反井鉆機(jī)鉆井在井筒施工中的應(yīng)用

王晉海

（晉煤集團(tuán) 寺河礦，山西 晉城 048000）

反井鉆機(jī)鉆井在井筒施工中的應(yīng)用

王晉海

（晉煤集團(tuán) 寺河礦，山西 晉城 048000）

隨著煤礦井工開采技術(shù)的進(jìn)步，不僅要求快速機(jī)械化掘進(jìn)，且對井筒工程提出了新要求。采用反井鉆機(jī)工藝實(shí)現(xiàn)井筒快速施工，充分利用反井鉆機(jī)施工小直徑鉆孔速度快、質(zhì)量好、鉆爆法破巖效率高等特點(diǎn)。這種工藝主要包括用反井鉆機(jī)鉆井和鉆爆法刷大，并通過實(shí)例介紹了反井施工工藝技術(shù)。

反井鉆機(jī)；反井施工；井筒施工

隨著煤礦井工開采技術(shù)水平的進(jìn)步，對于一些風(fēng)井、煤倉、管道井、通風(fēng)孔、暗井等井筒工程必須提高施工速度。井筒工程一般采用普通法鑿井施工，工人要在裸露的頂板下作業(yè)，受落石、沼氣、炮煙、粉塵的危害，傷亡事故時(shí)有發(fā)生，安全沒保障，而且工效低[1]。采用反井鉆機(jī)鉆井結(jié)合鉆爆法施工井筒很有推廣意義。

1 反井鉆機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

我國在80年代將反井鉆機(jī)用于煤礦地下工程，煤炭科學(xué)研究總院研制出LM系列反井鉆機(jī)，其中LM-120型反井鉆機(jī)1986年第一次應(yīng)用在開灤趙各莊礦，目前反井鉆機(jī)已在國內(nèi)各大礦業(yè)集團(tuán)井筒工程中普遍應(yīng)用?，F(xiàn)在已有幾種定型產(chǎn)品，施工工藝進(jìn)一步完善成熟，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)國家鼓勵(lì)和支持特大型反井鉆機(jī)及其配套鉆具的研制，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，除施工煤倉、暗井等淺孔外，還用到主井、副井、風(fēng)井等工程，也用在瓦斯抽放井、地層泄壓孔的特殊鉆孔工程，取得較好效果[3]；應(yīng)用領(lǐng)域也從煤炭系統(tǒng)等地下采礦系統(tǒng)延伸到水電系統(tǒng)、交通、鐵道、建筑的隧道通風(fēng)井、地下建筑物出口施工等領(lǐng)域。

2 寺河礦施工上莊回風(fēng)暗立井的工程實(shí)踐

（1）工程概況：上莊回風(fēng)暗立井屬寺河礦15號(hào)煤延工程，上口標(biāo)高+533.447 m，下口標(biāo)高+441.887 m，井筒深度91.56 m；反井鉆施工井直徑Φ3.5 m，放炮刷成凈直徑Φ7.5m，錨網(wǎng)噴支護(hù)。在下水平(15號(hào)煤)井底回風(fēng)巷和上水平(3號(hào)煤)井底繞道之間采用反井鉆機(jī)鉆井施工暗立井，直徑3500 mm，此次施工處于全風(fēng)壓當(dāng)中。先用地質(zhì)鉆機(jī)自上而下施工導(dǎo)孔，導(dǎo)孔直徑Φ216mm；后用BMC400型反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)至直徑Φ3500mm；此后采用鉆爆法。

（2）施工準(zhǔn)備：檢查施工地點(diǎn)的支護(hù)是否完好合格，修建循環(huán)水池（長3 m，寬2 m，深1 m）及圍欄，并在鉆機(jī)安裝范圍內(nèi)施工（長6 m，寬2.8 m，厚2 m）基座。風(fēng)、水、排水管路及瓦斯抽放系統(tǒng)延接至打鉆地點(diǎn)。施工附近上下口各安裝一部電話，確保通訊暢通。施工前在施工的鉆孔下風(fēng)側(cè)300mm～500mm范圍內(nèi)懸掛一個(gè)便攜式瓦檢儀、CO便攜儀，當(dāng)便攜式瓦檢儀發(fā)生報(bào)警后，應(yīng)立即停止施鉆，采取相應(yīng)措施，待瓦斯小于0.5%方可繼續(xù)施鉆。組織測量人員做好接點(diǎn)復(fù)測工作，按導(dǎo)線、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行全面復(fù)核校驗(yàn)，進(jìn)行井口十字基樁的布設(shè)。

