大倾角斜井机械化配套施工

2005/10/12 15:41:09

　　摘　要　观台矿箕斗斜井全长855.7m，倾角32°，净断面14.62m²，采用以耙斗机、喷浆机、大绞车、风钻和激光指向仪为主的施工机械化配套作业，取得平均月进尺53.47m、最高月进尺74m的好成绩，并且安全无事故，工程质量全优。介绍了施工方法和主要技术措施。
　　关键词　大倾角斜井　机械化配套　施工

　　中煤第一建设公司31处矿建13队，于1995年8月中旬至1997年8月在观台矿倾角32°箕斗斜井施工中，取得了平均月进尺53.47m、最高月进尺74m的好成绩，并且安全无事故，工程质量全优。

1　工程及地质概况
　　观台矿箕斗斜井全长855.7m，倾角32°，净断面积14.62m²，掘进断面积15.9～19m²，永久支护采用料石、现浇混凝土和锚喷3种形式，底板为现浇混凝土固定道床。
　　井筒穿过表土及风化带86m，其中上部覆盖5m厚的回填矿渣。基岩段斜长769m，主要为二叠系的上、下石盒子组及山西组地层，岩性为粗中细砂岩和2号煤等；从岩性组合特征看，主要是砂岩为主的相互地层，地层倾向与井筒倾向基本一致。
　　含水地层主要是石盒子组中的粗砂岩和中细砂岩为主的厚层裂隙承压含水层，涌水量约20m³/h。
　　该矿井属高沼气矿井。

2　施工作业方式及机械化配套
2.1　作业方式
　　表土段采用三班作业制，掘砌单行作业。其中锁口段采用明槽大揭盖方式挖掘15m，然后转入暗硐短段掘砌施工。
　　基岩段采用四班作业制，三掘一喷，普通钻爆法掘进，光爆锚喷一次成巷，耙斗机装岩，大绞车提升。耙斗机距工作面不超过25m，每10m移机1次。
2.2　机械化配套
　　根据斜井施工经验，结合我处现有施工设备，采用以耙斗机、喷浆机、大绞车、风钻和激光指向仪为主的施工机械化配套(表1)。地面布置主要考虑提升系统。井筒断面布置如附图所示。

附图　井筒断面布置

1—排水管；2—供风管；3—供水管；
4—箕斗；5—风筒；6—耙斗机；
7—激光指向仪

表1　施工机械化配套设备

设备名称	规格型号	数量
提升绞车	XKT1×2×1.5B-20,JD40	各1台
提升箕斗	3m³无卸载轮前卸式	1个
矿　车	1t	—
凿岩机	YT-23(7655)	8台
耙斗机	P-60	1台
搅拌机	JZM350	1台
喷浆机	ZPG-Ⅵ	2台
压风机	LW20/7	2台
局　扇	JBT-62-2，JBT-52-2	—
水　泵	100D45×6，BQF-30/25电泵	2，1台
激光指向仪	—	—

3　施工方法
3.1　表土及风化带
　　锁口段采用明槽开挖，斜长15m；为防止挖掘边坡时坍塌，采用分两个台阶打桩的方法支护。暗硐施工采用短段挖掘，段长1～5m，采用木棚做临时支护。
　　由于本段掘砌时尚未形成正常的提升系统，只能采用人工挖掘，JD-40型绞车、1t矿车提升。
3.2　基岩
　　井筒基岩段采用钻爆法施工，支护有两种形式：一是现浇混凝土，二是锚喷。现浇混凝土支护段掘进时，为保证浇注的混凝土在凝固期不受炮震影响，采用多打眼、少装药、分次爆破方法；锚喷支护段采用全断面两次装药、两次爆破(周边眼为单装单放)的方法掘进。
3.2.1　钻眼爆破
　　(1)凿岩机具及爆破器材选择。使用普通YT-23型气腿式凿岩机，选用B22mm、长2.2m中空六角钎杆、φ42mm一字形钎头。选用φ35mm×200mm×150g煤矿硝铵炸药(掏槽眼和底眼使用安全型水胶炸药)、1～5段毫秒延期电雷管、MFB-200型电容式发爆器。
　　(2)炮眼布置及爆破参数。采用直眼掏槽，掏槽眼深1.7m，辅助眼深1.5m，周边眼距0.4m，抵抗线0.6m，密集系数0.5；采用正向连续装药。爆破参数见表2，预期爆破效果见表3。

