东胜地区冻结法凿井冲积层中深孔松动爆破技术研究与应用
深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用
深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用1. 地质概况四台矿地质构造异常复杂,断层、冲刷、陷落柱成组成群揭露且遍布各盘区,严重影响工作面的正常掘进和回采,为改善采掘衔接紧张局面,减少搬家次数,提高煤炭回采率和巷道利用率,我矿对深孔松动爆破技术进行攻关,在实践中不断总结深孔松动爆破的各项技术参数,为我矿顺利完成各项生产指标发挥了重要的作用。
2. 问题的提出松动爆破是指充分利用爆破能量,使爆破对象成为裂隙发育体,不产生抛掷的一种爆破技术。
我矿过去在过地质构造岩体时多采用浅孔松动爆破技术,但对于掘进和综采,孔深1.5m浅孔松动爆破向前延伸破坏岩体的距离不足1.0m,在推进过程中,无法满足综采或掘进一个班的进尺,为降低机组载荷,防止机组损坏,只能频繁的打眼、爆破来降低机组截割时的负荷。
为改变这种状况,我们采用了深孔松动爆破的技术。
3. 深孔松动爆破技术参数的确定3.1 最小抵抗线的确定炸药在岩体中爆炸,根据爆炸对岩体的破碎效果可分为压碎圈、松动圈、振动圈,在松动圈内,爆破产生的冲击波和爆生气体将岩体碎裂成裂隙体。
3.1.1 径的计算式中:rp松动圈半径;p应力波初始径向应力峰值,p=ρ0d12(rc / rb)6n/8;α应力波衰减值,;d1炸药爆速,m/s;ρ0炸药密度,kg/m3;rc药包半径,mm;rb炮眼半径,mm;st岩体抗拉强度;ν泊松比;n压力增大系数,8~11。
3.1.2 最小抵抗线的确定炸药在一定深度内自由面爆破,当最小抵抗线大于松动圈半径时,形成压缩爆破(内部爆破);当最小抵抗线不大于松动圈半径时,形成松动爆破;因此,我们在实践中确定最小抵抗线为松动圈半径。
将试验数据d1=3600m/s、ρ0=1000kg/m3、rc=25mm、rb=28.5mm、st=45kgf/cm2、ν=0.36、n=10代入上式得rp=1323mm,因此我们确定炮眼间距为1~3m。
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用摘要:结合某煤矿中央回风立井冻结表土段凿井施工工程, 该井筒深1005m, 其中冻结段深618m。
介绍了在冻结法施工中所采用的综合机械化配套方案和多项新技术、新工艺、新设备, 实现了快速施工。
关键词: 冻结法;立井井筒;机械化配套设备;快速施工中图分类号: TD262 文献标识码: A文章编号:近年来,冻结法凿井施工技术应用越来越广泛,尤其对于冲积层较厚的煤矿建井施工能有效起到安全快速的作用。
所谓冻结凿井法(freeze sinking method),即是采用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行凿井的特殊施工方法。
1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程,1883年德国最早用人工冻结法开凿立井,我国是1955年首次在开滦林西煤矿开凿风井中开始应用。
冻结法是特殊凿井的主要方法之一,虽然需用设备较多,工期较长,成本较高,但安全可靠,施工技术较成熟。
现结合工程实例,就实现快速施工所采取的相关技术措施作简要探讨。
该煤矿中央回风立井, 井筒净直径7.5m, 深度1005m, 其中冻结段深度618m, 基岩段深度387m。
冻结段为双层钢筋混凝土井壁, 混凝土强度等级C50~C75。
井筒冻结段穿过第四系表土层, 主要以粘土和砂土为主。
1 凿井施工综合机械化配套方案井筒冻结表土段快速施工的关键环节是掘进、提升运输和砌壁;应根据井筒表土层实际情况和合同要求,合理选用能满足相应工序要求的施工设备。
选用综合机械化配套设备如下:CX55型挖掘机掘进,多台风镐、凿岩机、铁锹等刷帮,HZ-6型中心回转式抓岩机装矸。
主提升为2JK-4.0×2.1(Ⅱ)E型提升机,配单钩5.0m3 吊桶提升。
副提升为JKZ-2.8/15.5型提升机,配单钩4.0m3吊桶提升,座钩式自动翻矸;矸石落地后,铲车装载,自卸式汽车排矸。
设置3 层吊盘, 采用4台德国产JZ-25/1300 型稳车悬吊, 提落集中控制。
深孔松动爆破技术在较难抽采煤层掘进工作面的应用
况来看 , 虽然 采取 了上述 措施 , 掘进 工 作 面 的进度 但 始终徘 徊在 4 / 0m 月左 右 , 井 生产 接 替 非 常 紧张 。 矿 其 主要 原 因 是 主 采 煤 层 透 气 性 差 , 气 性 系 数 为 透
0 0 39~ . 7 ( a d , 孔 瓦 斯 流量 衰 .4 0 1 56 m / MP ・ ) 钻 减 系数 为 0 2 58~ .9 ~。为 了解 决煤 层 透 . 4 0 4 26 d
中岭矿 井是 贵州 省迄 今 为止 瓦斯 涌 出量最 大 的 矿井 。2 0 0 7年矿井 实 际 产 煤 2 0万 t 目前矿 井 绝 0 。
对 瓦斯 涌 出量 为 14 5 m / i, 9 . r n 相对 瓦斯 涌 出量 最 a 大为 7 .4 m / , O 9 t为煤 与瓦斯 突 出矿井 。 矿井 可采 及局 部 可 采煤 层 从 上 至 下 编号 为 1 ,
2 2 深孔 松动 爆破 孔与 瓦斯抽 采孔设 计 .
