一种新型凿井技术在煤矿竖井井筒施工中的应用
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【摘要】介绍一种新型伞钻凿井技术在煤矿竖井井筒施工中的应用。文章主要阐述了该凿井技术工艺的结构原理、在竖井井筒施工的施工方法、安全注意事项及应用情况。
【关键词】 竖井伞钻推进器液压水气系统
中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
在煤矿建设中, 竖井井筒工程, 是整个矿井建设施工的“瓶颈”，井筒工程量虽然只但其施工工期往往占矿井建设总工期的35%-40%，随着煤炭开采深度的增加和井型的增大及高产高效矿井的建设，矿井建设总工期要求相应缩短。
竖井井筒施工，采用新型凿井伞钻机技术凿眼，具有凿岩效率高, 速度快，减轻工人的劳动强度等优点，同时减少钻具和钻杆用量，降低凿岩成本，提高钻孔深度和间排距的精度，使工程质量大大提高，改善了劳动作业环境, 有效地解决了基岩深孔爆破问题,
2、新型伞钻凿井技术工艺结构原理
2.1伞钻机的结构：主要由导轨式独立回转凿岩机、推进器、动臂、调高器、立柱、安装架、摆动架、支撑臂、液压水气系统等九部分组成。
2.2推进器
推进器共有6组, 分别固定在6个动臂上。每组推进器由导轨、滑座、中间扶钎器、补偿器、推进油缸、钢丝绳及调整部件等组成。主要为凿岩机钻凿炮眼提供推进动力、拔钎力及选择角度和导向。
2.3动臂结
动臂共有6组，均匀分布在立柱周围。每组动臂由动臂体、支臂油缸、倾斜油缸、补偿油缸机构、连杆、销轴等部分组成。主要用于把推进器平行移动至井筒底面所需炮眼的极座标位置，并在各油缸锁死后实现推进器空间位置的固定。
2.4立柱
立柱由吊环、顶盘、转臂支架、调高器等部分组成。立柱是伞钻的躯干部分, 调整调高器，将伞钻平稳地放在井底工作面上, 然后将支撑臂支泵。调高器由底座、导筒、滑柱、托臂、调高油缸等部分组成。
2.5支撑臂
支撑臂共有3组，均匀分布在顶盘上。其主要作用是支撑在井壁上，稳定伞钻。
2.6液压水气系统
液压水气系统由液压系统、水压系统和气动系统3部分组成。重要部件有油箱、油泵、操纵台、支撑臂升降油路、支撑臂伸缩油路、摆动马达油路、动臂支臂缸油路、平动油路、补偿油路、推进器倾斜油路、推进油缸油路、调高缸油路等组成。
3、竖井伞钻凿井技术工艺及安全注意事项：
3.1、施工顺序：伞钻机在地面试运行伞钻井口倒钩入井 井下倒钩、支钻、固定 开钻打眼施工工艺操作方法 井下收钻、倒钩、升井伞钻在地面维护检修。
3.2施工工艺
3.2.1施工前的准备工作
⑴组建伞钻凿井施工队伍，培训施工操作人员，编制《伞钻技术工艺施工安全技术措施》。
⑵编制工程施工图表，定人、定机、定时间检修。
⑶施工前，对施工工艺方法进行技术交底，安全确认。
3.2.2入井前的准备
⑴每班入井前须将伞钻机各油雾器都加满油后将油盖锁紧。
⑵检查各管路是否漏油、渗漏。
⑶操纵推进油缸使凿岩机上、下滑动，看其运行是否正常。
⑷检查钎头、钎杆水眼和凿岩机水针是否畅通，钎杆是否直、钎头是否磨损。
⑸检查吊环部分是否安全可靠，有无松动现象。
⑹检查操纵手柄是否在“停止”位置，检查机器收拢位置是否正确，检查软管外露部分是否符合下井尺寸。
⑺使用两根钢丝绳扣将凿井伞钻机上部和下部捆紧，防止松散。
3.2.3入井吊运、工作面固定施工方法及安全注意事项
⑴伞钻机入、升井，必须设专人统一指挥。
⑵提前与主提升机司机、井口、吊盘和工作面信号工把钩工联系好，讲明伞钻机下落的深度及注意的事项。
⑶伞钻机升、入井转倒钩时，井口的井盖门必须关闭。
⑷下放的伞钻机在通过吊盘升降口前，应停车检查是否有凸出部分刮碰吊盘。
⑸下放的伞钻机在距井底工作面约300mm距离时，停止下放，放下底座，将伞钻机坐在底座上，接通风、水管路。
⑹打开阀门，启动气动马达，使油泵工作，供给压力油。操纵立柱油路阀升起支撑臂、伸出支撑爪、撑住井壁。
⑺撑臂支撑位置要避开升降人员、吊桶及吊泵等设备位置以免碰坏设施，在支撑臂撑住井壁后，不可开动调高油缸，以免折断支撑臂。
⑻立柱固定时要求垂直井底平面，以免发生施工作业时钻孔偏斜和发生卡钎现象。
3.2.4工作面打眼施工方法及安全注意事项：
首先调整好伞钻机推进压力，将0-16Mpa压力表插头插入操纵台顶上的插座孔中，使钎头顶住井底，根据岩石软硬度进行调压。
