【礦業(yè)實務(wù)】顧士東 教材精講班課件 30-第一篇-第6章-6.2.3-立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用-6.2.5-立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制

6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)

施工方法及其應(yīng)用6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法，基于排渣方式的不同，有上排渣立井掘進(jìn)機(jī)施工方法和下排渣立井掘進(jìn)機(jī)施工方法。立井掘進(jìn)機(jī)施工方法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）機(jī)械化程度高，降低了人員的勞動強(qiáng)度。（2）地面遠(yuǎn)程作業(yè)，提高人員安全性。（3）效率高、施工速度快。變傳統(tǒng)鉆眼、裝藥、爆破、通風(fēng)、出渣、井壁支護(hù)等順序作業(yè)的工序為掘進(jìn)機(jī)截割、出渣、井壁支護(hù)平行作業(yè)，速度得到顯著提高。（4）減少圍巖擾動，避免圍巖破壞。擾動破壞幾乎為零。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用知識點一

上排渣立井掘進(jìn)機(jī)施工方法1）吊桶提升上排渣立井掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)組成井下布置掘進(jìn)機(jī)主機(jī)和后配套系統(tǒng)。掘進(jìn)機(jī)主機(jī)完成掘進(jìn)、出渣、支護(hù)等工作，后配套系統(tǒng)完成提升、出渣、通風(fēng)、排水、供水、供電等工作（1）破巖系統(tǒng)立井掘進(jìn)機(jī)主機(jī)采用盤形滾刀進(jìn)行破巖，主機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制掘進(jìn)方向，采用撐靴推進(jìn)系統(tǒng)撐緊井壁，掘進(jìn)行程結(jié)束后撐靴換步進(jìn)行下一循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（2）出渣系統(tǒng)：包括刀盤刮渣裝置、垂直提升裝置和吊桶提升系統(tǒng)3大部分接力共同完成巖渣的出井工作。（3）支護(hù)系統(tǒng)：一般根據(jù)實際工程條件進(jìn)行獨立設(shè)計，該種類型掘進(jìn)機(jī)也稱為SBM全斷面立井掘進(jìn)機(jī)。如果采用預(yù)制管片地面拼裝支護(hù)結(jié)構(gòu)，這一類型的掘進(jìn)機(jī)稱為CJM沉井法立井掘進(jìn)機(jī)。（4）導(dǎo)向系統(tǒng)：在井筒中心布置一套垂線裝置，為井筒中心各設(shè)備的標(biāo)定校準(zhǔn)提供基準(zhǔn)參考，采用圖像定位算法得出旋轉(zhuǎn)角，最終達(dá)到設(shè)備導(dǎo)向的目的。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（5）糾偏系統(tǒng)立井掘進(jìn)機(jī)整機(jī)設(shè)計有穩(wěn)定器和撐靴推進(jìn)系統(tǒng)，當(dāng)掘進(jìn)主機(jī)相對井筒軸線發(fā)生傾斜時，通過控制不同區(qū)域的油缸油壓使油缸產(chǎn)生位移行程差，不斷調(diào)整主機(jī)姿態(tài)最終使主機(jī)軸線回正6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用2）吊桶提升上排渣立井掘進(jìn)機(jī)鉆井施工作業(yè)（1）始發(fā)工作井施工采用分體始發(fā)掘進(jìn)作業(yè)。設(shè)備最小的始發(fā)井深度應(yīng)保證撐靴可以入井，待主機(jī)始發(fā)掘進(jìn)一定深度后，組裝地面提升懸吊系統(tǒng)，鋼絲繩與吊盤后配套連接，形成完整系統(tǒng)。為便于設(shè)備始發(fā)，井口需提前進(jìn)行鎖口施工，始發(fā)井深度應(yīng)超過設(shè)備撐靴高度，始發(fā)井內(nèi)徑應(yīng)大于井筒設(shè)計凈直徑200mm以上，滿足主機(jī)組裝的需要。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（2）掘進(jìn)機(jī)組裝：組裝主要分為兩部分，掘進(jìn)主機(jī)組裝和吊盤后配套組裝。掘進(jìn)主機(jī)采用由下至上的組裝順序。吊盤后配套采用分層法，逐步安裝每一層平臺。（3）掘進(jìn)機(jī)調(diào)試調(diào)試主要分為：組裝確認(rèn)、供電調(diào)試、控制調(diào)試、液壓調(diào)試、功能調(diào)試五大步驟，以保證設(shè)備運行正常，狀態(tài)良好。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（4）井筒掘進(jìn)施工設(shè)備調(diào)試完成后，復(fù)測井筒中心及設(shè)備中心，進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)。由于井筒直徑大于刀盤開挖直徑，在掘進(jìn)前期，適當(dāng)加大撐靴及穩(wěn)定器撐緊力，保證刀盤開挖過程不發(fā)生偏斜。進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)時采用小貫入度、小推進(jìn)速度緩慢掘進(jìn)，待設(shè)備撐靴進(jìn)入井筒穩(wěn)定地層后，及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，恢復(fù)正常掘進(jìn)。主要工序包括：掘進(jìn)出渣、井壁支護(hù)、換步作業(yè)、管線延伸、姿態(tài)調(diào)整等。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用掘進(jìn)出渣：掘進(jìn)時撐緊撐靴、撐緊穩(wěn)定器，啟動斗式提升機(jī)、刮板輸送機(jī)，之后啟動刀盤，準(zhǔn)備掘進(jìn)施工。支護(hù)每次的段高為1.5m,設(shè)備每1m換步一次，每掘進(jìn)3m支護(hù)兩次，水管、風(fēng)管等每6m延伸一次。井壁支護(hù)：井壁支護(hù)與掘進(jìn)主機(jī)相互獨立，可靈活采用錨網(wǎng)噴支護(hù)或模板澆筑支護(hù)。換步作業(yè)：換步時需要增加穩(wěn)定器的撐緊力，同時刀盤停轉(zhuǎn)，待設(shè)備停止運行后，收回?fù)窝尉o油缸，之后收回推進(jìn)缸，將撐靴下移，完成換步。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用管線延伸：每掘進(jìn)6m后，對管線進(jìn)行延伸，需要延長的管線有風(fēng)筒、供水管、排水管。姿態(tài)調(diào)整：采取掘進(jìn)自動導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測量相輔的方式進(jìn)行立井掘進(jìn)機(jī)姿態(tài)監(jiān)測。（5）掘進(jìn)機(jī)拆卸及出井：首先拆解提升吊盤出井，然后是掘進(jìn)主機(jī)。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用知識點二

