煤礦井下直通立眼護壁套筒安裝技術與應用

胡凱

摘 要：文章以朱集東煤礦為背景，通過對不同的直通立眼護壁套筒安裝方案的比較，論述了其優缺點和適用條件，總結出了最優安裝方案。又以朱集東煤礦1122（3）工作面出煤眼護壁套筒安裝為例，具體說明了此最優安裝方案的實施過程，對朱集東煤礦其它直通立眼護壁套筒的安裝有重要指導意義，對其它井工開采礦井直通立眼護壁套筒安裝具有重要的借鑒意義。

關鍵詞：煤礦開采；直通立眼；護壁套筒安裝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.054

1 引言

朱集東煤礦采用立井、多水平、分組大巷的開拓方式，一水平標高-906m，井下采掘工作面出煤、排矸過程中，為減少轉載、斜巷絞車打運環節或解決巷道通風需要，經常采用反井鉆孔施工通過眼。直通眼可能要穿過泥巖、煤層，且出煤矸時不斷受到煤矸塊的撞擊，裸孔易風化、水解、片掉，甚至坍塌，為保證直通眼的使用周期和正常使用，需要對眼壁進行支護加固。目前直通立眼通常采用“鋼板圓套筒+壁后注漿”工藝進行護壁，具有筒壁受力均勻、不粘結煤矸，耐沖擊、使用壽命長等特點。

由于護壁套筒安裝受井下巷道空間、直通眼深度、套筒長度及焊接加工工藝等限制，因此需要制定安全、快速、便捷的護壁套筒安裝方案。

2 直通立眼護壁套筒安裝方案比較

通過多個直通立眼護壁套筒的安裝應用，安裝方案如下：

方案一：在立眼上口利用呈“十字”對稱布置的2組（4臺）手拉葫蘆，配合鋼絲繩連接套筒上焊接的掛耳或在筒壁上割孔將在上口逐節安裝的套筒向下放，直至安裝至下口。此方案下放安裝套筒工藝簡單，但存在套筒上焊接的掛耳強度低，套筒較重時易發生開焊導致套筒墜落事故或圓筒變形不易下放，僅適用于深度較小的直通立眼安裝。

方案二：在立眼上口利用2臺JM-14慢速絞車配合鋼絲繩連接最先下放的一節套筒，然后在上口逐節安裝套筒、同時啟動絞車向下放，直至安裝至下口。此方案適宜于較深的直通立眼安裝，但安裝套筒工藝復雜、準備的設備多、安裝速度慢，兩臺慢絞需安裝固定、搭拆電源并進行鋼絲繩懸吊驗算等；兩臺慢絞不易做到同步啟動和停止，套筒下放時容易刮碰巖壁，引起套筒變形；最先下放的一節套筒需采取特殊的加厚防套筒變形措施。

方案三：在立眼上口利用呈“十字”對稱布置的4臺手拉葫蘆，配合鋼絲繩連接特制加工的承載托盤，承載托盤位于最下一層，并與最下一節套筒連接，同時下放逐節安裝的套筒，直至安裝至下口。此方案安裝套筒操作簡便、使用設備少、下放過程中易調整；安裝過程中一組手拉葫蘆下放，另一組可作為防墜保護；同時生根在承載托盤上的鋼絲繩起到“穩繩” 作用，不會刮碰巖壁，下放順利且套筒不受力不變形。

綜合比較上述三個直通立眼護壁套筒安裝方案，優先選用了方案三，并先后實際應用于朱集東煤礦井下多個直通立眼護壁套筒的安裝，實現了安全、快速、便捷安裝。

3 直通立眼護壁套筒安裝技術應用

以朱集東煤礦1122（3）工作面出煤眼護壁套筒安裝實例來說明。

3.1 1122（3）工作面出煤眼概況

出煤眼裸孔Φ1400㎜、垂高20.5m，巖性以砂質泥巖、花斑泥巖為主。

3.2 護壁套筒技術參數

護壁套筒Φ1200㎜，采用δ5㎜鋼板卷制、焊接成型，每節長度2.2m；套筒上下端與δ8㎜鋼板加工的法蘭盤（寬度不超過50mm）焊接牢固，逐節對接套筒時用螺栓連接；承載套筒的托盤采用11#礦用工字鋼雙層“十字”焊接，直徑與護壁套筒一致，也可兼做安裝期間的防墜措施；鋼絲繩4根，直徑不小于18.5mm，每根長度以超過立眼深度5m為宜，套筒安裝結束后將剩余鋼絲繩固定在立眼周邊的巷道底板或支架腿上。

