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许楼主井巨厚砾石层快速施工实践0

2019-11-10 21:26:45来源:励志吧0次阅读

许楼主井巨厚砾石层快速施工实践

摘要:山东七五生建煤矿许楼主井在巨厚冻结砾石层中采用机械化配套和中深孔爆破施工,月均成井破百米,创全国同类地质条件最高纪录。关键词:冻结;巨厚砾石层;机械化;中深孔;爆破1  概况山东省七五生建煤矿许楼主井井筒位于山东省微山县夏镇境内,该井筒设计净直径为510 m ,全深70314 m。井筒穿过的地层依次为: 第四系表土层厚57195 m ,侏罗系巨厚砾岩段总厚217 m ,以下为二迭系下统下石盒子组和二迭系下统山西组,其中217 m 的巨厚砾岩段为目前我国建井史上所遇到的最厚砾石层。根据井筒检查孔所进行的流量测井资料,井筒砾石层涌水量取值为98 m3/ h 。该井筒采用冻结法施工,冻结段深度329 m ,其中表土层以下的217 m 巨厚砾岩段全部冻结,砾岩段冻结的目的是为了封堵涌水。砾岩段支护形式为外壁C30 混凝土(厚200~300 mm) 、内壁C30 ~C55 混凝土(厚250~400 mm) 。已经竣工的许楼副井井筒也是采用冻结法施工,其冻结深度同主井井筒,与主井井筒相距60 m左右。根据副井井筒的施工经验,由于砾岩段裂隙发育、岩石胶结差、砾岩粒径大小不一和砾石强度极高,因此冻结砾岩层施工难度极大,主要表现为卡钎严重(手抱钻打眼的卡钎率最高达86 %) ,爆破效果差,极易出现瞎炮、抽炮和残炮,处理起来不仅费工费时,而且极具危险性,严重影响了施工速度(整个砾岩段的平均进度仅25 m/ 月) ,对冻结单位、掘砌单位和业主均造成了巨大的经济损失。2  试验研究为了加快巨厚砾岩段的施工速度,吸取许楼副井的经验教训,为我国同类地质条件的井筒施工探索路子,我们在许楼主井进行了一系列的大胆试验。许楼主井砾岩段冻结管圈径为1114 m ,施工时冻土平均进入荒径212~310 m ,井帮平均温度为- 316~ - 618 ℃,冻结效果较为理想。首先进行的试验是增加人力采用风镐破碎掘进,结果证明不仅操作工人的劳动强度大,风镐钎头磨损异常严重,而且进度缓慢,一个小班(6 h) 仅能掘进012 m 左右,事实证明该方案不可行。其次进行的试验是与合肥矿机厂联合研制了井筒专用液压破碎挖掘机,其原理是借鉴公路用的混凝土路面破碎机,采用液压和振动的力量破碎砾岩,但由于井筒断面有限,机械效率较低,最终没有取得成功。在手抱钻打眼卡钎严重、风镐掘进速度缓慢、液压破碎挖掘机没有成功的情况下,决定试验采用FJD26A 型伞钻打眼施工。由于伞钻采用机械钻进和机械拔钻,眼深在118 m 以下没有发生过卡钻现象;采用密打眼少装药、串并联方式分段起爆,效果良好,试验初获成功。但许楼主井冻结砾岩段采用317 m 大模板砌筑外壁,为了配合大模板施工和加快施工速度,必须加大炮眼深度采用中深孔爆破。根据《矿山井巷工程施工及验收规范》( GBJ 213290) 第412128 条的规定,炮孔距冻结管的距离不得小于112 m ,炮孔深度不宜大于118 m。既要确保冻结管安全,又要加大炮眼深度。为解决该问题,我们又与中国矿业大学北京研究生部、安徽理工大学等单位进行了合作,研究在井筒冻结砾岩段采用中深孔爆破的科学方法,即在保证井筒冻结管安全的前提条件下,如何能够打好深孔和取得良好的爆破效果。3  中深孔爆破方案经过理论计算和试验摸索,最终采用了以下爆破方案:(1) 炮眼深度。冻结管圈径为1114 m ,掘进荒径最大为616 m ,炮眼距冻结管平均214 m 左右(6 # 、28 # 冻结孔除外) ,符合规范要求。掏槽眼深度为212 m ,崩落眼和周边眼深度为210 m。试验中曾采用的炮眼深度最深达到217 m (超过规范900mm) ,未出现异常现象。(2) 爆破器材。