立井井筒

立井井筒工程量占矿井建设总工程量仅3.5％～5％，但其建设工期却占总工期的40％左右。随着市场竞争及提高经济效益的要求，加快立井施工速度，是缩短矿井建设工期的关键，特别是大于800m的深立井井筒，加快施工速度尤其重要。20世纪80年代全国煤炭基建立井平均月施工速度仅20～30m，1986～1996十年间全国立井井筒只有23次突破百米大关。中煤五公司第三工程处从1990年摩洛哥杰拉达煤矿Ⅲ号井井筒(净径为中6.8m，井深为785.1m)施工开始，首次系统运用立井机械化配套作业线，并于同年3月和11月分别创月成井106.4m 和107.6m的好成绩，全年共施工井筒569m，两个水平马头门及井底车场80m，立井平均月成井速度为81.3m。随后于1993年10月在山东省枣庄矿务局付村煤矿(年产4Mt)副井井筒(净径为Φ8m，井深为547.7m)施工中，再次运用立井机械化配套作业线，月成井创120.1m 全国同类井型最高记录，且全井筒平均月成井速度达78m。1996年8月中煤五公司三处中标了河北宣东二矿副井井筒工程，该井筒净径为Φ6.5m，井深为850.3m。根据合同要求全井筒月平均施工速度不能低于80m。针对上述要求，三处提出了“立井机械化快速施工的研究计划”，于1997年12月17日填报了1998年科学技术项目计划任务书，同年12月20日由中煤五公司批准同意上报省部计划，1998年6月24日由江苏省煤炭工业管理办公室同意立项。通过宣东二矿副井井筒立井机械化快速施工的研究与实践，中煤五公司三处成熟地利用立井机械化配套作业线，井筒自1997年7月3日正式开工，到1998年2月18日共7个半月计成井816.0m，平均月成井108.8m。其中1997年9月～1998年2月基岩段施工连续6个月成井713.6m，平均月成井118.8m，最高月成井146.0m，最高日成井7.2m。创国内立井井筒快速施工新记录，且工程质量经煤炭工业部河北工程质量监督中心站评定为优良工程，经原国家煤炭工业局评为1998年度全国煤炭系统优质工程。1998年11月由中煤五公司三处完成厂《立井机械化快速施工研究成果报告》。该项技术研究成果已通过了江苏省煤炭工业管理办公室组织的技术鉴定，并获得1999年度的江苏省煤炭工业科学技术进步“一等奖”。经过多年来国内、外各类立井井筒施工实践形成了立井井筒机械化快速施工综合配套的施工方法。

一、技术特点

1．根据立井井简直径、深度及地质条件来合理配置机械化装备，实现快速施工。

2．施工各工序之间紧密衔接，有利于实现正规循环作业。

3．井筒开凿后立即进行永久支护，不需进行临时支护，节省临时支护时间和材料，既减化了施工工艺，确保了施工安全，又有利于降低工程成本，增强企业的竞争力。

4．各工种实现专业化，按“滚班制”作业，充分调动了人的主观能动性。

5．掘砌段高一般3～5m，有利于深孔爆破的实施，充分发挥机械化装备的优势。

二、适用范围

1．本工法广泛适用于煤炭、黑色金属、有色金属、稀有金属和非金属等各类矿山工程立井井筒施工。

2．适用于井筒净直径不小于Φ4.5m，最大可达Φ8.0m以上。

3．井筒深度无限制，井筒越深越能发挥机械化快速施工性能。

4．井筒涌水量要求小于10m3 / h，水量超过10m3／h时应采取综合治水措施，否则将影响机械化设备效率的发挥，施工速度、井壁质量等将受到一定的影响。

三、工艺原理

本工法工艺核心部分就是按“四大一深”工艺进行施工，即提升选用凿井专用“大提升机”，配“大吊桶”；出矸选用“大抓岩机”；凿岩采用“伞钻深孔”光面爆破。实例之一：断面布置图及机械化配套示意图分别见图1、图2。

图1 副井井筒施工断面布置图

图2 立井机械化配套示意图四、工艺流程及操作要点

1．本工法的工艺流程如下：

依次反复循环，每一循环时间一般为24h，实例之一：基岩段正规循环图表见表1。

表1 基岩段正规循环图表

2．操作要点。

(1)最佳提升设备的配套。立井施工所需各种材料、人员上下，尤其是爆破后的矸石等全部需提升设备从井下工作面提到地面(或从地面下放到工作面)。因此要确保立井快速施工得以实现，前提条件之一就是要配备足够的提升能力来满足快速施工的需要。当井筒净直径<Φ5m，且井筒深度较浅时宜布置单钩提升；当井筒净直径>Φ5.5m，井筒深度较深时只要施工断面允许尽可能布置双钩提升。提升机选型应根据井筒直径、深度等综合确定，吊桶大小应与提升机相配套。

(2)最优打眼爆破设备及技术。立井施工速度与爆破效果有直接联系，而爆破效果由打眼设备及技术所决定。立井尤其是深立井施工，打眼宜优选伞型钻架，配YGZ—70导轨式高频凿机凿岩。当井筒净直径为Φ5～Φ6m 时，选用FJD—6型伞钻，当井筒净直径为Φ6．5～Φ8m 时宜选用FJD—6A型或FJD—9型伞钻较为有利。爆破技术宜采用深孔光面爆破技术，T220型高威力水胶炸药，反向连续式装药结构，5段毫秒延期电雷管分组并联方式。实例之一：基岩段炮眼布置见图3、基岩段爆破参数、爆破效果预期与实际对照分别见表2、表3。

图3 基岩段炮眼布置图

(3)最优出矸与排矸设备的配套。立井快速施工每一循环中，出矸时间往往占40％～50％，如何缩短出矸占用的时间是快速施工得以实现的重要因素。目前国内立井快速施工出矸一般均优选HZ—6型中心回转抓岩机出矸，当井筒净直径>Φ6.5m，井筒深度>500m时，只要施工断面许可应优先考虑两台中心回转抓岩机出矸。实例之一：在净直径Φ6.5m、井深850．3m施工时，布置了2台中心回转抓岩机，实践证明两台中心回转抓岩机同时出矸，使抓岩速度提高了近一倍，小班出矸时间缩短了2h左右，仅此一项整个井筒出矸时间就节省了500h，工人劳动强度也降低了30％以上，同时也提高了清底质量，为后续工作创造了良好的条件，提高了找平精度，使立模工作准确、快速。

表2 基岩段爆破参数表

表3 基岩段爆破效果预期与实际对照表