新阳煤矿大断面立井快速施工

李 海 泉

(山西汾西香源煤业有限责任公司，山西 柳林 033313)



新阳煤矿大断面立井快速施工

李 海 泉

(山西汾西香源煤业有限责任公司，山西 柳林 033313)

结合新阳煤矿的工程概况，介绍了该煤矿立井井筒的施工及支护方案，阐述了立井井筒施工过程中所用的机械设备与爆破参数优化措施，达到了降低施工成本、缩短施工工期的目标。

煤矿，井筒，施工装备，爆破参数

1 井筒施工工程概况

新阳煤矿是隶属于汾西矿业集团有限责任公司的一个矿井。原矿井设计生产能力为120万t，之后经国家发改委批准立项，开始按照300万t改扩建设计进行下组煤改造。矿井改扩建后，矿井开拓方式为主斜井、副斜井、副立井联合开拓。为不影响矿井其他工程的整体施工进展情况，提高副立井的井筒施工速度，早日实现副立井的通风与材料运输能力，就成为矿井改扩建施工期间的主要环节。

对于大断面立井井筒的快速高效施工，主要的关键因素有井筒断面掘进过程中的深孔光面爆破技术和掘进过程中机械设备使用的现代化程度，这两个因素直接影响井筒施工的速度，机械化程度越高，光面爆破的效果越好，施工的速度就越快，当然施工过程中的组织管理及部门配合等因素，也会在一定程度上影响井筒施工的速度。

新阳煤矿地质条件较为复杂，立井在施工过程中穿过的岩层以砂质泥岩、泥岩、砂岩为主，围岩极不稳定，因此对立井施工过程中实现快速施工影响非常大。

本文就立井井筒施工实践中有利于快速施工的一些问题进行了探讨，包括井筒断面掘进过程中的深孔光面爆破技术和掘进过程中现代化机械设备情况，并在工程实践中实现了快速施工的目标，使得矿井的改扩建工期大大的缩短，技术经济效益得到了明显地提高。

2 立井井筒施工方案

2.1 井筒施工方案

根据新阳煤矿300万t改扩建设计确定的立井井筒的坐标位置，结合井筒的围岩性质以及矿井现有的技术设备情况，选择立井施工的最终施工方案为采用机械化配套装备、掘、砌混合作业。掘、砌混合作业的施工作业方式与传统的短段单行作业的不同之处在于短段单行作业是掘、砌工序顺序进行；而混合作业掘、砌工序不是严格的顺序进行，施工过程中，可以利用模板浇灌混凝土达1 m高左右的时候，同时进行装岩出渣作业，提高时间利用率。待井壁浇筑工序结束之后，施工工序也结束混合作业即转为单独作业进行施工，依次往复循环。

2.2 井筒支护

井筒施工从井口向下进行施工作业，当向下施工一定距离之后，进入永久支护作业阶段，井筒的永久支护要达到以防止井筒围岩压力作用对井筒的破坏和井筒壁裸露岩石的风化破坏，同时可以固定井筒需要安装的设施装备。根据井筒穿过岩层的岩层地质条件、井筒施工的作业方式以及施工的机械化程度，确定临时支护在掘进过程中根据岩帮稳定情况及时进行临时支护，确保施工作业面人员设备的安全，在掘进施工两个循环后，砌筑永久井壁。临时支护采用的是喷射混凝土临时支护，喷射混凝土临时支护施工简便快速，作业人员进行操作是在爆破后没有运出的矸石堆上进行的，不管是喷砂浆作业还是加锚杆和金属网进行综合支护，施工都更简便，效率更高。

井筒的永久支护采用的是整体现浇混凝土井壁，施工工序为先立模板后浇筑。立模板时严格按照井筒设计的内径要求执行，然后将地面搅拌好的混凝土送至浇灌位置浇筑而成。这种采用机械化施工的永久支护井壁稳定性好，成型规整。

3 立井井筒施工过程中的装备综合机械化

井筒施工装备的综合机械化程度，一方面要考虑井筒施工过程中各工序之间衔接与配合的需求，另一方面也要考虑施工人员操作的要求，所有人员安全的要求。此外，还需要兼顾下面的这些因素：1)井筒施工过程中凿井、开巷、井筒永久支护不同施工时期各设备利用的合理性，尽可能的避免重复工程冗余工程量；2)井口地面附近大型设备的安装要 与井下其他设备的安装布置综合进行考虑，相邻井筒的施工问题同时也要一并考虑，提高综合施工效率；3)机械设备和施工人员之间要保持足够的安全距离，这些距离必须满足《煤炭安全规程》和《井巷工程施工验收规范》规定；4)不同机械设备的布置要保证结构合理，临时构筑物的设置位置与安放不得妨碍永久构筑物的施工。

