梁北矿主井井筒快速施工
摘要梁北矿主井井筒是由鸡西矿务局建设工程公司承建的中原煤炭市场第一项工程,施工过程中采用了先进的技术措施,科学、严格的施工管理,1997-07-03~1997-12-31期间平均月成井破百米,最高月成井达148m。文中介绍了施工取得的经验。
关键词立井快速施工技术措施经验
梁北矿主井井筒是由武汉煤炭设计研究院设计,许昌新龙矿业有限责任公司建设,鸡西矿务局建设工程公司施工,北京众智科威建设监理咨询所监理。
梁北矿主井位于河南省禹州市城南3.0km处,设计生产能力为0.9Mt/a,设计深度为686m,井筒净直径5.0m。锁口25m段已于1994年10月施工完毕,1997年7月重新开工。
该井筒穿过第四系地层,厚40.18m,主要是砂质粘土;二叠系上统平顶山砂岩,厚57.54m,岩性坚硬,裂隙发育,含水量较大;上石盒子组,厚567.2m,岩性以泥岩为主;下石盒子组,厚21.08m。其中基岩裂隙风化带厚度为74.39m。地层呈单斜构造,走向107°,倾向197°,倾角12°。
井筒施工共穿过8个含水层组,主要含水层为平顶山砂岩段,前期进行了地面预注浆,注浆终深为124.68m,注浆材料为粘土水泥浆,注浆堵水效果明显;上下石盒子组7个含水段,各段含水层层数较多,但层厚较小,各层间互无水力联系,施工实测井筒累计涌水量达112.38m3/h。
立井井筒于1997-07-03正式开工,至12月底月成井分别为41m,112m,102m,148m,95m和106m,平均月成井101.8m,取得较好成绩,受到有关单位的一致好评。
1短段掘砌混合作业
短段掘砌混合作业的特点是掘砌段高较小(一般不超过6m),正常情况下无需进行临时支护,工序单一,管理方便,便于操作,施工安全,尤其是减少了许多辅助时间。
梁北矿主井施工段高为5.0m,中深孔爆破,大抓岩机装岩,大绞车提升,电动潜水泵排水,6个月成井604m,平均月成井约为101.8m,最高的10月份成井148m,充分体现了短段掘砌混合作业的优越性。
2中深孔爆破
炮眼深为3.3~4.0m,一次爆破段高在3m以上。在施工过程中,根据立井多年施工经验及地质条件,将基岩分成三大类:①平顶山坚硬砂岩段,硬度系数f=8~10,裂隙较多,岩石稳定性好;②稳定岩层段,硬度系数f=4~6;③软弱岩层段,硬度系数f<4。分别确定了爆破参数(附表)。采用不同的炮眼布置和装药量,使爆破效率都在90%以上。
圈 别 | 眼数 | 圈径 /m |
眼深/m | 炮眼间 距/m |
装药量/kg | 起爆 顺序 |
联线 方式 |
岩石硬 度系数f |
|||
每眼 | 每圈眼 | 每个炮眼 | 每圈 炮眼 |
||||||||
药卷数/个 | 药量/kg | ||||||||||
1 | 8 | 1.4 | 2 | 16 | 0.55 | 3 | 1.5 | 12.0 | Ⅰ | 并联 | |
2 | 10 | 1.8 | 3.5 | 35 | 0.56 | 5 | 2.5 | 25.0 | Ⅱ | 并联 | |
3 | 14 | 3.0 | 3.3 | 46.2 | 0.67 | 4 | 2.0 | 28.0 | Ⅲ | 并联 | 8~10 |
4 | 19 | 4.3 | 3.3 | 62.7 | 0.71 | 4 | 2.0 | 38.0 | Ⅳ | 并联 | |
5 | 28 | 5.7 | 3.3 | 92.4 | 0.64 | 3 | 1.5 | 42.0 | Ⅴ | 并联 | |
累计 | 79 | 252.3 | 145 | ||||||||
1 | 7 | 1.4 | 2.5 | 17.5 | 0.63 | 3 | 1.5 | 10.5 | Ⅰ | 并联 | |
2 | 9 | 1.8 | 3.7 | 33.3 | 0.63 | 5 | 2.5 | 22.5 | Ⅱ | 并联 | |
3 | 13 | 3.0 | 3.5 | 45.5 | 0.73 | 4 | 2.0 | 26.0 | Ⅲ | 并联 | |
4 | 18 | 4.3 | 3.5 | 63.0 | 0.75 | 4 | 2.0 | 36.0 | Ⅳ | 并联 | 4~6 |
