺旋形麻花钻杆，成孔机理是钻头在钻进的同时，还有一个旋转运动，靠推力及扭转力先钻屑出小孔径破碎空间，随着钻头的推进，螺旋形麻花钻杆顺着小孔径切削进去，被钻削下来的冻土屑顺着麻花钻杆的螺旋槽挤压排出，依此不断钻进冻土形成竖向圆柱空间——炮眼。

2、冲击破碎方式

坚硬冻土的冲击破碎机理与岩石的破碎机理相似，钻机带动钎头对冻土进行冲击硬破碎，炮眼底部的冻土碎屑通过压风吹出，实现及时排粉，进而钻进成孔。两种成孔方式的比较：

三、新型冻土炮眼成孔机具

通过成孔方式的认识与比较，我们可以看出，钻削成孔与冲击破碎成孔各有优缺点，对于冻土来讲，从成孔机理与速度来说，钻削成孔要明显高于冲击破碎成孔，而且，作为冰、水、土冻结“胶结“的冻土，在冲击破碎下，很容易泥化，钻进效率低。对于大部分的冻土强度，不适合与高冲击的风动凿岩机钻进，如果冻土强度不够，采用冲击破碎冻土，常产生泥包钻头，这是因为碎屑没有及时排出，钎头不能压触在干净完整的冻土上，孔底冻土碎屑在连续冲击下变成泥浆，使钻头前部平滑，无法钻下去。而对于钻削成孔，只要动力源充足，大部分强度的冻土，都可采用其进行钻削成孔，但目前钻削成孔使用的均为煤电钻，对于强度稍高的冻土，该类钻机扭矩不够，钻不下去，且对于井筒施工来讲，动力源一般为压风，增设电路，施工复杂，且存在散电流，对爆破施工安全性影响较大。

不论是风动凿岩机还是煤电钻，在井筒冻土爆破施工炮眼中，均存在较大的缺点。因此，我们考虑采用新型冻土炮眼成孔机具：MQT—130T风动锚杆机（扭矩为130 N.m）、“Y”字型钻头配合自制螺旋形麻花钻杆（为了和锚杆机配套，对麻花钻杆进行了改装，钻杆前端为麻花、后端为六棱型，钻杆长度1600.0 mm）。以井筒施工动力源压风为动力，MQT—130T风动锚杆机配合“Y”字型钻头钻削，螺旋形麻花钻杆排粉，大扭矩钻削钻进，实现冻土爆破炮眼快速成孔。

三种冻土炮眼成孔机具与冻土强度以及成孔效率（能力）的定性比较，见图1。

四、施工实践

顺和煤矿主井井筒施工至-400米时，土层为灰白色局部灰绿色砂质粘土，井帮温度在-10℃左右，冻土进入荒径1000 mm以上，中心回转抓岩机挖不动冻土，人工开挖，工人劳动强度大，效率也很低，施工非常困难，为此决定采用冻土爆破法掘进施工。

1、爆破安全

为了防止冻结管的断裂，结合冻结造孔偏斜图，在符合《矿山井巷工程施工及验收规范》第4.2.28条“冻结地层采用钻爆法施工炮孔距冻结管的距离大于1.2米”的规定下，进行光面爆破参数设计。并考虑到冻土爆破的实际情况，采用小炮施工，设计直眼掏槽掏槽眼深度1.6米，其余炮眼深度1.4米，掘砌段高1.9米，每段高放两次炮。具体的爆破参数如表1。

2、炮眼快速施工

①、钻眼机具

选用MQT—130T风动锚杆机，自制Ф43.0 mm螺旋形麻花钻杆（前端麻花、后端六棱型），钻杆长度1600.0 mm，配合“Y”字型钻头打眼。

②、炮眼施工速度

根据冻土段爆破施工的现场统计，每台钻机平均钻眼成孔工作效率为：350.0 mm/min，且施工中基本没有出现钻不动或者泥包钻的现象，既实现了冻土炮眼快速成孔，又保证了施工的连续进行，验证了新型钻眼机具的实用性。

3、冻土段爆破施工成就

顺和矿主井2009年12月23日施工至-396.6 m处，矿方、监理以及施工单位共同决定采用冻土爆破往下进行掘砌施工，至2010年1月5日施工至-437.4 m处，揭露泥岩，进入基岩风化带施工，风动锚杆机配合自制螺旋麻花钻快速打眼成孔，中心回转抓岩机装矸、3.0 m3吊桶出矸，HZS750型搅拌机配用一台PL1600配料机拌制混凝土，加上科学的施工组织管理，主井冻土段爆破12天施工了40.8 m，创造了深厚表土下部冻土段爆破月掘砌102.0 m的好成绩。

五、效益分析

通过采用新型的钻眼机具，完全克服了在冻土中施工爆破炮眼的难点，在顺和矿的实际施工中，不但成孔速度高，每台钻机平均钻眼成孔工作效率为：350.0 mm/min，而且几乎所有炮眼一次成孔，大大优化了施工工艺和施工管理，为冻土段爆破快速掘砌创造了条件。通过科学的施工组织与管理，顺和矿主井在冻土段爆破月掘砌102.0 m，节省建井工期超过1.5个月，创造经济效益逾2千万。

浅谈深立井快速掘砌施工 篇3

1 深立井快速掘砌施工工艺选择

(1) 采用掘砌平行作业方式。在充分利用井筒空间的基础上, 在相邻井筒的两个不同深度出的井壁上平行完成掘、砌施工。在砌壁过程中由于不需要占用凿井工, 能够达到快速掘砌施工的目的[1]。这种作业方式由于需要使用到较多的施工装备, 管理起来有一定难度, 需要结合实际工程考虑。

(2) 掘砌单行作业方式。在同一井段上同时进行掘、砌工作, 只需根据时间先后顺序进行。这种作业方式过程简单, 利于操作。

(3) 采用掘砌混合作业方式。与上述两种作业方式不同, 掘砌混合作业方式结合两者方式的特点, 既不需要临时支护, 又能够适当的平行交叉进行, 缩短作业时间, 加快施工速度, 实现综合化机械作业, 大大提高了施工速度。借助良好的作业优势, 目前在短段掘砌作业中采用此种方式越来越普遍[2]。