（3）反井鉆機(jī)施工方法：反井鉆機(jī)是連續(xù)鉆進(jìn)導(dǎo)井的機(jī)械化設(shè)備，施工工藝是反井鉆機(jī)安裝在上部澆筑好的混凝土基礎(chǔ)上，由上向下鉆進(jìn)小直徑導(dǎo)向孔；導(dǎo)孔和下部巷道貫通后，拆掉導(dǎo)孔鉆頭，連接擴(kuò)孔鉆頭，由下向上擴(kuò)孔，見圖1。導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)破碎下來的巖屑由循環(huán)液帶出地面，擴(kuò)孔時(shí)破碎下來的巖屑靠自重落到下水平，由耙矸機(jī)配合溜子上皮帶運(yùn)出。

（1）鉆機(jī)安裝：根據(jù)BMC400型反井鉆機(jī)主要部件尺寸重量及現(xiàn)場道路通行能力，井下用專用起吊錨桿協(xié)助將鉆機(jī)主機(jī)吊裝到基礎(chǔ)上方，其余各部件及輔助設(shè)備吊裝到位。接通油路、電路、水管，加油，通電，超平主機(jī)，打地錨，鉆機(jī)安裝完畢。

圖1 BMC400型反井鉆機(jī)施工工藝圖

（2）導(dǎo)孔刷大：將Φ216 mm（地質(zhì)鉆機(jī)導(dǎo)孔），導(dǎo)孔刷大至Φ270 mm（BMC400型反井鉆機(jī)刷孔）若鉆孔發(fā)生坍塌堵孔，可用泥漿泵將鉆孔沖開。如果高壓水仍不能沖開，則要制作專用撈渣筒將堵塞處撈通。施工完Φ216 mm導(dǎo)孔后，即可安裝塔形鉆頭將導(dǎo)孔刷大。鉆具排布順序如下：塔形鉆頭+異型接頭+穩(wěn)定鉆桿+普通鉆桿，在兩個(gè)馬達(dá)同時(shí)工作的情況下，每根鉆桿上絲扣時(shí)扭矩壓力表示數(shù)不小于7MPa。

（3）擴(kuò)孔鉆進(jìn)：換接擴(kuò)孔鉆頭：導(dǎo)孔刷大與下水平巷道貫通后，在下水平拆下塔形鉆頭，安裝φ3.5 m擴(kuò)孔鉆頭。安裝前首先將吊帽等各種專用工具運(yùn)至井底，擴(kuò)孔鉆頭運(yùn)到鉆孔中心點(diǎn)地面；確保上下水平通訊暢通，連接時(shí)上下呼應(yīng)，上水平鉆機(jī)操作手根據(jù)下水平指令操作。錨桿、錨索段擴(kuò)孔：下水平巷道頂板以導(dǎo)孔中心點(diǎn)為圓心，直徑3.5 m范圍內(nèi)的錨桿、架棚、懸掛金屬網(wǎng)全部回撤，再用玻璃鋼錨桿和塑料網(wǎng)片做臨時(shí)支護(hù)。此時(shí)需要降低鉆壓、減小扭矩，盡量避免卡鉆。正常擴(kuò)孔：錨索錨桿段順利通過后，進(jìn)入正常擴(kuò)孔階段。擴(kuò)孔期間整盤滾刀鉆壓為70 t，不可猛加鉆壓。當(dāng)遇到破碎地層發(fā)生憋鉆現(xiàn)象時(shí)，立即降低鉆壓、扭矩，平穩(wěn)通過該地層后再逐漸將鉆壓扭矩恢復(fù)正常參數(shù)。