5 | 26 | 5.7 | 3.5 | 91.0 | 0.69 | 3 | 1.5 | 39 | Ⅴ | 并联 | |
累计 | 73 | 250.3 | 134 | ||||||||
1 | 6 | 1.4 | 2.5 | 15.0 | 0.73 | 3 | 1.5 | 9.0 | Ⅰ | 并联 | |
2 | 8 | 1.8 | 4.0 | 32.0 | 0.71 | 5 | 2.5 | 20.0 | Ⅱ | 并联 | |
3 | 12 | 3.0 | 3.7 | 44.4 | 0.78 | 4 | 2.0 | 24.0 | Ⅲ | 并联 | <4 |
4 | 18 | 4.3 | 3.7 | 66.6 | 0.75 | 4 | 2.0 | 36.0 | Ⅳ | 并联 | |
5 | 27 | 5.7 | 3.7 | 99.9 | 0.72 | 3 | 1.5 | 39.0 | Ⅴ | 并联 | |
累计 | 71 | 257.9 | 128 |
打眼采用多台YT-28新型手持式风钻,φ22mm中空六角钢钎,踏梯子一次钻到设计深度;爆破采用高威力岩石水胶炸药,1~5段5m长脚线毫秒电雷管,反向闭合全并联的方式联线,380V动力电地面起爆。采用这种方式实现了中深孔爆破,保证了5.0m段高大模板五掘三砌的正常循环。
3机械化配套
为适应快速施工的要求,必须科学、合理配备施工设备,采用先进的设备,最大限度地发挥机械设备的潜力。
梁北矿主井井筒施工机械化主要体现在“五大”上,即ZTK3.5/11.5单钩提升大绞车,3.0m3大吊桶,0.6m3长绳悬吊大抓岩机,5.0m段高金属活动液压大模板,50m3大料仓。
混凝土浇筑采用φ159mm无缝钢管输送混凝土。
0.6m3大抓岩机配合大绞车提升3.0m3大吊桶,出矸一般为30m3/h,最高达36m3/h。5.0m段高大模板配合中深孔爆破,保证了短段掘砌五掘三砌的正规循环的实现。800L强力卧式搅拌机和大料仓实现了备料、上料、贮料、搅拌、下料浇筑混凝土机械化作业线作业,使浇筑5.0m段高混凝土(30~40m3)平均时间仅为3h。
4综合防治水〔1〕,实现“干打井”
为实现“干打井”,提高成井速度,改善工作面作业环境,施工中对漏淋水采取“堵、截、导、排、封”的综合治水措施。经过综合治理,井筒淋涌水由原112.38m3/h减少到4.5m3/h,封水率为96%。
主井井筒所穿过的平顶山砂岩段开工之前进行了地面预注浆,效果十分明显(预计涌水量53.48m3/h,注浆后井筒施工时实际揭露为0.2m3/h)。根据主井水文地质资料,基岩段的另7个含水层段,各含水层层厚一般不大,最厚为14.98m,涌水量为4.1~22.6m3/h,各层间无水力联系。当工作面掘进距离以上含水层3~5m时即停止掘进,采用工作面预留岩帽炮眼注浆堵水。
根据施工统计结果,采用这项技术可迅速堵水,打眼快,注浆快、工艺简单、辅助时间短,堵水率达78.4%;对井壁及岩帮上的个别集中出水点采用导出的办法不让其流入工作面;对井壁少量渗漏水采取截的方法治理;对于由井壁渗漏出的水,导出后由壁后注浆封水。工作面积存的水,用风泵排入吊桶后升井排出。
采用上述措施,配合过含水层时筑壁采用JQ防裂密实混凝土封水,使井筒淋涌水减少到了最低限度,为井筒快速施工创造了有利条件。
5优化劳动组织,确保正规循环
梁北主井共设4个段队:掘进队70人,机电段35人,运输段23人,调度通讯段5人。
掘进队负责井下掘砌工作,机电段负责井上下机电设备的运行及检修工作,运输段负责井口信号、翻矸及备料等,调度、通风段负责各段队的生产协调平衡及通风工作。全员上下密切配合,以掘进队为核心开展工作。掘进队实行四班作业制,其它辅助段队为三班作业制。
为适应快速、操作熟练的要求,掘进队成立了专业爆破班,实行滚班作业制,专门负责打眼、爆破;打眼、装药采用分区、定人、定机、定眼位的方式。
4个混合作业班负责清道出矸、清底、脱模、找正、浇筑混凝土工作。同时搞好平行作业,即打眼与检修大抓、绞车平行作业,脱模与下放中心线平行作业,浇筑混凝土与接压风管、处理井壁淋漏水平行作业,掘砌与壁后注浆平行作业等。
由于分工合理,组织严密,职责明确,保证了正规循环的实现,正规循环率在90%以上。