2 深立井快速掘砌施工工艺参数选择

(1) 在作业过程中, 需要对井筒的实际条件选择施工设备与调整施工参数。各项施工设备之间实现高度的合作, 有效保证掘进能力[3]。在选择挖掘机时, 采用立井挖掘机能够提高挖掘速度, 同时配合吊桶容积为5m3的吊桶, 在表土段的施工中能够有效提高掘进速度。

在作业过程中, 为了能够保证抓取的矸石在装入吊桶之前避免掉落在吊桶之外, 因此在控制抓斗直径方面需要切实考虑, 避免抓斗直径过大, 保持在吊桶直径的1.25倍左右较佳。这是因为抓斗容积增大, 其相应的抓斗张开的尺寸也就越大, 抓斗装吊桶时的矸石流直径越来, 如此一来会提高矸石掉落的可能性。

为了能够充分保证装岩机的工作能力, 减少其中矸石提升时间, 需要让装岩机的提升能力大于其生产能力。采用井筒混合作业机械化施工, 重点是伞钻打眼。打眼深度匹配模板段高[4]。考虑到抓岩机的生产能力与一次爆破岩石量存在密切关系, 当一次爆破矸石量越大, 抓岩机连续工作的时间越长, 装岩设备清底与收尾时间的比例会下降, 其平均装岩的生产效率就会上升。井筒在进行混凝土浇筑过程中, 应尽量实现部分过程的机械化, 例如使用液压金属模板、混凝土输送管下料等, 大大提高了砌壁速度, 缩短了砌壁时间, 同时对提高井筒的支护能力也有一定帮助。因此, 选择机械化程度较高的砌壁作业线对提高砌壁速度有良好帮助。

(2) 根据深立井的井壁结构, 其表土段冻结凿井井壁具有多种结构形式, 采用塑料夹层双层钢筋混凝土复合井壁结构因能够解决深井冻结井壁裂漏问题, 所以在所有结构中是比较理想的一种。而基岩段大多数是采用单层井壁方式, 该种井壁方式能够根据围岩性质以及地压大小设计成钢筋混凝土结构。

3 深立井快速掘砌施工

3.1 施工设备选择

(1) 关于井架, 可以采用V型, 这种井架方式能够保证井壁四面都具有良好的稳定性, 其中的天轮以及地面的提铰设备能够在井壁的四周设备, 能够建立一个良好的天轮平台, 能够满足多种凿井设备的吊挂, 基础顶面至卸矸台的高度高, 有利于安设溜矸槽以及利用汽车运矸, 也有利于各种设备运出井筒, 便于管理。

(2) 绞车、稳车。在两侧均配置大直径的滚筒绞车, 同时配备经验丰富的主、副车司机各一名, 保证运输能力。其中的吊盘使用5根丝绳悬吊, 同时配备5台稳车, 有效保证吊盘提升与降落同步进行, 大大缩短吊盘起落时间。

(3) 抓岩机。配备两台中心回转抓岩机, 容积抓斗两个, 将抓岩机直接固定在吊盘的下方, 跟随吊盘同时起落, 简化时间。

(4) 伞形钻架。伞形钻架具有机械化程度高、打眼眼位和角度控制好的特点, 十分有利于在推行大直径深孔光面爆破, 安全性能佳。本次在配备伞形钻架的同时配备凿岩机, 凿岩机采用六角中空合金钢钎, 十字形合金钻头, 有效保证一掘一砌作业。

(5) 整体金属模板。采用单缝液压整体下行刃刀脚金属模板砌壁, 模板由直模和刃脚两个部分组成。

3.2 具体施工

(1) 针对冻结段的施工。在对冻结表土段进行土层性质的分析之后, 采用1.5m~2.5m段高全断面一次掘进的施工方式。在冻结壁进入到井筒掘进到荒径前, 掘进段高控制在人工挖掘装罐。

(2) 针对风化基岩段的施工, 在岩石较软时可以采用风镐掘进, 针对硬度较大时采用钻爆法进行施工。其中的临时支护采用锚喷网联合支护, 段高需要小于2m。

(3) 针对基岩段的施工, 采用混合作业方式。在掘进阶段, 采用深孔爆破作业, 钻眼深度保持在4.0m~4.2m之间。关于爆破方面, 炸药的选择, 由于岩石较硬, 采用T220高威力水胶炸药, 为了保证深孔的起爆, 采用6, 长脚线, 在不同阶段半秒及秒延期导爆管雷管报批。使用大直径光面、光底、弱震、弱冲深孔爆破技术, 反向连续装药。关于炮眼的布置, 共钻眼8圈, 总长度达到536.6m, 总装药量达到396.7kg。预期爆破效果, 见表1。

(4) 扎筋过程中, 应该根据深立井基岩段井壁结构的围岩性质与地压情况, 采用钢筋砼或者素砼结构。在扎筋时, 根据井筒中心线在井筒周圈找到钢筋固定点, 竖筋与上段井壁钢筋使用直螺纹钢套连接牢固。

(5) 装岩与排矸。利用中心回转抓岩机, 将矸石装入到5m3吊桶提升至井外后, 通过翻矸台座钩式进行自动翻矸, 利用溜槽落入到地仓中集中使用装载机装入到自卸型汽车中运送至指定的排矸地点。

(5) 立模过程中, 使用单缝式液压可伸缩整体下行模板砌壁, 这种模板具有双面刃脚和翻转挤压式受灰合茬窗口, 能够有效保证合茬部位的混凝土井壁双层重叠, 平整秘实, 达到提高井壁隔水性能的效果。在混凝土的浇灌过程中, 砌壁混凝土在地面搅拌站完成搅拌之后使用底卸式吊桶下井, 卸入下吊盘上受灰器之后, 通过吊盘下悬吊的橡胶软管以及模板上口的弯管入模, 入模之后的混凝土使用风动振动棒振捣密实。

(7) 在防治水阶段, 关于井筒基岩段的掘砌施工一定要遵循先探后掘的原则, 在施工过程中为了能够保证施工安全以及施工进度, 在井筒掘砌通过含水层的过程中, 需要使用伞钻每炮一探, 在沿着井筒周边围岩倾向方向上对称性的打两个探孔, 了解地质与水文情况。

