【矿业实务】顾士东 教材精讲班课件 30-第一篇-第6章-6.2.3-立井井筒掘进机施工方法及其应用-6.2.5-立井钻眼爆破施工作业循环图表编制

6.2.3立井井筒掘进机

施工方法及其应用6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用立井井筒掘进机施工方法，基于排渣方式的不同，有上排渣立井掘进机施工方法和下排渣立井掘进机施工方法。立井掘进机施工方法的优势主要体现在：（1）机械化程度高，降低了人员的劳动强度。（2）地面远程作业，提高人员安全性。（3）效率高、施工速度快。变传统钻眼、装药、爆破、通风、出渣、井壁支护等顺序作业的工序为掘进机截割、出渣、井壁支护平行作业，速度得到显著提高。（4）减少围岩扰动，避免围岩破坏。扰动破坏几乎为零。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用知识点一

上排渣立井掘进机施工方法1）吊桶提升上排渣立井掘进机系统组成井下布置掘进机主机和后配套系统。掘进机主机完成掘进、出渣、支护等工作，后配套系统完成提升、出渣、通风、排水、供水、供电等工作（1）破岩系统立井掘进机主机采用盘形滚刀进行破岩，主机驱动系统控制掘进方向，采用撑靴推进系统撑紧井壁，掘进行程结束后撑靴换步进行下一循环掘进作业。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（2）出渣系统：包括刀盘刮渣装置、垂直提升装置和吊桶提升系统3大部分接力共同完成岩渣的出井工作。（3）支护系统：一般根据实际工程条件进行独立设计，该种类型掘进机也称为SBM全断面立井掘进机。如果采用预制管片地面拼装支护结构，这一类型的掘进机称为CJM沉井法立井掘进机。（4）导向系统：在井筒中心布置一套垂线装置，为井筒中心各设备的标定校准提供基准参考，采用图像定位算法得出旋转角，最终达到设备导向的目的。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（5）纠偏系统立井掘进机整机设计有稳定器和撑靴推进系统，当掘进主机相对井筒轴线发生倾斜时，通过控制不同区域的油缸油压使油缸产生位移行程差，不断调整主机姿态最终使主机轴线回正6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用2）吊桶提升上排渣立井掘进机钻井施工作业（1）始发工作井施工采用分体始发掘进作业。设备最小的始发井深度应保证撑靴可以入井，待主机始发掘进一定深度后，组装地面提升悬吊系统，钢丝绳与吊盘后配套连接，形成完整系统。为便于设备始发，井口需提前进行锁口施工，始发井深度应超过设备撑靴高度，始发井内径应大于井筒设计净直径200mm以上，满足主机组装的需要。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（2）掘进机组装：组装主要分为两部分，掘进主机组装和吊盘后配套组装。掘进主机采用由下至上的组装顺序。吊盘后配套采用分层法，逐步安装每一层平台。（3）掘进机调试调试主要分为：组装确认、供电调试、控制调试、液压调试、功能调试五大步骤，以保证设备运行正常，状态良好。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（4）井筒掘进施工设备调试完成后，复测井筒中心及设备中心，进行始发掘进。由于井筒直径大于刀盘开挖直径，在掘进前期，适当加大撑靴及稳定器撑紧力，保证刀盘开挖过程不发生偏斜。进行始发掘进时采用小贯入度、小推进速度缓慢掘进，待设备撑靴进入井筒稳定地层后，及时调整掘进参数，恢复正常掘进。主要工序包括：掘进出渣、井壁支护、换步作业、管线延伸、姿态调整等。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用掘进出渣：掘进时撑紧撑靴、撑紧稳定器，启动斗式提升机、刮板输送机，之后启动刀盘，准备掘进施工。支护每次的段高为1.5m,设备每1m换步一次，每掘进3m支护两次，水管、风管等每6m延伸一次。井壁支护：井壁支护与掘进主机相互独立，可灵活采用锚网喷支护或模板浇筑支护。换步作业：换步时需要增加稳定器的撑紧力，同时刀盘停转，待设备停止运行后，收回撑靴撑紧油缸，之后收回推进缸，将撑靴下移，完成换步。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用管线延伸：每掘进6m后，对管线进行延伸，需要延长的管线有风筒、供水管、排水管。姿态调整：采取掘进自动导向系统和人工测量相辅的方式进行立井掘进机姿态监测。（5）掘进机拆卸及出井：首先拆解提升吊盘出井，然后是掘进主机。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用知识点二