气 性差 、 放效 果不 理想 的问 题 , 井 与有 关 单位 合 抽 矿 作 , 10 3掘进 工作 面进行 深 孑 松 动 爆破 的研 究 , 在 3 1 L
以提高掘 进工 作 面单 进 水 平 , 保 矿 井 正 常 安 全 生 确
中图分类 号 : D 1 . ; D 3 . 3 文献 标志 码 : 文 章编 号 :0 8— 4 5 2 1 ) 5— 0 5— 3 T 72 6 T 253 C 1 0 4 9 (0 0 0 0 6 0
06年 全 面建 成 投 产 , 井 位 于 贵州 毕 矿 节地 区纳雍县 中岭镇 境 内 , 计生 产能 力 30万 ta 设 0 /, 1 2井 , 为平硐开拓 , 矿 均 设计 3个采 区 3 综采工 作 个
冻结法凿井井壁破裂原因分析及对策
冻结法凿井井壁破裂原因分析及对策贾成刚【摘要】By briefly analyzing the geological conditions of vice mine and Aiming at the rupture causes of No.1 shaft in Chagannaoer,Inner Mongolia,the author proposed improving early strength of concrete and laying polystyrene foam board,which guaranteed shaft construction safely through the expansion of the unstable strata and gave experience for shaft freeze sinking construction of similar geological conditions.%分析内蒙查干淖尔一号井井筒破裂的原因,有针对性地采取了提高混凝土早期强度、铺设聚苯乙烯泡沫板等措施,使井筒施工安全穿过了膨胀性的不稳定地层,为相似地质条件下井筒冻结法的施工提供了经验。
【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】2页(P90-91)【关键词】冻结法凿井;井壁破裂;施工;支护【作者】贾成刚【作者单位】中煤科工集团武汉设计研究院,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TD265.3查干淖尔一号井位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗南部查干淖尔镇境内,该矿井是查干淖尔矿区开发的第一对矿井,矿井设计生产能力8.0 Mt/a,采用立井开拓,中央并列式通风系统。
矿井投产时共布置3个井筒,分别为主斜井、副立井和回风立井。
主斜井净宽5.0 m,井筒倾角16°,斜长740.0 m;副立井净直径9.0 m,垂深210.0 m;回风立井净直径6.0 m,垂深210.0 m。
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用摘要:结合某煤矿中央回风立井冻结表土段凿井施工工程, 该井筒深1005m, 其中冻结段深618m。
介绍了在冻结法施工中所采用的综合机械化配套方案和多项新技术、新工艺、新设备, 实现了快速施工。
关键词: 冻结法;立井井筒;机械化配套设备;快速施工中图分类号: TD262 文献标识码: A文章编号:近年来,冻结法凿井施工技术应用越来越广泛,尤其对于冲积层较厚的煤矿建井施工能有效起到安全快速的作用。
所谓冻结凿井法(freeze sinking method),即是采用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行凿井的特殊施工方法。
1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程,1883年德国最早用人工冻结法开凿立井,我国是1955年首次在开滦林西煤矿开凿风井中开始应用。
冻结法是特殊凿井的主要方法之一,虽然需用设备较多,工期较长,成本较高,但安全可靠,施工技术较成熟。
现结合工程实例,就实现快速施工所采取的相关技术措施作简要探讨。
该煤矿中央回风立井, 井筒净直径7.5m, 深度1005m,其中冻结段深度618m, 基岩段深度387m。
冻结段为双层钢筋混凝土井壁, 混凝土强度等级C50~C75。
井筒冻结段穿过第四系表土层, 主要以粘土和砂土为主。
1 凿井施工综合机械化配套方案井筒冻结表土段快速施工的关键环节是掘进、提升运输和砌壁;应根据井筒表土层实际情况和合同要求,合理选用能满足相应工序要求的施工设备。
选用综合机械化配套设备如下:CX55型挖掘机掘进,多台风镐、凿岩机、铁锹等刷帮,HZ-6型中心回转式抓岩机装矸。
主提升为2JK-4.0×2.1(Ⅱ)E型提升机,配单钩5.0m3 吊桶提升。
副提升为JKZ-2.8/15.5型提升机,配单钩4.0m3吊桶提升,座钩式自动翻矸;矸石落地后,铲车装载,自卸式汽车排矸。
设置3 层吊盘, 采用4台德国产JZ-25/1300 型稳车悬吊, 提落集中控制。
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术适用范围近年来,我国东、西部地区深井建设中普遍遇到深厚复杂岩土层,冻结法是其最主要的凿井方法。
本技术适用于表土层厚度800m以内,含水岩层深度1000m以内的复杂岩土层中凿井,突破了深厚复杂岩土层下固体资源开发的凿井技术瓶颈制约,推广应用前景广阔。
技术原理在待开凿的井筒周围钻冻结孔;在孔内下入钢质冻结管,再在冻结管内下入塑料管,形成冻结器;在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,使周围地层冻结,形成筒形冻土墙—冻结壁;而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁,形成永久的封水与支护结构。
关键技术冻结井壁关键技术:井壁永久荷载和冻结压力理论,双层复合井壁和单层井壁设计理论,适应表土层沉降的井壁结构及其设计理论,井壁防裂技术、接茬防渗技术,(钢纤维)高强混凝土井壁施工技术。
冻结壁关键技术:冻结壁厚度设计理论,多圈管冻结壁发展厚度与平均温度计算方法,分圈异步冻结技术,高效保温局部冻结技术,预防冻结管断裂技术,控制冻结技术,冻结孔内缓凝水泥浆固管封水技术。
工艺流程1、打井筒检查孔;2、确定冻结深度;3、确定井壁结构与材料,设计井壁厚度等;4、设计冻结壁的厚度及平均温度;设计冻结方案、工艺和冻结孔位置等;5、打冻结孔,下入钢质冻结管和塑料供液管,形成冻结器;同时建制冷站;6、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,冻结地层形成合格冻结壁;7、掘砌施工井壁;8、停冻,拔出供液管并充填冻结管。
主要技术指标(1)可开凿表土厚度达800m的特厚表土井筒、富水岩层深达1000m的井筒;(2)井壁(钢纤维)混凝土强度等级可达(CF100)C100;(3)可预防冻结管断裂及冻结孔导水淹井事故;(4)可预防深厚表土层沉降引起的井壁破裂灾害;(5)与传统的双层复合井壁技术比,新型单层冻结井壁技术壁厚减少近50%。
典型案例1、深厚表土层冻结法凿井技术:已施工49个表土厚度达400-754m(创世界纪录)的井筒,井壁混凝土设计等级达CF90。
冻结法凿井冷冻孔施工技术应用
求, 泵压能够满足纠斜时给螺杆提供足够动力 的要求 , 同时 由于施 工 的井 段多 为 第 三 、 四系松 散 地 层 , 量 不 泵 宜过 大 。综合考 虑 , 该钻 井工 程选 用 TB 一岛 5 w /0泵
可 以满 足 工程施 工 的需要 。 2 I 4 动力 .. 钻机 配备 1 O w 电机 , 1k 泥浆泵 配备 9 k 电机 。 0w 2 1 5 测斜仪 器 ..
