立井井筒快速施工方法探讨
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作者: 王仲伍
[摘 要]立井施工使用先进的技术工艺和大型机械化配套设备是加快立井施工单进水平，提高劳动生产率，降低设备的占有率，降低成本的有效方法。
[关键词]立井快速施工技术措施经验，立井施工施工大型机械化配套
中图分类号：F767.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0117-01
立井井筒工程是采用立井开采的矿井建设时期的关键基础工程。采用先进的施工技术工艺和选用适宜的大型机械配套方式，充分发挥凿井设备能力，加强劳动管理，争取全井筒的持续稳定高速度施工，可提高井筒施工质量和速度，进而可有效地缩短矿井建设总工期，降低各项费用投入，对矿山整体生产建设产生效益。
一、立井短段掘砌混合作业方式
立井施工时，通常是采用掘进一段井筒，砌筑一段井壁的混合作业方式，掘砌可以适当地平行交叉作业，使掘砌工序在同一循环内完成。工序衔接合理，转换时间短，可以大幅度地提高立井筒施工速度。而且永久支护紧跟工作面，安全有了更大的保障。现已被建设部批准为第一批工法。目前，采用立井短段掘砌混合作业法施工的井筒已占在建井筒的90%以上。
立井混合作业方式便于实现综合机械化配套，减轻工人体力劳动强度，大幅度提高成井速度。这种方式的基本循环过程是：打眼放炮后立即通风、出矸，立模并浇灌混凝土。当混凝土浇筑完后，即可实施下一个段高的作业，清底后再进行下一循环打眼放炮。另外，工作面找平，脱模，立模等工序与出矸、清底与凿岩准备工作可实现部分平行交叉作业。
二、立井机械化配套设备的选择
我国现有设备情况，推荐选择主要立井机械化配套设备如下：
（1）凿岩。我国钻架主要是伞钻，主要型号有FJD-6、FJD-9、FJD-6.7？等。9臂伞钻因自重大，井下钻臂比较拥挤，相互干扰，打眼速度与6臂钻架相比，并没有因其钻臂多而有明显提高，现已基本不用，所以凿岩主要机型为6臂伞钻。
（2）装岩。HK型中心回转抓岩机是国内的主要机型。这种抓岩机同DTQ通用系列抓斗相配用，可以满足不同直径井筒的需要。大直径井筒可以布置两台中心回转式抓岩机，实行分区抓岩。HK-6型抓岩机向4？m3吊桶装岩，HK-4型向2.5m3吊桶装矸。清底时，用HK-4型抓取小矸石堆，一次出矸时间缩短约2h。
（3）提升系统。提升机的选择，首先应满足提升能力的需要。从凿井方便、机动、安全的角度，两套单钩提升明显超过一套双钩提升。两套单钩提升对伞钻作业十分有利，一台提升机提吊伞钻打眼时，另一台提升机可以正常运行和升降人员或物件。出矸时，人员、材料的上下，对出矸影响较小；一台发生故障时，另一台可以继续工作，有利于施工。因此，有条件的单位，应优先选用两套单钩提升机。
（4）砌壁采用下移式金属活动模板。这类模板都具有脱模力强、刚度大、变形小、立模拆模方便的特点，较高的高度已可达5m，井壁接茬少，井壁成形质量好。目前使用最普遍的是MJY 型系列多用液压金属活动模板。这种模板与采用外加剂配成大流动态混凝土和溜灰管下料配用，能提高砌壁质量，砌壁时间占循环时间从30%下降到20-15%。
（5）地面排矸能力要与装岩、提升能力相适应，其排矸能力应以不影响装岩，提升工作正常进行配置。目前大多数单位采用矸石落地，汽车排矸配套方式。为了提高地面矸石仓储备量，适当加大溜矸槽的高度，采用落地矸石仓，使提升排矸能力有一定的缓冲。
我国立井施工设备，已逐步发展成以伞形钻架，大斗容抓岩机为主，配以大提升机、大吊桶、整体金属模板、高扬程吊泵、稳车集中控制装置、凿井通风机等系列凿井设备。按照立井综合机械化配套中凿岩、装岩、支护、提升和运输各个环节相互匹配的要求，使设备综合能力最大限度得到发挥，取得快速、经济施工的效果。