下排渣立井掘进机施工方法1）利用导井下排渣立井掘进机系统组成针对地质条件较好、岩石稳定或经地层改性后稳定的地层，且具有下部巷道的矿山井筒工程，通过先开凿导井作为溜矸孔立井掘进机系统能够实现掘进破岩、排渣、井壁支护同时作业，互不干扰。（1）反井钻机：主要工作是完成导井的施工，导井直径通常为1.2～1.8m,施工方法是先从上向下钻进导孔，然后从下向上扩孔钻进，形成导井。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（2）立井掘进机立井掘进机可以完成包括破岩、装岩、运输、临时支护、永久支护等工序。破岩机构：滚刀破岩，为实现滚刀破碎的岩屑顺利滑落入导井，钻头体的井底角为45°。在钻头体前段设置了一个超前孔钻头，可在导孔偏斜和塌帮的情况下进行扫孔作业。支撑推进机构：承受反扭矩和反推、拉力，还通过油缸的伸缩，调整掘进机的钻进方向和进行纠偏降斜。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用支护系统：采用锚喷或现浇混凝土井壁支护，利用多层吊盘起到保护掘进机和进行支护作业的目的如需进行混凝土井壁砌筑，可采用吊盘带整体模板，随着钻进同时进行井壁浇筑。（3）辅助系统立井掘进机施工时，地面需要布置凿井井架和提升机，还需要布置井下排矸系统、排水系统以及形成施工所必需的通风系统。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用2）利用导井下排渣立井掘进机钻井施工作业（1）导井钻进:反井钻机完成直径1.2～1.8m的溜渣导井,用于立井掘进机凿井时的溜渣、排水、通风等。（2）锁口施工:地面首先进行临时锁口的施工（3）掘进、排渣与支护掘进机利用滚刀进行破岩，破碎岩渣沿井底锥形面滑落至导井，由下部运输设备装运。支护可采用锚喷支护、锚喷网支护，或采用整体现浇混凝土支护。6.2.3立井井筒掘进机施工方法及其应用（4）辅助作业通风：一般不需要单独设立通风装置，特殊情况局部通风排水：如果地层涌水量大，须预先采用地层改性方法封堵涌水，稳定地层。少量涌水可直接通过导井流到井筒下部，汇入矿井的排水系统排出。（5）掘进机拆卸及辅助设施安装掘进完成后，将吊盘提升出井并拆除，同时拆除钻头扩展部分，再将立井掘进机整体提出地面，最后进行井筒的安装工作。习题演练针对吊桶提升上排渣立井掘进机始发工作井施工，下列说法错误的是（

）A.采用分体始发掘进作业B.最小的始发井深度应保证吊盘后配套可以入井C.便于设备始发，井口需提前进行锁口施工D.始发井内径应大于井筒设计净直径200mm以上答案：B解析：设备最小的始发井深度应保证撑靴可以入井，待主机始发掘进一定深度后，组装地面提升悬吊系统，钢丝绳与吊盘后配套连接，形成完整系统。6.2.4立井井筒反井施工方法及其应用6.2.4