层。
③石 灰粉锯 末泥浆 : 这种 泥浆 主要 是处理 冲积层 的
漏失 和翻孔 。
④ 白土聚丙烯 酰胺 泥 浆 : 种泥 浆 质量 较 高 , 这 应用 较广 , 是钻探 中常 用的优 质泥浆 。
3 防斜 纠斜 钻进 施工
下 钻前上好 钻头 , 双钳 紧扣 , 编织袋 将钻用 范 围越来 越广 阔 , 于 对 冲积层 较厚 的煤 矿建 井 施 工 能有 效 地 起 到安 全 快 捷 的 作 用 , 场 前景较 好 。冻结 井施 工前期 冷冻 孔 的钻 孔质 市
量 十 分重要 , 时甚 至决定 着冻 结井施 工 的成 败 。偏斜 有 是 影 响冷冻 孔质 量 的关 键 问题 之 一 。 由于冷 冻 孔 施 工 间距小 (. ~ 2 7 , 1 2 . m) 因此 一 旦 发 生 偏 斜 就 容 易 造 成 “ 穿孔 ” 事故 , 无形 中增 加 了冷冻 孔施 工难 度 。本 文 主要 对 冷 冻孔施 工过 程 中 的防斜纠 斜 问题 进行 了深 入研 究 , 并 整理 出 了一套科 学 有效地 施工 方案 。
2 ~3次 。然 后开高 速快速 扫 孔 2次 。这 样做 的 目的主 要是 修正 钻孔 , 防孔斜 。所 加 钻 杆必 须 双钳 紧 扣 , 预 防 止在 划 眼 、 扫孔 时脱扣 。
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析作者:李长河来源:《中国·东盟博览》2013年第08期【摘要】在煤矿建井施工中,冻结法凿井施工得到广泛应用。
冻结法凿井施工具有安全性和快捷性等特点,这是目前在煤矿施工中的主要的应用技术。
冷冻孔施工技术对于冻结法凿井施工有着至关重要的作用。
【关键词】冻结法;冷冻孔;冷冻孔施工文章编号:1673-0380(2013)08 -0195-01用冻结法建井施工最早源于西伯利亚。
西伯利亚人在进行金矿勘探工作中发现,含有金的砂石、矿层一般都深藏在附着着砂或粘土的冲基层下。
这些冲基层往往含有很多的水分,这为开采带来麻烦。
于是,西伯利亚人想到利用自然的冷冻来帮助矿井的建设和开采工作。
随后,人工冻结法就逐渐的代替了自然冻结法以完成矿井的建设。
1883年,德国率先运用了冻结法凿井技术,使矿业开采进入到了冻结法凿井时代。
在1955年,中国的矿业开采也引入了冻结法凿井技术。
并在1956年,完成了运用自己的国产设备,自己设计凿井施工,将冻结法邹静技术在全国范围内进行了推广,并得到广泛的应用。
目前,冻结法施工技术仍然是我国主要的矿业凿井技术。
在冻结法凿井施工中对于冷冻孔施工技术的要求十分重要,因此本文将对于冷冻孔施工技术的应用进行细致分析。
冻结法凿井施工技术的机理,主要是通过对施工工程周围岩层中的水进行防治侵入的一个过程,通过形成临时的冻土墙来起到隔离水的作用。
而冷冻孔施工技术就是为保证形成冻土墙而做的前期准备工作。
为了更好的形成冻土墙,需要在施工范围内的井筒周围钻孔,在钻孔内放入冻结管,所有冻结管与供液管组合成冻结器,通过盐液的循环,最终形成冻土墙已达到开采的过程。
一、冷冻孔数目要控制在合理范围内在设计施工中对于井筒周围冻结管所形成的冻土圆柱要精心核算,冻土圆柱构成冻土墙,而冻土墙的设计必须要能够承受井筒周围岩石与水对于井筒所产生的压力。
根据岩石的热物理性和岩石的成分、粒度,岩层含水的性质和含量,以及冻土墙需要的冻结时间、冻土墙需要冻结的温度进行认真测量计算最终确定冻土墙的厚度。
深孔松动爆破技术在7213综采工作面的应用
b l a s t i n g t e c h n o l o g y i n 7 2 1 3 c o mp r e h e n s i v e mi n i n g f a c e ,On t h e b a s i s o f a n a l y z i n g t h e p i r n c i p l e o f d e e p h o l e l o o s e b l a s t i n g
