提高凍結基巖爆破效率 加快立井井筒施工速度

摘要:陜西彬長胡家河礦業有限公司建設的胡家河煤礦主井在施工中采用綜合機械配套作業方式，通過精心管理、合理組織，克服因井筒采用全深凍結帶來的施工作業環境溫度低，并嚴重影響爆破效果不利條件，連續三個月，實現井筒外壁掘砌超120m。

關鍵詞:機械化配套作業 井筒全深凍結 爆破效果 安全生產

0 引言

在井筒施工建設期間，井筒涌水量的大小嚴重影響著施工速度和施工質量，為了克服注漿堵水受地質條件影響大、注漿效果不易保證的缺點，越來越多的井筒在施工期間增加了井筒的凍結深度。胡家河煤礦則根據實際情況率先實現了凍結深度超過井筒深度，在井筒施工中與普通法施工最大的差別就是在爆破效果控制難度大。我單位在井筒施工中及時總結經驗、加強現場管理克服了最大的困難，實現了井筒連續三個月外壁成井超120m的好成績，為今后在凍結基巖中的掘砌施工積累豐富的現場施工經驗。

1 工程概況

胡家河煤礦主井井筒凈直徑6.5m，井筒掘進直徑8.4m，井筒總深度545.1m，井筒凍結深度554m，凍結管圈徑14.4m。井筒設計為內外雙層井壁，鋼筋砼支護。外層井壁厚度350mm，單層鋼筋砼支護;內層井壁厚度600mm，雙層鋼筋砼支護，混凝土標號C30～C65。

2 地質及水文地質情況

2.1 地層 井筒自上而下穿過的地層為:第四系松散層:厚度11.85m，白堊紀的洛河組:厚度324.40m，宜君礫巖組:厚度30.95m;侏羅紀的安定砂巖-泥巖巖組:厚度58.34m，直羅砂巖巖組:厚度21.26m，延安組砂泥巖巖組:厚度110.78m;煤層為4#煤，厚度23.5m;富縣泥巖巖組。砂巖及泥質砂巖占地層的84%。

2.2 含水層①第四系松散層含水層:靜止水位7.15m，含水層厚度4.09m，預計井筒涌水量3.6m3/h。②白堊系砂巖含水層(組):含水段深度11.96～340.98m，預計井筒涌水量264.9m3/h。③侏羅系砂巖含水層(組):含水段深度439.9～568.5m，預計井筒涌水量202.3m3/h。

井筒預計總涌水量為470.8m3/h。

3 鑿井設施

3.1 井架:VI改型鑿井;

3.2 提升:兩套獨立的單鉤提升系統，主提選用2JK-3.5/20型提升機配4m3吊桶，副提選用JK-2.5/20型提升機配3m3吊桶;矸石通過溜槽落地，裝載機配合自卸汽車排矸。

3.3 鑿巖:采用SJZ-6.9傘鉆，T220型抗凍水膠炸藥，長腳線毫秒延期電雷管，中深孔光面爆破;380V交流電全斷面一次起爆。

3.4 裝巖:采用2臺HZ-6型中心回轉抓巖機;

3.5 支護:采用MJY-3.6/7.7型液壓整體移動模板砌筑外壁，混凝土使用商品混凝土通過兩套提升系統及2.4m3底卸式吊桶運至井下工作面;

3.6 排水:應急排水采用D46-50×11型水泵，配φ108×4.5～5mm排水管;

3.7 壓風:選用5L-40/8型壓風機2臺，4L-20/8型壓風機1臺，壓風管采用φ159×8mm玻璃鋼管;

3.8 通風:采用2BKJ№6.3/2×30型對旋式局部通風機配φ80

0mm膠質風筒，壓入式通風;

4 鑿巖及爆破施工

4.1 改進前爆破施工情況 主井井筒于2008年7月28日正式開工，8月份外壁成井進尺只有95m，此成井速度遠低于合同要求速度，存在的主要原因有:①巖石受凍結影響造成殘眼長度大，影響爆破進尺(爆破進尺常低于砌壁段高)，爆破效率低。②巖石受凍結影響巖層性質改變，爆破后炮眼的上半部(未填裝炸藥部分)欠挖量大，風鎬開幫及重新打眼開幫量大。③因爆破開幫造成光爆成型差，澆注混凝土量增加。④炮眼布置不合理，爆破后巖石塊直徑大，造成裝巖困難。

4.2爆破參數優化調整

4.2.1炮眼數量由原來的100個通過多次爆破試驗最終確定至160個，包括27個輔助周邊眼。

4.2.2炮眼布置由原來的5圈眼增加至7圈。調整后掏槽眼采用直眼掏槽1圈，炮眼深度為4.5m，圈徑1.5m;輔助眼4圈，圈徑分別為3.0m、4.4m、5.6m、6.8m，炮眼深度4.3m;周邊眼1圈，圈徑7.8m，炮眼深度4.2m;輔助周邊眼1圈，圈徑8.2m，炮眼深度2.0m。詳見炮眼布置圖。

4.2.3裝藥結構及封孔裝藥全部采用集中裝藥裝藥減少凍結低溫對炸藥的影響。裝藥方式為反向連續裝藥，大并聯聯線方式，起爆電源為380V交流電。封孔采用裝藥后全長封孔，封孔材料由原來的粗砂封孔改變為粗砂與米石1:1的混合材料封孔。

4.3爆破施工管理

4.3.1 清底班用風鎬將工作面清至實底，用井筒中心線嚴格畫出掘進輪廓線，并在井筒中心用7655風鉆打2m深鉆孔，即可供支設傘鉆用也可做為爆破的空心眼。

胡家河礦井主井井筒凍結基巖段爆破參數表

胡家河礦井主井井筒凍結基巖段預期爆破效果表

4.3.2 每次爆破后對放炮母線和放炮電纜都由電工做導通試驗，并做記錄，以保證一次起爆成功率。

4.3.3 打眼施工采用定機、定人、定方位的方法，保證炮眼施工質量，打眼完成后，認真核對眼位、眼數、眼深，不合格的重新補打。

4.3.4 裝藥采用誰打眼、誰裝藥、誰聯線并且每位鉆手配專門的助手，保證裝藥聯線的質量，最后的連線由放炮員操作，班長、驗收員負責檢查確保萬無一失。

4.4 調整后效果

4.4.1 炮眼利用率提高到了93%，同時因為采用了定制5m長釬桿打眼，每月連模次數3次，從而確保了連續3個月凍結外壁成井進尺超120m。

4.4.2 光爆成型明顯好轉，混凝土用量由原來的超設計140%，降低至125%～132%之間，大大節約了支護材料費用。

4.4.3 爆破后巖石塊徑適中，裝巖時間明顯縮短，雙鉤不甩罐，每小時提升矸石量平均達70m3。

5 結語

胡家河主井井筒外壁施工中，通過精心組織管理，取得了連續3個月凍結外壁成井超120m的好成績，通過施工總結經驗如下，僅供參考:

5.1 通過爆破實踐合理設計爆破圖表，提高爆破效果，才能保證掘進質量，減少超、欠挖量，從而降低施工成本。

5.2 正確認識打眼爆破時間與作業循環時間的關系。打眼爆破時間的延長不等于作業循環時間的延長，因為爆破效果提高后，可大幅度降低出矸、清底、打灰支護的時間，從整體上降低循環時間，提高了正規循環率，保證了井筒的快速施工。

作者簡介:李寶雙，(1976-)，男，河北省唐山市，1999年畢業于河北建筑科技學院，從事礦建施工技術管理管理工作多年，現任紅四項目部技術經理，工程師。