斜井快速施工主要工序的分析.pdf

斜井快速施工 主要工序 的分析 河北 理工 学院唐瑞甘 德清尹华史 国梁 一一 【 摘要 】以 实例 介 绍我国 斜 井快速 施 工主 要 工序的 装 备及技 术、组 织 措施， 在此 基础上提出 符台国 情、较为理想的斜井快速施工方案。 G- ． ， 关键 词 兰 塞 ， 提 三 嚏 琳 ， ． 快速施工／ 一 ， 、 ／ ’ fl f ANALYS I S ABOUT MAI N PI CEDURE oF S I lPE FAS T C0NS TRUCⅡ ON He b e i I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y T a n g Ri G a l l l i n g Y_m HⅡ a S h i G o l l a n g 【 A B S T R A C T】B a s e d o n a c t u a l c a s e s t u d y ，t h i s p a p e r i n t r o d u c e d e q u i p me n t ， t e c h n i q u e s a n d o r g a n i z i n g n 翔s u r e s f o r e a c h ma i n p r o c e d u r e o f s l o p e r a p i d c o n s t r u c t i o n i n Ch l n o ． ． Th e s u l t a b l e c o n s t r u c t i o n p l a n wh i c h f i t Ch i n e s e a e t u a I p r a c t i c e wa s p u t { o wa r d e d． KEY W ORDS Dr i l l i n g a n d b l a s t i n g Li f t b N an d t r a n s p o r t a t i o n B o l t s p r a y s u p p o r t Ra p i d c o n s t r u c t i o n 1 前言 与竖井开拓比，斜井施工设备和技术 比 较简单 ，同类井型的斜井比竖井需用的提升 绞车型号小，地面工业建筑、井简装备、井 底车场及硐宝等都 比竖井简单得多，施工速 度快。多水平开采时，掘进石门的工程量和 沿石门的运输工作车较少，斜井的延深施工 比较方便，对生产干扰少。 近年来，随着斜井施工装备 、施工方法 的创新和改进，以及矿井生产集中化和生产 过程机械化、自动化程度的提高，使斜井开 拓的优越性更 显突 出，国 内外大型矿井有 向 斜井 、斜竖井开拓方式发展的趋势，大、深 斜井在 日益增多，进一步完善斜井施工技 术，将是井巷工程的一项重要课题。 2 斜井快速施工状况 井巷工程施工技术水平常以施工速度来 衡量 ，而快速施 工则是施 工技术 的突 出体 现，只有具备较高的快速施工能力 ，才能有 较高的施工速度。 我国斜井快速施工 ，自 1 9 7 2年 3月创 月成井3 5 4 ． 3 m世界纪录以来 ，又连创月成 J t - 4 5 2． 1、5 0 4 ． 5、6 0 5 ． 2 m 和 7 0 5． 3 m 的世 界纪录。在第九届世界采矿会议的技术报告 会上，引起了与会人员的高度重视。这说明 我国斜井施工技术成绩卓著 ，为斜井快速施 工 的发 展奠定 了基础 。 3 斜井快速施工的分析 3 ． 1 凿岩爆破 打眼是斜井掘进的主要工序之一 ，其费 时费力，为缩短打眼时间，采用多台凿岩机 同时打眼是行之有效 的措施，当断面较大、 岩石较硬时 ，其效果更为显著。湖南花萼里 副斜井掘进断面8 ． 1 m 2，f 6 ～8 ，采用 7 台凿岩 机 同 时 打 眼，最 高 成 井 速 度 达 3 3 1 ． 3 m／ Y ] ；利 民 3号风井 断面 5 ． 8 6 T n 2 ， 使用 4台凿岩机打眼，创月成井3 6 4 ． 