3.3 关于掘砌辅助系统

(1) 为能够充分保证井筒安全与排水工作顺利, 在吊盘上方可以设置一台水泵进行排水作业, 通过无缝钢管将水排至地面。

(2) 在井口附近位置设置一个砂石料厂, 厂内设置有石子冲洗装置与混凝土搅拌站, 借助科技手段配备自动上料系统, 将砂石通过铲车装入到自动计量系统料仓, 通过料仓经传送皮带传送至搅拌机上料斗, 同时根据比例加入到水泥中, 直接通过上料斗进入到搅拌机中进行搅拌。在井口位置布置直线形轨道, 通过底卸式吊桶将搅拌完成的混凝土输送至井下分灰器中入模。

(3) 供水系统, 关于井筒内的施工用水可以从水源井中的深井水泵直接输送至工厂内水箱, 然后通过水箱接管供给, 在吊盘上设置一个释压水箱, 有效保证水压稳定。供电系统则可以在进回风井负荷中心的附近建立一个临时变电所, 保证现场作业的正常用电。

(4) 关于对瓦斯、低温以及通风的管理。考虑到深立井的施工, 都会存在地温高、瓦斯浓度大的特点。针对高瓦斯矿井的施工, 在地面上需要设置两台大功率局扇配大直径玻璃钢风筒加强周边环境的通风, 在施工过程中需要严格按照《煤矿安全规程》中关于瓦斯的通风管理。针对地压大的特点, 在施工过程中需要根据围岩情况, 采用先让后抗原则。使用锚网喷、预应力锚索等于钢筋混凝土联合支护形式, 有效加大混凝土的井壁厚度, 从而提高井壁混凝土的强度等级与井壁配筋率。

4 结语

一般情况下, 针对基岩段的施工速度都比较慢, 如何实现快速掘砌施工就成为提高经济效益的有效研究方向。总而言之, 关于深立井的施工采用先进的技术装备、合理的机械作业线, 同时结合深立井各项参数选择最佳的掘砌施工方式, 既能够保证施工速度, 又能够保证施工质量。

摘要：深立井由于条件更加复杂, 其井筒掘砌指标与同类煤矿达到的水平还就有较长一段距离, 在实际的施工过程中需要根据岩体的分型采取针对性施工。本文以研究深立井快速掘砌施工作为重点进行分析。

关键词：深立井,快速掘砌施工,施工方案

参考文献

[1]王宇锋, 等.深大立井凿井吊盘结构与型钢选型研究[J].煤炭科学技术, 2015, 13 (01) :132.

[2]王伟, 张海骄.深立井大直径井筒地面预注浆参数优化和改进[J].中国西部科技, 2013, 19 (10) :233.

[3]王涛, 等.井筒基岩段地面预注浆关键影响因素分析与应对措施[J].中国西部科技, 2012, 17 (08) :186-189.

立井快速施工 篇4

1.1井筒特征大海则矿井隶属中煤陕西榆林能化有限责任公司, 矿井建设规模为25Mt/a, 预留30Mt/a。矿井设计服务年限88.8年, 采用斜井、立井混合式开拓, 工业广场内布置有主立井、主斜井、一号副立井、二号副立井、回风立井五个井筒。井筒工程采用冻结法施工。

主立井井筒净直径为9.6m, 净断面积72.38m2, 井筒深度703.96m。井筒采用全井冻结。一号副井井筒净直径10.0m, 净断面积78.54m2, 井筒深度677.4m。井筒采用全深冻结。二号副井井筒净直径10.0m, 净断面积78.5m2, 井筒深度659.7m。基岩段全程冻结。三井筒均采用三提升布置。

1.2井筒特征地质资料大海则项目部井筒都采用双层井壁设计, 外层井壁为单层钢筋混凝土井壁, 内壁为双层钢筋混凝土井壁, 外层井壁井壁设计有500mm、600mm两种规格, 内层井壁设计有600mm、1000mm、1450mm、1700mm四种规格, 混凝土强度设计有C30、C40、C50、C60、C70五种规格。一号、二号壁基井壁厚度2300mm。

2机械化作业线配置方式及内容

机械化作业采用国内先进的机械配备作业施工技术;采用新技术、新设备、新材料、新思路。以下为主立井井筒净直径为9.6m施工设计为主设计布置。

①凿岩和装岩:冻结表土段采用两台HZ-6型中心回转抓岩机、两台电动挖掘机配合进行挖土、装土工作;冻结基岩段采用XFJD-8.12型伞钻凿岩, 高威力抗冻水胶炸药, 长脚线毫秒延期电雷管, 中深孔光面爆破。两台HZ-6型中心回转抓岩机装岩, 一台MWY6/0.3电动挖掘机配合清底。

②支护:外壁采用两套4m段高YJM型液压整体金属模板浇筑井筒外壁, 内壁采用装配式组合金属模板套壁。

③砼搅拌与运输井口设砼集中搅拌站拌制砼, 站内配两台带自动计量装置的JS—1500型搅拌机, PL-2400配料机, 提升采用3m3底卸式吊桶下放砼。

④通风选用四台FBD№7.5/2×45型对旋式局部通风机, 配用两趟Φ1000mm双抗阻燃风筒, 压入式通风。

⑤压风、供水采用6台GA110-7.5型压风机集中供风。用Φ57×5mm供水管向井下供水。

⑥排水:井筒为冻全深, 备用应急排水设备及管路。采用二级排水方式排水, 即在吊盘下层盘上安装一台DC50-80×9型水泵, 井筒内安装一趟Φ108×6mm管路, 吊盘上层盘上安装5m3水箱一个, 工作面涌水由风泵排至吊盘水箱再由吊盘水泵排至地面。地面备用同型号水泵一台。

3井筒施工设备优化平面布置图

采用Ⅵ型凿井井架, 其翻矸平台高度可满足伞钻起吊凿井吊盘, 立井施工平面布置图 (见图1) 及凿井机械化作业线配套设施一览表 (见表1) 。所有管线均由地面凿井绞车悬吊。

3.1吊盘:采用钢结构二层吊盘, 吊盘直径9.3m, 盘间距为5m, 通过6根立柱连接。上层盘为保护盘, 并放置分灰器、排水水箱及水泵;下层盘为工作盘, 盘下悬吊2台中心回转抓岩机。为保证吊盘的稳定性, 在上下各层盘设四套稳盘装置。