3.3 護壁套筒安裝流程

檢查施工地點安全環境→嚴禁人員從立眼下方通過→上口用大板臨時鋪實蓋嚴→施工起吊錨索懸掛相應噸位的手拉葫蘆→連接承載托盤→逐節安裝、下放護壁套筒→套筒壁后充填、注漿、養護→立眼周圍設置柵欄、蓋嚴眼口、拆除手拉葫蘆→護壁套筒安裝結束。

3.4 護壁套筒安裝步驟

（1）在立眼上口正上方施工起吊錨索，錨索規格Φ21.8×6300㎜，每根3卷Z2350錨固劑，預緊力120KN，外露300～500mm。其中四組錨索均勻布置于正對立眼的四角，每組錨索不得少于2根，使用不小于Φ18x64錨鏈連接并卡牢，用于吊掛手拉葫蘆、下放套筒；立眼正上方施工一根錨索，用于加裝單節套筒。（2）將4根鋼絲繩分別與承載托盤、手拉葫蘆均勻對稱連接，使用不少于3道繩卡固定，形成網兜狀，第一節套筒與承載托盤連接好后，另取一根與套筒周長相當的鋼絲繩在第一節套筒中部纏繞一周，與用于下放的鋼絲繩在“十字”交叉處卡牢，加強套筒的穩定性。（3）調整4臺手拉葫蘆起吊行程并緩慢起吊套筒，離開眼上口鋪設的大板300mm后撤去封眼大板，緩慢均勻下放套筒，待套筒上沿法蘭盤距眼上口底板0.5m左右位置后停止下放、加裝第二節套筒。調整手拉葫蘆與鋼絲繩連接位置，同時緩慢均勻下放第二節套筒上沿至眼上口底板0.5m左右位置，加裝第三節套筒；用同樣方法依次下放、加裝套筒直至結束。（4）套筒下放同時根據需要在套筒外壁同步下放用于通過信號電纜的信號鋼管，完成后對立眼下口套筒外壁與巖壁空隙處封堵嚴實，自眼上口進行壁后充填水泥砂漿或注漿加固。

3.5 護壁套筒安裝安全注意事項

（1）安裝期間立眼上下口5m范圍外必須設專人警戒，嚴禁任何人員從立眼下方通過。（2）立眼上口作業人員必須佩戴合格的保險帶，生根牢固、高掛抵用。（3）手拉葫蘆的額定起吊能力必須大于套筒、承載托盤、壁后充填水泥砂漿總重量，使用前必須檢查完好情況，否則不得使用。（4）鋼絲繩選型應進行驗算，連接處必須卡牢。（5）下放套筒過程中應緩慢勻速，4臺手拉葫蘆盡量保持同步、及時調整套筒垂直度。（6）縫合螺栓時嚴禁將手指伸入螺栓孔或鏈條縫隙內。（7）壁后充填或注漿應密實，按時養護，必須在輕度達到要求后方可拆除懸吊手拉葫蘆。（8）人力推車、裝運套筒、操作錨桿鉆機等，嚴格遵守相關規定。

4 結束語

井下直通立眼的廣泛使用大大減少了采掘工作面出煤矸轉載環節，降低了斜巷絞車頻繁打運的安全風險，及時解決巷道通風需要，使用順暢，施工和維護工程量小，有利于巷道布置。圓形鋼板護壁套筒加工簡便、強度高、耐磨、耐沖擊、不易損壞變形，安裝操作簡單、周期短，已在本礦井下出煤系統及通風系統中發揮了較大實際作用并取得較高的經濟效益。