BMC 600反井鉆機(jī)在楊家莊回風(fēng)立井的應(yīng)用

申瑞龍

（晉城煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)平公司,山西 晉城 048400）

1 工程概況

為實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，長(zhǎng)平礦擬在楊家莊施工一回風(fēng)立井，井筒凈直徑4.7 m，垂深205 m。支護(hù)井頸段采用鋼筋混凝土澆注，厚度300 mm，長(zhǎng)度10 m；井身段采用錨噴支護(hù)，噴厚150 mm，長(zhǎng)度195 m。鑒于該井筒工期緊、工程量小、功能簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，決定采用BMC 600反井鉆機(jī)進(jìn)行施工。

2 BMC 600反井鉆機(jī)的工作特點(diǎn)

反井鉆機(jī)主要是將立井鉆機(jī)和巷道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)相結(jié)合而形成的新設(shè)備和新工藝。近年來(lái)，隨著反井工藝的不斷成熟，反井鉆機(jī)研制技術(shù)的不斷完善，大功率反井鉆機(jī)的出現(xiàn)為直接鉆進(jìn)大直徑井筒成為可能。

反井鉆機(jī)適用必須具備兩方面的條件：一要求井下巷道已延伸至井筒下水平；二井筒下水平必須具備出矸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。

反井鉆機(jī)是連續(xù)鉆進(jìn)導(dǎo)井的機(jī)械化設(shè)備，其施工工藝是將反井鉆機(jī)安裝在地面澆筑的混凝土基礎(chǔ)上，由上向下鉆進(jìn)小直徑導(dǎo)向孔，導(dǎo)孔與井下巷道貫通后，拆掉導(dǎo)孔鉆頭，安裝擴(kuò)孔鉆頭，由下向上擴(kuò)孔。導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)破碎下的巖屑由循環(huán)液帶出地面，擴(kuò)孔時(shí)破碎下來(lái)的巖屑靠自重落入下水平，由裝載機(jī)或其它設(shè)備從井下運(yùn)走。

3 風(fēng)井施工過(guò)程

結(jié)合鉆機(jī)的施工工藝和風(fēng)井的地質(zhì)條件，風(fēng)井施工的過(guò)程可以總結(jié)為三部分：鉆機(jī)的鉆進(jìn)（包括導(dǎo)孔和擴(kuò)孔）成井、井筒支護(hù)、井筒注漿。

3.1 鉆機(jī)的鉆進(jìn)成井

1）施工準(zhǔn)備。主要包括：場(chǎng)地、道路、設(shè)備吊裝、供電、照明、供水和鉆機(jī)混凝土基礎(chǔ)。場(chǎng)地需要滿足安設(shè)主機(jī)、操作臺(tái)、泵站、泥漿池、泥漿泵、鉆具等設(shè)備的布置，一般要求場(chǎng)地不小于是35 m×15 m，且場(chǎng)地要平整，最好是硬化的場(chǎng)地；要求道路滿足25 t運(yùn)輸設(shè)備的通行；需要50 t的吊裝設(shè)備；鉆機(jī)供電電壓380災(zāi)，總功率不小于400 kW，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置不小于200 W的照明燈；供水要求水量不小于15～20 m3/h；鉆機(jī)混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。

2）施工工藝。測(cè)量放線→安設(shè)泵站和對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試→導(dǎo)孔鉆進(jìn)（350 mm）→鉆進(jìn)過(guò)程中破碎帶的處理→將大鉆頭運(yùn)輸至井筒下水平→拆導(dǎo)孔小鉆頭，安設(shè)大鉆頭（5 000 mm）→擴(kuò)孔和出矸→拆大鉆頭和鉆機(jī)→鉆井結(jié)束。

3.2 井筒支護(hù)

1）準(zhǔn)備工作。在鉆機(jī)鉆進(jìn)前，均已具備供水、供電、通風(fēng)等系統(tǒng)。井筒支護(hù)前，需準(zhǔn)備的工作有封口盤(pán)、吊盤(pán)和提升、噴漿下料系統(tǒng)。井口盤(pán)作為封口盤(pán)及井架固定基礎(chǔ)。井口盤(pán)主梁采用Ⅰ20×2型鋼,井口盤(pán)與絞車(chē)吊桶通過(guò)位置及穩(wěn)車(chē)地輪相對(duì)位置預(yù)留。吊盤(pán)作為井筒內(nèi)施工作業(yè)平臺(tái)，通過(guò)兩臺(tái)JM10-10t穩(wěn)車(chē)懸吊，吊盤(pán)主梁采用Ⅰ18型鋼，R=2 250 mm，通鋪3 mm花紋鐵板。根據(jù)本工程施工特性，為滿足井筒內(nèi)人員及小型材料升降要求，采用自制井架，井架采用150 mm×3 mm鋼管做立柱，井架高度5 m，焊接牢固，井架頂設(shè)天輪平臺(tái)。噴漿下料系統(tǒng)采用將噴漿機(jī)安設(shè)在地面，噴漿管路由一臺(tái)JM10-10t穩(wěn)車(chē)懸吊。