5 m的 有色矿 l 9 9 9 2 维普资讯 优异成绩；南京钟山主、付斜井．掘进断面 分别为8 2 m 和 1 0 m 2，采用 6台凿岩机同 时作业．最高月掘进速度分别达2 3 8 ． 4 m和 2 5 2 ． 8 m。分析快速成井经验，多台凿岩机 同时作业是主要的一项技术措施。 为提高多 台凿岩机打 眼的工作效率 ，应 保证工作面有足够的风量和风压 ；为避免较 多的风、水管的相互缠绕、操作紊乱，现场 采用 了两侧供风、水的办法 利用三通 ， 各风、水管及其接头、凿岩机均予编号，以 便于操作；建立钻眼工岗位责任制，避免多 台凿岩机作业时的拥挤和干扰，同时又利于 提高工人熟练操作水平及凿岩机的保养。 根据岩石情况 ．正确选用不 同的凿岩机 具也是提高凿岩效率的又一途径。如阳泉贵 石沟 斜 井 在 f 6 ～8的 岩 石 中，用 多 台 r P一2 6型 风 动凿 岩机 打眼 ．钻 眼平 均 生 产率达 1 2 2 i n ／ h ；当遇有 f 3 4的软岩时 ， 而改用 MZ一1 ． 2型煤 电钻打眼，其钻眼生 产率比凿岩机可提高 2 ～2 5 倍。铜川下石 节二采区回N2 -4 井 ，当遇有泥页岩，打眼使 用 MZ一1 ． 2型 电钻 ，眼深2 ． 4～3 0 m 时 ， 钻速高达0 ． 7 5 ～1 ． 2 m／ rain，这不仅节省了 动力 ，更重要 的是提高 了钻 眼效率。 要获得 良好 爆破效果 ，炮 眼要合理 布 置，而掏槽质量的好坏．将会直接影响全断 面爆破．根据斜井施工特点、岩层情况 恰 当选择其掏槽形式尤为重要。铜川下石节二 采区斜风井施工时，为适应循环进尺和保护 装岩等设备，采用了小直径直眼三角柱掏槽 法 。比使用斜眼楔形掏槽更为理想。并又根 据岩性的变化采用了不同的掏槽形式 ，如遇 泥岩 。采用三实一空单三角柱掏槽，见图 1 中 a i在砂泥岩 中采用三实三空单三角柱掏 槽 ，见图 1中 b ；在砂岩中则采用复式三角 柱掏槽，见图 1中 c ；同时采用集 中装药反 向爆破 ，每发延期电雷管全 断面一次爆破。 炮 眼利用率达0 ． 8 8 --0 9 5 。 为利于锚喷支护 。应采用使巷道轮廊规 愈 0 A 一 ] - t O - 周 1 三 角柱掏 擅形 式 整的光面爆破，如鸡西煤矿二号井在 { 4 -- 6的砂岩中，将周边眼布置在距设计轮廊 线 1 0 0 mm处 ，眼距 由原来 的 7 0 0 mm缩 小到 4 5 0 mm．装药量 由每孔0 ． 6 k g减到 0 ． 4 5 k g， 爆破后的断面规格基本符合设计要求 ，同时 由于边眼密度加大 ，岩石破碎较均匀 ，为装 岩创造了有利条件 ；铜川下石节二采 区风 井 ，周边眼使用低威力炸药或特制小药卷进 行光面爆破 ，也获得了良好的效果 。 3 ． 2 装岩 、提升 、运输 装、提、运是斜井掘进中占时长、最繁 重、最困难的工作，采用装 、提、运机械化 作业线是实现N-Y e 快速施工的基础 。这种作 业线在我国不断改进、完善。 6 0 年代 ，鸡西矿区开凿的十几对斜井 ， 平均月进度达 1 2 2 m 以上，张新矿五采区岩 石斜井月成井 1 5 0 m，其使用的是平巷铲斗 后卸式装岩机 。后轮加装一防滑 自爬 装置 ， 在 2 2 。 倾角井筒内实现了机械化装岩，提升 采用1 ． 2 m 3 后卸式箕斗二车串提 ．免除了摘 挂钩、甩车等辅助时阃，箕斗提至井 口卸载 架 。 矸石 自动翻人 v型矿 车， 再 由绞车提至 矸石山翻矸， 使装提运生产率达 4 ． 0 4 ／ h 。 7 0 年代初 ，我 国自制的耙斗式 装岩机 在斜井中的应用，彻底解决了斜井快速装岩 问题 。这种机械适于断面大于 5 m 2 ，净高不 小于2 ． 2 m 。倾角 3 0 以下 的斜井 中使 用。 耙斗机距工作面 6 ～1 5 m。放炮后先将作业 面矸石耙 出，以便于凿岩、装岩平行作业。 涟 邵矿 区在 1 9 7 1 年 至 1 9 7 2年施工 的几个斜 斜井快速施工主要土序的分析唐瑙等 邮编 0 6 3 0 0 9 { I 、 ， ／ 维普资讯 井 ，使用 Z Y P一1 7型耙 斗装岩机施工的几 个斜井 曾 6次突破 月 成井 3 0 0 m，特别 是利 民三号斜风井 1 9 7 2年 5月成井达3 6 4 5 m ， 超过 日本的 3 5 2 m．