Ab s t r ac t : i g n e o u s r o c ks o f 7 21 3 c o mp r e h e n s i v e mi ni n g f a c e i n me c h a n i z e d r o a d wa y,d u in r g t h e a d v a n c e wi l l c a us e s e r i o u s d a ma g e t o ma c h i n e r y a n d e q u i p me n t ,a f f e c t Ad v a n c e s p e e d。 Fo r t h i s p r o b l e m ,Tr y t o a p pl y t h e d e e p h o l e l o o s e
。
袁 店二井 7 2 1 3综 采 工作 面位 于 8 1 采 区 中部 , 东 临 7 2 1 2工 作 面 ( 尚未 开 采 ) , 西临 7 2 1 5工 作 面 ( 尚 未 开 采) , 南临 7 2 1 6工 作 面 ( 尚未 开 采 ) , 北至 8 l采 区轨 道 石 门保 护 煤 柱 。7 2 1 3工 作 面 走 向 长 1 1 2 4 m, 切 眼 长 1 8 6 m, 面积 2 0 9 0 6 4 m , 标 高 …3 6 4 5 3 7 m, 煤 层 平 均 厚度 3 . 3 2 m, 煤层 平 均倾 角 9 . 5 。 , 工作 面 内煤层 总体 表 现 为单 斜构 造 , 该 面 地 质 构 造 较 复 杂 。工 作 面在 机 巷 掘 进时 遇火 成 岩 , 从机巷打钻探 , 如果直接推过去 , 有 可 能对 割煤 机 、 转 载机 、 破 碎 机 有 过 大 的伤 害 , 且 影 响 煤质 , 经过综 合 分 析 , 确 定 提 前采 用 在 机 巷做 深 孔 预 裂 爆破 , 降低 火 成 岩 的 整 体 硬 度 , 减 少 对 煤 机 截 齿 的 损 伤, 采用 直接 推 过火 成岩 墙 连续 回采 方案 。 二、 爆破 前 的设 计和 准 备 - 深 孔松 动爆 破 设 计 主 要 包 括 选 择 爆 破 器 材 , 确 定 炮孔 深 度 、 炮孔直 径、 钻孔 方向、 炮 孔 数 目、 炮孔布置 、 装药 参数 等 。爆 破 器 材 : 采 用 高性 能 大 功 率 钻 机 实施 深孔 松 动爆破 的钻孔 工作 , 为 增 强破 岩 作 用 , 设 计 采 用 特制 二 级煤 矿许 用炸 药 、 煤 矿 许用 电雷 管 、 煤 矿 许 用 导 爆索 , 连 线方 式 为 串联 , 配备 Q L一 2 0 0型 强力 起 爆 器起 爆, 采 用 封 泥充 填 。炮 孔 直 径 和 药卷 直 径 : 钻凿 7 5 m m 的炮 孔 直径 , 特 制二 级煤 矿许 用炸 药 , 药卷 直径 6 3 m m。 三、 爆破 工 艺和 流程 ( 一) 炮孔布 置 7 2 1 3综 采工 作 面 沿 机 巷 道设 计 二 排 炮 孔 , 应 布置 在 回采 高度在 中间位 置并 呈三 角形 。 炮孔 间距 : 1 2 0 0 m m; 炮 孔排 距 : 8 0 0 mm。 具体 布置 如 图 1 所示 。
中深孔松动控制爆破技术在三山岛金矿的应用
根据 基 坑 开挖 设计 轮廓 线 ,在 离 设计 边 线 3~ 0 10c 的位置 , 行 于设 计边 线 钻垂 高 1. m坡 度 0 m 平 23
为 7o 6 的预裂孔 全部 施工 完毕 之后 , 装药 连线 实施 预
收 稿 日期 :02 0 — 1修 订 日期 :0 2 0 — 0 21—50 ; 21—62 .