3.2提升:采用三套独立的单钩提升系统。一号提升选用一台JKZ-3.2/18型提升机配5m3矸石吊桶, 二、三号提升各选用一台JKZ-3.0/15.5型提升机配5m3矸石吊桶。地面装载机配合自卸汽车排矸。吊盘由四台JZ-25/1300型稳车4条46NAT18×7+FC1870型钢丝绳悬吊。吊盘另设四条稳绳30NAT18×7+FC1870稳绳, 由四台JZ-16/800稳车悬吊。

3.3天轮平台高度27.078m, 天轮平台为9.05×9.05米, 底跨为17.55×17.55m。

3.4管线布置:布置压风管路一趟, Φ159×6mm无缝钢管, 布置供水管路一趟, Φ57×7mm无缝钢管。用2JZ-16/800稳车悬吊布置;布置排水管一趟, Φ108×6mm无缝钢管, 用2JZ-16/800稳车悬吊;布置动力电缆, 放炮电缆各一趟, 用两台JK-10/800稳车悬吊;布置信号电缆两趟;照明电缆一趟;布置两趟风筒采用井壁固定悬挂。

井筒考虑二期临时改绞地面提绞布置, 主提升机其位置和能力均可满足改绞建井专用箕斗或罐笼提升。

提升机中心线与井筒中心线重合布置, 以利于井筒转入平巷开拓时改装建井专用罐笼。凿井绞车之间的距离和凿井绞车与提升机之间的距离, 均按所需的最小距离而定的, 以便同侧绞车集中布置, 便于管理和文明生产。

4井筒的平面布置图的工程使用

近年来, 井筒大直径、井深、现将以下三个井筒平面布置方案简要介绍如下:

各种管路在满足安全距离要求的前提下, 尽量靠近井壁布置, 以利提高吊盘有限面积。

主提升吊桶的喇叭口在标准设计的基础, 将其设计成方形宽为2600mm, 以便电动挖掘机下放及提升, 也克服了提升中井盖门妨碍滑架通过。

套壁吊盘是在原吊盘直径Φ9300的基础上, 加圈钢梁及折页。

5结语

在布置井筒凿井设备时, 平面上安全间隙都符合《煤矿安全规程》的规定, 上下之间应不互相影响, 布置提绞设备时, 应力求使井架受力均衡合理, 尽量减少施工荷载。井筒平面布置图的关键能使矿井基本建设时期提升能力大幅度提高, 还能满足全矿井二、三期临时改绞的设计, 特别是深井, 大直径, 造价相对较少, 提升能力大、工程投产较快, 因此, 主要在我国山西、蒙陕地区大型煤矿较大较深井筒中应用。实践证明, 推行机械化综合配套以及井筒施工平面布置方式, 均取得了较好的技术经济效果。

摘要：较大直径的井筒, 在施工设备选型及布置是比较容易;但在快速施工中井筒平面布置的优化尤为重要, 例如大提升机、大吊桶, 大整体液压模板等立井施工机械化作业线。大海则项目部月平均成井110m, 最高月成井120m.工程质量优良。井筒平面布置的优化, 为安全快速施工创造了良好的条件。

关键词：大直径立井井筒,平面布置,快速施工

参考文献

[1]梁祖军.平煤四矿三水平风井井筒工作面预注浆施工技术[J].中州煤炭, 2007 (4) .

[2]刘风坤, 舒非凡.立井井筒壁后注浆施工[J].建井技术, 2008 (2) .

崔木副立井富水砾石层快速施工技术 篇5

关键词：立井,普通法,快速施工,富水砾石层

1. 工程概况

陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿位于陕西省麟游县崔木镇，属永陇矿区东端的北湾—太阳寺勘查区，设计生产能力4.0Mt/a，采用主、副、风三立井开拓，三个井筒位于同一工业广场内，均采用普通法施工。

副井井筒全深609m，净直径8.4m，净断面积55.4m2，其中：井筒表土及基岩风化带1 2 0 m，设计为双层钢筋混凝土结构，壁厚600～750mm；井筒基岩段489m，支护方式为单层钢筋混凝土支护，壁厚500mm；混凝土强度等级均为C35。

2. 地质及水文情况

崔木煤矿位于太峪背斜以南、遥远背斜以北含煤凹陷区，井田内沉积地层由老到新依次有三叠系中统铜川组、侏罗系、白垩系、上第三系、第四系。

井筒穿过的主要含水层为：第四系全新统和上更新统孔隙潜水含水层、上第三系砂卵砾含水层、白垩系下统洛河砂岩孔隙～裂隙含水层、白垩系下统宜君组砾岩裂隙含水层、侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层。根据矿方提供的副井井筒综合柱状图：白垩系下统宜君～洛河组 (K1y+l) 富含水砾岩层为副井井筒主要含水层，层深约187m，岩性为紫杂色块状砾岩，砾石成分为花岗岩，变质岩及少量石英岩，砾径30～70mm，砾石多为浑圆状，砂泥质充填，钙、铁质胶结。

副立井施工到垂深4 2 6.5 m时迎头最大涌水量达到86m3/h。井筒穿过砾石含水层进入泥岩层施工，施工中砾径5～80mm，最大达300mm，呈基底式胶结无明显裂隙。

3. 富水砾石层关键施工技术

由于副井井筒采用普通法施工，井筒穿过该段地层绝大部分为鹅卵石形的砾石，砾径大且呈基底式胶结，无明显裂隙，工作面无集中出水点，井壁岩石整体向外淋水，注浆堵水效果不明显，强行通过富水砾石层主要采取“截、导、排、堵”综合治水措施，同时还得解决好砾石层钻眼、装药困难、爆破效率低等难题。施工中主要采取以下关键技术快速通过富水砾石层。