下排渣立井掘進(jìn)機(jī)施工方法1）利用導(dǎo)井下排渣立井掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)組成針對地質(zhì)條件較好、巖石穩(wěn)定或經(jīng)地層改性后穩(wěn)定的地層，且具有下部巷道的礦山井筒工程，通過先開鑿導(dǎo)井作為溜矸孔立井掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)掘進(jìn)破巖、排渣、井壁支護(hù)同時作業(yè)，互不干擾。（1）反井鉆機(jī)：主要工作是完成導(dǎo)井的施工，導(dǎo)井直徑通常為1.2～1.8m,施工方法是先從上向下鉆進(jìn)導(dǎo)孔，然后從下向上擴(kuò)孔鉆進(jìn)，形成導(dǎo)井。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（2）立井掘進(jìn)機(jī)立井掘進(jìn)機(jī)可以完成包括破巖、裝巖、運輸、臨時支護(hù)、永久支護(hù)等工序。破巖機(jī)構(gòu)：滾刀破巖，為實現(xiàn)滾刀破碎的巖屑順利滑落入導(dǎo)井，鉆頭體的井底角為45°。在鉆頭體前段設(shè)置了一個超前孔鉆頭，可在導(dǎo)孔偏斜和塌幫的情況下進(jìn)行掃孔作業(yè)。支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)：承受反扭矩和反推、拉力，還通過油缸的伸縮，調(diào)整掘進(jìn)機(jī)的鉆進(jìn)方向和進(jìn)行糾偏降斜。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用支護(hù)系統(tǒng)：采用錨噴或現(xiàn)澆混凝土井壁支護(hù)，利用多層吊盤起到保護(hù)掘進(jìn)機(jī)和進(jìn)行支護(hù)作業(yè)的目的如需進(jìn)行混凝土井壁砌筑，可采用吊盤帶整體模板，隨著鉆進(jìn)同時進(jìn)行井壁澆筑。（3）輔助系統(tǒng)立井掘進(jìn)機(jī)施工時，地面需要布置鑿井井架和提升機(jī)，還需要布置井下排矸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及形成施工所必需的通風(fēng)系統(tǒng)。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用2）利用導(dǎo)井下排渣立井掘進(jìn)機(jī)鉆井施工作業(yè)（1）導(dǎo)井鉆進(jìn):反井鉆機(jī)完成直徑1.2～1.8m的溜渣導(dǎo)井,用于立井掘進(jìn)機(jī)鑿井時的溜渣、排水、通風(fēng)等。（2）鎖口施工:地面首先進(jìn)行臨時鎖口的施工（3）掘進(jìn)、排渣與支護(hù)掘進(jìn)機(jī)利用滾刀進(jìn)行破巖，破碎巖渣沿井底錐形面滑落至導(dǎo)井，由下部運輸設(shè)備裝運。支護(hù)可采用錨噴支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)，或采用整體現(xiàn)澆混凝土支護(hù)。6.2.3立井井筒掘進(jìn)機(jī)施工方法及其應(yīng)用（4）輔助作業(yè)通風(fēng)：一般不需要單獨設(shè)立通風(fēng)裝置，特殊情況局部通風(fēng)排水：如果地層涌水量大，須預(yù)先采用地層改性方法封堵涌水，穩(wěn)定地層。少量涌水可直接通過導(dǎo)井流到井筒下部，匯入礦井的排水系統(tǒng)排出。（5）掘進(jìn)機(jī)拆卸及輔助設(shè)施安裝掘進(jìn)完成后，將吊盤提升出井并拆除，同時拆除鉆頭擴(kuò)展部分，再將立井掘進(jìn)機(jī)整體提出地面，最后進(jìn)行井筒的安裝工作。習(xí)題演練針對吊桶提升上排渣立井掘進(jìn)機(jī)始發(fā)工作井施工，下列說法錯誤的是（

