立井巨厚礫巖層段施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

（山東泰豐礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 泰安 27711220000）

立井巨厚礫巖層段施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊中星

（山東泰豐礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 泰安 27711220000）

本文通過對立井巨厚礫巖層段施工作業(yè)線的研究，確定了由大絞車、大吊桶、大抓巖機(jī)、大模板、傘鉆深孔爆破等組成的“四大一深”立井快速掘砌機(jī)械化作業(yè)線，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

立井、巨厚礫巖層、快速施工作業(yè)線

立井穿過巨厚礫巖層段施工作業(yè)線必須根據(jù)井筒直徑、井筒深度、施工單位管理水平以及操作水平高低進(jìn)行施工作業(yè)線的選擇［1，2］。目前國內(nèi)先進(jìn)的立井井筒施工設(shè)備正向著設(shè)備大型化、自動化發(fā)展，以大絞車、大吊桶、大模板、大抓巖機(jī)等組合的立井快速施工機(jī)械化作業(yè)線近幾年已被廣泛采用。

1 技術(shù)方案

借鑒目前國內(nèi)先進(jìn)的快速施工機(jī)械化作業(yè)線［3，4］，我們選擇“四大一深”的立井井筒快速施工機(jī)械化作業(yè)線，即由大絞車（2JK-3.6/13.23型鑿井絞車）、大吊桶（4.0m3吊桶）、大抓巖機(jī)（Hz-6A型中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)）、大模板（YJM4.28/5.5液壓伸縮整體下移式金屬模板）、傘鉆（SJZ－6.7型傘鉆）深孔爆破等組合的立井快速施工機(jī)械化作業(yè)線，該作業(yè)線鑿井提升絞車具有提升能力大，提升速度快，安全保護(hù)多的特點(diǎn)。

2 提升系統(tǒng)驗(yàn)算

2.1 提升容器的選擇

2.1.1 一次提升循環(huán)時(shí)間

提升高度H0=Hsh+Hi=707m，其中Hsh為井口至井底垂深，取695m，Hi為翻矸位置至井口高度，取12m，絞車提升最大速度VMB2=5.31m/s。

2.1.2 矸石吊桶容積的選擇

采用Hz-6型抓巖機(jī)，抓巖機(jī)最大生產(chǎn)能力為60 m3/s

式中：K—提升不均勻系數(shù)，A1—抓巖機(jī)最大生產(chǎn)能力，T1—提升一次的循環(huán)時(shí)間。

綜合考慮井筒布置情況和絞車的最大靜張力，選用一個4m3的矸石吊桶為宜。

2.2 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算

由鋼絲繩最大終端載荷為提矸時(shí)重量，提升絞車鋼絲繩按最大終端載荷選擇計(jì)算如下：

其中：Q—鋼絲繩終端載荷9345kg；ma—安全系數(shù)；σB—鋼絲繩抗拉強(qiáng)度，取170kgf/mm2。

由條件Psb≥Ps，選18×7+FC-40-1670型鋼絲繩，鋼絲繩單位長度重量Psb=6.24kg/m，鋼絲繩破斷拉力總和Qd=114 684.5kgf；

經(jīng)提物安全系數(shù)校驗(yàn)和提人安全系數(shù)校驗(yàn)可知，所選提升鋼絲繩18×7+FC-40-1670，符合要求。

2.3 提升機(jī)、提升天輪選擇計(jì)算

2.3.1 提升機(jī)選擇計(jì)算

根據(jù)施工單位現(xiàn)有設(shè)備情況，選用提升絞車為2JK-3.5/13.23，該車最大靜張力Fj＝17 329kgf，最大靜張力差Fch＝11 722.7kgf，滾筒寬度BT＝1 700mm，滾筒直徑3.5m。

2.3.1.1 提升機(jī)卷筒直徑

由條件DT≥60ds和DT≥900σs得出：

DT≥60ds=60×40=2 400mm 滿足要求；DT≥900σs=900×2.6=2 340mm滿足要求。

式中：DT—所選用提升機(jī)的卷筒直徑；ds—所選用鋼絲繩直徑；σs—鋼絲繩中最粗鋼絲直徑。

2.3.1.2 卷筒寬度的校驗(yàn)