3.1 截、导、排水技术

崔木副立井富水砾石层为井帮全断面淌水，强行通过时，做好井壁的截水、导水，防止上部井壁的水淋入工作面很关键，而传统的截水方式为利用井壁采用螺丝固定的截水槽，放炮时易崩毁且起落吊盘不方便，耽误时间使迎头积水，影响工作面掘砌工作。施工中采用嵌入式截水槽，即砌壁时两模之间间隔200～300mm不进行混凝土浇筑，将井壁淋水引入两模之间未浇筑部分，通过水的自然流动将水集中在未浇筑混凝土部位较低处，利用临时井壁固定小水箱截水。小水箱底部设塑料管将水疏导到上层吊盘水箱。在上层吊盘布置两台D G 8 5-8 0×6型卧泵（一用一备），通过卧泵将吊盘水箱中水排到地面。施工中井筒每隔30～50m做一个嵌入式截水槽，每次接压风管时顺便接长塑料管。通过嵌入式截水槽，有效地控制了井壁淋水对井筒工作面的掘砌影响。

3.2 排水设备的选型及改造

井壁淋水得到了解决，但工作面涌水靠吊桶排放控制不住且浪费时间和能耗，施工中选用B Q F-Ⅰ型风泵直接把作业面的积水排到吊盘水箱中，该泵体积小，重量轻，结构紧凑，便于移动，零部件少，便于维修。

由于工作面涌水浑浊且夹砂岩颗粒，布置在吊盘上的卧泵平衡环、平衡盘容易损坏，涌水中的颗粒状矿物质在平衡环和平衡盘之间摩擦，造成水推不开平衡环。为减少其对排水的影响，将卧泵的平衡套车掉30丝，使其串水量能准许小颗粒通过且推开平衡环，同时增大了平衡盘串量，很好地解决了卧泵的上述问题。

3.3 改进钻眼、装药操作方法

富水砾石层，大部分为鹅卵石形砾石，伞钻钻眼时容易卡钎，钻眼后拔钎时容易堵眼使炮眼报废，炮眼充水后，装药困难。

施工中钻眼时改进操作要领，开钻时慢速钻进，炮眼钻至300mm左右时再加快转速，同时根据每一个炮眼情况，选择使用十字钎花或一字钎花打眼。将钢管一端车细加工成炮锥形，打完眼拔出钎子后及时用加工好的钢管将炮眼塞住，防止碎矸漏入炮眼使其报废；装药时由于炮眼涌水，为防止水胶药卷上浮，采用Ф30mm圆钢压住药卷后再用炮泥封堵。通过以上措施的实施，提高了爆破效果。

3.4 壁后注浆技术

副立井完成该段含水层施工，进入下部泥岩层后，采取壁后注浆堵水。

注浆采用2TGZ-60/210型高压注浆泵，浆液材料采用水泥、水玻璃双液浆及改性脲醛浆液为注浆材料。设计注浆终压≤5Mpa，施工中根据注浆前压水压力确定注浆压力，正常注浆压力大于压水压力0.3～0.5Mpa，注浆终压大于压水压力0.5～1.0 M p a。浆液的有效扩散半径为3～5m。注浆孔布置为每模一排，每排4个，上下排呈交错布置，遇集中出水点可利用出水眼单独布置注浆孔。

4. 实施效果

4.1通过富水砾石层关键施工技术的实施, 副立井从6月10日开始施工, 历时73天, 由井筒垂深246.7m施工至垂深426.5m, 采用普通法成功穿过了白垩系富水砾石层, 进尺179.8m, 平均月进尺74m。

4.2 施工中措施得当、施工方案切实可行，避免了工作面注浆、地面注浆或重新采用冻结法施工的浪费，节省了时间，降低了费用，受到监理单位和建设单位的一致赞扬。

4.3 通过富水砾石层施工后所进行的及井筒施工结束后进行的两次壁后注浆，井筒涌水量得到有效控制，由施工期间的最大涌水量8 6 m 3/h下降至验收时的8.3 m 3/h，工程质量优良。

5. 结束语

立井快速施工 篇6

在煤矿生产与建设中, 暗立井、井下煤仓矸石仓在矿山井巷建设中是必不可少的重要部分, 安全、经济、快速的施工, 对实现矿山均衡生产具有重要意义。目前, 立井井筒施工中机械化配套水平普遍较高, 但在暗立井、煤仓矸石仓施工中, 机械化水平普遍较低, 成为制约矿山建设的一个关键环节。我国煤矿的暗立井施工, 除用普通法、吊罐法之外, 有很多矿采用反井钻进法, 爬罐法、深孔爆破法也有少量使用。如何实现煤矿反井掘进安全, 经济, 并实现机械化和自动化, 是煤矿迫切需要解决的问题之一。2003年中平能化建工集团建井一处引进全液压反井钻机, 在煤仓、矸石仓施工中成功应用, 在暗立井施工方面也积累许多经验。实现了快速施工, 真正体现“以科技为依托, 靠科技来发展”的企业发展理念。

1 工程概况

平顶山天安煤业股份公司八矿二水平己一暗立井 (戊己段) 中心坐标X=3 737 185.550, Y=38 447 172.790, 上口标高为-533 m, 下口底板标高为-713 m, 工程量180 m。设计净直径4.5 m, 采用素砼支护, 支护厚度400 mm, 砼标号为C25;暗立井上口位于从戊一采区轨道上山开口的戊组联络巷内, 下口在己一采区总回风尽头位置。

垂深180 m的暗立井工程对于建井一处来说, 是有史以来第一次。

2 暗立井快速施工工艺

2.1 施工工艺

使用反井钻机施工溜矸井, 首先将钻机安装在暗立井上口的硐室内, 用来向下口硐室内钻导孔, 钻杆在导孔钻进中不断接长, 一直钻到下口硐室内。然后在下口硐室内卸去导孔钻头, 安装上扩孔刀盘, 再由下向上扩孔。扩孔刀盘上的滚刀在钻机的拉力作用下, 向岩石施压, 在钻机扭矩和钻压的联合作用下, 沿岩面作滚刀及微量滑动, 从而对岩石产生冲击挤压和剪切破碎。扩孔时, 不断拆下钻杆直到扩孔刀盘至上口硐室。在导孔钻进时, 破碎的岩屑沿钻杆外径和孔壁环形空间由冲洗液 (清水或泥浆) 冲洗到上口硐室内, 再通过临时水沟排至大巷水沟内。扩孔时破碎的岩屑靠自重落到下口硐室内。