裂爆 破 。 主爆体 共分 2层实 施深 孔 松动 爆破 ,从 东南 向 西 北逐 段 、 分层爆 破 , 机械 挖运 。 层爆 破 、 上 清运 完成 之后 , 再进 行下 层钻 孔爆 破 。
该 竖井恰 好 穿过 地表露 头 5 矿体 。为 了减少保 安 矿 柱 的损 失 , 决定 在施 工 回风 竖井 前 , 用基 坑开 挖 的 采
似 工程 设 计 提 供 参 考 。
关键 词 : 坑 开挖 ; 裂 爆破 ; 基 预 中深 孔松 动控 制爆 破 ; 差爆 破 ; 微 爆破 网路 中图 分 类 号 :D 3 T 25 文献 标 识 码 : B 文 章 编 号 :0 5 2 1 (0 2 0 — 0 8 0 10 — 5 8 2 1 )4 0 5 — 4
钻孔 , 孔径 9 钻孑 深度 ( : 深 L H s e L( 0mm; L )孔 = / ne 。 i +
为 基 坑 深 度 ; 为 轮 廓 孑倾 角 ; 为 轮 廓 孔 超 深 , L 取 L= . m)孔 距 ( :L 一 般 取 ( ~ 2 d 取 08o 03 ; )孑 距 8 1 ) , . m;
首 先 对基 坑 边坡 轮廓 进 行预 裂爆 破 ,然后 对 主爆 破
体 进行 中深 孑 松动 爆破 。 L
填塞 长度 : 预裂 孑爆 破填 塞 长度 取 l 装药 结 构 : L m; 采 用  ̄ 2 石乳 化炸 药 , 内采 用 径 向不耦 合 装 p mm 2岩 3 孔 药 , 包 沿孔 深 间 隔分布 。具体做 法 : 要求 的每 孔 药 按 装 药量 、药 卷 直径 及 间隔距 离将 药 卷 捆绑 在 沿孔 深 敷 设 的 导爆 索 上 , 将 其 捆 绑 在 沿 孔深 敷 设 的竹 片 再
冻结法凿井技术在立井施工中的应用
冻结法凿井技术在立井施工中的应用1 冻结法凿井原理冻结法起源于天然冻结,随着人工制冷技术的发展和应用,出现了人工冻结。
冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿,井筒直径大小和深度基本不受限制。
通常,当存在不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层,地下水含盐量不大,且地下水流速较小时(流速V<17~10m/s),均可使用冻结法。
冻结法凿井就是在不稳定含水地层中进行施工时,利用人工设置的冻结管,在冻结管内循环冷媒剂,将井筒周围岩层的热量带走,冻结形成封闭的圆筒——冻结壁,抵抗地压、承受水压力和隔断地下水,在冻结壁的保护下进行开挖地层和砌筑井壁的一种特殊施工方法。
冻结法凿井在煤矿特法建井中具有明显的优势,既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层,既可应用于立井,又可应用于斜井及风道口工程,适应性强,安全可靠。
2 工程实例某煤矿主井井筒深度805m,井筒净直径7.5m, 最大掘进直径12.4m,最大掘进工作面积121m2;井筒采用双层钢筋混凝土井壁支护, 双层井壁自上而下分5次变厚, 其总厚度为1.10~2.30m,井壁混凝土强度等级为C40~ C75;内外壁之间夹2层1.5mm厚的聚乙烯塑料板, 外壁外侧增加1层厚25~75mm的聚苯乙烯泡沫板。
该矿矿区表土层厚568.45m,主要成分为砂(砾)、砂质黏土、黏土。
砂砾层富含水, 最厚的砂(砾) 层为18.00~19.51m,砂砾层累计总厚度为309.5m,黏土层累计厚度为253.7m。
根据井筒地质检查孔冻土试验报告, 该井筒表土层厚, 黏土层含水量小,试验土层的冻结温度较低,其土层冰点温度平均为-1.7℃,最低达-2.8℃;冻土强度偏低,冻胀特性明显, 试验各个土层最大冻胀力平均为0.58MPa, 土层最大冻胀率平均为3.06%。
2.1 冻结技术与制冷设备2.1.1 冻结技术设计参数1)冻结深度。
冻结深度确定合理,可节省冻结费用,保证井壁质量,加快建井速度,同时能防止涌水冒砂事故,做到安全可靠。
安徽理工大学科技成果——特厚表土层冻结法凿井关键技术研究及其应用
安徽理工大学科技成果——特厚表土层冻结法凿井关键技
术研究及其应用
应用领域
深厚冲积层冻结法凿井技术适用于在厚粘土层、厚流砂层、地下水大流速地层和膨胀地层中的建井工程,最大冻结深度达到1000m 以上,可以施工煤矿主、副竖井、风井及其他工程的井筒。
技术内容及特点
冻结法是在深厚不稳定含水地层采用的最为常用的特殊凿井方法。
新建矿井多具有穿越表土层深厚(400m-700m)、地压大、地质条件复杂等特点,如淮南矿业集团丁集矿,井筒穿过表土层厚532米左右;山东巨野矿区龙固矿,井筒穿过表土层厚度为546米,口孜东矿冻结深度达到717米等,因此多采用冻结法施工井筒。
该技术针对深厚冲积层含粘土层特厚、井径大、地质水文条件复杂的具体情况下,攻克了深厚冲积层冻结法凿井施工关键技术,创出了目前穿越表土层最深、单层粘土层最厚的快速、高效施工的国内最好成绩,确保井筒冻结段施工的顺利完成。
主要技术经济指标
冻结段外壁采用掘砌混合作业方式,使用整体下行式金属活动模板配铁刃角架砌壁,根据不同土性,段高分别采用 3.5m(砂层)和2.4m(粘土层)。
内壁施工采用多工序平行交叉作业,使用11套金属组装模板循环倒模。
在吊盘的下方悬挂一辅助盘,在井筒内形成4个工作平台。
在吊盘上层盘进行塑料板铺设工作、中层盘进行钢筋的绑
扎、下层盘稳模浇灌、辅助盘拆模洒水养护井壁。
集成了一套从冻结工程、掘砌工程到信息化监测的冻结法凿井关键技术,包括:冻结井内外壁高强、高性能混凝土配制、冻结方案优化、冻结钻孔评价、冻结工程监测与预测、掘砌施工优化、井壁监测和井壁可缩性接头设计等一系列成套技术体系。
浅谈某煤矿冻结法凿井施工技术
浅谈某煤矿冻结法凿井施工技术[摘要]通过冻结法凿井冷冻孔施工技术在冲积层较厚的煤矿建井施工过程中的应用,简要的介绍了冻结和凿井施工中所采取的技术措施。
[关键词]深厚表土层井筒冻结防片帮孔1工程概况该煤矿某井设计井筒净直径5.5m,深409.5m。
