立井基岩段施工连续3个月月成井破100m

2005/10/12 14:26:05

　摘　要　中煤第10工程处在华晋焦煤公司沙曲矿井北翼进风立井基岩段施工中，于1997年8，9，10月份成井分别为102m，101m和103.5m，连续3个月破100m，安全无事故，工程质量全优，实现了安全、快速、优质、高效施工。
　　关键词　立井　基岩段　快速施工

　　华晋焦煤公司沙曲矿北翼进风立井由中煤第10工程处施工。井筒于1997-04-26开工，至7月底成井137.5m，穿过表土段和风化基岩段，进入基岩段施工。1997年8，9，10月份成井分别为102m，101m和103.5m，连续3个月破100m，安全无事故，工程质量全优，实现了安全、快速、优质、高效施工。

1　工程及地质概况
　　沙曲矿设计年生产能力3Mt，服务年限303a。北翼进、回风立井布置在北风井场区，距主副井2.5km。进风立井设计净径φ6.0m，井深502.0m，C25素混凝土永久支护。表土及风化基岩段137.0m，支护厚度600mm；基岩段365.0m(包括水窝10.0m)，支护厚度400mm。
　　进风立井穿过的基岩地层主要为泥质岩和砂岩互层，节理裂隙普遍发育，岩体完整性差。280m以上85%的岩层抗压强度小于30MPa，为软弱岩层；280m以下85%的岩层抗压强度大于30MPa，为坚硬或半坚硬岩层，其中砂岩抗压强度较大，泥质岩较小。井筒涌水量9m³/h。

2　基岩段施工方案及施工设备
　　基岩段采用普通法施工。以手持式风钻凿岩，长绳悬吊抓岩机出矸，双套单钩提升配合整体金属模板砌筑井壁，实行掘砌混合作业。主要施工设备见表1。表1　基岩段主要施工设备

设备名称	规格或型号	数量
凿井井架/架	新Ⅳ型	1
主提绞车/台	2JK-3.5/15.5	1
副提绞车/台	JK-2.5/20	1
主提吊桶/个	3.0m³	2
副提吊桶/个	2.0m³	2
底卸式吊桶/个	2.0m³	3
稳车/台	3t,10t,16t	9
凿岩机/台	7655型	20
模板/套	MJY-3.5/6.0	1
抓岩机/台	长绳悬吊，0.6m³抓斗	1
搅拌机/台	800L	2
局扇/台	JBT-62-2型	2
吊盘/个	双层，φ5.7m	1

3　施工方法
3.1　凿岩与爆破
　　采用7655型风动凿岩机打眼，全断面布置15台风钻同时作业，打眼深度3.5m。先用2.0m长钎杆打1.8～1.9m深的炮眼，再用3.8m长钎杆将炮眼加深至3.5m。钎杆采用φ22mm中空六棱钢钻杆，钻头采用φ42mm一字形合金钻头。
　　爆破采用SHJ-M202型岩石水胶炸药，1～5段毫秒电雷管，380V电源起爆。
　　炮眼布置见附图，爆破参数、爆破效果分别见表2和表3。

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附图　炮眼布置示意

表2　爆破参数

炮眼名称	眼数 /个	眼深 /m	圈径 /m	眼距 /mm	装药量 /kg^.眼^-1	起爆顺序	联线方式
中空眼	1	3.7
掏槽眼	8	2.0	1.5	589	1.2	Ⅰ	串
掏槽眼	13	3.7	2.2	532	1.6	Ⅱ
崩落眼	21	3.5	3.8	568	2.4	Ⅲ	并
崩落眼	30	3.5	5.4	565	2.4	Ⅳ
周边眼	52	3.5	6.7	405	1.2	Ⅴ	联

3.2　装岩、提升
　　长绳悬吊抓岩机布置在井筒中心，0.6m³抓斗通过地面经改造后的稳车悬吊。抓斗的开闭及升降均在工作面由人工操作。抓斗开闭采用自行设计的旋转式开闭器，操作灵活、简便、可靠。

表3　爆破效果

序号	名　　称	数量
1	炮眼深度/m	3.5
2	炮眼利用率/%	91.4
3	循环进尺/m	3.2
4	单位原岩炸药消耗量/kg^.m^-3	1.85
5	单位原岩雷管消耗量/个^.m^-3	1.08
6	单位原岩炮眼长度/m^.m^-3	3.69