采用反井法施工暗立井最大优点是不在辅助水平出岩, 而是从1.4 m钻孔进入下口硐室内, 在下口硐室内装车排出, 井筒内的涌水也可通过钻孔排出。解决了暗立井施工中的出岩、排水、通风等难题。由于不需井筒出岩、排水, 对施工影响小, 大大简化了凿井设备布置和施工流程, 与传统的施工方式相比可进一步加快井筒延伸速度。

暗立井施工采用普通施工方法人工手抱钻打眼, 采用中深孔爆破技术, 打眼深度2.4 m, 66个炮眼, 工作面至少需要上5台YT-28型风钻打眼, 在中硬岩石段平均打眼时间4.5～5 h, 放炮躲炮通风时间为1 h, 最后时间为清砟时间。因此在暗立井施工中提高施工速度, 应以反井施工为技术依托, 主要解决提高爆破效率、缩短出砟时间等问题。

在平顶山天安煤业股份公司八矿己一回风暗立井快速施工中, 依靠中深孔爆破技术和反井施工技术, 采用手抱钻打眼, 炮眼深度不低于2.4 m, 每炮循环进尺2.2 m, 炮眼利用率不低于92%, 提高了炮进进尺。采用溜矸井溜矸缩短了工作面出砟时间, 降低了工人劳动强度, 下口使用P60 (B) 耙斗机作为装砟机械, 耙斗机前可临时存砟, 实现了上下口平行作业。加快装岩速度, 简化运输环节, 优化施工工艺流程, 增加平行作业时间, 使快速施工前后能力匹配, 工艺更合理、更先进, 正规循环率达到91%, 最高月进尺55 m。反井钻机施工程序如图1所示。

2.2 优化支护手段

己一暗立井 (戊己段) 设计采用圆形断面, 设计净直径4.5 m。井筒需穿过戊9.10煤层, 煤层厚度3.5 m, 煤层顶底板为砂质泥岩。针对这一情况制定不同支护方案: (1) 坚硬岩石段采用素砼支护, 支护厚度400 mm, 砼标号为C25; (2) 穿煤段改用锚网一次支护, 锚杆采用φ31×1 800 mm管缝锚杆, 间排距800 mm×800 mm, 金属网采用直径6 mm, 80 mm×80 mm焊接网, 搭接100 mm; (3) 过软岩段先采用锚网喷临时支护, 临时支护的锚杆采用φ20×2 200 mm等强树脂锚杆, 间排距700 mm×700 mm, 网为φ6 mm钢筋焊接网, 搭接长度100 mm, 喷射砼厚度70 mm;临时支护完毕后, 先绑扎钢筋笼, 再进行二次喷射砼, 钢筋笼横筋、竖筋均采用φ20 mm螺纹钢筋, 间距300 mm, 搭接长度700 mm, 钢筋砼保护层厚度50 mm, 喷射砼强度不小于C25。针对性的支护方案, 既保证了暗立井设计断面, 又简化了支护工艺。

2.3 优化运输系统

在暗立井快速施工中装岩出砟能力与掘进施工相匹配, 保证掘进岩量能够及时排出工作面, 不影响掘进施工或尽量少占用循环时间, 是实现暗立井快速掘进正规循环的必要条件。因此, 在暗立井快速施工中, 除采取措施提高掘进速度外, 优化提升运输, 简化运输环节, 提高运输能力, 减少出砟对循环时间的占用, 提高循环作业率, 是实现正规循环达到快速施工所必需的。

2.4 保障性组织措施

对工程项目实行项目负责制, 项目经理是工程项目的第一负责人, 对工程质量与进度全面负责。

暗立井快速施工的组织重点是抓正规循环, 提高正规循环率, 紧扣施工工序, 从作业程序及作业时间上紧扣工艺流程, 使作业当班带班人员熟悉作业流程和关键路线、关键工序, 施工组织必须紧扣关键路线, 作业当班所有作业人员熟知作业流程, 严格按流程施工。

3 实施效果

暗立井快速施工技术从2003年在中平能化建工集团建井一处开始研究应用以来, 分别在平顶山天安煤业股份公司八矿二水平戊一采区回风暗立井、戊一采区煤仓、己一采区回风暗立井、十矿-140 m水平回风暗立井、十一矿己24采区煤仓等工程施工中得以应用, 施工速度有较大提高, 已竣工工程均比计划、合同工期提前, 得到了建设方和集团公司的认可, 具有较高的推广及应用价值。与普通法和吊罐法施工相比, 反井钻井法安全高效。通过溜矸井溜矸, 减少了井筒提升次数, 降低了井筒提升的不安全因素, 遏制的井筒坠物事故的发生。通过使用双吊盘施工, 增加了安全防护设施, 在提升人员上下时, 采用三级传点的方式进行传点提升, 下人时吊桶行至上层吊盘后, 吊盘信号向井口发出停车信号, 由吊盘信号向工作面发出下人信号, 当工作面信号回复至吊盘后, 吊盘信号再向井口发出下车信号, 吊桶开始下落, 避免了在吊桶落至工作面时发生的吊桶挤人事故和井筒坠物事故。

立井快速施工 篇7

焦作煤业集团赵固 (新乡) 能源有限责任公司赵固一矿西风井位于焦作煤田东部, 太行山南麓, 薄壁镇王河村南, 隶属辉县市管辖, 距新乡市39公里, 交通甚为方便。赵固一矿西风井井筒深度636.8m (相对标高) , 井筒设计标高为﹢86.8m, 冻结深度589m, 表土层厚度502.51m。井筒内外壁设计为钢筋混凝土结构;井身混凝土强度包含C40、C50、C70、C80、C90、C1006个标号段;井筒表土段经过2个变径施工, 掘进荒径Φ8200mm~9550mm, 外壁净直径Φ7100mm~7800mm, 外壁井壁厚度500mm~800mm, 内壁井壁厚度550mm~900mm, 钢筋采用Φ22mm、Φ25mm的螺纹钢, 竖筋采用直螺纹连接, 环筋搭接长度40d。

2 工程地质及施工概况

赵固一矿西风井井检孔地质资料显示:西风井自上而下穿过44.95m第四系 (Q) 冲积层, 457.56m新近系 (第三系) (N) 冲积层, 71.33m二叠系上石盒子组 (P1x) , 83.93m二叠系山西组 (P1s) 地层。