井筒表土段厚349.7m,采用冻结法施工,冻结深度382m。
冻结段井壁为双层钢筋混凝土结构,外壁厚450~700mm,内壁厚500~850mm,混凝土强度等级C30~C50。
表土段内、外层井壁间敷设1层1.5mm厚的塑料软板,外层井壁与井帮之间铺设25~50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板。
井筒冻结壁设计厚度5.6m,冻结盐水温度-28~-32℃。
冻结设计控制层位为表土段下部粘土层,冻土平均温度-15℃。
冻结时间井筒试挖前估算为65d,试挖后为145d。
井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。
主圈冻结孔采用差异冻结方式,冻结深度360m/382m。
辅助孔综合考虑井筒掘砌速度、冻结时间、冻结壁厚度及整体强度、防片帮等要求,采用双圈插花布置方式。
其中外圈辅助孔穿过基岩风化带,深355m;内圈辅助孔深130m。
冻结孔布置参数见附表。
冻结管均为低碳无缝钢管。
主圈孔冻结管规格为φ133mm×(6~7)mm,内箍焊接连接;辅助孔冻结管规格为φ159mm×6mm,内箍焊接连接。
供液管均为φ75mm×6mm 塑料管。
井筒于2011-09-19完成冻结钻孔施工,09月20日开始冻结。
至11月4日开机冻结46d后,水文孔全部冒水,表明冻结壁已交圈。
11月12日井筒试挖,11月26日正式开挖。
至2012-01-25,360m井筒掘砌外壁工程及16m壁座工程完工,表土段掘砌外壁平均月成井120.5m,最高月成井152m(2011年12月)。
2主要施工技术措施2.1冻结工程2.1.1采用合理的冻结方案井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。
冻结法凿井表土段爆破技术研究与应用
冻结法凿井表土段爆破技术研究与应用普通钻爆法在某矿副井冻结段的应用证明,只要爆破参数选取合理,相关措施处理得当,不仅能够避免爆破对冻结壁、冻结管的破坏,而且極大降低工人劳动强度,提高生产效率,缩短施工工期,有效满足现场生产需求。
希望通过文章的介绍,对相关工作提供借鉴。
标签:冻结法凿井;快速施工;普通钻爆法引言冻结法凿井在施工过程中由于冻土进入开挖荒径,导致人工掘进施工难度大,施工进度慢,劳动强度高,无法满足生产需求;而冻结段普通钻爆法施工技术的引入不仅降低了工人劳动强度,而且从根本上解决了施工效率问题,有效保证现场生产进度。
1 施工概况某矿副井井筒设计净直径Φ7.5m,井深1000.7m。
冻结深度725m,表土段厚536.65m。
井筒施工掘砌至冻结段外壁绝对标高-443.75m处时,每模循环时间超过67小时。
根据现场对井帮温度及冻土入荒实测数据分析,该段井壁井帮温度达到-16℃以上,井筒已完全冻实。
拟采用普通钻爆法施工替代人工掘进施工。
2 爆破参数及爆破方式2.1 爆破参数冻结段普通法爆破参数表冻结段普通法预期爆破效果表2.2 爆破方式使用直眼掏槽,中深孔光面爆破。
每循环放炮、出矸时间控制在16个小时左右,正规循环时间不超过40小时。
3 配套设施采用FBD-8.11伞钻打眼、配备Φ49mm麻花钻杆、Φ55mm金刚石钻头钻眼,CX55小型挖掘机及中心回转抓岩机装岩、出矸。
4 保证措施(1)严格按照爆破图表标定眼位开眼。
(2)严格控制钎子偏斜和炮眼深度,以保证各炮眼之间的平行度。
(3)掌握当前阶段冻结管的偏斜状况,控制周边眼成孔角度。
(4)放炮期间严格控制盐水管路关闭与开启,并观测盐水漏失情况。
5 问题与处理爆破期间炸药受低温以及炮眼中水结冰、体积膨胀而引起的乳化炸药的静压减敏从而导致拒爆现象频现,致使无法达到预期爆破效果,施工过程中采用如下措施,成功解决拒爆问题,取得良好效果。
(1)将炸药放入PVC管内后再放入炮眼利用PVC管隔绝炸药与外界接触。
松动爆破在露天煤矿煤层开采中的应用
抗爆破振动,爆破后无法单独处理夹矸,并且装药附近煤层 70%左右,爆破成本 1.44 元/吨(见附表)。
破碎明显,不利于提高块率。
(2)实验段二
(2)钻 孔 至 煤 底 板 下 方 10cm。 钻 孔 至 煤 底 板 下 方
①第二实验段位于首采区中段至南西侧段,该部位通
10cm,主要考虑夹矸底层煤爆破后装载机便于装车,并且钻 过现场钻孔记录共计:钻孔深 748m,152 个孔位,单个平均
传统挖掘机采煤工艺,出煤块率不足 50%,且严重影响产品
②爆破器材:a. 选用毫秒延期导爆管雷管;b. 选用 2#煤
质量,制约煤矿经济效益,为解决这一现状,必须尝试新的 矿许用乳化炸药;c. 采用 MFB-2000 型起爆器。
适合本矿现状的开采方式。为此,我们提出了煤层松动爆
③布孔方式:采用单排布孔。
孔低于煤层 10cm,可减少因爆破造成地的装药附近煤层破 孔深约 4.92m,孔径为 Φ100mm。
碎,提高块率。实验结果,即保持了夹矸层的完整性,又保
②爆破器材:a. 选用毫秒延期导爆管雷管;b. 选用 2#煤
证了夹矸底层煤的爆破效果。
矿许用乳化炸药;c. 采用 MFB-2000 起爆器。
作者简介:周金固(1983~),中共党员,硕士研究生,2004 年 9 月至 2008 年 6 月在河北工程大学取得采矿工程专业本科学历,2008 年 7 月在 冀中能源股份有限公司邢东矿参加工作,2012 年 9 月至 2014 年 6 月在河北工程大学取得矿业工程领域专业硕士研究生学历。 现任鄂尔多斯市东胜区平梁张大银煤矿总工程师。
装车方式 挖机
爆破、装载机
单价(元/吨) 4 2
块率 50% 70%
吨煤爆破成本(元/吨) 0
松动爆破技术在井筒贯通中的应用
爆破技术B lasting technique松动爆破技术在井筒贯通中的应用尤克成1,舒顺龙2,齐小磊1(1.锡林郭勒盟山金白音呼布矿业有限公司,内蒙古 锡林郭勒盟 026000; 2.山东黄金矿业(沂南)有限公司,山东 临沂 276317)摘 要:本次平巷贯通井筒工程采用松动爆破法,贯通前采用爆破漏斗实验确定贯通地段的最小抵抗线和炸药单耗等基本参数。
