煤矿井下直通立眼护壁套筒安装技术与应用

胡凯

摘 要：文章以朱集东煤矿为背景，通过对不同的直通立眼护壁套筒安装方案的比较，论述了其优缺点和适用条件，总结出了最优安装方案。又以朱集东煤矿1122（3）工作面出煤眼护壁套筒安装为例，具体说明了此最优安装方案的实施过程，对朱集东煤矿其它直通立眼护壁套筒的安装有重要指导意义，对其它井工开采矿井直通立眼护壁套筒安装具有重要的借鉴意义。

关键词：煤矿开采；直通立眼；护壁套筒安装

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

1 引言

朱集东煤矿采用立井、多水平、分组大巷的开拓方式，一水平标高-906m，井下采掘工作面出煤、排矸过程中，为减少转载、斜巷绞车打运环节或解决巷道通风需要，经常采用反井钻孔施工通过眼。直通眼可能要穿过泥岩、煤层，且出煤矸时不断受到煤矸块的撞击，裸孔易风化、水解、片掉，甚至坍塌，为保证直通眼的使用周期和正常使用，需要对眼壁进行支护加固。目前直通立眼通常采用“钢板圆套筒+壁后注浆”工艺进行护壁，具有筒壁受力均匀、不粘结煤矸，耐冲击、使用寿命长等特点。

由于护壁套筒安装受井下巷道空间、直通眼深度、套筒长度及焊接加工工艺等限制，因此需要制定安全、快速、便捷的护壁套筒安装方案。

2 直通立眼护壁套筒安装方案比较

通过多个直通立眼护壁套筒的安装应用，安装方案如下：

方案一：在立眼上口利用呈“十字”对称布置的2组（4台）手拉葫芦，配合钢丝绳连接套筒上焊接的挂耳或在筒壁上割孔将在上口逐节安装的套筒向下放，直至安装至下口。此方案下放安装套筒工艺简单，但存在套筒上焊接的挂耳强度低，套筒较重时易发生开焊导致套筒坠落事故或圆筒变形不易下放，仅适用于深度较小的直通立眼安装。

方案二：在立眼上口利用2台JM-14慢速绞车配合钢丝绳连接最先下放的一节套筒，然后在上口逐节安装套筒、同时启动绞车向下放，直至安装至下口。此方案适宜于较深的直通立眼安装，但安装套筒工艺复杂、准备的设备多、安装速度慢，两台慢绞需安装固定、搭拆电源并进行钢丝绳悬吊验算等；两台慢绞不易做到同步启动和停止，套筒下放时容易刮碰岩壁，引起套筒变形；最先下放的一节套筒需采取特殊的加厚防套筒变形措施。

方案三：在立眼上口利用呈“十字”对称布置的4台手拉葫芦，配合钢丝绳连接特制加工的承载托盘，承载托盘位于最下一层，并与最下一节套筒连接，同时下放逐节安装的套筒，直至安装至下口。此方案安装套筒操作简便、使用设备少、下放过程中易调整；安装过程中一组手拉葫芦下放，另一组可作为防坠保护；同时生根在承载托盘上的钢丝绳起到“稳绳” 作用，不会刮碰岩壁，下放顺利且套筒不受力不变形。

综合比较上述三个直通立眼护壁套筒安装方案，优先选用了方案三，并先后实际应用于朱集东煤矿井下多个直通立眼护壁套筒的安装，实现了安全、快速、便捷安装。

3 直通立眼护壁套筒安装技术应用

以朱集东煤矿1122（3）工作面出煤眼护壁套筒安装实例来说明。

3.1 1122（3）工作面出煤眼概况

出煤眼裸孔Φ1400㎜、垂高20.5m，岩性以砂质泥岩、花斑泥岩为主。

3.2 护壁套筒技术参数

护壁套筒Φ1200㎜，采用δ5㎜鋼板卷制、焊接成型，每节长度2.2m；套筒上下端与δ8㎜钢板加工的法兰盘（宽度不超过50mm）焊接牢固，逐节对接套筒时用螺栓连接；承载套筒的托盘采用11#矿用工字钢双层“十字”焊接，直径与护壁套筒一致，也可兼做安装期间的防坠措施；钢丝绳4根，直径不小于18.5mm，每根长度以超过立眼深度5m为宜，套筒安装结束后将剩余钢丝绳固定在立眼周边的巷道底板或支架腿上。