）A.采用分體始發(fā)掘進(jìn)作業(yè)B.最小的始發(fā)井深度應(yīng)保證吊盤后配套可以入井C.便于設(shè)備始發(fā)，井口需提前進(jìn)行鎖口施工D.始發(fā)井內(nèi)徑應(yīng)大于井筒設(shè)計凈直徑200mm以上答案：B解析：設(shè)備最小的始發(fā)井深度應(yīng)保證撐靴可以入井，待主機(jī)始發(fā)掘進(jìn)一定深度后，組裝地面提升懸吊系統(tǒng)，鋼絲繩與吊盤后配套連接，形成完整系統(tǒng)。6.2.4立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用6.2.4

立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用知識點一

立井井筒反井施工方法已有井巷通達(dá)井底水平的情況下，可采用反井施工方法。反井：井底向地表開挖的小斷面井筒，面積通常2～8m2左右，可用來上下人員、進(jìn)行提升運輸和溜矸排渣、通風(fēng)等立井井筒反井施工方法：先從下向上施工小斷面反井，然后自上而下刷大井筒斷面，并澆筑混凝土井壁，利用反井向下進(jìn)行排矸、通風(fēng)、排水，井底進(jìn)行出渣運輸、排水工作，完成立井井筒的施工。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用前提條件：必須要有通達(dá)井筒井底水平的通道，方能組織反井施工和安排井筒刷大掘砌的排矸和排水工作。應(yīng)用：生產(chǎn)礦井的新建井筒或后期井筒延深工作、井下煤倉。立井井筒反井施工方法需要先自下向上施工反井。反井施工方法根據(jù)工程條件和裝備情況可采用下列幾種方法：1）普通鉆眼爆破法需要布置提升、排矸和梯子3個隔間，施工空間小，環(huán)境差。通常開挖高度不宜大于50m,目前已不再使用。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用2）反井鉆機(jī)法：目前普遍采用的施工方法首先自上而下鉆鑿一個直徑200～500mm的導(dǎo)孔，與井底貫通后，安裝擴(kuò)孔鉆頭，然后自下而上進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，擴(kuò)孔直徑大小滿足排渣要求，通常為1.0～2.0m。采用反井鉆機(jī)施工反井，施工安全，速度快，效益好。3）其他方法反井施工還可以采用深孔爆破法、吊罐法、爬罐法等，這些方法開鑿高度有限，除深孔爆破法以外，其他方法目前都已不再使用。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用知識點二