卷筒寬度滿足要求。

式中：ε—提升鋼絲繩繩圈間隙，mm；BT—提升機(jī)卷筒寬度，mm；n—纏繞圈數(shù)，n=2；n′—錯繩圈。

2.3.1.3 提升機(jī)強(qiáng)度的校驗(yàn)

所選提升機(jī)滿足強(qiáng)度要求。

2.3.2 提升天輪的選擇

試選用φ2.5m的鑿井提升天輪，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，所選天輪直徑必須同時(shí)滿足D/ds＞60和D/δs＞900兩個條件，效驗(yàn)如下：

主提：D/ds=2 500/40=62.5＞60；D/δs=2 500/2.6=961.5＞900所選天輪符合要求

2.4 過卷高度計(jì)算

過卷高度：h=h1-h2-h3=6.364m＞2.875m

式中：h1—井口至大板梁底部高；h2—井口至翻矸吊桶底部高取12m；h3—吊桶底部至滑架上部距離8m。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第397條規(guī)定，立井吊桶提升5.31m/s，其過卷高度大于2.875m，滿足要求。

2.5 提升能力驗(yàn)算

2.5.1 矸石開挖量

根據(jù)工程概況，基巖段的矸石開挖量為：

式中段高h(yuǎn)為4.28m；井筒半徑R為3.25。

2.5.2 提升能力計(jì)算

以翻矸位置707m計(jì)算，一次提升循環(huán)時(shí)間：T=438s，立井吊桶提升速度VTB=5.31m/s

③每段高所需提矸時(shí)間

從以上計(jì)算看，井筒到底時(shí)出矸提升時(shí)間需要8.3個小時(shí)，基巖段的矸石平均提升時(shí)間在7小時(shí)以內(nèi)。因此，提升系統(tǒng)能夠滿足提升要求。

3 應(yīng)用效果

該立井井筒施工作業(yè)線從鉆爆設(shè)備、裝矸設(shè)備、砌壁設(shè)施、提升設(shè)備等都為目前國內(nèi)立井施工先進(jìn)的施工設(shè)備、設(shè)施，通過合理的組合配置，在某礦風(fēng)立井井筒施工中，發(fā)揮了較好的組合效應(yīng)。井筒礫巖段施工的平均月進(jìn)度達(dá)到106.78m，最高月進(jìn)度達(dá)到130m，井筒基巖段的最高月進(jìn)度達(dá)到165m，礫巖段及全井筒取得了安全施工，創(chuàng)造了非常好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］杜玉枝.國外立井施工技術(shù)與發(fā)展［J］.陜西煤炭技術(shù)，1990（02）:53-55.

［2］崔云龍.加快煤礦建設(shè)速度，縮短礦井建設(shè)工期［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，1990（05）:41-44.

［3］張馨.立井開鑿安全技術(shù)操作手冊［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005，35-41.

［4］李尋歡.立井井筒施工技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1999.

Research and application of vertical thick conglomerate layer construction technology

Yang Zhongxing
（Shandong Taifeng Mining Group Co.Ltd.，Shandong Tai'an，271200）

High level borehole gas drainage is an important means on the corner and surface gas transfinite governance,the Xinan Coal Mine as the research background,analyzes the effect of high level borehole gas drainage effect of key factors,through theoretical analysis and calculation,field drainage experiment of high gas drainage drilling end hole of the reasonable horizon.Study concluded that:high level borehole end hole reasonable horizon should fall from the roof 15m-28.1m,from airway wall of roadway distance should be controlled in the range of 30.6m-44.5m.

high position drilling；gas drainage；rational horizon of final hole

TD262

A

1003-5168（2015）05-0070-2

2015-4-26

楊中星（1972.1-），男，在職研究生，工程師，注冊安全工程師，研究方向：煤礦安生生產(chǎn)管理。