表2　爆破参数

圈　别	炮眼　　　名称	眼数 /个	炮眼　编号	眼深 /m	角度 /(°)	装　药　量			起爆顺序		联线方法		起爆时间 /ms
						每个炮眼		每圈炮眼 /kg
						/卷	/kg	每圈炮眼 /kg
1	掏槽眼	5^*	1～5	1.7	90	6	0.9	3.6	Ⅰ	串联		25
2	辅助眼	4	6～9	1.5	90	5	0.75	3	Ⅱ	串联		50
3	辅助眼	18	10～27	1.5	90	4	0.6	10.8	Ⅲ	串联		75
4	周边眼^**	22	28～49	1.5	87	1	0.15	3.3		串联
5	底　眼	10	50～59	1.7	87	6	0.9	9	Ⅳ	串联		100
6	底　眼	8	60～67	1.5	78	3	0.45	3.6	Ⅴ	串联		125
	合　计	67						33.3

　　注：*包括1个中空眼(不装药)；**单独装药，单独起爆。
3.2.2　装岩与排矸
　　采用XKT1×2×1.5B-20型绞车、3m³无卸载轮前卸式箕斗提升，工作面配备P-60型耙斗机耙矸，采用6m³矸石仓的卸载系统。矸石卸入矸石仓后装入1t矿车运往矸石山。
3.2.3　施工辅助系统
　　(1)通风。地面设1台28kW局扇，φ600mm胶质风筒接至工作面。后期在井筒长600m处增设1台11kW局扇，接力通风，以便及时排出炮烟。揭煤时采用两趟风筒通风。

表3　预期爆破效果

序号	名　　　　　称	数量
1	炮眼利用率/%	86
2	每循环进尺/m	1.3
3	每循环爆破实体岩石量/m³	19.52
4	每循环炸药消耗量/kg	33.3
5	每循环雷管消耗量/个	66
6	每循环炮眼长度消耗量/m	103.5
7	单位原岩炸药消耗量/kg^.m^-3	1.71
8	单位原岩雷管消耗量/个^.m^-3	3.38
9	单位原岩炮眼消耗量/m^.m^-3	5.30
10	每米井筒炸药消耗量/kg	25.62
11	每米井筒雷管消耗量/个	50.77
12	每米井筒炮眼消耗量/m	79.62

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　　(2)压风。地面压风机房布置2台压风机，管路为φ108mm×3.5mm的钢管。
　　(3)供水。前期利用地面供水系统水源供水，后期利用设在井筒280m处的1个水箱截住的井筒底板涌水供水。
　　(4)排水。在含水层下部设中间腰泵房及临时水仓截住井筒上部涌水，安设2台100D45×6型水泵排水。工作面积水利用风泵排至水箱，再用电泵排至临时水仓，然后排至地面。
　　(5)定向。施工时，中、腰线由激光指向仪定向。
3.2.4　永久支护
　　永久支护以锚喷为主，局部采用现浇混凝土和钢支架锚喷联合支护。
　　锚喷支护采用φ45mm×1 600mm缝管式锚杆，间排距800mm×800mm，三花布置，紧跟工作面；喷混凝土设备选用转子Ⅵ型喷浆机，布置在井筒一侧，距工作面不超过30m。

4　劳动组织与循环作业
　　(1)劳动组织。组建综合施工队，统一管理。直接工分成4个班，6，8h单行或平行作业，3个掘进班保证3个正规循环。掘进班20×3人，喷浆班19人，辅助人员15人。
　　(2)循环作业。采用三掘一喷的作业方式。施工中抓正规循环，并以此为中心，全面加强掘进、机电、运输和通风的组织与管理，搞好凿岩爆破、装岩、提升运输、排矸和永久支护等环节工序的衔接与配合工作。