　　采用两套单钩提升，主提吊桶容积3.0m³，主要用来排矸；副提吊桶容积2.0m³，主要用来上下人员、下放材料、排水和辅助排矸等。出矸采用两个3m³吊桶井下摘挂钩的提升方式，1个吊桶运行，1个吊桶井下装矸。
3.3　支护
　　稳定岩层中不设临时支护，岩层松软破碎时采用锚喷或锚喷网进行局部临时支护。
　　永久支护模板采用MJY-3.5/6.0型整体液压金属模板，模板段高3.5m。模板上不设浇注窗口，而是在模板上部设环形浇注装置。立模时，模板垂直部分上端距上节混凝土间留有100～200mm的间隙，形成环形浇注口。这样，浇注的混凝土段高为3.6～3.7m。
　　地面设混凝土集中搅拌站，搅拌好的混凝土装入2.0m³底卸式吊桶，通过平板车运至井口，经主提下放。
　　立模找正后，将吊盘落至距模板3.0m的位置，分灰器放在下层盘主提喇叭口的位置。分灰器下设3个可移动、伸缩的分灰溜槽，溜槽伸至环形浇注口，在360°范围内移动浇注混凝土。装有混凝土的底卸式吊桶下至分灰器上方时，打开吊桶底盖，混凝土经分灰器、分灰溜槽入模。入模后的混凝土采用两台振动棒连续捣固。
3.4　掘砌循环
　　掘砌循环的主体是一掘一砌。砌壁前，工作面留有1.5～3.0m的虚矸；砌壁后，按照出矸、清底、打眼、放炮、出矸、砌壁的施工顺序进行。因一次掘进深度为3.2～3.3m，一次砌壁深度为3.6～3.7m，采用一掘一砌作业循环的工作面留矸高度会越来越小，所以，3～4个循环后增加1次眼深1.8m的掘进，进尺1.5～1.6m，工作面留矸高度保持在1.5～3.0m。

4　劳动组织
　　辅助工采用“三八制”，直接工分为打眼放炮班(24人)、出矸班(16人)、出矸清底班(20人)、浇注混凝土班(29人)4个专业班组进行滚班作业。

5　快速施工的主要措施
　　(1)选择合理的炮眼深度。采用大段高整体金属模板混合作业，理想的作业方式是一掘一砌，掘进循环进尺是1个砌壁段高，即3.6～3.7m。而采用手持式风钻凿岩，一次放炮进尺达到3.6m以上是很困难的；采用二掘一砌，因炮眼浅，放炮次数多，造成工序衔接和清底次数增加，也会降低施工速度。施工中，通过多次选择和实施效果比较，认为炮眼深度3.5m是比较合理的，其循环进尺可达3.2～3.3m。
　　(2)针对不同岩性及时调整爆破参数。井筒施工每次放炮均根据预测的岩性及时调整爆破参数，同时在施工中抓好炮眼质量、装药及联线质量。特别是掏槽眼和周边眼，根据实际爆破效果，每一炮都进行总结，找出存在问题，加以改进。
　　(3)多台风钻同时凿岩。将井筒掘进断面等分成3个区，每个区5台风钻(共15台风钻)同时凿岩，实行定人、定钻、定区、定眼、定责任。根据凿岩质量和凿岩速度制定奖罚措施。
　　(4)提高抓岩速度。井筒施工期间，出矸时间一般占总循环时间的50%～60%，因此，提高出矸速度是加快井筒施工的关键。施工中，充分利用两套单钩提升能力充足的优势，尽量缩短抓矸时间。将0.4m³抓斗改为0.6m³抓斗；加大地面稳车滚筒直径，提高抓斗起落速度，将稳车8级22kW电机改为6级40kW电机，减小了频繁的正反转对电机的损害，同时，自行设计制造了旋转式抓斗开闭器，操作灵活、简便可靠，大大加快了抓岩速度。
　　(5)综合治水。井筒淋水是影响施工速度和工程质量的一大因素。施工中采用工作面导水、混凝土中掺加BR型防水剂、壁后注浆以及安设“L”型截水槽等综合治水措施，使掘砌施工基本处于无淋水的环境中，实现了打干井。
　　(6)整体金属模板使用工艺的改进。本次井筒施工采用的整体金属模板悬吊于吊盘的下层盘，模板的起落必然带动吊盘的起落，极不方便，设计上也存在无法与上节井壁联接等缺点。经多次观察、研究、讨论，在模板使用上作了改进：①在模板上部环形浇注装置处沿周长等分设9个导向点，立模时，导向点紧靠上节井壁，模板找正只需调整模板下端即可；②模板与吊盘间采用手动葫芦悬吊，模板找正时，可利用手动葫芦微调找平；③将伸缩模板的油压泵油管安装在模板中间，保证模板上下同时受力，同步伸缩，模板直径上下一致。通过改进，保证了井壁接茬质量，提高了脱立模的速度。
　　(7)抓好辅助系统。连续快速施工的关键之一是能否保证辅助系统正常运转。辅助系统包括压风、提升、通风、混凝土搅拌、运输、排矸、供水、测量等。井筒施工期间所有设备实行包机组制，包机组负责设备的运转、维修、保养。设备的维修充分利用设备停用时的空隙时间，保证使用时正常。
　　(8)坚持正规循环。正规循环图表按凿岩、装岩(包括清底)、砌壁为主线编制，其它工序尽量不占或少占循环时间，尽可能实行平行作业。各专业班组提前1h上班，充分做好本班的施工准备工作，缩短交接班时间。能平行作业的工序有接风水管路与浇注混凝土，脱模、落盘、立模和搅拌混凝土准备，清底与打周边眼，打眼与扫眼，脱模与下放中线；钢丝绳、钩头等检修工作穿插进行。1997年8，9，10月份共安排92个循环(作业天数92d)，实际完成84个，正规循环率达91.3%。

作者单位：中煤第一建设公司，邯郸，056022

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