立井井筒反井鉆機(jī)施工工藝立井井筒反井鉆機(jī)施工是具備條件的立井井筒首選的施工方法。其施工工藝主要包括：（1）施工準(zhǔn)備（2）導(dǎo)孔鉆進(jìn)（3）擴(kuò)孔施工（4）井筒掘砌（1）施工準(zhǔn)備：首先要開鑿到達(dá)井筒井底的通道，然后進(jìn)行相關(guān)的施工準(zhǔn)備工作。（2）導(dǎo)孔鉆進(jìn)：自上向下進(jìn)行，控制好偏斜率，盡量避免發(fā)生堵孔、塌孔事故。鉆進(jìn)過程通常利用泥漿進(jìn)行排渣。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其應(yīng)用（3）擴(kuò)孔施工：在井下安裝擴(kuò)孔鉆頭，利用鉆桿上提擴(kuò)孔鉆頭并旋轉(zhuǎn)破巖進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，同時利用擴(kuò)孔而成的反井進(jìn)行通風(fēng)。（4）井筒掘砌：自上而下進(jìn)行井筒的刷大和混凝土澆筑工作。施工作業(yè)可以采用短段作業(yè)，也可以采用長段作業(yè)。目前國內(nèi)還研制出了反井井筒鉆機(jī)。該鉆機(jī)在擴(kuò)孔施工中，擴(kuò)孔鉆頭通過一次或分次擴(kuò)大，一次性鉆進(jìn)達(dá)到井筒的掘進(jìn)斷面直徑。習(xí)題演練模擬題：反井利用反井鉆機(jī)施工反井是目前普遍采用的施工方法，自下而上進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，擴(kuò)孔直徑大小主要滿足井筒刷大時排渣的要求，通常為（）A.100-200mmB.200-500mmC.1.0～2.0mD.8.0～10m答案：C6.2.5

立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制6.2.5

立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制知識點一、立井井筒正規(guī)循環(huán)作業(yè)組織立井井筒正規(guī)循環(huán)作業(yè)組織，是采取措施使各輔助工作盡可能與主要工作平行交叉進(jìn)行，充分利用作業(yè)空間和時間，使循環(huán)時間縮短到最低值通常以鉆眼、裝巖及永久支護(hù)作為組織正規(guī)循環(huán)的主線，實施平行交叉作業(yè)。實現(xiàn)多工作平行交叉作業(yè)，互相協(xié)作，緊密配合6.2.5

立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制知識點二

立井井筒施工循環(huán)圖表編制編制循環(huán)圖表時應(yīng)首先了解井筒技術(shù)特征，包括井筒穿過巖層的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、井筒施工工藝和施工裝備、施工作業(yè)人員的技術(shù)水平和施工習(xí)慣等。循環(huán)圖表的編制方法：1）擬定月進(jìn)度。2）確定每月用于掘進(jìn)的天數(shù)。采用平行作業(yè)或短段單行作業(yè)時，每月掘進(jìn)天數(shù)為30d；采用長段單行作業(yè)時，掘進(jìn)一般占掘、砌總工時的60%-70%，當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土作永久支護(hù)時，可取70%,即月掘進(jìn)天數(shù)為21日。6.2.5

立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制3）綜合選擇日循環(huán)數(shù)和炮眼深度。4）進(jìn)一步確定各工序的時間。5）確定循環(huán)總時間。循環(huán)總時間計算：T=t1+t2+t3+t4t1

t2

t3

分別為鉆眼、裝巖、支護(hù)時間t4為輔助作業(yè)時間，約占掘進(jìn)循環(huán)時間的15%-20%注意，支護(hù)時間需要根據(jù)施工作業(yè)方式確定是否加入進(jìn)行計算。6.2.5

立井鉆眼爆破施工作業(yè)循環(huán)圖表編制編制循環(huán)圖表安排施工順序時，以采用班初裝巖、班末爆破的方式較為適宜，可以根據(jù)占工時最長的裝巖工作完成的情況，隨時調(diào)整炮眼深度，確保正規(guī)循環(huán)的正常進(jìn)行。且作業(yè)人員可在班末爆破前升井，避免人員