金屬礦山1500m以上超深立井井筒施工技術(shù)探析

馮廣奎

中煤第五建設(shè)有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221000

引言：

金屬礦山開采深度越深，對(duì)開采技術(shù)水平的要求越高，現(xiàn)階段我國(guó)開采的超過1500m的金屬礦山有兩座，但以我國(guó)現(xiàn)階段的立井井筒施工裝備與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等很難維持1500m以下的施工作業(yè)，要求技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)超深立井井筒施工技術(shù)的分析，進(jìn)一步明確立井井筒施工的關(guān)鍵技術(shù)，并促使技術(shù)的不斷優(yōu)化。

1 超深立井井筒施工的設(shè)備配置

超深立井井筒施工開展之前，還需做好施工前的準(zhǔn)備工作，主要包括技術(shù)準(zhǔn)備、器材準(zhǔn)備、施工人員組織、施工環(huán)境準(zhǔn)備等，要求施工管理人員對(duì)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行合理的組織與調(diào)配，并與施工人員共同對(duì)立井井筒施工圖紙進(jìn)行最終的確認(rèn)，在施工機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備層面，要求各項(xiàng)設(shè)備的應(yīng)用要符合施工設(shè)計(jì)圖紙上的型號(hào)、質(zhì)量、數(shù)量要求等，尤其是深孔爆破施工所需的炸藥、電雷管、導(dǎo)爆管等符合施工標(biāo)準(zhǔn)。另外，機(jī)械化的配置主要包括分層式的永久井架一座、滾筒直徑5.0m的雙滾筒提升機(jī)一臺(tái)、7m3、5m3、4m3、3m3的矸石吊桶各4個(gè)等，各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的型號(hào)與數(shù)量必須明確，充分滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械施工需求。

2 金屬礦山1500m以上超深立井井筒施工工藝

2.1 井筒施工

井筒施工主要分為試挖階段與正常施工階段，試挖階段主要利用臨時(shí)鎖口、小井架、小絞車等進(jìn)行上部井筒的施工，施工的深度不超過40m，炮眼的深度為1.8m，小吊桶為1m3，具體的施工工藝為表面的土層采用人工挖土裝罐法，將挖掘的土運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)放地點(diǎn)，當(dāng)遇到風(fēng)化基巖層時(shí)，采用鉆爆法或人工鑿巖法進(jìn)行施工，鉆爆法后還需采用人工裝卸、運(yùn)輸矸石的方式將挖掘出的材料運(yùn)輸出場(chǎng)地外。試挖階段還需進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，待試挖施工完成后，通過混凝土建設(shè)施工對(duì)井筒進(jìn)行二次支護(hù)，需要注意的是，井口處還需預(yù)留出風(fēng)筒、管路等臨時(shí)出口。

正常的井筒施工是在人工鑿井建設(shè)完成后，運(yùn)用井筒進(jìn)行長(zhǎng)段的掘砌施工，掘砌時(shí)應(yīng)保證間隔為30m。井筒掘砌施工工藝的具體流程為掘進(jìn)、支護(hù)，首先利用傘鉆、爆破等手段進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆取的深度在2m左右時(shí)，采用錨網(wǎng)對(duì)井壁進(jìn)行支護(hù)，并將矸石運(yùn)出，對(duì)井壁與底部進(jìn)行徹底的清潔。錨網(wǎng)支護(hù)只是暫時(shí)的維護(hù)手段，在之后還需利用吊盤、刃腳、托架等組裝成較高的模板，上段模板為2.5m，中段模板為1.5m，模板建設(shè)完成后還需對(duì)邊線進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量，確保模板建設(shè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合施工標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土澆筑施工，實(shí)施對(duì)井筒的二次支護(hù)，保障井筒的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 挖掘施工

