付增战：浅议立井井筒快速施工技术在施工实践中的具体应用 |
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| 煤炭资讯网 | 2009-5-6 15:27:37论文、言论 | ||
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前言 陕西煤炭建设公司第二矿建工程处是陕西省内一家知名矿建企业，企业从2007年成立以来，不到两年时间，施工规模迅速扩大。先后承建了 华亭煤业集团大柳煤矿副立井井筒开凿工程、内蒙古阿拉善左旗泰升煤炭公司泰源煤矿主、副立井井筒掘砌工程、神华宁煤集团红石湾煤矿主斜井、斜风井井筒掘进工程、神华宁煤集团金凤煤矿回风斜井井筒掘砌工程、 陕煤集团神木红柳林矿业公司5-2煤首采面胶带运输顺槽工程、开滦（集团）林南仓矿业分公司西四采区系统矿建工程、山西柳林王家沟、龙门塔煤矿技改工程、宁夏发电集团红海煤矿斜风井等多项国内重点矿建工程，合同工程量15660.188米，合同工作量14747.289万元。 一年多来，该处在立井、斜井、平巷等各个施工领域均取得了优异成绩，特别是在立井施工中更取得了辉煌成果，2007年11月，在 华亭煤业集团大柳煤矿副立井井筒工程施工中， 月成井达到112米，创出了甘肃省立井施工新记录。 立井施工能够取得优异成绩，主要是采用了立井综合机械化配套快速施工技术，即立井井筒短段掘砌混合作业施工法。该施工方法具有工艺简单、管理方便、高效、安全、适用性强等特点。 1 、立井井筒快速施工技术要点 立井井筒是矿井建设中的关键工程，断面大、凿井施工工艺复杂，虽然其工程量仅为矿井工程量的3%～6%，但工期却占总工期的30%～50%，因此加快井筒施工速度是缩短矿井建设总工期的有效途径。 立井井筒作业方式主要有4种，即掘砌单行作业、掘砌平行作业、掘砌混合作业和掘、砌、安一次成井。 施工实践证明，立井施工推行机械化综合配套，以及施工组织与管理如何与机械化配套相适应就显得特别重要。随着凿井技术的不断完善，掘砌混合作业方式日趋成熟，逐步取代了其它作业方式，形成了以大井架（或利用永久井架）、大绞车、大吊桶、大抓岩机、伞形钻架和大段高整体金属模板为主要配套设备的综合机械化作业线。 （1） 成熟的配套技术，主要内容包括机械化设备配套、施工方法、施工组织和科学管理、综合治水等综合性技术； （2）成熟的施工工艺，采取4～5米段高空邦伞钻凿岩，3～5米深孔光爆、大抓岩机装矸、大吊桶提升、大容积底卸吊桶或管路下混凝土、现浇混凝土筑壁等先进工艺； （3）采用早强、防水混凝土，电磁雷管等新材料，电脑集中控制系统和微电脑信号传递系统、电视监控系统等新技术，为保证工程质量、施工安全打下了坚实基础； （4）坚持以人为本的项目法管理，认真抓好施工过程的目标控制，保证了机械化配套施工水平的充分发挥。 2 、 综合机械化配套技术 立井综合机械化配套技术主要围绕凿岩、出矸、提升、运输和筑壁支护等环节，根据井筒的技术特征、地质水文条件、合同要求的施工速度等综合考虑，采取不同的施工方案，确定不同的机械配备及施工工艺。且机械设备的选择必须满足循环图表和各个工序能力的要求。 2.1 凿岩设备 国产FJD系列伞形钻架，一次可钻凿眼深2.5～3m，通过套钎可钻5m；日本东洋TYSJ－6型伞钻，一次可钻眼深3.8m以上；日本古河ZC3430伞钻，一次可钻眼深4.2m。伞形钻架具有机械化程度高，操作灵活，打眼眼位和角度好控制、质量高，有利于推行大直径深孔光面爆破，安全可靠，劳动强度低等优点；比人工抱钻大大缩短了凿岩时间，减轻了工人劳动强度。