冲积层 (第三系N、第四系Q) 的埋藏特点:第四系上覆于各地层之上, 主要为黄土、砂质粘土、粘土, 中间夹有约2.5m厚中砂层, 含少量钙质结核。新近系主要为粘性土层和砂性土层。其中粘性土层以砂质粘土、粘土为主, 可塑性较好, 具滑感, 含少量钙质结核和砾石成分。砂性土层主要由粉、细、中、粗砂及砾石层组成, 砾石成分主要以灰岩砾为主, 大部分成分成熟度较底, 砾石层大部岩芯较破碎。砂性土层的厚度达101.05m, 占冲积层总厚度的20.11%。粘性土层的累计厚度达401.46m, 占冲积层总厚度的79.89%。

赵固煤田临近太行山麓, 表土段受河道冲积沉淀, 造成粘土层钙质胶结密实坚硬, 井筒外壁掘砌进入-100m以下施工后, 冻土进入荒径100mm~300mm, 但是冻土不是影响速度掘进的主要因素。该地区地质条件较复杂, 互层较多, 一个段高揭露3-5种土性较常见。主要揭露钙质粘土、砂质粘土、砾石。其性质为:粘土含大量钙质结构, 固结程度高、致密, 硬度大;砂质粘土胶结程度高, 较硬;砾石层层位多且坚硬。导致挖掘机挖掘非常困难, 主要以人工使用破碎机、强力风镐破土掘进, 施工循环由计划的22h (3.9m段高) 延长到48-87h, 工人劳动强度较高, 月施工进尺仅40m。针对该种地质情况, 项目部先后购买了劈裂机、大功率挖掘机、开帮机等各种施工机械, 切割破土, 但效果均不佳。

3 钻爆施工方案

3.1 钻爆施工方案

坚硬粘土、砂质粘土层爆破作业中, 在SJZ-6.7伞钻滑架上安装MQT-150锚杆机头配合Y型钻头、麻花钻杆钻眼爆破施工。掏槽眼深度3m, 其它炮眼2.8m, 炮孔直径42mm。采用T-220nd型高威力水胶炸药配合煤矿许用毫秒延期电雷管爆破, 爆破后采用中心回转抓岩机装土, 局部人工风镐刷帮。MJY整体下行模板砌壁, 掘进段高为3.9m, 二掘一砌, 刃角下保留2m的座底炮。伞钻打眼时采用主提下放伞钻, 夺钩绳固定伞钻, 副提罐临时上下人。

3.2 锚杆机安装伞钻上使用的优点

(1) MQT-150/3.2锚杆钻机机头较MQT130机头钻眼速度快, 扭矩大, 运转稳定, 可靠性高。 (2) 节省人员, 比使用人工操作节省一倍, 操作方便快捷、安全;人工操作锚杆机机头进行打眼时劳动强度大, 安全系数低。 (3) 钻孔与钻杆在一条直线上, 利于提拔钻杆、倒渣。 (4) 采用麻花钻杆, 排粉尘效果好, 解决了粘土层中的卡钻难题。 (5) 可以进行深孔爆破, 打眼深度可达到2.5m以上, 爆破进尺显著提高。

3.3 钻爆施工技术

(1) 打眼机具

(1) SJZ-6.7六臂伞钻, 滑架上安装MQT-150/3.2锚杆机头。

(2) 钻机, 采用MQT—150/3.2锚杆钻机。

主要技术参数:额定气压0.63Mpa;额定转速260r/min;空载转速750r/min;额定转矩140N.m;动力启动转矩260N.m;耗气量4.5m3/min;最大推力10KN。

该锚杆钻机头体积小、重量轻, 通过特制底座安装在伞钻滑架上, 操作简单、维护方便, 如下图所示。

(3) 钻头, Ф42“Y”字型锚杆钻头。

(4) 钻杆, 麻花钻杆, 钻杆长度3 000mm。

(2) 爆破器材

炸药:炸药采用T220nd型高威力抗冻型水胶炸药, 规格为Φ35×350毫米, 每卷重量0.35千克, 该种炸药适用于-25℃低温环境。

雷管:选用毫秒延期电雷管, 电雷管段号1、2、3、4、5段, 雷管脚线长4m。

(3) 装药结构:反向连续装药结构。

(4) 爆破图表:见图2。

(5) 爆破作业注意事项

(1) 为最大程度地避免因低温环境造成火药拒爆, 采取严格将装药爆破时间控制在2h的措施。 (2) 打眼后如果塌孔严重, 吹孔后立即插入内径40mm的PVC塑料套管, PVC套管沿炮孔全深插入, 套管必须选用脆性大的材质。 (3) 每次爆破前必须通知冻结站, 做好关闭冻结机组工作, 爆破结束后安排专人检查冻结管理情况。 (4) 连线时必须要将手及雷管脚线头擦拭干净, 防止因黄泥影响连线效果, 造成拒爆、瞎炮。

4 作业方式

冻结段井下作业班组按打“眼班”、出矸班、打灰班专业化班组配备, 实行“滚班”制作业, 地面管理人员与辅助人员实行“三八”制作业。管理人员及工程技术人员实行24小时值班制度。专业班滚班作业可极大地调动职工积极性, 提高工人专业技术水平, 有利于加快施工速度, 保证施工安全及工程质量。

5 实际效果分析

5.1 钻眼速度快

赵固一矿西风井井筒施工过冲积层时, 对于钙质胶结程度高、硬度大的土层, 采用“SJZ-6.7伞钻滑架上安装MQT-150/3.2锚杆机头+“Y”字型锚杆钻头+麻花钻杆”钻眼爆破法后, 打眼速度非常快。尤其是干燥的粘土层、砂质粘土层等坚硬或冻结土中, 打眼时间在4小时以内, 平均每炮时间在6小时以内。

5.2 成孔质量好

锚杆机头配合梅花钻杆高速旋转, 土层能够被快速切割, 土屑碎小, 有利于倒屑;麻花钻杆与伞钻大臂呈一条直线, 排渣方便, 钻杆拔出快捷, 防止出现卡钎子的现象。

5.3 钻眼深度深

在冻结冲积层可施工2.5m-3m的炮眼, 能够实现深孔爆破, 对减少爆破工序、减少循环时间、提高施工进尺有很大的帮助。

5.4 炮眼利用率高

炮眼深度为2.6米, 每炮掘进循环进尺2.3米, 炮眼利用率88%。

5.5 实现了井筒快速施工

赵固一矿西风井井筒掘砌在2014年8月仅施工40m, 在该地区其它井筒建设过程中属于正常水平。但是9月1日开始向下打眼放炮, 截至10月1日, 用时30天施工进尺突破75m。打破了该地区的建井施工记录, 实现了井筒快速施工, 安全无事故, 工程质量全部合格。