（4）完孔及鉆機(jī)拆除：當(dāng)鉆頭始距基礎(chǔ)2.5 m時(shí)，要降低鉆壓慢速鉆進(jìn)，緩慢擴(kuò)孔，直至鉆頭露出地面。完孔后，要將擴(kuò)孔鉆頭固定懸掛，將鉆架主機(jī)和一些輔助設(shè)備拆下。然后將鉆頭提出孔外，運(yùn)到井上；再將泵車、油箱等拆裝、整理、運(yùn)輸。清理現(xiàn)場后，全部鉆孔工作結(jié)束。

（5）鉆爆法刷大回風(fēng)暗立井至凈直徑Φ7.5 m，錨網(wǎng)噴支護(hù)：掘進(jìn)方式：井筒采用光面爆破一次成巷的掘進(jìn)方式。井筒刷大施工時(shí)，炮眼深度為1.1 m，每次爆破185個(gè)炮眼，55.5kg炸藥。每次爆破均以現(xiàn)有井筒面為自由面，無需掏槽眼。矸石直接落到井底，井底用耙?guī)r機(jī)上溜子。施工順序：暗立井上口巷道刷幫→暗立井鎖口圈施工→絞車基礎(chǔ)、安裝絞車、天輪平臺(tái)梁、天輪、組裝吊盤、懸掛吊盤→暗立井井筒刷大施工→井底回風(fēng)繞道刷巷→馬頭門施工。

3 反井鉆機(jī)施工井筒的啟示

（1）對于改擴(kuò)建和某些下水平有生產(chǎn)系統(tǒng)的礦井，可以利用反井鉆機(jī)鉆井結(jié)合鉆爆法施工井筒，工藝主要包括用反井鉆井和爆破法刷大。這種方法充分利用反井鉆機(jī)施工小直徑鉆孔速度快、質(zhì)量好、鉆眼爆破法破巖效率高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)井筒快速施工。這種工藝（和普通法工藝比較）有以下優(yōu)點(diǎn)：施工安全，工效高（突出表現(xiàn)在破巖和裝巖方面），井壁質(zhì)量高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，節(jié)省通風(fēng)和排水設(shè)備，降低成本，提高掘進(jìn)速度。

（2）晉煤集團(tuán)成功應(yīng)用反井施工采區(qū)風(fēng)井（2006年8月為改善通風(fēng)條件，新建小東山風(fēng)井2例和寺河礦上莊回風(fēng)暗立井）;特別是大型或特大型反井鉆機(jī)成功研制并應(yīng)用（晉煤集團(tuán)王臺(tái)鋪煤礦一次反井至5.0 m風(fēng)井），為我們施工風(fēng)井提供了借鑒的有益參考。

（3）在建井初期或改擴(kuò)建過程中，可以考慮先施工下水平巷道，待下水平工程形成生產(chǎn)系統(tǒng)后，優(yōu)先采用反井法施工井筒，不僅施工速度快，而且成本低。今后，應(yīng)該加大礦井建設(shè)初期開拓方案中的應(yīng)用，以提高建井速度和降低建井成本。

[1]彭先林，李佰存，吳君寧，等.對反井鉆機(jī)鉆井工藝的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2008(2):94-95.

[2]劉志強(qiáng).大直徑反井鉆機(jī)及反井鉆進(jìn)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36(11)：1-4.

[3]劉志強(qiáng)，楊紅，劉俊英.反井鉆機(jī)在山東深反井工程中應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2004(3)：26-27.

[4]吳三仛.反井鉆井施工技術(shù)在我礦推廣應(yīng)用的探討[J].中國礦業(yè),1999(8)：13-15.

Application of Raise-boring Machine in Shaft Construction

WANG Jin-hai
(Sihe Mine of Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi 048000)

Mining technology innovation not only requires fast comprehensive mechanized driving,but also makes a new demand for shaft construction.With small diameter,speedy drilling,good quality,and efficient rock-breaking,raise-boring machine could realize the fast shaft construction.This technique includes raise-boring machine and drilling-and-blasting method.The construction technology is illustrated with examples.

raise-boring machine;raise-boring technology construction;shaft construction

TD262.5

A

1672-5050（2012）09-0057-03

2012-02-12

王晉海（1978—），男，山西晉城人，大學(xué)本科，工程師，從事采掘一線生產(chǎn)管理工作。

樊 敏