錨固鉆機(jī)在豎井梁窩開(kāi)鑿中的應(yīng)用

摘要：為了加快礦山工程井筒裝備梁窩開(kāi)鑿施工進(jìn)度，降低施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高梁窩開(kāi)鑿的準(zhǔn)確率和井壁結(jié)構(gòu)的承載能力。結(jié)合現(xiàn)有礦山工程施工裝備的實(shí)際情況，分析現(xiàn)有裝備的技術(shù)參數(shù)與應(yīng)用實(shí)踐，經(jīng)反復(fù)論證研究，結(jié)合具體的工程實(shí)際，提出了用錨固鉆機(jī)進(jìn)行豎井梁窩開(kāi)鑿的新方法，進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，取得了成功，擴(kuò)大了錨固鉆機(jī)的應(yīng)用范圍，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了施工成本，開(kāi)創(chuàng)了豎井梁窩開(kāi)鑿施工的新工藝。

關(guān)鍵詞：錨固鉆機(jī)；梁窩開(kāi)鑿；應(yīng)用；

前言

錨固鉆機(jī)是為豎井建設(shè)鉆鑿探水孔、注漿孔研制的高效專(zhuān)用鉆孔設(shè)備。該類(lèi)鉆機(jī)是由風(fēng)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，單、雙氣缸直接推進(jìn)，低、中風(fēng)壓潛孔沖擊器快速鉆鑿的穿孔設(shè)備。其工藝穩(wěn)定，性能可靠，動(dòng)力單一，重量輕、效率高、是探水、治水作業(yè)的理想設(shè)備。亦是中、小型土石方開(kāi)挖工程理想的穿爆設(shè)備。因此，錨固鉆機(jī)深得礦山工作者的青睞，同時(shí)將該技術(shù)引伸到一些特殊工程中去，取得良好效果。

1.問(wèn)題提出

在礦山建設(shè)安裝工程中，豎井梁窩施工方法施工主要有：預(yù)留法和現(xiàn)鑿開(kāi)挖法。長(zhǎng)期的井巷工程實(shí)踐表明這兩種施工方法均存在嚴(yán)重不足，前者預(yù)留梁窩位置的準(zhǔn)確率在40%以下，同時(shí)降低井筒井壁結(jié)構(gòu)承載力，在軟弱圍巖中井筒顯得尤為不利；后者缺乏有效的手段，效率低下，嚴(yán)重影響井巷建設(shè)工期與勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。因此，豎井梁窩施工成了井巷建設(shè)安裝工程中的一項(xiàng)硬骨頭工程，探索行之有效的施工方法顯得尤為迫切。

2.錨固鉆機(jī)在豎井梁窩開(kāi)鑿中的試驗(yàn)與實(shí)踐

2.1.概況

主井安裝是紫金煤業(yè)公司建設(shè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工程，該豎井地面標(biāo)高+1136.5m，井深695m，凈直徑為5.5m，于2013年12月由河北中煤四處礦山工程有限公司開(kāi)始施工井筒裝備。為了加快井下二期工程進(jìn)度，使主井具備設(shè)計(jì)的提升能力，主井井筒裝備工程顯得迫在眉睫。主井井底裝載硐室及主井底部結(jié)構(gòu)72個(gè)不同規(guī)格的梁窩開(kāi)鑿等安裝準(zhǔn)備工作成了影響工期的關(guān)鍵工作。

2.2.梁窩開(kāi)鑿方案的確定

根據(jù)主井底井壁混凝土的實(shí)際情況，為了確保準(zhǔn)確，起初制定了用風(fēng)鎬開(kāi)鑿保守施工方案。主井井筒混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，經(jīng)過(guò)幾個(gè)班次的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)勞動(dòng)強(qiáng)度太大，效率極其低下，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，而且容易形成梁窩規(guī)格不規(guī)矩的情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐否決了此方案，轉(zhuǎn)而探索新的高效施工方案。為此，我們查找了相關(guān)行業(yè)內(nèi)技術(shù)，除爆破外還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他高效的施工方法。爆破方法，我們組織相關(guān)人員進(jìn)行了論證，一致認(rèn)為，鑒于梁窩在井壁開(kāi)口處較多，且大多處于鋼筋密集段，爆破容易造成周?chē)谒蓜?dòng)和損壞，否決了此方案。轉(zhuǎn)而探尋新的出路。