6 结语

立井快速施工 篇8

立井井筒在采用短段掘砌混合作业方式施工过程中, 砌壁占整个循环时间的25%~30%, 砌壁工序相对于钻爆和出矸来说, 具有工序复杂和机械设备使用多的特点。因此, 在砌壁过程中必须精心组织, 科学管理, 采用先进的施工工艺, 充分发挥职工的主观能动性, 加快混凝土运输速度, 保证砌壁质量, 缩短循环时间, 加快施工进度。

1 工程概况

陕西正通煤业有限责任公司高家堡矿井位于陕西省长武县, 彬长矿区西北部, 工业广场内设主、副、风三个井筒, 采用中央并列抽出通风方式。副井井筒净直径8.5 m, 井筒深度841.5 m, 为全深冻结施工方案, 冻结深度850 m。井筒支护方式为钢筋混凝土双层复合井壁。井筒主要技术特征如表1所示。

2 井筒施工方案

根据井筒技术特征, 考虑井筒断面大、出矸量大、浇筑混凝土量大等特点, 井筒施工采用立井综合机械化作业线配套方案, 短段掘砌混合作业方式施工。利用永久井架凿井, 三层吊盘施工, 配备2台大能力提升机出矸, 各配1台5 m3吊桶提升, 1台八臂伞钻打眼, 5 m深孔光面光底爆破, 2台中心回转抓岩机装岩, 砌壁采用商品混凝土, 专用汽车运输到井口后, 由大直径溜灰管输送混凝土到吊盘, 进行二次搅拌后入模, 4.2 m高度液压伸缩整体下移式金属模板砌壁, 一掘一砌, 内壁砌筑采用1 m高金属装配式模板, 施工完成壁座后, 自下而上一次砌筑完成。

立井机械化主要配套设施如表2所示。

3 混凝土输送方式选择

3.1 底卸式吊桶下灰方案

底卸式吊桶输送混凝土的优点是:卸料快, 操作简便;混凝土的水灰比能得以充分保证, 不宜产生离析现象;能适应各种砌壁工艺。

缺点是:运输速度慢, 绞车每次上下一次吊桶, 需要10~15 min, 尤其是到井筒深部时, 绞车运行时间更长;由于浇筑混凝土过程中, 需要用绞车提升, 两个提升绞车均被底卸式吊桶占用, 需要上下人员或材料时必须进行摘钩, 工序转换多, 影响砌壁速度;不利于安全施工, 下灰过程中井下如果发生意外时, 不能立即将人撤出。

3.2 溜灰管输送混凝土方案

溜灰管输送混凝土优点是:下灰速度快, 1 m3混凝土几分钟内即可输送完毕, 为快速施工创造条件;下灰过程中, 不影响上下人员或材料, 工序转换少;对安全生产有利, 因不占用提升, 可在此期间交替进行提升绞车检修。

缺点是:易产生离析, 尤其是第一盘混凝土时, 砂浆与石子易产生分离;易堵管, 管口工操作不当时易产生堵管现象;对管路磨损较严重, 井筒较深时, 下部管路易磨穿, 需要及时更换。

经方案比较, 决定采用大直径溜灰管输送混凝土, 根据工艺要求, 对溜灰系统重新进行优化设计。采用φ219×8 mm大直径无缝钢管作为溜灰管, 为防止混凝土离析, 在吊盘上安装1台1 m3水平强制式搅拌机进行二次搅拌, 然后通过吊盘周围4根输送胶管入模。

此方案的优点是既避免了原溜灰管易产生的离析和堵管现象, 也解决了底卸式吊桶占用提升而影响安全施工的问题, 加快了砌壁速度, 保证了井筒施工安全, 提高了井壁质量。

4 溜灰管输送混凝土的保证措施

(1) 重新对混凝土配合比进行了设计, 提高了混凝土坍落度, 原来设计为130~150 mm, 通过与科研部门合作, 结合工程材料配制了高标号大流动性混凝土, 将坍落度提高到180~200 mm, 既保证了混凝土设计标号, 也满足了溜灰管的使用要求。

(2) 优选外加剂型号, 目前市场上混凝土外加剂种类很多, 为此在配合比试验中, 使用了多种外加剂进行试验, 找到了一种适合溜灰管输送的外加剂, 达到了减水目的, 既提高了坍落度, 又保证了混凝土强度。

(3) 吊盘上安装1台1 m3水平式强制搅拌机, 溜灰管将混凝土输送到井下后经缓冲器, 进入搅拌机内, 进行二次搅拌, 然后打开卸料仓口, 将混凝土卸入4个溜槽, 通过吊盘周边4根胶管进入模板内。通过二次搅拌防止了混凝土到井下后产生的离析现象, 保证了混凝土质量。另外, 第一盘混凝土输送时, 先下1 m3左右的沙浆, 也起到了防止管壁粘灰影响质量的作用。

(4) 防止堵管。一是采取了大直径无缝钢管, 从源头上控制不容易产生堵管;二是井口设专人把住孔口, 并加设一道网格, 防止大直径石子进入, 并严格控制好溜灰速度和流量;三是使用小粒径石子, 采用1~3 cm花岗岩碎石, 防止大块石子混入, 以满足溜灰输送要求;四是保障井上下信号畅通, 除声光信号外, 另安一趟直通电话, 随时掌握井上下灰情况;五是每次浇筑完成一模后, 及时用水冲洗干净管内粘灰。

(5) 加强质量检测。为掌握溜灰管下灰是否对井壁质量产生影响, 建设单位、监理单位、科研单位及施工单位在浇筑混凝土时, 从地面和井下同时取样制作试块, 在同等条件下养护, 达到龄期后进行强度试验, 多次取样进行试验后, 试验结果基本相同, 上下相差最大不超过设计强度的1%, 甚至井下个别试块还略高于地面试块强度。

5 结论