大断面斜井快速施工技术的在赤城煤矿研究与应用文档格式.docx
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大断面斜井快速施工技术的在赤城煤矿研究与应用文档格式.docx
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Keywords:
LargecrosssectionInclinedshaftRapidConstruction
0引言
斜井井筒一般施工工期较长,约占整个建井工期的1/3,斜井快速施工已成为高产、高效矿井早日投产的关键因素。
赤城煤矿在井筒施工过程中通过对原始地质资料和揭露围岩情况进行科学分析,以大斗容挖掘机代替传统扒渣机、大容积箕斗、大直径提升机为主的机械化作业线,采取激光指向、中深孔光面爆破、锚网喷初期支护等技术,运用科学管理方法,实现正规循环作业。
1矿井概况
赤城煤矿矿井探明地质储量8012万吨,工业储量7119万吨,设计可采储量4845万吨,设计生产能力90万吨/年,服务年限41.4年。
矿井投产时布置三条井筒,井田开拓方式采用斜井开拓,即主斜井、副斜井和回风斜井。
主斜井井筒设计总工程量2053.6m,设计坡度为-18°
(1589.521m后变坡为-28°
)断面为直墙半圆拱形,净宽5800mm,净高3900mm,净断面19.01m2。
副斜井井筒设计总工程量1682m设计坡度为-25°
断面为直墙半圆拱形,净宽4400mm,净高3800mm,净断面14.64m2。
回风斜井井筒设计总工程量1685m,设计角度为-25°
,断面为直墙半圆拱形,净宽4000mm,净高3400mm,净断面11.88m2。
2井筒施工方法特点
(1)通过以大斗容挖掘机代替传统扒渣机、大容积箕斗、大直径提升机为主的机械化作业线,中深孔光面爆破、锚网喷初期支护等技术,运用科学管理方法,实现正规循环作业。
(2)通过施工机械设备的合理配套,可适应不同的地质条件和施工断面,适用范围广。
(3)采用激光指向技术、光面爆破技术。
一次光面爆破成巷避免了爆破扰动对巷道围岩多次爆破扰动破坏,巷道围岩变形相对容易控制,且施工工艺简单,掘进成巷速度快。
(4)采用注浆堵水技术和采用新型排水设备,减小了掘进过程的涌水量,保证过充水基岩段井筒施工仍能保持较快施工速度。
3先进的施工工艺,保证了巷道的快速掘进
3.1凿岩爆破
井筒采用4~6台YT—28型风钻打眼,采用MQT-110C1型锚杆机钻顶,巷帮采用MQTB-55/1.7C型帮锚杆钻机。
另外配合4台G10(两台备用)型风镐扩刷巷道。
赤城煤矿井筒设计掘进断面大,地质条件差,巷道初期施工采用传统正台阶施工多次光爆成形,多次光爆打破原岩预应力平衡状态,加之松软围岩发生不同层次的岩石破坏并逐步由周边向纵深扩展,形成一个损伤岩体的松动圈,松动圈直接影响巷道的支护及巷道稳定性控制,特别是在破碎带及集中应力区等困难条件下,巷道支护也面临着较多的技术问题。
为实现一次快速成巷的目标,必须解决当时所存在的问题。
经过多次试验论证,提出了大断面一次爆破快速成巷技术,大幅提高了巷道的施工速度,平均掘进进尺由1.6m/d提高到3.0~3.5m/d。
3.2装岩提升
在斜井施工过程中,出矸时间一般占总循环时间的50%左右,斜井排矸速度的快慢是影响进度的关键,所以组织好排矸提升至关重要。
赤城煤矿在前期施工中采用扒渣机装岩,但由于井筒角度偏大,导致装岩出渣困难,出渣率低,致使巷道施工进度严重滞后。
经过研究论证之后,改用矿用防爆式挖掘机替代扒渣机出渣,克服了以上困难,挖掘机动力恒定,通过性好,可输送大块矿石,收料,装车,一次性完成,以H241型为例,每小时转载60立方矿石,是人工10-15人工作量,应用挖掘机后,大大加快了斜井的施工速度。
挖掘机对于欠挖巷道可进行修正,减少炸药和雷管的投放量,使危险品的管理更加安全和简便,更减少了安全隐患,在料厂和转运站,使用大型挖掘机替代其他的装车设备,更加节约成本。
取得了良好的效果,配合大容积箕斗、大直径提升机为主的提升系统,使排矸时间由原7.2~10.3h缩短为4.0~6.1h,排矸速度提高近45%。
3.3支护
井筒设计为锚喷支护方式,在很多矿井建设过程中基本都是采用“二掘一喷”的施工工艺,喷浆过程中其它工艺都必须停止作业。
在赤城煤矿大断面斜井施工中,通过改进传统的“二掘一喷”施工工艺为“两掘一初喷+复喷”,临时支护采用喷锚网(为永久支护的一部分),放炮后先打锚杆挂网,然后喷30~50mm厚C30混凝土封闭围岩。
永久支护锚网索+喷射混凝土复合支护,优化了支护方式,缩短了掘进工作面的喷浆时间,加速了掘进施工的速度。
3.4防治水
井筒穿越段属古河床中心地段且距泾河支流黑河近,含水层外来水源补给充足。
在实掘过程中井筒周围含水层裂隙发育严重,岩石松软破碎,涌水量最大已达到210m³
/h大量涌水严重影响巷道前掘且安全风险高。
为解决掘进期间巷道涌水量大的难题,通过采用传统的“探、截、引、排、堵”防治水方法与全断面壁后注浆技术的结合,起到了加固地层并达到了封水的目的,基本解决了大断面超厚含水层斜井施工速度慢的难题。
