龍新礦業(yè)思山嶺鐵礦進(jìn)風(fēng)井掘砌施工實(shí)踐

付 軍

（遼寧東煤基本建設(shè)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110122）

引言

思山嶺鐵礦礦區(qū)位于遼寧省本溪市東南郊16 km，南芬區(qū)北9 km 處思山嶺村北側(cè)一帶，行政區(qū)劃隸屬于思山嶺滿族鄉(xiāng)所轄。探明鐵礦石儲量24.84 億t，平均品位31.19%，設(shè)計(jì)原礦采選生產(chǎn)規(guī)模為1 500 萬t/a，達(dá)產(chǎn)年平均鐵精粉產(chǎn)量為550 萬t/a，遠(yuǎn)景目標(biāo)原礦采選生產(chǎn)規(guī)模3 000 萬t/a，年平均鐵精粉產(chǎn)量為1 100 萬t/a。

1 施工方案

井筒施工采用綜合機(jī)械化配套作業(yè)[1]。液壓傘鉆打眼，2 臺中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)裝矸，雙單鉤配大吊桶提升，地面鏟車配汽車排矸。1 井架：該井筒采用Ⅵ型鑿井井架，設(shè)計(jì)2 套單鉤提升；2 提升機(jī)：主提為JKZ-4.0×3.0/18.5 型提升機(jī)，副提為2JKZ-4.2×2.3P/18.5型提升機(jī)，配7.0 m3、5.0 m3吊桶；3 傘鉆：使用YSJZ6.12 液壓傘鉆打眼，平時(shí)傘鉆停放在井口。使用時(shí)，利用主提升機(jī)將傘鉆下放至井底[2]；4 模板：使用4.5 m高整體下移式液壓伸縮模板，利用4 繩懸吊；5 吊盤：采用2 層鋼結(jié)構(gòu)吊盤，直徑Φ8.3 m,盤間距均為4 m。吊盤間用5 根立柱連接，同時(shí)在盤之間用鋼絲繩再次柔性連結(jié)。上層盤為保護(hù)盤，下層盤放置2 臺HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)。為保證吊盤的穩(wěn)定性，上、下層盤均設(shè)穩(wěn)固裝置，吊盤利用6 繩懸吊；6 抓巖機(jī)：選用2 臺HZ-6 中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)；7 通風(fēng)：根據(jù)井筒斷面和作業(yè)特點(diǎn)，為保證井筒施工時(shí)有足夠的新鮮風(fēng)量與溫度，井筒施工時(shí)采用壓入式通風(fēng)方式，選用兩路獨(dú)立風(fēng)筒進(jìn)行通風(fēng)，風(fēng)筒直徑為800 mm。每路風(fēng)筒采用兩根鋼絲繩懸掛，選用2 臺FBD-No 7.1/2×45 對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，兩用兩備；8 壓風(fēng)：選用4 臺螺桿式空氣壓縮機(jī)（2 臺DLG40/0.8 空氣壓縮機(jī)、2 臺DLG20/0.8 空氣壓縮機(jī)），4 臺壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)，各自設(shè)置閥門。在井口設(shè)油水分離器。壓風(fēng)管選用Φ159 mm×4.5 mm，利用2 繩懸吊；9 排水：井下涌水量在10 m3/h 以內(nèi)，用吊桶排水。若涌水量大于10 m3/h，使用MD46-80×10多級泵配Φ108 mm×5 mm 無縫鋼管將水排至地面；10 安全梯：共三節(jié)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)圖冊進(jìn)行加工，一次可提升10 人。利用1 繩懸吊。

2 施工方法

2.1 井頸段施工

井頸段為63 m，施工時(shí)先挖掘6.5 m 深，平整工作面，按設(shè)計(jì)綁扎鋼筋，組立4.5 m 段高整體下移式液壓伸縮模板，并按設(shè)計(jì)懸吊。首先澆筑4 m 深混凝土，壁厚為800 mm，按設(shè)計(jì)預(yù)留固定盤梁窩?；炷聊桃院?，封閉井口，安設(shè)封口盤，井蓋門兩側(cè)設(shè)置護(hù)欄。當(dāng)安設(shè)完吊盤后，利用吊盤安設(shè)固定盤，在固定盤上安設(shè)中心小絞車。地表2 m 采用紅磚砌筑，待立井施工結(jié)束時(shí)，圖紙完善以后，將吊盤提升到地面進(jìn)行施工掘進(jìn)，地表8.0 m 采用挖掘機(jī)輔以人工修整的方法挖掘。鎖口以下至25 m 井頸段施工，利用傘鉆打眼，提升機(jī)提升吊桶和小鉤機(jī)出巖，10 m 以下可以用抓巖機(jī)進(jìn)行出巖。井筒25 m～63 m 井頸段施工，利用傘鉆打眼，提升機(jī)提升吊桶和抓巖機(jī)出巖。鋼筋綁扎，按設(shè)計(jì)要求井頸為雙層鋼筋，鋼筋間排距為250 mm×300 mm，鋼筋綁扎搭接位置必須錯(cuò)開，搭接長度為35 d；橫向鋼筋為Ф22 mm螺紋鋼，間距誤差不超±20 mm?？v向鋼筋為Ф16 mm螺紋鋼，鋼筋保護(hù)層厚度為40 mm，縱向筋間距誤差不超±10 mm，鋼筋保護(hù)層厚度誤差不超過±10 mm。鋼筋綁扎完畢后，在井內(nèi)組立模板并懸吊。按設(shè)計(jì)對模板進(jìn)行操平找正。20 m 以上段，使用混凝土溜灰管下放混凝土，經(jīng)過高壓耐磨膠管使混凝土入模。20 m 以下段，使用材料吊桶運(yùn)送混凝土，經(jīng)過吊盤上分灰器使混凝土入模?；炷烈獙ΨQ澆注，每澆筑300 mm 厚的混凝土，必須進(jìn)行振搗。直到混凝土表面返有灰漿為止。為了保證混凝土接茬質(zhì)量，模板上端加工一整體澆注口，拆模后（拆模時(shí)間不小于12 h），人工將多余的混凝土清理掉，保證井壁表面的平整度。

