深竖井开凿提升悬吊系统设计与工程应用

在深竖井施工过程中,悬吊及其提升系统是制约竖井开凿速度及安全的关键。本溪思山岭铁矿新建副井深度为1503.9 m,断面净直径10 m,属大断面超深竖井。超深竖井开凿对于井筒悬吊提升系统提出更高要求。针对思山岭矿竖井施工,进行悬吊提升设计,解决超深竖井施工提升悬吊中的一些问题。     

2 000 m大直径超深竖井新型凿岩提升悬吊系统设计

为满足大直径超深竖井快速安全施工的需求,结合当前竖井施工存在的技术问题,从设备选型、系统布置和安全措施三个角度对凿岩提升悬吊系统进行设计。本系统采用Ⅶ型凿井井架、超深竖井凿井提升机等新型设备,并建立提升装置安全监控系统以实现大直径超深竖井快速安全施工的目标。结果表明,新型提升悬吊设备与安全监控系统配合使用,在三山岛金矿超深竖井施工中实现了井筒月进尺120 m的良好效果,提高了施工效率,保障了凿井安全,为超深竖井井筒施工提供了参考。     

大直径超深竖井成套施工技术

思山岭铁矿混合竖井净直径10 m,井深1 355 m。井筒施工采用600 t大荷载型亭式凿井井架,1套双钩和1套单钩提升,YSJZ-6.12型6臂液压伞形钻架凿岩,HZ-6B型中心回转式抓岩机装岩,MJY型整体和马头门异形金属模板砌筑井壁等立井机械化施工成套装备;以及与井深或岩层状况相适应的单双层钢筋或钢纤维混凝土等不同支护形式和掘砌工艺技术,顺利完成了国内首个大直径超深竖井施工。     

反井钻机在竖井施工中的应用

随着盾构等技术的应用,隧道等地下工程的机械化施工水平不断提高,而竖井施工的机械化水平却发展缓慢。全断面反井成井法、多次反井钻机刷大成井法和反井施工与人工刷大综合成井法施工工艺的研发并成功应用,提高了大直径深竖井施工的机械化程度,加快了成井速度。     

超深竖井永久混凝土井塔凿井与冻结平行作业研究

滨海超深竖井改变了传统的施工工艺,利用永久混凝土井塔凿井,实现了施工中冻结、土建、凿井的平行交叉作业,节省了建井工期。工程施工中创新使用了新型吊盘、Ф5m凿井提升机、8m~3大吊桶、新型抓岩机及液压伞钻等装备,实现了竖井基岩段超深孔凿井爆破,大大提升了工效。     

秦岭终南山隧道2#竖井机械化配套施工技术

针对亚洲第一大直径Ф11.2m―秦岭终南山2#竖井通风口的工程地质特征和现场实际情况,设计先进合理的施工方案,选用与施工工艺相配套的机械化装备,科学管理,合理组织施工队伍,取得2#竖井月进尺连续5个月超过70m,最高月进尺80 m的好成绩,实现了安全、优质、快速、高效施工。     

液压钻车作业线在阳煤一矿大断面岩巷的应用

煤矿装备机械化是实现大断面岩巷掘进效率、保障掘进工程质量的主要途径。为解决岩巷机械化程度不高、单进水平提升难的问题,阳煤一矿在北翼正前轨道巷应用了CMJ2-17HT型液压钻车配套的岩巷作业线,实现了打眼速度快、掘进效率高、安全性好等效果,为大断面岩巷的提供了很好的装备支撑,具有很好的推广应用价值。     

大红山铁矿箕斗竖井的快速施工技术

结合大红山铁矿深达1279 m的小井径废石箕斗竖井连续优质快速施工实践,阐述了小井径超深井筒施工采取的机械化配套方案。施工中采用了二阶直斜眼掏槽深孔光面爆破、改进抓斗机抓尖、竖井钢模油缸防爆装置、井筒无缝砌壁、电子计量装置拌料等新技术。严密科学的施工组织与管理是确保实现快速施工的关键。     

焦家金矿新竖井快速施工

焦家金矿新竖井井深728.9 m,净直径5.6 m。井筒施工中,采用伞形钻架打眼,中心回转式抓岩机装岩,2套单钩提升和4.0 m高整体下移式液压伸缩金属模板砌壁,形成先进的竖井施工机械化配套作业线;同时采用中深孔光面爆破技术和科学合理的劳动组织及作业方式,实现了安全快速施工,最高月成井达206.1 m,创山东地区金矿行业月成井最高纪录。     

全断面竖井掘进机凿井技术

目前,我国煤矿井筒建设方法,以普通凿井法为主、特殊凿井法为辅。介绍了特殊凿井法中使用机械破岩的竖井钻机钻井技术、反井钻机钻井技术发展历程与应用现状。井筒掘进施工安全与效率是深井建设的基石,发展机械化凿井技术装备是深井建设少人化、无人化的保障。分析了部分断面掘进机凿井技术与装备的研究现状,提出了需要研制全断面竖井掘进机。对全断面竖井掘进机的井帮稳定、凿井工序、掘进参数等关键技术的特点和适用性进行了探讨。针对施工过程下部掘进、排渣与上部支护平行作业,指出滚刀破岩、上排渣和定向钻进将成为技术攻关的方向和工程应用的难点。尽快开发全断面竖井掘进机凿井技术是综合机械化凿井的发展方向和趋势,对于建井技术发展和地下工程建设具有重大意义。     