2）施工工藝。主要有三部分組成：錨桿鉆孔、掛網(wǎng)安設(shè)錨桿和噴漿工作。鑒于鉆機(jī)對(duì)井筒的破壞程序較小，本次施工采用“兩錨一噴”進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。正常一個(gè)工作班完成6 m錨桿鉆孔，完成兩個(gè)工作班錨桿鉆孔，進(jìn)行一個(gè)工作班錨桿安裝、掛網(wǎng)、噴漿作業(yè)，“自上而下”循環(huán)進(jìn)行。當(dāng)井筒內(nèi)巖石出現(xiàn)破碎、松軟時(shí)，要及時(shí)縮小循環(huán)進(jìn)度，以保證施工安全。

3.3 井筒注漿

1）背景及注漿方式。由于井筒涌水量較大，造成人員支護(hù)時(shí)必須冒水作業(yè)，施工條件差。同時(shí)，造成噴漿時(shí)噴漿量與井筒粘合力極差，材料浪費(fèi)嚴(yán)重且不能保證支護(hù)質(zhì)量。鑒于以上兩方面原因，決定采用壁后注漿方式進(jìn)行涌水治理，實(shí)行注漿與支護(hù)交替進(jìn)行的施工方式。

2）注漿材料及漿液配制。為了實(shí)現(xiàn)快速注漿的效果，注漿材料采用脲醛樹(shù)脂（液態(tài)，濃度52%）、草酸（固態(tài)）、添加劑（固態(tài)）和水。添加劑主要起加速凝固的作用。在井口附近修筑兩個(gè)儲(chǔ)漿池，一個(gè)攪拌甲液，另一個(gè)攪拌乙液。一般情況下，脲醛樹(shù)脂和添加劑按質(zhì)量比1∶0.06配制成甲液；水和草酸按質(zhì)量比1∶0.3 配制成乙液；甲液∶乙液=1∶0.4。

3）注漿過(guò)程及效果。注漿前，先在井壁上開(kāi)鑿的鉆孔內(nèi)所埋設(shè)的孔口管，然后將漿液壓入井筒以外的地層空隙內(nèi)，使其擴(kuò)張、凝固、硬化后，起到堵、截補(bǔ)給水源、加固地層或井壁的作用。井筒注漿結(jié)束后，經(jīng)實(shí)測(cè)井筒總涌水量為2.33 m3/h，滿足驗(yàn)收規(guī)定。

4 存在問(wèn)題

在施工中，主要遇到的問(wèn)題有如下幾方面：

1）井筒內(nèi)涌水較大，達(dá)到60 m3/h，造成支護(hù)困難。根據(jù)《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)定》（GB50213-2010）要求，井筒涌水量不大于6 m3/h。因此，必須對(duì)井筒進(jìn)行注漿后，方可繼續(xù)施工。但由于井筒注漿時(shí)，井筒無(wú)井壁支護(hù)層，實(shí)際操作過(guò)程中對(duì)注漿壓力的控制成為了一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)。

2）擴(kuò)孔過(guò)程中，依靠巖石自重下落到井底，巖石對(duì)井底設(shè)備的破壞性相當(dāng)嚴(yán)重，造成煤礦現(xiàn)有的皮帶、刮板機(jī)等運(yùn)輸能力大的設(shè)備不能直接進(jìn)行運(yùn)輸。而采用原始的絞車(chē)配合耙斗的方式，將矸石耙到刮板機(jī)上，再由刮板機(jī)、皮帶運(yùn)出。

3）由于井筒內(nèi)涌水較大，且擴(kuò)孔時(shí)全部為碎矸石，造成運(yùn)輸設(shè)備損壞嚴(yán)重。設(shè)備故障率高，是制約擴(kuò)孔進(jìn)度的一個(gè)關(guān)鍵因素。

5 結(jié)束語(yǔ)

反井鉆機(jī)具有施工安全、鉆進(jìn)速度快、鉆井準(zhǔn)確度高、受外界影響少、對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度底、人員少、對(duì)井筒的破壞程度較小、支護(hù)工程量小等優(yōu)點(diǎn)。但若將其作為井筒施工的一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行考慮，則也存在一定的不足之處，例如：井底出矸困難將嚴(yán)重制約擴(kuò)孔進(jìn)度、導(dǎo)孔過(guò)程中出現(xiàn)堵鉆、卡鉆或沖洗液缺失時(shí)處理相對(duì)困難等。反井鉆機(jī)作為井筒施工的一種新工藝、新設(shè)備，已在煤礦、水利、交通、冶金等行業(yè)普遍進(jìn)行了應(yīng)用，顯示出了其不可比擬得優(yōu)越性。但也要看到其存在的不足之處，作為今后研究的方向，使其施工技術(shù)日臻完善。