三、大型机械化配套设备的相互匹配
立井施工机械化配套，就是根据立井工程条件，施工队伍素质和技术装备情况将各主要工序用的施工设备进行优化，充分发挥各种施工机械的效能，共同流畅的完成作业循环。各设备之间能力要匹配，主要应保证提升能力与装岩能力，一次爆破矸石量与装岩能力，地面排矸与提升能力，支护能力与掘进能力的匹配。
1.钻眼深度与掘进段高的匹配
一掘一砌的作业方式，段高越大，掘砌转换和清底的次数越少，效果越好。就施工设备和技术而言，段高要由一次打眼深度来确定。立井混合作业机械化施工，打眼以伞钻为主，段高H应是一次打眼的最大深度L乘以爆破效率K，即：H=KL，我国立井净直径一般为5-8m，炮眼深度范围为3.8-5.5m。因此，混合作业的掘进段高取3.3-5m。
2.一次爆破岩石量与装岩能力的匹配
抓岩机的生产能力与一次爆破岩石量有密切关系。炮眼越深，一次爆破矸石量越大，抓岩机连续工作的时间就长，装岩、清底和收尾时间所占的比例就相对减少，因而平均装岩生产率将有所提高。提高一次爆破岩石量是提高抓岩机生产能力有效方法。
3.提升能力与装岩能力的匹配
装岩和提升能力的大小对于立井施工速度的影响最大。因此，首先应使装岩能力和提升能力匹配。为了充分发挥抓岩机的生产能力，加快出矸速度，减少出矸时间。提升能力应大于抓岩机的生产能力，即q提>q抓。提升机的选择除了满足抓岩机生产能力外，还要保证伞型钻架等大型设备的有效升降。
4.吊桶容积与抓斗容积的匹配随着抓斗容积的不断增大，抓斗的张开尺寸也越大，抓斗装吊桶时的矸石流直径也越大，为了不使抓取的岩石在装入吊桶时撒落吊桶外。若矸石流断面积大于吊桶，则有矸石撒落。
5.地面排矸能力与提升能力的匹配
排矸能力一定要满足装岩和提升能力的要求，以不影响装岩提升工作连续进行为原则。地面排矸方法有自卸汽车排矸和矿车排矸两种。自卸汽车排矸机动灵活，简单方便，排矸能力强，是国内大型矿井用得最多的一种方法。为了解决在生产中提升和排矸不均衡的矛盾，可在井架卸矸方向设置矸石仓，可采用落地矸石仓。
6.井筒的支护能力与掘进速度匹配
在现浇混凝土的井筒中，由于采用了液压金属活动模板、大流态混凝土、混凝土输送管下料等新技术，使立模、拆模、下料、浇筑混凝土等工序实现了机械化，砌壁速度大大加快，砌壁占整个循环时间的比例在20%左右。提高井筒支护工作能力的关键是选择一套完整的机械化程度高的筑壁作业线，加快其速度，降低其占用施工循环的时间比例。
7.优化劳动组织，确保正规循环
掘进队负责井下掘砌工作，机电段负责井上下机电设备的运行及检修工作，运输段负责井口信号、翻矸及备料等，调度、通风段负责各段队的生产协调平衡及通风工作。全员上下密切配合，以掘进队为核心开展工作。掘进队实行四班作业制，其它辅助段队为三班作业制。
同时搞好平行作业，即打眼与检修大抓、绞车平行作业，脱模与下放中心线平行作业，浇筑混凝土与接压风管、处理井壁淋漏水平行作业，掘砌与壁后注浆平行作业等，保证了正规循环的实现。
四、结论
短段掘砌混合作业方式是一种行之有效的作业方式，实践已证明这种方式不但可取消临时支护，施工安全，而且适合大型施工设备发挥效率。主井施工设备的大型化、配套齐全和匹配合理至关重要，需视工程条件、队伍素质等进行慎重选择和优化匹配，以求最佳结合效果。
参考文献
[1] 张魁.立井施工[M].中国矿业大学出版社.2010-11-01.
[2] 黄德发.河南煤矿立井井筒设计与施工技术[M].煤炭工业出版社.2008年10月1日.
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