超深竖井建设基础理论与发展趋势

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。     

我国矿井大断面斜井施工获重大突破

一套新的斜井大断面快速施工的机械化配套装备及施工工艺,目前在大同矿务局大断面斜井施工中使用。这套新的施工装备和工艺进一步改变了我国在大断面斜井施工中的面貌。中国统配煤矿总公司组织的专家鉴定认为:其综合技术国内领先,达到世界先进水平。     

倾斜岩巷快速施工技术

为确保矿井持续稳产高效，夹河煤矿通过采取倾斜岩巷施工高效机械化配套设备、合理劳动组织、正规作业循环作业，采用大断面巷道正台阶施工技术、中深孔爆破技术，安装优化辅助系统等手段，创出了一套成熟的大断面倾斜岩巷快速掘进技术，从而提高了循环进尺、减轻职工体力劳动。在-1010--1200m西一小湖系回风暗斜井施工实践中，创出了倾斜大断面岩巷月单进88m的好成绩，为缓解矿井水平接续，改善了矿井的通风、运输状况，实现矿井高产稳产、提高经济效益具有十分重要的意义。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

小井径超千米竖井快速施工的质量与安全管理

随着浅部资源已逐渐枯竭,我国已建成的千米竖井逐年增多。目前对超深竖井井筒快速施工技术研究较多,但较少涉及竖井施工的质量与安全管理问题,在安全优质的条件下,缩短井筒建设工期具有重大的意义。结合大红山铁矿1279 m深小井径废石箕斗竖井连续优质快速施工,阐述了小井径超深井筒施工中确保施工质量和安全的管理举措,强调"全员参与,持续改进"的方针和文明施工,对超千米竖井的施工管理具有重要的借鉴意义。     

高效凿井机械化装备与技术

介绍了淮南刘庄煤矿2个800m深立井井筒施工机械化配套装备和井筒施工中所采用的注浆和冻结等先进技术,对深立井施工具有参考价值.     

煤矿矿井建设技术与装备70余年创新发展及推广实践

比较全面地总结了新中国成立70余年来,我国煤矿矿井建设技术从引进吸收、自主发展到再创新的历程,以及在基础研究、工艺创新、技术突破、装备研制和成果转化方面取得的重要成果,涉及钻爆法、冻结法、注浆法、钻井法、沉井法等凿井技术以及煤矿岩巷掘进技术。目前,以钻爆破岩为主的凿井配套装备机械化、自动化水平显著提高,煤矿千米级深井短段掘砌综合凿井技术趋于成熟,竖井凿井最大深度达到1 341.6 m。冻结法、注浆法等凿井地质保障技术水平显著提升,逐步代替了帷幕法、板桩法和降水法等凿井技术,竖井最大冻结深度达990 m,斜井最大冻结段斜长达681 m,采用工作面注浆建成煤矿最长斜井为5 875 m,竖井地面预注浆加固深度达1 355 m。机械破岩井巷掘进技术取得突破性进展,反井钻机最大钻井直径达6 m,最大钻井深度达562 m;竖井钻机钻井法实现了最大钻井直径10.8 m,最大钻井深度660 m,且应用范围逐步扩大;竖井掘进机钻井法实现了零的突破,为煤矿竖井智能化凿井奠定了基础;煤矿岩巷机掘法作业线已经形成,岩巷全断面掘进机平均成巷速度超400 m/月。综上,70余年来我国煤矿矿井建设技术与装备创新发展...     

大断面斜井基岩段快速施工技术

在大断面斜井井筒施工中,采用改进型液压挖掘机、配合8m3箕斗及提升绞车等新型施工机械化配套作业,基岩段取得连续三个月进尺150m月/,文章介绍了主要的施工方法及采用的措施,为同类工程施工提供相关借鉴经验。     

超埋深竖井破碎围岩稳定控制技术研究

目前我国金属矿山的最大开拓深度正逐步迈入1 500~2 000 m，深部“三高”软破围岩下竖井施工工艺合理调整与施工安全的综合评估是制约超埋深竖井安全高效施工的难点。以国内某超埋深破碎围岩竖井工程为研究对象，研究得出在开挖卸荷引起的围岩切向集中应力作用下，最小主应力方向井壁附近围岩的局部剥落和垮塌是竖井施工应重点关注的风险源。掘进段高由4 m调整为3 m时，掘进时最危险部位为井壁接茬下部1.5 m内，分布深度~1.1 m；掘进段高为2.5 m时，掘进工序时最危险部位为井壁接茬下部1.0 m内，分布深度~0.7 m，改善了掌子面侧壁围岩维护状况。超前小导管、超前钢管约束砼以及钢拱架+超前钢管约束砼等超前支护，仅起到超前防护、防止局部围岩大范围连续垮塌的作用，可增加施工期间安全性，但对围岩的超前支护和加固效果甚微。综合结合掌子面超前探水进行工作面预注浆工作，可减小小导管注浆频繁施工工序切换对施工组织和工期的影响的同时，解决超埋深竖井遇破碎围岩施工安全问题。