考虑到新阳煤矿水文地质条件以及改扩建设计立井工程质量要求，同时满足施工工艺、各配套机械设备合理正常的运转、设备使用的安全性、设备生产能力合理有效发挥的要求。井筒掘进钻眼爆破采用SJZ6.9型伞钻打眼，中深孔光面爆破。两套单钩提升，主提为2JKZ-3.6/13.23型矿井提升机，副提JKZ-3.2×3/18.4型矿井提升机，吊桶分别采用5 m3，4 m3座钩式吊桶。井架采用V形钢管井架，HZ-6B中心回转抓岩机，砌壁采用金属整体下移式模板，有效段高4 m，输送混凝土采用3 m3底卸式吊桶。

4 爆破参数优化

井筒施工掘进的爆破参数主要有掏槽形式、装药结构。光面爆破技术可以达到保证井筒成型规整,减少周边围岩破坏的效果[1]。新阳煤矿立井井筒掘进采用光面爆破技术，光面爆破炮眼的打眼施工钻具采用的是SJZ6.9型6臂伞钻。装药结构在正常基岩段进行爆破施工时，采用反向装药结构，起爆方式采用的是电雷管起爆，炸药选用二级水胶炸药。如果遇到含瓦斯地质构造带或煤层时，装药结构就不能采用反向装药而改用正向装药结构，起爆用雷管采用毫秒延期电雷管起爆，炸药也改用为三级水胶炸药。

表1 回风立井井筒爆破参数表

表2 井筒预期爆破效果表

新阳煤矿立井井筒爆破图表根据f=6～8的岩石等级而编制，炮眼深度4.2 m，炮眼利用率按90%计，循环进尺为3.8 m。采用一二阶直眼掏槽方式，单位原岩炸药消耗量小于2.3 kg/m3控制。选用水胶炸药，规格为φ45×400 mm，每卷重0.8 kg，按照这些技术参数依据，进行计算各炮眼的装药量。装药结构按照正常基岩段的装药结构考虑，为连续偶合装药，反向爆破，联线方式为大并联。当施工工作面的岩性发生变化，出现了f<6的岩层时(像遇到煤层、泥岩等情况)，可以将2圈～5圈炮眼间距增加50 mm～100 mm，当工作面岩层出现了f>8的岩层时，可以将2圈～5圈炮眼间距缩小50 mm～100 mm。

其中井筒爆破参数表与井筒预期爆破效果表见表1，表2。

5 结语

1)大断面立井井筒施工过程中，大型综合机械化设备的优化选型不仅会大大减轻一线工人的劳动强度，而且能够缩短立井井筒的施工工期，降低工程成本，取得了明显的技术经济效益。

2)实现了新阳煤矿大断面立井井筒施工过程中的爆破参数优化，一方面可以提高井筒掘进断面的工程质量，避免超挖欠挖现象的发生，大大减少了辅助作业的工程量。另一方面，也可以充分发挥大型凿井设备的生产能力，缩短了施工作业时间提高了施工速度，因此它的应用前景非常广阔。

[1] 李智渊,陈灿亭,何振伟.立井井筒快速施工技术[J].科技信息,2008(27):26-28.

[2] 许兴玉,丁养红.立井井筒机械化配套优质快速施工[J].建井技术,2004(6):51-54.

[3] 赵士兵,姜建农.新集风井坚硬岩石爆破技术[J].江西煤炭科技,2006(3):21-23.

Fast drilling and blasting construction technology of Xinyang mine shaft-lining with large section

Li Haiquan

(ShanxiFenxiXiangyuanCoalIndustryCo.,Ltd,Liulin033313,China)

Combining with the engineering general situation of Xinyang coal mine, this paper introduced the construction and support scheme of mine shaft, illustrated the used mechanical equipment and blasting parameters optimization measures in shaft construction process, gained the target to reduce the construction cost, shorten the construction period.

coal mine, shaft, construction equipment, blasting parameter

1009-6825(2016)27-0103-02

2016-07-19

李海泉(1970- )，男，工程师

TD263

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