新庄煤矿副井井筒快速施工技术

路兴义 吴永麒 张宏捷

(华亭煤业集团有限责任公司新庄煤矿)

·实用技术·

新庄煤矿副井井筒快速施工技术

路兴义 吴永麒 张宏捷

(华亭煤业集团有限责任公司新庄煤矿)

新庄煤矿副井井筒是大直径深立井，水文地质复杂，井筒涌水大，井壁支护结构复杂，施工工序转换频繁。通过对井筒908 m以上采用冻结法施工，同时实施短段掘砌、滚班作业制，推行机械化综合配套作业线，使得井筒掘砌连续数月突破百米大关，缩短了建井工期，达到立井快速安全施工目的，取得了良好的经济效益和社会效益，同时对西北部地区正南煤田千米深立井井筒冻结施工和同等地质条件下矿井建设具有借鉴意义。

大直径深立井 机械化综合配套 冻结法

新庄矿井位于甘肃省宁县西南部，设计生产能力为8 Mt/a，采用主、副立井开拓方式。副立井井口标高为1 118.3 m，井筒净直径为9 m，深 1 025.3 m，已按普通法设计施工130 m，后改为冻结法施工，冻结深度为908 m，井深908～1 025.3 m为非冻结基岩段，采用普通法施工，井深908～948 m为直罗组含水层段，井深948～1 025.3(井底)为含煤地层。井深908～1 025.3 m采用先探注后掘进的施工方法，工作面注浆后的剩余水量待成井后进行壁后注浆封堵井壁漏水。

副井检查孔揭露的地层自上而下为第四系，白垩系下统华池组、洛河组、宜君组，侏罗系下统安定组、直罗组、富县组和三叠系上统延长群。地层倾角不大于7°，产状呈微倾斜状，倾向东。含水层主要为白垩系洛河组。第四系松散层未固结，主要为黄土、软塑性黏土、细砂。白垩系下统华池组、洛河组和宜君组地层由砂质泥岩、砂岩、含砾砂岩组成，洛河组基岩段总厚435.42 m。侏罗系下统安定组、直罗组、富县组和三叠系上统延长群地层主要以粉砂岩、砂岩、砂质泥岩和煤组成。

矿井以裂隙充水为主，孔隙充水次之，水文地质条件中等。华池组、直罗-延安组最大井筒涌水量为51.143，69.67m3/h，洛河组全断面进水最大涌水量为2 191.05 m3/h；井筒掘进至洛河组顶板时涌水量为137.49 m3/h，井筒掘进至洛河组底板时最大涌水量为403.24 m3/h；洛河组顶板最大瞬时涌水量为1 551.17 m3/h。

煤矿井筒施工是矿井建设的重要部分之一，影响着整个矿山的建设和生产，同时，井筒施工具有投资高、工期长、技术强、施工条件复杂、组织管理问题多等特点，因此，快速施工、提高质量是井筒施工技术的关键[1-6]。

1 机械化施工方案

根据井筒的特征和工程水文地质，采用单圈冻结孔全深冻结，井筒冻结最深为908 m。井筒正规掘砌施工采用综合机械化配套的立井短段掘砌混合作业方式，正常情况下掘砌段高3.6 m，遇松软破碎地层时，掘砌段高降为2 m。主、副井均选用JKZ-3.2×3/18型提升绞车，配5 m3矸石吊桶；Z系列凿井绞车悬吊管线，井口集中控制；XFJD6.11S型伞钻打眼，4.2 m深孔光面爆破；中心回转抓岩机装岩，4 m液压伸缩整体移动式金属模板一掘一砌。主要施工设备设施见表1。

2 机械化施工工艺

2.1 凿眼爆破

冻结段采用光面爆破,XFJD6.11S型伞钻钻眼，25 mm×4 500 mm(B×L)中空六角钢钎，φ55 mm十字形钻头;炮眼数目为274个，眼深4 m，其掏槽眼深4.2 m，掏槽眼与辅助眼为垂直钻孔，周边眼角度为87°；采用抗冻水胶炸药，毫秒延期电雷管，反向连续装药结构，串并联方式，380 V交流电源起爆，一次爆破消耗炸药830 kg。工作面采取分区、定钻、定人的打眼责任制，严格按照设计要求施工。爆破参数见表2，炮眼布置见见图1。

