新莊煤礦副井井筒快速施工技術(shù)

路興義 吳永麒 張宏捷

(華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司新莊煤礦)

·實(shí)用技術(shù)·

新莊煤礦副井井筒快速施工技術(shù)

路興義 吳永麒 張宏捷

(華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司新莊煤礦)

新莊煤礦副井井筒是大直徑深立井，水文地質(zhì)復(fù)雜，井筒涌水大，井壁支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工工序轉(zhuǎn)換頻繁。通過(guò)對(duì)井筒908 m以上采用凍結(jié)法施工，同時(shí)實(shí)施短段掘砌、滾班作業(yè)制，推行機(jī)械化綜合配套作業(yè)線，使得井筒掘砌連續(xù)數(shù)月突破百米大關(guān)，縮短了建井工期，達(dá)到立井快速安全施工目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)對(duì)西北部地區(qū)正南煤田千米深立井井筒凍結(jié)施工和同等地質(zhì)條件下礦井建設(shè)具有借鑒意義。

大直徑深立井 機(jī)械化綜合配套 凍結(jié)法

新莊礦井位于甘肅省寧縣西南部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為8 Mt/a，采用主、副立井開拓方式。副立井井口標(biāo)高為1 118.3 m，井筒凈直徑為9 m，深 1 025.3 m，已按普通法設(shè)計(jì)施工130 m，后改為凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度為908 m，井深908～1 025.3 m為非凍結(jié)基巖段，采用普通法施工，井深908～948 m為直羅組含水層段，井深948～1 025.3(井底)為含煤地層。井深908～1 025.3 m采用先探注后掘進(jìn)的施工方法，工作面注漿后的剩余水量待成井后進(jìn)行壁后注漿封堵井壁漏水。

副井檢查孔揭露的地層自上而下為第四系，白堊系下統(tǒng)華池組、洛河組、宜君組，侏羅系下統(tǒng)安定組、直羅組、富縣組和三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)群。地層傾角不大于7°，產(chǎn)狀呈微傾斜狀，傾向東。含水層主要為白堊系洛河組。第四系松散層未固結(jié)，主要為黃土、軟塑性黏土、細(xì)砂。白堊系下統(tǒng)華池組、洛河組和宜君組地層由砂質(zhì)泥巖、砂巖、含礫砂巖組成，洛河組基巖段總厚435.42 m。侏羅系下統(tǒng)安定組、直羅組、富縣組和三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)群地層主要以粉砂巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖和煤組成。

礦井以裂隙充水為主，孔隙充水次之，水文地質(zhì)條件中等。華池組、直羅-延安組最大井筒涌水量為51.143，69.67m3/h，洛河組全斷面進(jìn)水最大涌水量為2 191.05 m3/h；井筒掘進(jìn)至洛河組頂板時(shí)涌水量為137.49 m3/h，井筒掘進(jìn)至洛河組底板時(shí)最大涌水量為403.24 m3/h；洛河組頂板最大瞬時(shí)涌水量為1 551.17 m3/h。

煤礦井筒施工是礦井建設(shè)的重要部分之一，影響著整個(gè)礦山的建設(shè)和生產(chǎn)，同時(shí)，井筒施工具有投資高、工期長(zhǎng)、技術(shù)強(qiáng)、施工條件復(fù)雜、組織管理問題多等特點(diǎn)，因此，快速施工、提高質(zhì)量是井筒施工技術(shù)的關(guān)鍵[1-6]。

1 機(jī)械化施工方案

根據(jù)井筒的特征和工程水文地質(zhì)，采用單圈凍結(jié)孔全深凍結(jié)，井筒凍結(jié)最深為908 m。井筒正規(guī)掘砌施工采用綜合機(jī)械化配套的立井短段掘砌混合作業(yè)方式，正常情況下掘砌段高3.6 m，遇松軟破碎地層時(shí)，掘砌段高降為2 m。主、副井均選用JKZ-3.2×3/18型提升絞車，配5 m3矸石吊桶；Z系列鑿井絞車懸吊管線，井口集中控制；XFJD6.11S型傘鉆打眼，4.2 m深孔光面爆破；中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)裝巖，4 m液壓伸縮整體移動(dòng)式金屬模板一掘一砌。主要施工設(shè)備設(shè)施見表1。

2 機(jī)械化施工工藝

2.1 鑿眼爆破

凍結(jié)段采用光面爆破,XFJD6.11S型傘鉆鉆眼，25 mm×4 500 mm(B×L)中空六角鋼釬，φ55 mm十字形鉆頭;炮眼數(shù)目為274個(gè)，眼深4 m，其掏槽眼深4.2 m，掏槽眼與輔助眼為垂直鉆孔，周邊眼角度為87°；采用抗凍水膠炸藥，毫秒延期電雷管，反向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，串并聯(lián)方式，380 V交流電源起爆，一次爆破消耗炸藥830 kg。工作面采取分區(qū)、定鉆、定人的打眼責(zé)任制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工。爆破參數(shù)見表2，炮眼布置見見圖1。

2.2 裝巖與排矸

井筒施工采用2層鑿井吊盤，層間距為5m，上層盤既是穩(wěn)繩盤，又是保護(hù)盤；下層盤為施工操作盤，并對(duì)稱背靠背形式懸吊2臺(tái)HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)。抓巖機(jī)實(shí)行分層、分區(qū)360°全方位抓巖，采用CX-55B型破碎挖掘機(jī)清底。2個(gè)5 m3吊桶分別布置于抓巖機(jī)中心兩側(cè)出矸，抓巖速度快，提升能力大，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。井架11.1 m處設(shè)翻矸平臺(tái)，翻矸平臺(tái)設(shè)2套落地式矸石溜槽，采用ZL-50B型裝載機(jī)配合12 t自卸汽車排矸。

