曲江矿副井施工综合机械化配套

2005/9/27 9:25:57

　　摘　要　对曲江矿副井立井施工工艺和设备作了介绍，分析了综合机械化配套的生产能力，利用这种配套在施工中月成井多次超百米，达到了国内较好的月成井水平。
　　关键词　综合机械化配套　立井施工　正规循环

　　曲江煤矿位于江西省丰城市曲江镇，设计生产能力为0.9Mt/a，采用立井单水平开拓方式，主、副、风井井筒集中布置在同一工业广场内。副井井筒设计净直径6.5m，深度912.5m，是目前国内正在建设的深立井之一。施工中遇到的主要含水层为长兴灰岩段，预计在长兴灰岩下段最大涌水量为24.9m³/h，240m厚的长兴灰岩段总涌水量为51.1m³/h。该矿b₄、b₈煤层为主采煤层，其中b₄煤层具有煤与瓦斯突出危险，属高沼气双突矿井。井田内地温也较高，地温在750m以下时达37℃以上。

1　施工工艺和设备

1.1　作业方式
　　针对副立井直径大、深度近千米、地质构造复杂、涌水量较大而未进行地面预注浆的情况，以及存在煤与瓦斯突出危险和地温高等不利因素，选用了工艺简单、施工安全、成井速度快和成本较低的短段掘砌混合作业方式。这也是国内外目前主要采用的方式。
1.2　井筒治水
　　井筒内涌水的综合治理是关系到施工速度、质量及安全的重要因素。曲江副井含水层相对集中在240m厚的长兴灰岩内，因此，施工中采用国内新开发的工作面潜孔钻机探孔注浆新工艺，在实际施工中能将涌水量控制在5m³/h以下，为提高工程质量、改善作业环境、加快施工速度创造了良好条件。
1.3　综合机械化配套
　　曲江副井属于大井径深立井，因此，要选用重型机械化配套设备进行施工。主要施工设备结合本处现有设备情况，尽量选用国内最先进的大型凿井设备。井筒平面布置见附图，综合配套设备见表1。

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附图　井筒平面布置示意
1—主提；2—吊泵；3—副提；
4—风筒；5—压风管；6—混凝土输送管；
7—抓岩机；8—安全梯

表1　曲江矿副井综合机械化配套设备

项　　目	设备或设施型号	数量
凿岩	FJD6.7型伞钻	1台
装岩	HZ-6型中心回转式抓岩机	1台
翻矸	座钩式吊筒翻矸装置	2套
排矸	8t自卸汽车	3辆
筑壁	MJY型整体金属模板	1套
主提	2JK3.0/20	1台
副提	JK2.5/20	1台
主提吊桶	3m³	2个
副提吊桶	2m³	2个
主提钩头	9t	1个
副提钩头	7t	1个
凿井稳车	10～40t	12台
凿井井架	Ⅳ改型金属井架	1架
悬吊设施	双层吊盘，吊盘绳兼稳绳	1个
排水	80DGL吊泵	1台
测量	DT2-1型激光指向仪
混凝土搅拌站	JS500型2台及计量系统(混凝土搅拌出料量40m³/h)	1套
信号	KJTX-SX-1型井筒通信及信号装置	2套
压风	60m³/min压风机	2台
压风	20m³/min压风机	1台
其他	ZL50装载机	1台

1.4　吊盘绳兼稳绳
　　采用吊盘绳兼稳绳，国外早已有先例，但我国《煤矿安全规程》对此作业有了限制性规定。我处自1987年以来曾先后在井深340～912m的8座立井施工中采用吊盘绳兼稳绳，减少了稳车布置数量，在经济效益、安全、设备管理等方面取得了较好效果。实践证明，吊盘绳兼稳绳适合立井机械化施工，是一项值得推广的技术。

2　综合机械化配套生产能力

2.1　凿岩
　　凿岩选用国产FJD6.7型伞钻配备6台YGZ-70型独立回转式凿岩机，每个循环打孔90个，耗时约2h。采用伞钻凿岩，大大降低了劳动强度，提高了生产效率。以1998年5月成井148.5m为例统计该伞钻的实际凿岩效率，见表2。

表2　1998年5月伞钻实际凿岩效率

总循环数	平均炮眼深度 /m	累计炮眼深度 /m	累计凿岩时间 /h	凿岩效率 /mm^.min^-1		YGZ-70型凿岩机效率 /mm^.min^-1
				平均	最高	平均	最高
39	3.9	13 111.8	143.5	1 522	1 950	253.7	325

2.2　装岩
　　装岩采用1台HZ-6型中心回转式抓岩机。为提高出矸能力，分别选用2～3m³吊桶，采用座底罐的方法，充分利用提升，提高排矸能力。1998年5月抓岩机出矸能力统计结果见表3。