创当时最新记录。 花萼里主斜井、利民三号斜风井等采用 了无卸载轮的前卸式箕斗，其特点是去掉了 一 般前卸式箕斗突出两帮外 3 0 0 ram 的卸载 轮 ，卸载处配置翻矸架 ，卸载快 ，仅 7～1 1 秒 ；这种箕斗运行安全可靠；在箕斗后上部 加焊了5 0 0 m长的钢板 ，可有效地提运工作 面的泥水；提高了井简断面有效利用率，以 上二斜井分别使用了2 ． 0 和 2 ． 5 m 的大容 积箕斗，使装提运 生 产 率 高 达 1 3 ／ h和 8 ． 6 4 m ／ h。与张新矿斜井 比较，两井分别 提高了2 ． 2 倍 和 1 ． 1 倍 。 1 9 7 3年 9 ，铜川矿区陈家山平硐二采 区 主斜 井创 月 成 井4 5 2 ． 1 m ．1 9 7 4年 l 2月 下 石节二采 区斜风井成井达7 0 5 ． 3 m／ 1 。装岩 使 用 Z Y P D一 3 0 型 耙 斗 装 岩 机 ，斗 容 从 0 3 加大 为 0 ． 7 m ，无 卸载轮前卸式 箕斗 容 积 增 大 为 4 ，采 用 绳 速 为 3 ． 6 m／ s的 1 8 5 k W 单筒绞车提升，使装提运生产率高 达2 6 ． 2 6 m ／ h 。 3 ． 3 支护 国内外斜井施工的实践表明，锚喷支护 是快速成井的有效措施。锚喷这一新型支护 方法 ，施工工艺简单 ；机械化程度高；锚喷 方式、厚度等可根据施工条件灵活掌握 ；其 可作永久支护 ，又可做临时支护 ；可减少掘 砌工程量．直接降低了工程成本；喷射砼可 远距离管路输料 ，占井简空间少，为掘喷平 行作业创造 了条件。 涟 邵矿 区湖 坪 、石坝 主斜井 ，围岩为大 冶围 岩 f6～ 8 ，喷 射 砼 厚 度 为 8 0～ 1 0 0 ra m，为保证掘面安 全和快速 施工，采 用掘喷平行一次成井的作业方式 ，即在掘进 的同时 ，先将工作面附近的围岩喷 5 0 mm厚 砼层，起临时支护 的作用 ，待隔 1 5 -2 0 分 钟进行复喷 ，直到设计厚度。 喷射机可设于井 口或井筒 中，以设在井 口为宜，这可以简化井下工作面的布置 ；减 少提 、运供料环节 ；地 面易用机 械上料 ；少 占井筒空间 ，特别是对断面较小的井简更有 利掘喷平行作业。利 民矿三号斜风井施工 时，使用 5 0 mm、壁厚 3 m m 的普通钢管 ， 最大输 送距 离 达 5 7 0 ram，但 钢 管 接头 处 的 磨损 较为严 重 ，而 石坝主斜井采 用 9 5 0 mm、 壁厚 3 ． 5 mm 的塑 料 管 ，管 壁 磨 损仅 2 mm． 其耐磨性较高 ，输料阻力小 ，喷射效率高 ． 重量轻，破损后易修复 ，成本低廉 ，因此是 目前较好的钢材代用材料。 用管道远距离压风送料 ，主要问题是堵 管时寻找堵塞部位比较困难。铜川矿区几个 斜井施工 ．喷射机设于井口．管道远距离输 料，双机对喷，掘喷平行、一次成井作业， 为及时处理堵管事故 ，而设计 了堵管显示器 信号模拟盘 。它是将安有指示灯的信号盘 设在喷射机 ，在输料管上每隔 5 0～1 0 0 m， 安装一个压力继 电器 ．指示灯与压力继 电器 之阃用导线连接，管道堵塞后，在信号盘上 就会出现亮灯 ，堵塞处即在亮灯前后部位． 堵塞处找出后 ，采用震动法疏通 ，最后打开 风阀送风 ，排出积料。 4 主要工序 施工方案探讨 近些年来 ，我国斜井 施工如何组织得 当，发挥现有配套设备能力 ，是高效、快速 施工斜井的新课题。 1 为进一步提高凿岩效率和机械化程 度 ，应加强斜井用凿岩台车、钻装机的研制 和推广使用及采用多台气腿式凿岩机同时作 业，提高工作面生产率。贵石 沟 主 斜 井 断 面1 9 ． 0 3 ，f 6～8 ，布 眼 6 5个 ，眼 深 2 ． 5 m ，用 1 O台 Y T P一2 6型凿岩机同时打 眼，钻眼工序用 8 0分钟，仅 占掘进循环的 3 3 ％．其部分钻眼又与装岩平行作业 ，更有 利 于循环 时间的缩短 。 