松动爆破施工时采用合理的降震措施,本次贯通达到了较好的效果,可以对以后的施工起到指导作用。
关键词:爆破漏斗实验;降震措施中图分类号:TD235.4 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)10-0190-2Application of loose blasting technology in wellbore penetrationYOU Ke-cheng1,SHU Shun-long2,QI Xiao-lei1( 1.Xilinguole Meng shandong gold Bai yin Mining Co. Ltd.,Xilinguole Meng 026000,China;2.Shandong gold mining (Yinan) Co., Ltd.,Linyi 276317,China)Abstract: The loose blasting method is adopted in the tunnel perforating shaft engineering, and the basic parameters such as the minimum resistance line and the single consumption of the explosive are determined by the blasting funnel experiment before the penetration. Reasonable blasting measures are adopted in loose blasting construction. This connection has achieved good results, which can play a guiding role in the future construction.Keywords: blasting funnel experiment; shock reduction measures爆破作业是矿山生产中的日常工作,在矿山实际生产过程,因生产需要,个别工程需对爆破作业产生的飞石、冲击波、震动等爆破危险进行控制,从而保证生产安全达到预期效果。
深厚冲积层冻结法凿井技术研究现状与展望
深厚冲积层冻结法凿井技术研究现状与展望周长山;张鹏【摘要】总结了近年来深厚冲积层冻结法凿井技术的发展成果,重点分析了冻结设计和井壁设计理论与方法,以及井筒掘砌技术现状,并对深厚冲积层冻结凿井技术今后的研究工作进行了展望,以推动冻结法凿井技术的发展.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)022【总页数】2页(P157-158)【关键词】深厚冲积层;冻结法凿井;现状;建议【作者】周长山;张鹏【作者单位】山东省肥城矿业集团公司梁宝寺二号井筹建处,山东肥城,271600;中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TU9430 引言我国华东、华北经济发达地区浅层地质条件好的煤田,绝大部分已得到充分开发,其中不少煤田已经枯竭,需要开发深厚表土所覆盖下的煤田。
山东、安徽、河南、河北等省以及东北地区,已经探明深厚表土覆盖下的煤田储量983亿t。
但这些矿井大多都要穿过400 m~800 m的深厚表土层,在这种复杂的地质条件下,用常规的建井技术已经不可能,必须考虑采用特殊的凿井技术。
冻结法凿井是目前我国立井特殊施工的首选技术[1]。
冻结法凿井是在井筒开挖之前,首先在欲开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔,孔内安装冻结器,低温盐水在冻结器中流动,吸收其周围地层的热量,在松散、含水不稳定地层中形成冻结圆柱,冻结圆柱逐渐扩大并连接成封闭的、满足设计厚度和强度的圆筒—冻结壁,以抵抗土、水压力,隔绝地下水和井筒的联系,并在冻结壁的保护下进行井筒掘砌,以便安全穿过含水地层,是一种特殊的凿井方法[2]。
人工地层冻结法原则上可适用于任何含水地层,无论是砾石层、砂层还是黏性土层,当具有一定含水量时均可通过人工制冷的方法临时改变岩土性质以固结地层。
完善和发展人工地层冻结理论和技术体系将不仅具有重要的社会效益,而且具有良好的经济前景[3]。
据初步统计,到目前为止,我国采用冻结法施工的立井井筒约540个,累计冻结长度约120 km[4]。
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东胜地区冻结法凿井冲积层中深孔松动爆破技术研究与应
用
摘要:东胜地区泊江海子矿中央回风井在冻结法凿井过程中采用了冲积层中深孔松动爆破技术,通过选择合理的爆破参数和装药量,既保证了良好的爆破效果,又确保了冻结管的安全,极大地提高了施工效率。
关键词:冻结法凿井;快速施工;中深孔松动爆破
abstract: the east wins jianghaizi ore in the central return air tabor well in freezing method adopted during the cut well in alluvial layers deep hole loose blasting technology, through the choice of reasonable blasting parameters and charge, not only ensure the good blasting effect, and ensure the safety of the freezing pipes, and greatly improve the construction efficiency.