根據(jù)我們對(duì)行業(yè)內(nèi)外采掘設(shè)備設(shè)施的功用和使用方法的了解，經(jīng)綜合對(duì)比相關(guān)性能參數(shù)及使用條件后，發(fā)現(xiàn)錨固鉆機(jī)具備我們需用的功能，可以探索改造錨固鉆機(jī)，利用鉆機(jī)鉆鑿的功能實(shí)現(xiàn)我們對(duì)豎井梁窩的開(kāi)鑿。

2.3.梁窩的開(kāi)鑿試驗(yàn)與實(shí)施

我們選用了DZ-100潛孔鉆機(jī)作為實(shí)施的動(dòng)力工具，其性能參數(shù)如下：

DZ-100鉆機(jī)性能參數(shù)表

為了使鉆機(jī)能夠適應(yīng)豎井梁窩開(kāi)鑿的使用，需對(duì)鉆機(jī)稍加改造。鉆機(jī)的鉆孔方向是360o，但潛孔鉆機(jī)，在底座水平放置時(shí)，把后支腿調(diào)到最低位置，鉆桿的鉆進(jìn)方向也是45o向下，并不滿足水平鉆進(jìn)梁窩的要求。改造的方法是，拆除設(shè)備配套的兩個(gè)后支座桿件，利用直徑Φ50mm的鋼管制作兩個(gè)新的后支座桿，桿的長(zhǎng)度以使鉆機(jī)鉆進(jìn)方向水平為準(zhǔn)，各個(gè)廠家生產(chǎn)的鉆機(jī)長(zhǎng)度略有差異。

開(kāi)鑿梁窩尺寸的確定。梁窩中埋設(shè)的鋼梁為I28a和I32a兩種，選取較大的I32a作為梁窩尺寸確定的依據(jù)。I32a鋼梁梁高320mm，梁面寬度b=130mm。據(jù)此確定梁窩高度H=500mm，梁窩寬度B=260mm。

鉆孔布置方案的確定。根據(jù)鉆機(jī)性能參數(shù)表，選取鉆孔直徑為130mm的鉆頭。每個(gè)鉆孔深度根據(jù)梁窩的深度確定，一般在400——800mm之間，潛孔鉆機(jī)配備的鉆桿每根長(zhǎng)度1m，根據(jù)鉆孔深度正常選用1——2根鉆桿就能滿足鉆孔深度要求，鉆孔布置方案如下圖：

此方案，實(shí)踐得出，400mm深的梁窩，沒(méi)有鋼筋的鉆孔鉆鑿時(shí)間為8分鐘/個(gè)，有鋼筋時(shí)，處理鋼筋為15分鐘/個(gè)。用此方法鉆鑿出的梁窩，只要鉆鑿位置控制準(zhǔn)確，可以直接使用，鉆鑿過(guò)程中，出現(xiàn)偏差后，用風(fēng)鎬略加修正，可以確保使用。

實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與對(duì)策。 豎井梁窩在井筒中的布置方向，90%以上與井壁的法線并不重合，而是與井筒中心線平行。在鉆鑿初始時(shí)，容易造成鉆孔位置移位跑偏，每個(gè)鉆孔開(kāi)鉆前，必須用風(fēng)鎬戳出一個(gè)以鉆孔中為中心的凹槽，減小鉆機(jī)進(jìn)風(fēng)量，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，使鉆頭慢慢鉆鑿出旋窩后逐漸加大進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行快速鉆鑿；在鉆鑿出第一個(gè)孔后，進(jìn)行后續(xù)鉆鑿孔時(shí)，因相鄰孔的間距較近，容易造成后續(xù)鉆鑿時(shí)方向走偏，我們嘗試在已有的相鄰鉆鑿孔中臨時(shí)塞入相同或近似直徑的鋼管，保證鉆鑿孔位準(zhǔn)確，得到了很好的解決。

3.施工方法評(píng)價(jià)：

錨固鉆機(jī)在豎井梁窩開(kāi)鑿中的探索是將鉆探技術(shù)應(yīng)用到極小斷面巖體或混凝土開(kāi)挖的具體實(shí)踐，此次探索得出：C30混凝土體中，使用該方法，是完全可行的。該方法擴(kuò)大了錨固鉆機(jī)的應(yīng)用范圍，加快礦山工程井筒裝備梁窩開(kāi)鑿施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高梁窩開(kāi)鑿的準(zhǔn)確率和井壁結(jié)構(gòu)的承載能力，開(kāi)創(chuàng)了豎井梁窩開(kāi)鑿施工的新工藝，為以后同類(lèi)工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。