一般断面35m2的立井井筒，眼深3.5m，纯打眼时间不超过2h，正常情况下从下钻到打眼结束、装药、联线、放炮完毕总作业时间不超过4h。 2.2 装岩、提升设备 装岩工作在井筒施工中，过去是最繁重的工作，耗时长（一般占循环时间40%～50%），大大制约了施工速度。 （1）抓岩机目前出矸系统以HZ－6型中心回转抓岩机为主要装岩设备，其主要优点是结构紧凑、动力单一、操作简便、装岩能力大，设计装矸能力为50m3/h，操作熟练后，其效率可提高5%～10%。另外，抓岩机直接固定在吊盘下方，平时随吊盘起落，放炮时无需单独提放，简化了工序的准备时间。 （2）抓斗及吊桶煤炭科研总院北京建井研究所研制的抓斗，其特点是落地松绳有自控装置和摆动液压缸油路有闭路循环自润滑系统，使抓岩机的性能进一步提高；抓斗容积一般为0.6m3，井筒断面较小时采用0.4 m3；吊桶根据井筒断面和井筒设备布置要求，采用2～4 m3，一般直径6m井筒用3 m3吊桶。 （3）提升机根据井筒技术特征和施工方案选择提升设备，在条件许可的情况下，尽量采用提升速度较快和能力较大的提升机。选择原则是： ①有足够的提升能力，保证井筒出矸和二期工程排矸需要（若二期工程使用同一提升机）；②与抓岩机的生产效率相匹配，满足快速施工要求；③有较好的经济效益，不造成大的浪费，设备安装时间要短，操作方便，保证安全生产；④主提升能力要满足伞钻、材料等大型重物提升时的安全系数要求。施工主要采用了JK系列提升机和井筒专用提升机。 2.3 砌壁设备 为适应一掘一砌混合作业方式，采用了煤炭科学研究总院北京建井研究所研制的MJY系列整体移动金属模板，段高一般3～5m。施工中对模板局部又进行了改进，使其更加符合所施工井筒的作业条件，提高了筑壁质量，简化了操作方法，提高了工作效率。 整体模板为单道伸缩缝液压脱、支模，在表土冻结井壁或有钢筋段井壁筑壁施工时，直模与刃脚模可分离，刃脚上留有钢筋插孔，刃脚高度与钢筋搭接长度相一致；在基岩无钢筋井壁段施工时，直模与下部刃脚为一整体，整体模板既适用于掘进工作面短段浇筑混凝土，也可利用吊盘上行进行套壁施工。快速施工时，为缩短脱模时间，在混凝土中加外加剂。 进行长段井筒套壁时，采用液压滑升模板筑壁可进一步提高井壁质量，加快施工速度。 2.4 混凝土搅拌及运输系统 以0.75～1.0 m3 大容积强制式搅拌机配以自动计量上料的混凝土集中搅拌系统，可满足月成井150～200m的混凝土拌制需要。搅拌站混凝土生产能力为30～50 m3 /h 。砂、石、水泥、水、外加剂经自动计量后，卸入搅拌机内搅拌，搅拌好的混凝土卸入2.4 m3 底卸式吊桶入井或经溜灰管入模。 为保证混凝土浇筑质量，在寒冷地区的冬季施工时，设有料场防冻及粗细骨料加温设施。推广应用了煤炭科学研究总院北京建井研究所研制的QFH型混凝土分料器，它采用独特的数个液压缸调节支撑伞型结构，分料管可3600旋转，实现了对称浇筑，减轻了工人劳动强度，提高了浇筑质量，加快了浇筑速度，降低了成本。 2.5 悬吊设备及电脑同步控制系统 井筒施工中，凿井设备多采用JZ系列稳车群悬吊。为了使井筒内的布置更加简便、合理，条件允许下采用了吊盘绳兼稳绳的悬吊方式，在部分井筒使用了井壁吊挂新技术，成功地将压风管、排水管、供水管和风筒等吊挂在井壁上，减少了地面稳车数量，节省了钢线绳，优化了井筒布置。 为了确保稳车群提、降的安全可靠性，可采用稳车群同步提放微电脑自动指示仪，该装置安装于井口信号房，提升吊盘或模板的各台稳车行程差可通过提放微电脑自动指示仪预置系统设定，提落过程中，井上信号可观察微电脑自动指示仪，了解各台稳车运行是否同步并进行调整，达到快捷、安全、可靠、省力的目的。 