keywords: freezing method well cut; rapid construction; in the deep hole loose blasting
中图分类号: s277 文献标识码:a 文章编号:
简介
泊江海子矿井工业广场内设有主井、副井、中央回风井三个井筒,其中风井先行动工施工,其井口标高+1384.5m,深度583.5m,设计净直径7.6m,最大掘进直径10.1m。
采用冻结法施工,冻结深
度550m。
其冻结段主要岩性为砾岩、中、粗粒砂岩和砂质泥岩。
在井筒施工至累深90m左右时遇到一浅紫色砾岩层,砾径一般在3~30mm,少部分砾径在150mm左右,砂砾约占5%,砾石占90%。
此时冻土已扩至井筒内部,井帮温度为-5℃左右,冻结后的砾岩胶结程度较高,砾石致密而坚硬,使用风镐和高效风铲挖掘效率非常低下,每班进尺仅500mm左右,给施工进度带来了极大的影响。
因此,为了加快施工进度,安全快速地通过该砾岩层,并为副井和主井的后续施工提供参考经验,在实践中开展立井人工冻土松动爆破研究是很有必要的。
爆破参数
冻结法凿井的松动爆破施工的主要难题在于立井井筒周围有一圈按照一定半径和间距布置的冻结管,人们担心一旦爆破的震动过大,就有可能造成冻结管破裂、漏盐水,造成极大的经济损失和安全隐患。
目前,国内有大量冻结基岩段爆破施工的实践经验,而冻结表土段的爆破则多处于试验研究阶段,少数矿井进行了表土段浅孔爆破施工的尝试,而冻结表土段的中深孔爆破则少有成功的工程案例。
研究证明,由爆破震动引起冻结管破裂的几率非常小,而真正引起冻结管破裂的原因在于冻结壁的变形量过大[1]。
因此,爆破参数的确定必须综合考虑冻结管距周边眼的距离、冻结壁强度等因素,严格控制周边眼装药量和总装药量,尽量减小爆破震动对冻结壁的影响。
2.1 确定基本参数
根据爆破漏斗原理,爆破作用指数n=r/w=0.75时为松动爆破。
而研究表明,当炮眼密集系数m=e/w=1.0~2.0时,炮眼周围各个方向上的爆生裂隙都能充分发展,岩石的破碎数量和破碎质量都能达到最佳值[2]。
根据冻结砾岩的实际情况,取m=1.0,这样使得各个炮眼的间距基本一致,每个炮眼周围不存在薄弱点,爆破作用比较均匀,形成以炮眼为中心的放射状爆生裂隙,各个炮眼的裂隙交叉相连,起到松动破碎岩石的作用。
因此,结合井筒掘进断面、岩石力学性质等,拟采用6圈共150个炮眼。
风井井筒掘砌采用高度为3.8m的液压金属整体模板,采用中深孔松动爆破技术一掘一砌施工,因此岩石松动深度范围应不小于3.8m,拟定炮眼深度4.2m。
采用秒延期电磁雷管,防止震动波叠加。
t-220nd型抗冻岩石水胶炸药,其爆速≥4.0×103m/s,猛度≥12mm,规格为φ35×300mm,炮眼直径定为45mm。
2.2 确定装药量
根据风井井检孔资料,该砾岩层厚91m。
根据该砾岩层的力学性质,考虑到松动爆破的性质以及炮眼个数、密集系数等因素,第一个循环少量用药,然后通过观察爆破效果,逐步增加药量,直至达到理想的爆破效果且不对冻结壁有明显的破坏。
经过几个循环的实践,最终确定总装药量为234kg。
2.3确定周边眼参数
上面已经提到,引起冻结管破裂的主要原因是冻结壁的过度变
形,因此周边眼的参数设计至关重要。
为了避免对冻结壁造成大的破坏,必须在周边眼和井筒荒径之间留一定距离,严格控制单孔装药量,同时确定适当的密集系数也非常必要。
配套设施
采用sjz-6.9型伞钻配6部ygz-70型导轨式凿岩机打眼。
为了提高打眼速度,采用φ45mm的十字型合金钻头,打眼放炮时间基本上控制在6个小时之内。
采用2jkz-3.6a/12.96和jkz-2.8/15.5绞车配5m3大吊桶双钩提升,两台hz-6型中心回转式抓岩机同时出矸,cx75型挖掘机清底(刷帮困难时,挖掘机加装破碎头破碎岩石),通过这一系列配套设施,使每一段高出矸时间平均控制在13小时左右,极大地提高了施工效率。
保证措施
打眼前必须严格按照爆破图表,用井筒中心线精确标定眼位,严格按照标定的眼位开眼。
打眼时严格控制钎子偏斜和炮眼深度,保证各炮眼之间的平行度,确保辅助眼和周边眼眼底落在同一平面上。
采取有效的炮眼封堵措施,封泥长度不小于1m。
在炮眼施工完后,尽快装药连线,缩短炸药在炮眼内的停留时间,防止温度过低的环境降低炸药性能。
根据冻结钻孔偏斜图,及时掌握当前阶段冻结管的偏斜状况。
周边眼严禁向外扎。
对于冻结管向内偏斜较大的方位,在打眼时做好标记,必要时放炮前通知冻结站关闭偏斜较大冻结管的盐水循
环。
冻结站加强炮后对盐水循环系统的监测,发现盐水循环异常应立即查明原因,及时处理。
施工过程中密切关注井帮情况,若发现有渗水或黄色水迹,应及时通知冻结站进行检查。
实践效果
风井井筒冻结砾岩层采用中深孔松动爆破,炮后岩石块度均匀,上抛量少,采用挖掘机和中心回转抓岩机基本能够直接出矸。
周边眼痕率达到了80%以上,有效避免了对冻结壁的破坏。
帮部用人工或挖掘机破碎头破碎。
松动深度达到3.8~4.0m,满足一掘一砌的施工要求。
通过中深孔松动爆破以及其配套设施,使正规循环时间平均控制在22小时左右,月成井达109m,极大地提高了施工效率,达到了安全、快速穿过该砾岩层的目的,并且为副井和主井的施工提供了经验。
结论
通过上述研究和实践证明,在井筒冻结段进行中深孔松动爆破,只要选取的爆破参数合理,保证措施得当,能够避免对冻结壁的破坏,有效的保护冻结管。
同时极大地提高施工效率,缩短建井工期,创造巨大的经济效益。
参考文献:
[1]杨维好,黄家会. 冻结管受力分析与试验研究[j]. 冰川冻土,1999,21(1):33-38.
[2]宗琦,傅菊根,徐华生. 立井冻土掘进爆破技术的研究与应
用[j]. 岩土力学,2007,28(9).。