①炸药:所用伞钻配套钻头直径为50 mm ,炸药采用淄博五二五厂制造的抗冻型2 # 岩石水胶炸药,规格为400 mm 45 mm(018 kg/卷) , 爆轰性能好,产生炮烟少。②雷管:采用8 # 半秒延期导爆索导爆管,既防止爆轰波叠加损坏冻结管和井筒设施,又避免产生大块矸石;使用前应对雷管作导通检测,分组使用。起爆电源采用地面380V 动力电。(3) 装药量。根据试验结果,在药量低、眼数少的情况下,频繁出现抽炮、残爆或产生大块矸石,并崩坏模板、刃脚、吊盘等井筒设施。经过逐渐增加炮眼数目、加大装药量,本着多打眼,少装药的原则,全断面一次放炮,以上问题均得到克服并趋于稳定,每在炮进尺都在1185 m 以上,且光面光底效果良好。(4) 装药结构。采用将炮头放在眼孔底部、雷管朝上的反向装药结构,以免雷管塑料线大角度受折,影响传爆 。(5) 联线方式。采用大并联的联线方式。采用8 # 电雷管引爆,导爆管二级传爆的爆破络 。电雷管数目为2 个;每个导爆管最多带15 个炮头,以保证爆破的正常进行。(6) 周边眼布置。由于该砾石层比较坚硬,爆破眼痕率均在90 %以上,且炮后围岩松动性小,为避免因欠挖而用风镐刷帮的困难,布眼时应按设计荒径进行,这样有可能出现下部略微超挖的现象(因伞钻打眼时须带一定角度) 。(7) 循环作业方式。成立专业班滚班作业,即伞钻打眼班、大抓出矸班、清底班、操平支模班、砌壁班, 两掘一砌。4  配套组织、安全措施及其他  (1) 配套组织。为加快施工速度,采用溜灰管下料,经分灰器浇进模板;施工中采用MJ Y 型317 m高整体金属大模板、FJD26 型伞钻凿眼(为防止卡钎采用50 mm 十字形钻头) 、HZ26 型中心回转抓岩机、3 m3 大吊桶、单滚筒大绞车、自动计量自动上料的混凝土集中搅拌站、挂钩式翻矸、自卸汽车排矸等配套的机械化作业新工艺。(2) 冻结管保护。①根据冻结管偏斜图,严格控制周边眼的倾角,确保周边眼与相邻冻结管的距离大于112 m ,且与冻结管距离 较近的周边眼装药量要严格控制,确保冻结管的安全。②每次放炮前要关闭冻结管,放炮后检查冻结壁有无盐水渗漏(即有无断管) 现象。(3) 压风防冻。在井口和吊盘上分别采用过滤式风包干燥压风,防止含有水分的压风到井下受冻导致风压降低或堵管。(4) 其他。①吊盘在放炮前应起到足够高度,一般不少于30 m ; ②因工艺原因冻结段施工必须采用干打眼(若采用湿打眼,则炮眼会在装药前冻实而报废) ,但干打眼一定要做好工人的劳动保护工作,并事前制定措施报有关部门批准。5  爆破效果采用上述爆破方案,安全地通过了217 m 的巨厚砾岩段,没有发生一起断管现象;爆破效果良好,达到了光面光底要求,周边眼眼痕率达到了90 %以上。每循环平均为23 h ,正规循环率达93 % ,月均成井破百米,创全国同类地质条件最高纪录。许楼主井砾岩段施工与该矿副井相比,缩短建井工期615 个月,直接经济效益达500 万元。该项试验为我国同类地质条件的施工创造了有益的借鉴经验,为我国建井事业的发展做出了一定的贡献。6  几点体会(1) 对巨厚砾石层爆破施工,冻结效果必须良好;只有在较低负温下岩层整体强度稳定性才较好,采用伞钻打眼才能不卡钎不塌孔。(2) 为提高掘进速度,立井施工应推广使用伞钻、大抓、大吊桶、整体大模板、混凝土自动集中搅拌站等配套新工艺。(3) 冻结砾石层必须采用抗冻性炸药,选择合理爆破方案,多打眼、少装药,炮泥堵满、封实;装药时宜由里往外快速装药,以减少炸药受冻时间。(4)《矿山井巷工程施工及验收规范》( GBJ 213290) 中第412128 条对炮眼深度不宜大于118 m 的规定,以及《建井工程手册》中对每圈炮眼装药量不宜大于20 kg 的有关规定,有待进一步论证、商榷和修改。

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