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【摘 要】本文详细阐述了小康煤矿在施工西翼溜矸仓采用反井钻机进行导孔、扩孔,最后采用钻爆法将溜矸仓刷扩成型.反井技术的成功应用,不仅提高了施工速度,还提高施工安全性,为早日投入使用打下了基础.

【关 键 词 】反井技术;溜矸仓;应用

前言

小康煤矿以往采用小断面人工爆破打木垛逐段由下向上进行的反井方法,然后采用钻爆法刷扩

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成型,施工井下煤仓、采区煤仓、溜煤眼、上风眼、溜矸仓等的工艺复杂、生产效率低、劳动强度大、工作环境差,特别是安全性差,有害气体容易积聚.近年来反井钻机因其机械化程度高,运输方便、操作简单、能满足在防爆要求的环境下作业,钻机适应性强,且施工安全、成孔质量高,施工成本低的优点.反井钻机的应用,大幅度提高了巷道工程掘进施工速度.

1.工程及地质概况

西翼采区溜矸仓布置在西翼胶带大巷与西翼回风大巷立体交点处,溜矸仓采用立眼圆形断面,净直径3.0m,掘进直径3.8m,深度17.5m,采用钢筋混凝土浇注支护形式,设计强度为C30,壁厚0.4m,掘进断面11.3m2,净断面7.1m2.矸仓上口与西翼胶带大巷相连,下部与西翼回风大巷相连.

根据该溜矸仓附近巷道施工时所揭露的岩层分析,该溜矸仓施工时,所穿岩层主要为泥质粉砂岩和细砂岩,岩层走向方位角85°,倾角15°,岩层中等稳定,部分岩层整体性较差,构造较为简单,施工期间可能会有少量裂隙水.

2.施工设备及工艺

根据溜矸仓地质条件,选用LM-120型反井钻机施工,该钻机结构紧凑,安装运输简单,采用液压驱动,操作方便,整个钻进工序都是机械化作业.

反井钻机是连续钻进导孔的机械化设备,其施工工艺是先做好与溜矸仓连通的上下巷道,将反井钻机安装在上部巷道浇筑好的混凝土基础上,由上向下钻进小直径导向孔,导向孔和下部巷道贯通后,在下部巷道拆掉导孔钻头,安装扩孔钻头,由下向上扩孔,导孔钻进时破碎下来的岩屑由循环液带到上部巷道并清走,扩孔时破碎下来的岩屑靠自重落到下部巷道,装矿车运出.

3.施工前期准备

3.1 井巷工程准备

为了满足溜矸仓的矸石装矿车时空重车需要双道的生产要求,将溜矸仓下口巷道前后各30m扩大断面,由原先巷道净宽4.0m扩大到5.0m;由于此处巷道处于中等稳定围岩中,故巷道扩大断面后支护形式采用锚网喷支护形式,具体是扩帮后打锚杆、挂金属网、喷射混凝土,锚杆间、排距700×700mm,喷厚150mm(如图1所示).故在反井钻机施工前,先完成溜矸仓下部的西翼回风大巷扩巷的施工,并进行永久支护.


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3.2 施工钻机基础

对照溜矸仓施工图测量出溜矸仓中心坐标,而后按照反井钻机主机基础施工图施工钻机基础.因钻机的自重及作业时的扭矩、反钻压力均由基础承受,基础的施工技术要求较高,其施工质量直接影响成井质量.基础规格:2.5m×2.0m×0.6m,采用C20混凝土浇筑而成.

3.3 电源及供、排水管路的准备

在钻机安装前,必须将与钻机配套的供、排水及压风管路和供电设备及电缆敷设到作业地点.供电必须有专用设备,供水必须能满足需要量,并有一定的水压,在作业地点附近挖好集水坑,集水坑里设好风泵,风泵与排水管路连接好.

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3.4 钻机安装

钻机基础混凝土达到设计强度的30%后,开始进行钻机安装工作.首先将钻机立起,基本找正后,用“全站仪”对钻机的位置进行微调,将钻机找正后,立即打4根¢22×500mm等强锚杆来固定反井钻机.以确保反井钻机与基础牢固衔接,不发生移位.为便于开孔后检测校核,开孔钻杆角度调整好后,应在机架上下框架上做好后视点,并用红油漆标识出.

4.导孔钻进

待钻机基础混凝土达到设计强度的50%后,开始导孔施工,导孔直径为224mm,钻孔时,采用孔向测斜仪进行角度控制.钻杆加设时一般采用副泵提供的较小动力运行,钻杆丝扣之间力度适中,过紧容易损伤丝扣,过松钻杆容易脱落.为了便于拆卸钻杆,可在钻杆套接前于丝扣处加设少量10号铅丝.导孔开始施工时一般采用副泵提供较少的、均匀的动力,以免孔口周壁因振动过大开裂而难以成型.钻孔时,根据不同的围岩类别进行,实施不同的主、副泵工作压力、转速和适时装配稳定钻杆进行控制.在导孔钻进过程中,水源先进钻机的冷却器,对钻机进行冷却,冷却后的水放到清水池内,循环使用.

5.扩孔钻进

导孔结束后,要对导孔成果进行验收,合格后方可进行下一步扩孔工作.在溜矸仓下部拆卸导孔钻头,安装扩孔钻头,进入下一步扩孔施工,扩孔直径1200mm.扩孔开始时,因巷道顶板凹凸不平,扩孔滚刀不能同时接触岩石,所以入孔时采用副泵提供较小的、均匀的动力小钻压、低转速,以防钻头偏心受力过大而扭断钻杆.钻进施工中要求有较为稳定供水量,以使刀具能得到水冷却.扩孔施工时,钻杆的拆卸要特别注意卡瓦正确摆放及自身的完好程度,以免出现卡瓦突然断裂,造成扩孔钻头、钻杆脱落.当扩孔钻头距顶部2~3m时,采用慢速钻进,并仔细观察基础周围是否有异常现象,发现问题及时处理.


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6.刷扩成型

扩孔钻进完成后,拆除反井钻机,而后采用钻爆法由上而下逐段刷大成型,掘进段高控制在1.5m以内,溜矸仓扩孔每循环达到设计尺寸后,要及时在眼帮锚网喷进行一次支护.锚杆采用φ22×2400mm的全螺纹钢树脂锚杆,每孔用CK2335型锚固剂二支,锚杆的间、排距为700×700mm,五花眼布置,外露长度为300mm;金属网采用矿自制菱形网;混凝土喷射厚度50mm.直到施工至下锁口位置,再按设计安放溜矸仓下口顶部U型钢及固定锁口框,由下向上铺设漏斗部分模板.溜矸仓浇注壁内设双层立筋,外层立筋间距为500mm,内层立筋为400mm,立筋绑在帮锚杆上,横筋层间距为300mm,钢筋搭接长度为480mm(钢筋为¢16mm螺纹钢),见图2所示.模板采用木制模板,每层高1000mm,扩完溜矸仓后从下往上立模板,浇灌一层模板混凝土后再立下一层模板,每层模板要用撑木撑实固定牢固.浇注厚度为400mm.

7.结论

随着反井钻机在煤矿工程施工中的广泛推广和应用,工人的作业环境得到了有效改善,工程进度得以快速提高,但是对反井技术依然需要不断研究和总结,才能更进一步提高,更好地服务于矿井生产建设.

作者简介:

赵平,男,46岁,1990年7月毕业于辽宁省煤炭工业学校地下采煤专业,工程师,任小康煤矿地测科书记.

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