立井井筒反井施工方法及其应用知识点一

立井井筒反井施工方法已有井巷通达井底水平的情况下，可采用反井施工方法。反井：井底向地表开挖的小断面井筒，面积通常2～8m2左右，可用来上下人员、进行提升运输和溜矸排渣、通风等立井井筒反井施工方法：先从下向上施工小断面反井，然后自上而下刷大井筒断面，并浇筑混凝土井壁，利用反井向下进行排矸、通风、排水，井底进行出渣运输、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应用前提条件：必须要有通达井筒井底水平的通道，方能组织反井施工和安排井筒刷大掘砌的排矸和排水工作。应用：生产矿井的新建井筒或后期井筒延深工作、井下煤仓。立井井筒反井施工方法需要先自下向上施工反井。反井施工方法根据工程条件和装备情况可采用下列几种方法：1）普通钻眼爆破法需要布置提升、排矸和梯子3个隔间，施工空间小，环境差。通常开挖高度不宜大于50m,目前已不再使用。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其应用2）反井钻机法：目前普遍采用的施工方法首先自上而下钻凿一个直径200～500mm的导孔，与井底贯通后，安装扩孔钻头，然后自下而上进行扩孔钻进，扩孔直径大小满足排渣要求，通常为1.0～2.0m。采用反井钻机施工反井，施工安全，速度快，效益好。3）其他方法反井施工还可以采用深孔爆破法、吊罐法、爬罐法等，这些方法开凿高度有限，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应用知识点二

立井井筒反井钻机施工工艺立井井筒反井钻机施工是具备条件的立井井筒首选的施工方法。其施工工艺主要包括：（1）施工准备（2）导孔钻进（3）扩孔施工（4）井筒掘砌（1）施工准备：首先要开凿到达井筒井底的通道，然后进行相关的施工准备工作。（2）导孔钻进：自上向下进行，控制好偏斜率，尽量避免发生堵孔、塌孔事故。钻进过程通常利用泥浆进行排渣。6.2.4

立井井筒反井施工方法及其应用（3）扩孔施工：在井下安装扩孔钻头，利用钻杆上提扩孔钻头并旋转破岩进行扩孔钻进，同时利用扩孔而成的反井进行通风。（4）井筒掘砌：自上而下进行井筒的刷大和混凝土浇筑工作。施工作业可以采用短段作业，也可以采用长段作业。目前国内还研制出了反井井筒钻机。该钻机在扩孔施工中，扩孔钻头通过一次或分次扩大，一次性钻进达到井筒的掘进断面直径。习题演练模拟题：反井利用反井钻机施工反井是目前普遍采用的施工方法，自下而上进行扩孔钻进，扩孔直径大小主要满足井筒刷大时排渣的要求，通常为（）A.100-200mmB.200-500mmC.1.0～2.0mD.8.0～10m答案：C6.2.5

立井钻眼爆破施工作业循环图表编制6.2.5

立井钻眼爆破施工作业循环图表编制知识点一、立井井筒正规循环作业组织立井井筒正规循环作业组织，是采取措施使各辅助工作尽可能与主要工作平行交叉进行，充分利用作业空间和时间，使循环时间缩短到最低值通常以钻眼、装岩及永久支护作为组织正规循环的主线，实施平行交叉作业。实现多工作平行交叉作业，互相协作，紧密配合6.2.5

立井钻眼爆破施工作业循环图表编制知识点二

立井井筒施工循环图表编制编制循环图表时应首先了解井筒技术特征，包括井筒穿过岩层的地质和水文地质条件、井筒施工工艺和施工装备、施工作业人员的技术水平和施工习惯等。循环图表的编制方法：1）拟定月进度。2）确定每月用于掘进的天数。采用平行作业或短段单行作业时，每月掘进天数为30d；采用长段单行作业时，掘进一般占掘、砌总工时的60%-70%，当采用现浇混凝土作永久支护时，可取70%,即月掘进天数为21日。6.2.5

立井钻眼爆破施工作业循环图表编制3）综合选择日循环数和炮眼深度。4）进一步确定各工序的时间。5）确定循环总时间。循环总时间计算：T=t1+t2+t3+t4t1

t2

t3

分别为钻眼、装岩、支护时间t4为辅助作业时间，约占掘进循环时间的15%-20%注意，支护时间需要根据施工作业方式确定是否加入进行计算。6.2.5

立井钻眼爆破施工作业循环图表编制编制循环图表安排施工顺序时，以采用班初装岩、班末爆破的方式较为适宜，可以根据占工时最长的装岩工作完成的情况，随时调整炮眼深度，确保正规循环的正常进行。且作业人员可在班末爆破前升井，避免人员