大直径深立井快速施工工艺

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摘 要 ：潘一矿东区回风立井井筒累深872.3m,井筒净径准8.0m,为大直径深立井.施工中采用了大型伞钻打眼,深孔光面锅底爆破,2台中心回转式抓岩机装岩,大提升机、大吊桶提升,整体金属大模板砌筑混凝土,掘砌“滚班制”作业等立井施工机械化作业线.创造了10个月井筒安全到底,工程质量优良,安全无事故的好成绩.

关 键 词 ：大直径深井 机械化作业线 快速施工

立井井筒施工技术复杂、环境恶劣、作业场所狭小,虽然其工程量只占全矿井井巷工程量的3%~5%,但施工工期却占到全矿井建设总工期的35%~40%[1].故大直径深立井施工技术和机械化配套工艺,已成为迫切需求.

1.工程概况

潘一矿东区设计规模3.0Mt/a,由主井、副井、第二副井、风井组成.其中风井立井井筒直径8.0m,冻结深度269m,井筒全深872.3m.风井井筒穿过新生界第四系地层和煤系地层的上、中部,F32大断层从井筒区穿过,井筒水文地质条件复杂.风井井筒于2008年7月1日开工,施工时合理组织,科学管理,精心施工,创造了10个月井筒安全到底的好成绩.

2.冻结段机械化配套工艺

冻结法是我国施工深厚表土层井筒的主要方法[2].井筒冻结的施工工艺,取决于先进施工机械的应用,而合理的机械化配套是发挥先进施工机械的保证[3].

2.1 冻土掘砌

冻土掘砌筑段,井筒中布置2台HZ-6型抓岩机装罐、2台CX-55B挖掘机破土,配以风铲、气动破碎机刷帮.采用人工挂钩翻矸,ZL-50装载机、10T自卸汽车排土.采用JKZ-3.6/15.5绞车挂5.0m3吊桶作为井筒主提升,JKZ-3.2/15.5绞车挂5.4m3吊桶作为副提升.砌壁采用高度为4.0m的MJY液压金属整体下行刃角模板浇筑混凝土外壁.砼下放采用DX-3.0m3吊桶,经过分灰器浇入模板,分层振捣,实现掘砌平行作业.

2.2 内壁浇筑

采用液压滑模砌壁,砼由DX-3.0m3吊桶经过分灰器浇筑入模,由下向上连续浇筑,分层浇筑、振捣.滑模盘高度1.4m,均匀布置12～24组千斤顶,每次滑升速度控制在10~30分钟以内,以强度满足滑升、混凝土不粘模板为标准.

2.3 冻结基岩段施工

在冻结基岩段,风镐、风铲挖掘困难,采取钻爆法掘进.FJD-6型伞钻打眼,防冻岩石乳化装药,地面起爆.坚持光面、光底、弱冲、减震爆破技术.

3.井筒基岩段机械化配套施工工艺

在基岩段施工中,仍采用短段掘砌作业方式,施工时,除继续采用表土段的机械化配套设施外,重点对爆破进行了研究,真正实现了深孔爆破,确保了快速施工.

3.1 钻眼爆破

施工中采用了表土段“四大一挖”施工工艺,采用1台改造的FJD-6型伞钻,钎杆长度为5700mm,掏槽方式为直眼分段挤压式,炮眼深度为5500~5700,与高度为4m的模板配套,循环进尺不低于5m.在施工过程中根据工作面岩石软硬程度,及时调整爆破参数,提高爆破效率.创造了风井基岩段平均月进尺110m的良好成绩.井筒基岩段爆破参数见表1.

3.2 出矸系统

在吊桶下方,布置2台HZ-6型抓岩机,配合小型挖掘机清底,提升设备不变.该机械化系统,包括清底时间,循环出矸时间可以控制在8h左右.

3.3 井筒砌壁

井筒砌壁采用MJY型整体模板砌壁,模板高度4m.集中搅拌站搅拌砼,输送车将砼运至井口,采用DX-3.0m3吊桶下放至模板.为了提高浇筑质量,加快浇筑速度,采用对称浇筑.在冬季施工,用热水搅拌砼,确保砼浇筑时温度不低于15℃.过含水层时,添加防水剂,以提高井壁防水性能.

4.立井井筒临时改绞配套施工工艺

立井井筒到底后,在施工方向上,由自上向下施工转换为水平方向施工；上下的人员和材料需要通过井简进入平巷；掘进矸石需要由平巷转入井筒提升；运输方式转换为矿车运输、罐笼或吊桶提升的组合运输方式；同时工作面大量展开,需要的提升量增加较大[4,5].所以要缩短建井工期,必须对井筒的提升系统进行改造,在这个环节上实施科学地机械化配套方案.

4.1 改绞方案

主要是将吊桶改变为罐笼提升,以满足巷道施工需要.改绞后,风井选用井筒施工期间2JK-3.6/15.5绞车结合一对1.5t双层2车带防坠器普通金属罐笼进行提升,以满足后期工程施工需要.采用8根18X17+FC―32―1770钢丝绳作为罐道绳,SGY―20型液压拉紧装置固定；4根18X7―36―1770（左右各两根）钢丝绳作为制动绳.井筒中设置2路准900mm玻璃钢风筒,风井井口附近安设三台FBD―NO7.5/2X45防爆压入式对旋轴流式风机结合井筒内安设的两路准900mm玻璃钢风筒及通向工作面的胶质软风筒构成压入式通风系统；布置准159mm×4.5mm和准57mm×3.5mm无缝钢管个1路,作为压风及排水管路；另,设置1路HYU2×10通讯电缆,2路MYJV428.7/15KV3×95高压动力电缆.

4.2 提升绞车选型

改绞后,采用2JK-3.6/15.5提升绞车,卷筒直径D等于3600mm,卷筒宽度BT等于1850mm；最大静张力为200KN,最大静张力差为180KN.经核算,选用2JK-3.6/15.5主提升绞车满足要求.

5.结束语

5.1 潘一矿东区风井井筒选用合理的机械化配套方案,创造了大断面深立井井筒10个月安全到底的好成绩.

5.2 施工中由于实行了掘、砌“滚班制”,保障了掘、砌正规循环作业和辅助工作的配合,使掘、砌、运转三大系统协调一致.

5.3 “四大一挖”机械设备的合理配套,达到了快速出矸清底的目的；可变径金属整体模板,实现了一模多用,节省了支模、拆模及上下提升辅助时间,施工安全性和工程质量显著提高.

5.4 井筒到底后,改绞的机械化合理配套,满足了后期巷道施工中大量重大装备的要求.