施工时，利用动臂把推进器平行移动至炮眼极坐标位置。动臂的平行移动靠动臂的机械机构和液压系统组成的平动机构来完成。动臂的左右摆动利用立柱部分的摆动架、摆动马达、安装架、动臂体及液压操纵阀组成的动臂左右摆动机构来实现，动臂左右摆角为60°，实现辅助眼、周边眼的钻凿。
将伞钻机的动臂移动到打新钻眼的位置，启动补偿油缸，动臂顶部需缓慢顶靠在井筒表面。钻眼过程中，应随时注意排粉是否畅通，根据钎杆转动进度和凿岩跳动情况来判断打眼过程是否正常，用推进油缸和注水阀来控制，当排粉不良、钎杆转动过缓时，应减慢或停止推进，进行强风排粉。
凿岩钻眼完毕后拔钎杆时，应小风量或完全关闭凿岩机冲击部分，当钎头退出炮眼时，应立即停止转钎和降低拔钎速度，以免钎杆甩动过大。
工作面炮眼打完后，先将各动臂收拢，停在专一位置上，卸下针杆，将伞钻机放到最低位置，确保收拢尺寸，适当提紧悬吊的主提升钢丝绳，使主提升钢丝绳略受力，防止钻架倾倒，收拢三个支撑臂、收回调高油缸，用钢丝绳扣将伞钻机上下部捆紧，传递提升信号，将伞钻机提升到井口安放位置，此时一个工作循环结束。
3.3伞钻凿井技术在扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿竖井井筒施工中的应用情况
3.3.1伞钻凿井技术在扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿主井井筒施工中的应用
五牧场煤矿主井井筒施工掘进断面炮眼布置，掏槽眼选用直眼掏槽，施工直径按直径Ф1.8m进行布置，共8个眼。每面炮实际进尺达3.5～3.8 m，炮眼利用率为87%～95%，爆破效果非常理想。
五牧场煤矿主井井筒断面掘进施工，采用以往的人工手抱7655凿岩机打眼施工工艺，循环进尺时间统计平均为27小时，工作面所需施工人员19人。
主井钻孔爆破炮眼布置
采用新型伞钻凿井技术工艺施工后，循环进尺时间平均统计为20小时，工作面所需施工人员6人，采用伞钻机掘进施工工艺后，使五牧场煤矿主井井筒施工工期缩短了3个月。
3.3.2新型凿井技术在扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿竖井井筒施工中效果检验
新型伞钻机凿井技术工艺，在扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿主、副、风竖井井筒施工应用以来，收到了很好的效果，提高了凿岩钻孔效率,降低钻具和钻杆用量，改善了作业环境, 有效地解决了深孔爆破问题, 提高了工作效率，加快了施工速度。
4、结束语
新型伞钻凿井技术在竖井井筒施工中的应用，系统合理、效率高、速度快，操作方便、安全可靠，彻底地解决了几十年来手工打钻效率低、不安全的问题。
随着矿山开采深度的增加、井型的增大及高产高效矿井的建设，伞钻凿井技术工艺的应用，通过该凿井技术工艺的结构原理、在竖井井筒施工的施工方法、安全注意事项的阐述，及在扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿主井、副井、风井竖井井筒施工的应用，为今后竖井井筒施工，积累了丰富的宝贵经验，有利于推动矿井建设的步伐。
参考文献:[1]《煤矿建设安全规范》 2011年7月12日
[2] 扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿主井竖井施工组织设计说明书2008.01
[3] 扎赉诺尔煤业有限公司五牧场煤矿副井竖井施工组织设计说明书2008.02
作者简介:
张宪峰(1966- ), 男 辽宁省西丰县人,1995年毕业于辽宁大学，高级工程师，铁能集团公司技术专家，多篇论文在国家级刊物上发表，现为铁能集团矿建公司安监副处长。
张鹏寿（1964-），男 辽宁省法库县人，1987年抚顺煤校毕业 工程师 铁能集团矿建公司经理，多年来从事煤矿生产、安全、机电管理工作，现为铁能集团矿建公司经理 。
任宪友（1964-）男 辽宁省西丰县人，1985年毕业于抚顺煤校，工程师，多年从事煤矿机电管理工作，现为铁能集团矿大兴矿机电科主任工.
王俊伟：（1986-）男 2005年毕业于辽宁工工程技术大学，现为铁能集团矿建公司机电科科员.