3.5施工机械化配套
3.5.1斜井提升
主提升选用JKZ-4*3.5/15.5提升机,电机配备为YR800-12,Ue=6000V,Ne=1250KW。
提升容器为前卸式6m3箕斗,提升钢丝绳选用φ34-6×
K7+FC-1670面接触钢丝绳,钢丝绳安全系数提矸石时为7.56,φ1.5m游动天轮,铺设900mm30㎏/m轨道进行矸石提升,井口设钢结构排矸栈桥卸矸。
井筒最深时提升能力15.73m3/h。
配XRC15-9/6型人车提升人员。
赤城煤矿斜井施工机械化作业线配套设备见表1。
4科学的组织与管理,保证了巷道的安全掘进
4.1施工组织
在施工过程劳动力计划根据斜井各阶段施工情况进行安排,所以施工人员包括项目部管理人员、后勤、机电及施工队人员。
具体安排:
施工进场准备阶段121人、井颈段185人,充水基岩段210人、基岩段240人、收尾176人。
施工采取“三八制”作业方式,井颈段施工采取顺序施工的方法;
充水基岩段施工采取两掘一初喷+复喷的施工方法掘支平行作业;
基岩段施工采取两掘一喷的施工方法,掘支平行作业。
各岗位人员责任明确,工种齐全,配合密切,提高了工时工种利用率,充分发挥了每个工种的作用,调动了每个施工人员的积极性。
直接工实行定员、定效率、定位、定质量、定工作量、定时间的“六定”制度,辅助工实行包机、包修、包影响、保转、保质、保时间的“三包三保”制度。
工资分配实行了计量计价,工资包干制,辅助工联产责任、超产浮动制,把经济手段引入了科学的管理范畴。
4.2 正规循环
抓好正规循环是保证施工速度的主要措施之一。
在赤城煤矿斜井井筒施工中,采用了“一小一大”双循环制,即凿岩爆破、排矸清底、喷射混凝土支护为一小循环;
每完成8个小循环进行铺轨,移挖掘机机,喷混凝土成巷,即完成1个大循环。
每小班完成1个小循环,每两个班完成1个大循环。
小循环各工序都明确标准和责任,严格按标准完成任务,以保大循环,完成正规大循环以保月计划,月月计划落实,实行周考核和月考核制度,保证了斜井掘进计划的顺利实现,从而保证了赤城煤矿矿井如期建成投产。
与此同时,还抓了有关工序间的平行作业,即换班与点眼定位平行,钻眼与安装锚杆平行,排矸与打眼平行,打眼、排矸与喷射混凝土支护平行,装药与检修接长管线平行,修台阶与支护排矸平行,施工水沟与各工序平行,井筒维修粉刷与各工序平行等,在保证安全的提下,见缝插针,使井筒施工紧张有序,有条不紊,保证了一次成井。
井下直接工配备见表2。
5主要经济技术指标
通过组织快速施工,主斜井平均月进104.3m,最高月进137.5m;
副斜井平均月进98.2m,最高月进122.8m;
回风斜井平均月进97.3m,最高月进126.4m。
三个井筒顺利完成施工计划,工程质量全部合格,主斜井、副斜井、回风斜井井筒施工质量优良率分别达94.5%、93.8%和93.4%。
经估算,节约费用约580.4万元,同时使赤城煤矿矿井的建井总工期减少5~7个月,取得了较好的经济和社会效益。
主要技术经济指标见表3。
6结论
赤城煤矿斜井为大断面长距离软岩巷道,涌水量较大,严重影响了巷道的施工进度,在施工过程中,赤城煤矿对施工工艺和机械化配套设备进行了合理的安排、利用了工时,掘进设备与工人作业能够快速接换,使工人和掘进设备的功效达到了最优化,有效提高了斜井掘进速度,总结经验得到了以下结论:
(1)优化设计,是实现快速掘进的重要措施。
赤城煤矿矿井井筒原设计支护方式为锚网喷+钢支架加强支护,成本高,劳动强度大,且不利于平行作业,影响施工速度。
根据地质资料及有关锚喷支护理论,经研究将其改为锚网喷+锚索联合支护,既节约资金,又便于快速施工,且不影响支护质量,为快速施工创造了良好的条件。
将原来的“两掘一喷”改成现在的“两掘一初喷+复喷”施工工艺,大大的加快了施工速度。
以上两项设计优化,经估算节约资金约180多万元,缩短工期2.5月。
(2)发挥机械化优势,注重科学技术的应用,为快速施工打下了良好的基础。
根据赤城煤矿矿井井筒长、工程量大等特点,施工单位配备了目前国内最为先进的斜井施工机械化作业线,为快速施工打下了良好的基础。
同时,注重科学研究,实现了矿用挖掘机替代传统扒渣机的新工艺,大幅度提高了主要工序间的平行时间,为井筒快速施工创造了又一良好条件。
(3)抓好施工组织,合理分配,调动了职工积极性。
矿井快速施工,其施工组织尤为重要。
在抓好劳动组织的同时,与此同时,还抓了有关工序间的平行作业,合理分配,提高了工种工时利用率,充分发挥了每个工种的作用,调动了每个施工人员的积极性。
参考文献:
[1]陈忠朱兆麟马德强大断面全岩巷道一次起爆长距离通风风量计算[J]煤炭技术2003.22(6)
[2]国家安全生产监督局,国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M]北京:
煤炭工业出版社,2009
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