表3　1998年5月抓岩机出矸能力

项　　目	出　矸　班			清　底　班			循　环　统　计
项　　目	出矸量 /m³	出矸时间 /h	出矸能力 /m^3.h^-1	出矸量 /m³	出矸时间 /h	出矸能力 /m^3.h^-1	出矸量 /m³	出矸时间 /h	出矸能力 /m^3.h^-1
39个循环统计	6 396	171.17	37.37	6 519	184.50	35.33	12 915	356.33	36.24
连续18个循环统计	1 560	41.67	37.44	1 590	45	35.33	3 150	86.67	36.34
最好循环	147	3.67	40.05	171	4.33	39.49	318	8	39.75

2.3　提升能力
　　主提选用2JK3.0/20提升机，最大提升速度6.4m/s，500m以下选用2m³吊桶。副提选用JK2.5/20提升机，最大提升速度5.6m/s，2m³吊桶。井深500m以上上述设备提升能力为45m³/h，500～648.5m每个循环平均出矸能力为36m³/h。提升能力的充分利用，主要是尽量减少井下摘挂钩稳吊桶时间和井上卸矸休止时间。所以除了在排矸时井下留座底罐以外，对井上下信号、提升司机的操作技术水平均有较高要求。
2.4　筑壁
　　采用先进的MJY型整体金属模板。该模板质量17t，稳车3点悬吊，脱立模在30min内完成。每个段高3.8m，从立模到浇筑混凝土约需4.5h，约占循环时间的23.9%。地面混凝土搅拌站生产能力为30m³/h。设JS500型搅拌机2台，采用自动计量系统，使用袋装水泥。拌制好的混凝土经溜灰管溜至吊盘下层盘，经分料器入模。
2.5　综合机械化生产能力
　　立井机械化生产能力，是指在某一种施工作业方式下，在规定的时间内，配备一定的劳动力和机械设备所完成的工作量。机械化综合生产能力越高，完成的正规循环就越多。达到正规循环作业的标准是：
　　(1)有正规循环作业图表；
　　(2)月正规循环率在80%以上；
　　(3)能够完成循环所规定的进度，主要材料消耗、人工效率技术经济指标应符合循环图表要求；
　　(4)工程质量达到合格品以上；
　　(5)机电设备完好率达到80%以上。
　　为提高正规循环率，井下采取了滚班作业制，分为4个专业化作业班组，即凿岩放炮、出矸、立模筑壁、清底作业班组。地面机电维修采用包机组制，确保机电设备的安全正常运转。为提高机械化生产能力，在施工中尽量减少非机械作业时间，如装药、浇注混凝土、混凝土井壁接茬清理等，增加机械作业时间占用率，充分发挥机械的施工能力。从表4中的统计数字看，立井机械化施工中，机电设备运转正常与否，直接关系到正规循环率。因此，加强设备管理、科学组织施工是提高正规循环率的有效手段。

表4　曲江副井综合机械化能力统计

工序	项　　目	数量
凿　岩	凿孔深度/m	3.9
	凿孔时间/h	2
	占循环时间/%	9.07
装　岩	一次爆破岩石量/m³	160～180
	出矸时间/h	8.10
	平均出矸量/m^3.h^-1	36.24
	平均装岩能力/m^3.h^-1	38.70
	占循环时间/%	44.70
混凝土砌壁	段高/m	3.80
	立模时间/h	0.50
	浇注混凝土井壁时间/h	3.83
	占循环时间/%	23.90
清　底	出矸量/m³	6.00
	出矸时间/h	0.67
	占循环时间/%	3.70
综合技术指标	井筒净直径/m	6.50
	井筒设计深度/m	912.50
	月总循环数/个	39
	平均每个循环进尺/m	3.81
	每个循环时间/h	19.80
	机械故障影响时间/h	14

　　注：出矸时间包括脱模时间0.5h。

2.6　机电劳动组织
　　立井机械化施工的劳动组织，应根据循环作业图表确定。随着机械化程度的提高，机电组织管理显得尤为重要。机电劳动组织管理以包机制为宜。包机制有利于建立预知性设备检修制度，该制度的基础是设备状态监测和故障诊断。曲江副井的机电和掘进队采用综合队的形式进行管理，机构简单，人员精干。这种形式比较适合单个井筒施工，便于统一指挥和协调各工种间的关系。

3　施工效果

　　曲江副井于1997-08-18开工，上部含水层采用潜孔钻机在工作面边探水注浆边掘进的办法顺利通过长兴灰岩段；探孔45m，注浆后掘进35m。实际掘进时井筒涌水量不大于5m³/h。截止到1998-07-01，已施工774m，平均月成井77.1m。其中，在1997年10月成井119.5m，1998年5月成井148.5m，1998年6月成井125.6m，属国内较好的月成井水平，充分体现了综合机械化配套的优势。

作者简介:齐，男，高级工程师，1968年毕业于西安矿业学院采矿系地下采煤专业。先后参加峰峰、邯郸、潞安，冀蔚等矿区和宣东2号、曲江、邢东矿井等数10处矿井建设工作。现任中煤第一建设公司49处机电副处长。
作者单位：中煤第一建设公司49工程处，邯郸，056003

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