立井快速施工技术的发展与应用

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1、立井快速施工技术的发展与应用龙志阳　陆　伦　　摘　要　回顾了我国立井凿井作业方式的发展过程，全面介绍了短段掘砌混合作业法及其配套设备的研究内容和成果，通过对立井快速施工技术的完善、提高和推广，立井施工取得了快速、优质、经济的效果。　　关键词　立井　凿井技术　快速施工　混合作业法　施工设备　　立井井筒工程是矿井建设中的关键工程。立井井筒在矿井建设中虽然仅占工程量的3.5%～5%，而工期却占总工期的35%～40%。因此，加快立井施工速度，是缩短矿井建设工期的关键。随着开拓深度的增加，开凿条件也日趋复杂，立井井筒占矿井建设总工期的比例也相应增加。所

2、以，立井混合作业凿井技术的研究，对于加快矿井建设具有重要意义。　　中煤建设集团公司与煤炭科学研究总院北京建井研究所等单位共同进行了立井快速施工技术的研究、完善和推广工作。在实践中不断地开发新技术、新工艺，增加设备的高科技含量，利用现代化手段来管理施工，使立井施工技术水平和施工速度再上一个新台阶。　　1　作业方式的现状与发展1.1　国外现状　　在50年代中期国外已出现立井混合作业施工法，60～70年代这种方法及凿井机械化配套技术得到大力发展，目前已趋于成熟和完善，显示其优越性和潜力。据统计，前苏联、波兰等国家混合作业法比例已达90％，德国为10

3、0％，捷克、日本和加拿大等国家也已大量采用混合作业法施工，只有南非还有部分井筒采用手抱钻打眼，多层吊盘平行作业方式施工。在国外，混合作业法施工普遍采用深孔爆破一掘一砌正规循环的作业方式，循环进尺3～4.5m，平均成井速度50～60m。1.2　国内现状　　我国最早广泛使用的施工方式是单行作业方式。70～80年代初,由于临时支护改井圈背板为锚喷或锚网喷,掘砌段高一般为30～60m,最大为100m,大大缩短了掘砌作业的工序转换时间，提高了施工速度。　　掘砌平行作业于60～80年代曾在我国立井中采用。掘进和砌壁在两个相邻井段内反向进行，须为掘进和砌壁

4、分别设置作业盘和独立的悬吊系统，不但增加了施工设备，施工管理也更加复杂。随着砌壁设备和工艺的改进，砌壁占用掘砌循环工时由35％～40％降低到15％～20％，月成井速度比其他作业方式增大有限，80年代中期以后很少采用。　　短段掘砌作业方式，60年代在我国开始应用，至80年代已达施工井筒量的1/3左右。短段掘砌以模板砌壁高度为掘砌段高，掘一段砌一段，取消临时支护。永久混凝土井壁紧跟掘进工作面，掘砌作业依此进行。掘砌段高开始为1.0～1.5m，后期到2.0～2.5m。由于当时的工艺和设备不完善，施工速度一直比长段掘砌单行作业和平行作业低。　　掘、砌

5、、安一次成井作业方式是把井筒永久装备的安装与掘砌同时施工。这种作业方式井筒施工布置比较复杂，必须在一定条件下方可采用，其施工井筒数量有限。　　1.3　混合作业法的发展　　1974年，煤炭、冶金、一机三部组织立井掘进机械化配套科研攻关会战以来，相继研制大型凿井设备，进行凿井设备的更新换代。作业仍多延用单行作业方式，在凿井作业方式、工艺与装备间的配套方面，没有相应地进行系统、深入地研究。因而80年代初长段单行作业在我国仍很流行，其次是平行作业。立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备的研究为国家“六五”重点攻关项目，经煤炭科学研究总院北京建井研究所

6、与有关单位共同研究试验，形成了以伞形钻架、大斗容抓岩机和MJY型整体金属模板为主体的立井施工机械化作业线，使短段掘砌混合作业法成为一种工艺简单、施工安全、成井速度快、成本较低的施工作业方式，很快被推广使用。进入90年代，国内使用短段掘砌混合作业法施工的立井比例不断提高，目前已达到80%左右，施工中取得了较好的经济效益和社会效益。　　2　混合作业法及其配套施工设备的研究［1］2.1　研究目的与内容　　混合作业法及其配套施工设备的研究目的是找到可以取消临时支护的短段掘砌及与之相配套的伞形钻架、大抓岩机、整体下移金属模板等成套技术参数及其相互的最佳

7、匹配关系，包括4m深孔爆破、管子下料、早强混凝土等。使用该套技术在一般地质条件、涌水量不超过10m3/h的情况下，可不受断面及深度的限制而应用于立井普凿工程，使平均成井速度达到40～50m/月，掘进工效达1.0　m3/工以上。　　研究内容：①混合作业法总体参数及施工组织的研究；②混合作业法深孔爆破技术的研究；③大型抓岩机抓斗耐用性的研究；④混合作业法整体下移金属模板的研究；⑤混合作业法砌壁用早强混凝土的研究；⑥混合作业法混凝土输送和浇灌技术的研究。　　2.2　试验情况与研究成果　　试验于1988年5月8日至1988年8月8日在平顶山六矿北山进

8、风井进行，井筒净直径6.8m，井口标高＋38.7m，井深705.5m。主要配套装备有：V型井架、瑞典HTVD-3.5提升机、国产Jk-2.5/20型提升机、16台5