3.3 护壁套筒安装流程

检查施工地点安全环境→严禁人员从立眼下方通过→上口用大板临时铺实盖严→施工起吊锚索悬挂相应吨位的手拉葫芦→连接承载托盘→逐节安装、下放护壁套筒→套筒壁后充填、注浆、养护→立眼周围设置栅栏、盖严眼口、拆除手拉葫芦→护壁套筒安装结束。

3.4 护壁套筒安装步骤

（1）在立眼上口正上方施工起吊锚索，锚索规格Φ21.8×6300㎜，每根3卷Z2350锚固剂，预紧力120KN，外露300～500mm。其中四组锚索均匀布置于正对立眼的四角，每组锚索不得少于2根，使用不小于Φ18x64锚链连接并卡牢，用于吊挂手拉葫芦、下放套筒；立眼正上方施工一根锚索，用于加装单节套筒。（2）将4根钢丝绳分别与承载托盘、手拉葫芦均匀对称连接，使用不少于3道绳卡固定，形成网兜状，第一节套筒与承载托盘连接好后，另取一根与套筒周长相当的钢丝绳在第一节套筒中部缠绕一周，与用于下放的钢丝绳在“十字”交叉处卡牢，加强套筒的稳定性。（3）调整4台手拉葫芦起吊行程并缓慢起吊套筒，离开眼上口铺设的大板300mm后撤去封眼大板，缓慢均匀下放套筒，待套筒上沿法兰盘距眼上口底板0.5m左右位置后停止下放、加装第二节套筒。调整手拉葫芦与钢丝绳连接位置，同时缓慢均匀下放第二节套筒上沿至眼上口底板0.5m左右位置，加装第三节套筒；用同样方法依次下放、加装套筒直至结束。（4）套筒下放同时根据需要在套筒外壁同步下放用于通过信号电缆的信号钢管，完成后对立眼下口套筒外壁与岩壁空隙处封堵严实，自眼上口进行壁后充填水泥砂浆或注浆加固。

3.5 护壁套筒安装安全注意事项

（1）安装期间立眼上下口5m范围外必须设专人警戒，严禁任何人员从立眼下方通过。（2）立眼上口作业人员必须佩戴合格的保险带，生根牢固、高挂抵用。（3）手拉葫芦的额定起吊能力必须大于套筒、承载托盘、壁后充填水泥砂浆总重量，使用前必须检查完好情况，否则不得使用。（4）钢丝绳选型应进行验算，连接处必须卡牢。（5）下放套筒过程中应缓慢匀速，4台手拉葫芦尽量保持同步、及时调整套筒垂直度。（6）缝合螺栓时严禁将手指伸入螺栓孔或链条缝隙内。（7）壁后充填或注浆应密实，按时养护，必须在轻度达到要求后方可拆除悬吊手拉葫芦。（8）人力推车、装运套筒、操作锚杆钻机等，严格遵守相关规定。

4 结束语

井下直通立眼的广泛使用大大减少了采掘工作面出煤矸转载环节，降低了斜巷绞车频繁打运的安全风险，及时解决巷道通风需要，使用顺畅，施工和维护工程量小，有利于巷道布置。圆形钢板护壁套筒加工简便、强度高、耐磨、耐冲击、不易损坏变形，安装操作简单、周期短，已在本矿井下出煤系统及通风系统中发挥了较大实际作用并取得较高的经济效益。