表1 井筒掘砌設(shè)備設(shè)施配置

表2 爆破參數(shù)

圖1 副立井井筒凍結(jié)基巖段炮眼布置(單位：mm)

2.3 井壁砌筑

在地面井口附近配備2臺(tái)JS-1000型混凝土攪拌機(jī)，由PL-1600型自動(dòng)計(jì)量裝置根據(jù)不同的混凝土配比自動(dòng)調(diào)配砂、石上料。采用50 t儲(chǔ)灰罐存儲(chǔ)水泥，使用時(shí)水泥通過(guò)電子秤計(jì)量后輸入到攪拌機(jī)?；炷凛斔陀?趟φ159 mm×6 mm無(wú)縫鋼管從地面下料，溜灰管用穩(wěn)車?yán)K懸吊，下口至上層吊盤，吊盤安裝設(shè)特制緩沖器，下接轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)，將混凝土再次攪拌后通過(guò)特制異徑竹節(jié)管溜入模板，此方法解決了深井溜灰管下料產(chǎn)生的離析現(xiàn)象。

凍結(jié)段外壁砌筑采用液壓整體模板，高3.6 m，可根據(jù)土層穩(wěn)定情況縮小段高，分段使用。外壁施工時(shí)，當(dāng)掘夠一個(gè)段高后，下放刃腳模板，鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫塑料板，綁扎鋼筋，下放直模板，砌筑外壁。

內(nèi)層井壁套砌采用1 m高金屬裝配式模板，根據(jù)井筒施工圖,當(dāng)外壁掘砌至整體澆筑段上平位置時(shí)，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)向下掘進(jìn)井筒,至整體澆筑段下平自下而上進(jìn)行套砌。套砌內(nèi)層井壁的順序?yàn)槌?，鋪設(shè)聚乙烯塑料薄板，綁扎鋼筋，立模澆注混凝土。套砌內(nèi)壁期間，利用懸吊液壓整體模板的鋼絲繩懸吊輔助拆模盤，制定輔助盤的安裝、拆卸、使用專項(xiàng)安全技術(shù)措施。各系統(tǒng)使得混凝土輸送、配比計(jì)量、攪拌和澆筑作業(yè)連續(xù)化、機(jī)械化。

2.4 勞動(dòng)組織

井筒施工由項(xiàng)目部直接管理，井筒掘砌分為4個(gè)專業(yè)班組(鑿眼放炮、出矸找平、砌壁和清底)和一個(gè)輔助班組，采用專業(yè)工種滾班作業(yè)制，保證了井筒的正規(guī)循環(huán)作業(yè)；建立和健全各項(xiàng)規(guī)章制度，部門分工明確，職責(zé)清楚，獎(jiǎng)罰分明；實(shí)行班組作業(yè)時(shí)間與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤制度，極大提高了工人工作積極性，縮短了循環(huán)作業(yè)的時(shí)間。機(jī)電運(yùn)轉(zhuǎn)維修及施工輔助工種均采用“三八”作業(yè)制，工程技術(shù)人員及項(xiàng)目部管理人員實(shí)行全天值班制度。

2.5 機(jī)電設(shè)備管理

機(jī)電設(shè)備管理分為3個(gè)階段，即安裝準(zhǔn)備、安裝階段和正常維護(hù)階段。為確保3個(gè)階段實(shí)施過(guò)程中的質(zhì)量，堅(jiān)持本人檢修檢查、他人安裝和本人維護(hù)的相互監(jiān)督措施，避免自己檢查、安裝、維護(hù)等工作中一些不容易發(fā)現(xiàn)的問題。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)井筒工程水文地質(zhì)情況，采用凍結(jié)法施工，采取短段掘砌、滾班作業(yè)制，推行機(jī)械化綜合配套作業(yè)線，組織多工序平行交叉作業(yè)，減少輔助作業(yè)時(shí)間，提高工作效率，充分調(diào)動(dòng)職工積極性，使得井筒掘砌連續(xù)數(shù)月突破百米大關(guān)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的工作目標(biāo)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)立井最深開拓深度(1 025.3 m)、最深凍結(jié)深度(910 m)和綜合成井速度(110 m)的凍結(jié)法鑿井全國(guó)新紀(jì)錄，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為西北部地區(qū)正南煤田千米深立井井筒凍結(jié)施工和同等地質(zhì)條件下大直徑深立井井筒施工提供了成功的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有很好的推廣價(jià)值。

[1] 黃躍東,徐福林.大直徑深立井井筒基巖段快速施工技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2006(9):107-108.

[2] 金風(fēng)軍.謝橋煤礦立井基巖段快速施工技術(shù)[J].河北煤炭,2010(1):15-16,30.

[3] 張林華.朱集西煤礦風(fēng)井井筒基巖段快速施工[J].煤礦現(xiàn)代化,2010(6):29,32.

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[6] 陳志文,張偉國(guó).新莊煤礦大直徑立井快速施工[J].建井技術(shù),2016(1):5-7.

2016-10-08)

路興義(1973—)，男，礦長(zhǎng)，工程師，745203 甘肅省寧縣新莊鎮(zhèn)。