2.6 信号传递系统及电视监控 为满足快速施工的需要，必须保证提升安全问题。可采用TJ-Ⅲ型提升机信号微电脑显示记录仪，该装置对100多种立井凿井信号进行分析、译码、转换，用高亮度点阵块进行汉字显示和时钟显示，具备打点查询、记录打印等多种功能。在井口信号房和提升机房分别安装该仪器，能对提升过程的上下罐情况自动统计、存储，外接打印机能自动打印输出。 在井口房和提升机房分别安装一套电视监控系统，提升机司机始终掌握井口人员的工作状态、井盖门的开闭和物料提升系统。 井口电视监控系统和微电脑显示记录仪的应用，不仅提高了劳动效率，而且对井口和提升安全起到了很好的保障作用。 3 、 新材料的应用 （1）大流动性混凝土和早强混凝土的应用。井壁浇筑速度是快速施工的一个重要因素，为提高浇筑速度和保证井壁质量，配制应用了大流动性混凝土，材料选用不低于425号的普通硅酸盐水泥、5～40mm的碎石等材料，并掺加JP-1型高效减水剂等新材料。 为提高砼早期脱模强度，按规定要求加入J851高效早强减水剂，使脱模时间缩短到6h，加快了施工速度。 （2）电磁雷管的应用。电磁雷管起爆系统是爆破技术研究所上世纪九十年代研制生产的高新技术产品。它能杜绝一切杂散电流引起的误爆和漏电引起的瞎炮。爆破网络联接简单，无需进行网络的串并联计算。在工作面无需停电且保证安全的情况下，打眼、装药、联线平行进行，可节省循环时间。 4 、特殊凿井工艺的应用 由于立井纵向穿透的岩层较多，因此随着岩层的变化，地质条件各不相同，地质条件越复杂，凿井施工的难度就越大，如岩层的稳定性、涌水量、地温地热、破碎带、地质构造、煤层瓦斯含量等地质条件，直接影响着普通法凿井的速度，从而影响凿井工期，随着科学技术的不断进步，先进技术和先进工艺曾多次应用于施工中，如对于复杂地质条件采取的表土段冻结、基岩段地面预注浆和含水层的工作面预注浆等施工工艺，从根本上解决了复杂地质条件给立井施工造成的难度大的问题。这些新技术、新工艺的应用，从表面上看虽然增加了工程开工前的工作量，延长了工程准备期，并增加前期工程施工成本，但纵观整个立井工程，它可保证工程的顺利快速施工，使工程按期竣工，尽快投入生产赢得效益，从而为建设单位和施工单位避免了由于地质条件造成的无限拖延工期而带来的不可估量的经济损失。立井单进水平、平均进度指标的大幅度提高，得益于打干井，即“上冻下注”为打干井创造先决条件。在没有采取“上冻下注”的井筒，除采用常规的堵、截、导、排综合治水方法外，还采用QZJ-90D型潜孔钻机造孔，ZJG-60/210型注浆泵，多孔分段快速工作面预注浆的方法，做到边注边掘，施工实践证明，此种冶水方法，操作简单，比较经济，是一种卓有成效的立井治水手段。 结语 立井井筒快速施工技术的推广应用，加快了建井速度，提高了施工质量，取得了较好的经济和社会效益。 （1）形成了先进成熟的配套设备（如提升机、伞钻、抓岩机等）、施工工艺（混合作业）、施工技术（深孔光爆、综合防治水、整体模板筑壁等）为主体的机械化作业线，改进并完善了辅助设备。 （2）采用项目法管理，优化劳动组织、开展劳动竞赛，充分调动员工的积极性。采用专业化滚班制、机械设备包机制等，提高了工效，发挥了机械化配套设备的潜力。 （3）在综合治理涌水方面也积累了经验，深井冻结，井外疏干降低水位法、工作面预注浆法和截、排、导、堵综合治理等技术的推广，创造了快速施工条件。 （4）由于实现了立井井筒快速施工、缩短了矿井建设总工期，使矿井提前投产，为业主减少利息支出，社会和经济效益明显。
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