立井巨厚砾岩层段施工技术的研究与应用

（山东泰丰矿业集团有限公司，山东 泰安 27711220000）

立井巨厚砾岩层段施工技术的研究与应用

杨中星

（山东泰丰矿业集团有限公司，山东 泰安 27711220000）

本文通过对立井巨厚砾岩层段施工作业线的研究，确定了由大绞车、大吊桶、大抓岩机、大模板、伞钻深孔爆破等组成的“四大一深”立井快速掘砌机械化作业线，取得了良好的经济效益和社会效益。

立井、巨厚砾岩层、快速施工作业线

立井穿过巨厚砾岩层段施工作业线必须根据井筒直径、井筒深度、施工单位管理水平以及操作水平高低进行施工作业线的选择［1，2］。目前国内先进的立井井筒施工设备正向着设备大型化、自动化发展，以大绞车、大吊桶、大模板、大抓岩机等组合的立井快速施工机械化作业线近几年已被广泛采用。

1 技术方案

借鉴目前国内先进的快速施工机械化作业线［3，4］，我们选择“四大一深”的立井井筒快速施工机械化作业线，即由大绞车（2JK-3.6/13.23型凿井绞车）、大吊桶（4.0m3吊桶）、大抓岩机（Hz-6A型中心回转式抓岩机）、大模板（YJM4.28/5.5液压伸缩整体下移式金属模板）、伞钻（SJZ－6.7型伞钻）深孔爆破等组合的立井快速施工机械化作业线，该作业线凿井提升绞车具有提升能力大，提升速度快，安全保护多的特点。

2 提升系统验算

2.1 提升容器的选择

2.1.1 一次提升循环时间

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

2.1.2 矸石吊桶容积的选择

采用Hz-6型抓岩机，抓岩机最大生产能力为60 m3/s

式中：K—提升不均匀系数，A1—抓岩机最大生产能力，T1—提升一次的循环时间。

综合考虑井筒布置情况和绞车的最大静张力，选用一个4m3的矸石吊桶为宜。

2.2 提升钢丝绳的选择计算

由钢丝绳最大终端载荷为提矸时重量，提升绞车钢丝绳按最大终端载荷选择计算如下：

其中：Q—钢丝绳终端载荷9345kg；ma—安全系数；σB—钢丝绳抗拉强度，取170kgf/mm2。

由条件Psb≥Ps，选18×7+FC-40-1670型钢丝绳，钢丝绳单位长度重量Psb=6.24kg/m，钢丝绳破断拉力总和Qd=114 684.5kgf；

经提物安全系数校验和提人安全系数校验可知，所选提升钢丝绳18×7+FC-40-1670，符合要求。

2.3 提升机、提升天轮选择计算

2.3.1 提升机选择计算

根据施工单位现有设备情况，选用提升绞车为2JK-3.5/13.23，该车最大静张力Fj＝17 329kgf，最大静张力差Fch＝11 722.7kgf，滚筒宽度BT＝1 700mm，滚筒直径3.5m。

2.3.1.1 提升机卷筒直径

由条件DT≥60ds和DT≥900σs得出：

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

式中：DT—所选用提升机的卷筒直径；ds—所选用钢丝绳直径；σs—钢丝绳中最粗钢丝直径。

2.3.1.2 卷筒宽度的校验

卷筒宽度满足要求。

式中：ε—提升钢丝绳绳圈间隙，mm；BT—提升机卷筒宽度，mm；n—缠绕圈数，n=2；n′—错绳圈。

2.3.1.3 提升机强度的校验

所选提升机满足强度要求。

2.3.2 提升天轮的选择

试选用φ2.5m的凿井提升天轮，根据《煤矿安全规程》要求，所选天轮直径必须同时满足D/ds＞60和D/δs＞900两个条件，效验如下：

主提：D/ds=2 500/40=62.5＞60；D/δs=2 500/2.6=961.5＞900所选天轮符合要求

2.4 过卷高度计算

过卷高度：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离8m。

根据《煤矿安全规程》第397条规定，立井吊桶提升5.31m/s，其过卷高度大于2.875m，满足要求。

2.5 提升能力验算

2.5.1 矸石开挖量

根据工程概况，基岩段的矸石开挖量为：

式中段高h为4.28m；井筒半径R为3.25。

2.5.2 提升能力计算

以翻矸位置707m计算，一次提升循环时间：T=438s，立井吊桶提升速度VTB=5.31m/s

③每段高所需提矸时间

从以上计算看，井筒到底时出矸提升时间需要8.3个小时，基岩段的矸石平均提升时间在7小时以内。因此，提升系统能够满足提升要求。

3 应用效果

该立井井筒施工作业线从钻爆设备、装矸设备、砌壁设施、提升设备等都为目前国内立井施工先进的施工设备、设施，通过合理的组合配置，在某矿风立井井筒施工中，发挥了较好的组合效应。井筒砾岩段施工的平均月进度达到106.78m，最高月进度达到130m，井筒基岩段的最高月进度达到165m，砾岩段及全井筒取得了安全施工，创造了非常好的社会效益和经济效益。

［1］杜玉枝.国外立井施工技术与发展［J］.陕西煤炭技术，1990（02）:53-55.

［2］崔云龙.加快煤矿建设速度，缩短矿井建设工期［J］.煤炭科学技术，1990（05）:41-44.

［3］张馨.立井开凿安全技术操作手册［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2005，35-41.

［4］李寻欢.立井井筒施工技术［M］.北京:煤炭工业出版社，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

杨中星（1972.1-），男，在职研究生，工程师，注册安全工程师，研究方向：煤矿安生生产管理。