据实践 ，当打眼单行作业时，配备一台 有色矿山1 9 9 9 2 维普资讯 ■ 凿岩机所 占面 积 为 岩石 坚 固性 系数 f 1 0 时 ，为1 ． O ～1 5 m 2 。若登碴 打眼与装岩平行作业时 ，考虑操作困难及相 互干扰，以井筒宽0 ． 5 --0 ． 7 m设置一台较为 合适。 根据井筒围岩及断面情况 。选择适当眼 深对提高爆破效率和循环进尺有重要意义。 下石节二采区风井与利民三号风井相 比。各 工序作业时间相近 ，但其岩石较软 ，断面稍 大 ，眼深从 1 ． 4 ～1 ． 5 m 加深 至 2 ． 5 --3 ． O m ， 增加了 8 o ％，这不仅使爆破效果、循 环进 尺得到提高 ，且使装提运生产率提高了2 0 4 倍 ，故成井速度增长了 9 4 ％。 当 f 4时 ，可用 电钻打眼，其纯钻眼 生产率 比风动凿岩机可提高 2 ～2 ， 5倍。 2 断面不大的斜井施工 ，装提运机械 化作业线可考虑用斗容0 ． 3 耙斗装岩机、 2 无卸载轮前卸式 箕斗、1 0 m3 矸石 仓、 v型矿车运输 ，根据花萼里主斜井施工经 验 。在 8 1 m2 小断 面施工 中用此作业 线， 装、提、运生产 率达 l 3 ／ h ，具 有 2 7 0 m 以上 的装 、提 、运 能力 。 断面较大的斜井施工 。采用大容积装提 运机械化作业线是提高快速成井的有效措 施。如阳泉贵石沟主斜井断面为1 9 ． O 3 m 2 ， 实验施工用 2台 P Y一9 O型耙斗式装岩机 ， 其斗容达0 ． 9 m s ，用 6 m3 的无卸载轮前卸式 箕斗 2辆，双钩提升，绳速3 ． 8 7 m／ s，地面 矸石仓容积 2 4 ，该井用料石砌碹，占用 了 4 0 个小班 ，使掘进仅为1 6 ． 7天，月成井 达1 5 0 ． 7 m 。装提运生产率为2 3 7 ／ h，单 位面积仅为1 ． 2 m 3 ／ h。据此分析，若将支护 工作与掘进平行作业，可成井 2 7 5 m／ 月；若 采用喷射砼作为永久支护 ，掘支作业配合 好，对比下石节斜井施工条件与技术水平 ， 贵石沟主斜井装提运生产率潜力很大，具有 7 0 O m以上 的施工设备配套能力。 斜井断面较宽时 。考虑装岩方便，可布 置两台耙斗机装岩，两辆箕斗 。双钩或采用 两套单钩提升，以充分发挥双轨提升 的能 力 。并可兼作支护提升，这是提高成井速度 有力办法。 3 斜井采用锚喷 作为 临时和永久支 护 ， 施工简便、快速 。并 便于掘支平 行作 业 ，为快速成井创造了条件。 对浇灌砼支护，使用砼输料泵也可达到 远距离输料 。对斜井倾角较大者更为适宜。 喷射砼厚度可根据经验选取 坚硬稳定 岩层 ，可不支护或喷射 2 o ～3 0 mm厚砂浆 ， 或喷射 5 0 m m厚砼 ；中稳岩层 ，可 喷射 5 O -- l O O mm 厚 砼 或加 锚 杆 ；不 稳岩 层 ，可 喷 射 l o 0 ～1 5 0 ram厚砼或加锚杆 、金属 网。 总之，斜井施工的重要工序设备之配套 选择、科学地组织管理 ，是斜井快速施工的 关键 ，只要抓住这一主要矛盾 ，我国的快速 成井将会有新的突破。 上接第 7 页 一 采场的不同部位矿体厚度是不 同的；钻孔 深度超过 4 0 m后 ，中深孔凿岩设备的效率和 钻孔精度不够理想。因此，在 目前的技术条 件下，笔者认为经济合理、技术可行 的分界 标准为矿体平均厚度以 3 5 m为界 ，最大厚 度以4 0 m为界。即矿体平均厚度小于 3 5 m且 最大厚度不超过 4 0 m 的部分采 用中深孔 回 来 。矿体平均厚度大于 3 5 m的矿体采用大孔 法 回采 。 开采冬瓜山这样特大规模的深埋矿床过 程中存在着地压、岩爆、自燃发火 、通风降 温等技术难题。为解决这些技术难题 ， 千米 深井 3 0 0万 t 级矿山强化开采综合技术研究 已列为 “ 九五 ”国家 重点科 技攻关 项 目。许 多技术难题将会得到解决 。诸如大孔采矿和 中深孔采矿的合理适用范围等问题也会得到 进一步验证。 斜井快速施工主要工序的分析唐瑞等 邮编 0 6 3 0 0 9 维普资讯