2.2 装岩与排矸

井筒施工采用2层凿井吊盘，层间距为5m，上层盘既是稳绳盘，又是保护盘；下层盘为施工操作盘，并对称背靠背形式悬吊2台HZ-6型中心回转抓岩机。抓岩机实行分层、分区360°全方位抓岩，采用CX-55B型破碎挖掘机清底。2个5 m3吊桶分别布置于抓岩机中心两侧出矸，抓岩速度快，提升能力大，降低了工人劳动强度，提高了工作效率。井架11.1 m处设翻矸平台，翻矸平台设2套落地式矸石溜槽，采用ZL-50B型装载机配合12 t自卸汽车排矸。

表1 井筒掘砌设备设施配置

表2 爆破参数

图1 副立井井筒冻结基岩段炮眼布置(单位：mm)

2.3 井壁砌筑

在地面井口附近配备2台JS-1000型混凝土搅拌机，由PL-1600型自动计量装置根据不同的混凝土配比自动调配砂、石上料。采用50 t储灰罐存储水泥，使用时水泥通过电子秤计量后输入到搅拌机。混凝土输送由3趟φ159 mm×6 mm无缝钢管从地面下料，溜灰管用稳车绳悬吊，下口至上层吊盘，吊盘安装设特制缓冲器，下接转式搅拌机，将混凝土再次搅拌后通过特制异径竹节管溜入模板，此方法解决了深井溜灰管下料产生的离析现象。

冻结段外壁砌筑采用液压整体模板，高3.6 m，可根据土层稳定情况缩小段高，分段使用。外壁施工时，当掘够一个段高后，下放刃脚模板，铺设聚苯乙烯泡沫塑料板，绑扎钢筋，下放直模板，砌筑外壁。

内层井壁套砌采用1 m高金属装配式模板，根据井筒施工图,当外壁掘砌至整体浇筑段上平位置时，采用锚网喷支护向下掘进井筒,至整体浇筑段下平自下而上进行套砌。套砌内层井壁的顺序为除霜，铺设聚乙烯塑料薄板，绑扎钢筋，立模浇注混凝土。套砌内壁期间，利用悬吊液压整体模板的钢丝绳悬吊辅助拆模盘，制定辅助盘的安装、拆卸、使用专项安全技术措施。各系统使得混凝土输送、配比计量、搅拌和浇筑作业连续化、机械化。

2.4 劳动组织

井筒施工由项目部直接管理，井筒掘砌分为4个专业班组(凿眼放炮、出矸找平、砌壁和清底)和一个辅助班组，采用专业工种滚班作业制，保证了井筒的正规循环作业；建立和健全各项规章制度，部门分工明确，职责清楚，奖罚分明；实行班组作业时间与经济效益挂钩制度，极大提高了工人工作积极性，缩短了循环作业的时间。机电运转维修及施工辅助工种均采用“三八”作业制，工程技术人员及项目部管理人员实行全天值班制度。

2.5 机电设备管理

机电设备管理分为3个阶段，即安装准备、安装阶段和正常维护阶段。为确保3个阶段实施过程中的质量，坚持本人检修检查、他人安装和本人维护的相互监督措施，避免自己检查、安装、维护等工作中一些不容易发现的问题。

3 结 语

根据井筒工程水文地质情况，采用冻结法施工，采取短段掘砌、滚班作业制，推行机械化综合配套作业线，组织多工序平行交叉作业，减少辅助作业时间，提高工作效率，充分调动职工积极性，使得井筒掘砌连续数月突破百米大关，实现优质高效的工作目标。该项技术的应用创造了国内立井最深开拓深度(1 025.3 m)、最深冻结深度(910 m)和综合成井速度(110 m)的冻结法凿井全国新纪录，取得了显著的社会和经济效益，为西北部地区正南煤田千米深立井井筒冻结施工和同等地质条件下大直径深立井井筒施工提供了成功的技术经验，具有很好的推广价值。

[1] 黄跃东,徐福林.大直径深立井井筒基岩段快速施工技术[J].煤炭技术,2006(9):107-108.

[2] 金风军.谢桥煤矿立井基岩段快速施工技术[J].河北煤炭,2010(1):15-16,30.

[3] 张林华.朱集西煤矿风井井筒基岩段快速施工[J].煤矿现代化,2010(6):29,32.

[4] 龙志阳,陆 伦.立井快速施工技术的发展与应用[J].煤炭科学技术,1999(3):39-42.

[5] 李 杰,唐功建,李 彬.复杂地质条件下立井井筒施工技术[J].采矿技术,2010,10(6):23-24.

[6] 陈志文,张伟国.新庄煤矿大直径立井快速施工[J].建井技术,2016(1):5-7.

2016-10-08)

路兴义(1973—)，男，矿长，工程师，745203 甘肃省宁县新庄镇。