井筒掘進(jìn)施工需要根據(jù)巖石層的不同采用不同的掘進(jìn)技術(shù)手段，如金屬礦山巖石的硬度較大，可采用液壓傘鉆進(jìn)行鉆取與掘進(jìn)，以YSJZ4.8型液壓傘鉆為例，其主要組成部分為液壓鑿巖機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)、立柱、擺動(dòng)架、支撐臂、液壓水氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等，具體的工作原理為變壓器調(diào)節(jié)電壓至660V，帶動(dòng)液壓泵將電能轉(zhuǎn)化為液壓能，作用于鑿巖機(jī)，催動(dòng)鑿巖機(jī)在巖石層中的沖擊與回轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，還需科學(xué)選用與布置爆破材料，具體的布置形式為兩級(jí)掏槽的形式，掏槽的槽眼深度控制在3.5—4.7m之間，炮眼的深度控制在4.5m左右，數(shù)量大約在156個(gè)左右，周邊眼間距為550m左右，主要選用505kg的水膠炸藥，并在爆破現(xiàn)場(chǎng)布置延期電雷管以及導(dǎo)爆管等，運(yùn)用放炮器進(jìn)行遠(yuǎn)程起爆，確保人員的人身安全。

2.3 井筒出矸技術(shù)

井筒出矸技術(shù)是指在立井井筒施工過程中將井下矸石運(yùn)出的過程，主要利用液壓式回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)將矸石放置在吊罐中，將吊罐提升至井上，并將矸石卸載到專門的放置區(qū)域，后期還需利用卡車將矸石運(yùn)輸?shù)街付▍^(qū)域，實(shí)施對(duì)矸石的開發(fā)與利用。

2.4 井筒支護(hù)技術(shù)

井筒支護(hù)技術(shù)主要包含臨時(shí)支護(hù)與二次支護(hù)兩種，臨時(shí)支護(hù)是指在井筒施工作業(yè)期間，為了預(yù)防井壁上的矸石碎渣掉落，影響正常施工，需要采用錨網(wǎng)對(duì)井壁進(jìn)行固定，主要材料為縫管式的錨桿、鋼筋網(wǎng)等，網(wǎng)片之間的搭接要求不少于100m，以此在井壁上段形成臨時(shí)的封閉網(wǎng)，合理把控各個(gè)錨桿的長(zhǎng)度與鋼筋網(wǎng)的大小，使得臨時(shí)錨網(wǎng)的設(shè)置更加規(guī)范。

二次支護(hù)主要采用吊盤在井壁上進(jìn)行混凝土的砌筑，循環(huán)砌筑的混凝土高度為4m，分為上段和下段，而混凝土砌筑的關(guān)鍵在于吊盤與模板的安裝與設(shè)置，利用刃腳在井壁的切斜面形成接茬，在接茬上設(shè)置錨固與懸吊裝置，并安裝下段的鋼模板，利用螺母盒對(duì)模板進(jìn)行固定，并將螺母和預(yù)埋在井壁的內(nèi)部，待鋼模板固定后澆筑混凝土，澆筑完成后實(shí)施中段吊盤的架設(shè)與模板的安裝，不同段模板的銜接要通過預(yù)埋件達(dá)到銜接的精準(zhǔn)性與準(zhǔn)確性，且4m一個(gè)循環(huán)的砌壁也要形成一個(gè)完成的循環(huán)，才能起到良好的支護(hù)作用。需要注意的是，澆筑的混凝土需要由攪拌站提前預(yù)制完成并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過溜灰管進(jìn)行井下的混凝土澆筑，進(jìn)行合理的振搗以確保混凝土有效的凝結(jié)。

3 金屬礦山1500m以上超深立井井筒施工數(shù)據(jù)測(cè)量與控制

金屬礦山1500m以上的超深立井井筒施工期間需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)測(cè)量，每隔200m都要進(jìn)行一次卡線，邊線通過導(dǎo)向輪對(duì)井壁進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，在井壁上利用錨桿托架可固定線卡，以此確保卡線在完善的施工狀態(tài)下獲取數(shù)據(jù)，使得獲取的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。另一方面，還需加強(qiáng)標(biāo)高控制，即以高程點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在基準(zhǔn)點(diǎn)基礎(chǔ)上引導(dǎo)安置在卡線梁上，設(shè)置高程控制點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)立井井筒施工的控制與管理。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，金屬礦山1500m以上超深立井井筒施工在施工之前要做好準(zhǔn)備工作，科學(xué)規(guī)劃施工設(shè)備的配置，在施工過程中還需注重把控井筒施工、挖掘施工、井筒出矸技術(shù)、井筒支護(hù)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，并利用施工過程中測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)井筒設(shè)備等有效的控制，以提高立井井筒施工技術(shù)應(yīng)用整體的精準(zhǔn)度。