5　主要技术措施与经验
　　(1)做好掘进前的各项准备工作。根据水文、地质构造特征确定施工方案，配齐备足施工设备、材料；核定作业循环时间，选择最佳炮眼布置和爆破参数，穿插调节各工序时间。
　　(2)多工序平行作业。钻眼与锚喷平行作业，移耙斗机与延设中腰线平行作业，喷射混凝土与砌水沟、人行台阶平行作业，多种辅助工序在不影响正常掘进的前提下交叉进行。
　　(3)多台风钻同时作业。钻眼实行分区负责；掏槽眼指定经验丰富的钻工钻凿，保证掏槽质量。
　　(4)喷射混凝土质量控制。在地面搅拌站拌好料，通过卸料管装入箕斗运至工作面，随拌随喷。喷射混凝土前，要冲洗岩帮，找净浮矸。要坚持原则，做到喷料失效不喷，锚杆不合格不喷，断面小于设计要求不喷。
　　(5)提升、排矸系统的布置。根据井口距绞车的距离及矸石仓的实际高度，计算出地面以上箕斗的提升变坡、天轮平台位置及高度，箕斗翻转角度及出绳倾角等。
　　(6)由于该斜井倾角大，不易控制炮眼角度，钻眼时，先打1个控制眼并置入标志杆以控制主断面炮眼角度。为控制巷道底高，底眼角度比巷道坡度大3～5°；另增加1排钻眼，适当增加装药量。
　　(7)耙斗机和斜井排矸箕斗的适用角度一般不超过25°，为使其在32°斜井中能正常使用，提高耙岩效率，进行了如下改造：①为使耙斗机在大倾角斜井下山扒矸中不出现“漂浮”，把耙斗齿角度改为比标准斗齿大13°，使斗齿插入矸石的深度增大，提高扒矸能力；②为使耙斗机与箕斗配合更为合理，将耙斗卸矸溜槽加长1m(中间槽)，使其与箕斗相配到位，杜绝了矸石外撒现象；③为保证箕斗在32°斜井运输中重心稳定，运行平衡，通过计算及几何作图验证，确定将标准前卸式无卸载轮箕斗的后轮后移200mm，同时箕斗后部料斗加焊1m长、40mm厚的铁板，既可保证箕斗装满系数，又可应急排水。
　　(8)井筒防治水。井筒少量淋水，采取堵截排措施；井筒涌水大于10m³/h时，采用工作面预注浆堵水。
　　(9)推广光面爆破技术。

6　经济技术指标
　　由于采用了合理的施工方式，良好的机械化配套设施，以及科学的施工组织与管理，取得了良好的技术经济效果。其经济技术指标如下：平均月进尺53.47m，最高月进尺74m；掘进工效1.12m³/工；全员工效244元/工；工期(扣除影响工期)18个月。

7　几点体会
　　(1)采用以耙斗机、喷浆机、大绞车、风钻和激光指向仪为主的施工机械化配套，坚持正规循环，是保证施工速度和质量的重要途径。
　　(2)斜井施工，因工作面底板夹持角大，遇有淋水、岩层水，如不及时排出，掘进就会受到很大制约。施工中，对大涌水及时注浆封堵；对井筒淋水、打眼水，采用二级转排水的方法，保证了正常施工。
　　(3)斜井施工，尤其是大倾角斜井施工，底高控制不好，易造成工序脱节，影响正规循环。施工中，通过改变、增加底眼数量有效地控制了底板，减少了二次起底工程量。
　　(4)因大倾角斜井少，怎样提高速度，还有待于进一步探讨。

作者简介：孙绍安，男，1962年生，工程师。1985年毕业于河北建筑科技学院，现从事技术管理工作。
作者单位：(中煤第一建设公司，邯郸，056022)

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