2.2 井身段施工

井身段施工，打眼采用YSJZ6.12 液壓傘鉆鑿巖，中深孔光面爆破，B25 mm 中空六角鋼成品釬桿，釬桿長5.5m，使用Φ50 mm 一字形鉆頭打眼。將傘鉆移到井口，用主提升機(jī)鉤頭將傘鉆吊起，下至井底。傘鉆下井至工作面后，調(diào)整傘鉆立柱位置，支起支撐臂，接好管路，然后將提升鋼絲繩放松。打眼前按設(shè)計(jì)要求畫出井筒斷面輪廓線，采取定人、定位、定眼、定機(jī)分區(qū)方式作業(yè)。打眼時(shí)，按爆破圖表規(guī)定參數(shù)操作，先打掏槽眼，再打輔助眼，最后打周邊眼。嚴(yán)謹(jǐn)繼續(xù)加深殘孔。每打完一個(gè)炮眼，及時(shí)用木楔封堵炮眼，防止雜物落入孔內(nèi)。炮眼打完后，將傘鉆吊掛在主提升鉤頭上，收攏傘鉆，提升傘鉆到地面。只有打眼全部結(jié)束，才能裝藥。

2.3 排矸方法

裝巖選用2 臺HZ-6 型抓巖機(jī)，配置的抓斗為0.6 m3。為了提高抓巖速度，要先抓出罐窩，降低抓斗提升高度。控制吊桶的裝滿系數(shù)為0.9。主、副提升機(jī)配7.0 m3吊桶提升。吊桶裝滿后，及時(shí)提升，當(dāng)?shù)跬疤犭x工作面100 mm～500 mm 時(shí)，停止提升，將吊桶穩(wěn)定，在吊桶穩(wěn)定后發(fā)出提升信號。看盤信號工要做到目接目送。在作業(yè)期間，井蓋門不能同時(shí)開啟，必須使用獨(dú)立的2 套信號系統(tǒng)。為確保施工安全，根據(jù)規(guī)程規(guī)定的安全系數(shù)，井筒深度在900 m 以內(nèi)時(shí)使用7 m3吊桶進(jìn)行出矸，900 m 至井底選用5 m3吊桶進(jìn)行出矸，井筒施工達(dá)到深度后必須進(jìn)行吊桶更換。如圖1所示。

圖1 鑿井工藝流程

3 提升系統(tǒng)設(shè)備選型及計(jì)算

根據(jù)井筒施工實(shí)際情況，井筒主提升采用JKZ-4.0×3.0/18.5 鑿井專用絞車，各配一套單鉤吊桶提升，提升前期使用7.0 m3、5 m3吊桶。采用G15 鉤頭裝置，鋼絲繩為18×7+FC-Φ50-1870 特型多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。主提升負(fù)責(zé)升降人員和物料，副提升專為升降物料。

3.1 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算

3.1.1 鋼絲繩懸垂長度

式中：Hsh為井筒深度，1 213.5 m；Hj為井口水平至井架天輪平臺懸垂高度，27.5 m。

3.1.2 鉤頭、滑架質(zhì)量

式中：Q1為鉤頭及連接裝置重量，334kg；Q2為滑架裝置質(zhì)量，257 kg。

3.1.3 終端荷重

1）5 m3吊桶提升矸石質(zhì)量

式中：Km為裝滿系數(shù)，取0.9；V 為吊桶容積，V=5 m3；γg為松散矸石容重，取1 700 kg/m3；γs為水容重，取1 000 kg/m3；Ks為巖石松散系數(shù)，取1.6；G 為座鉤式吊桶質(zhì)量，取1 690 kg。

2）在提升傘鉆時(shí)質(zhì)量

式中：QSZ為YSJZ6.12 型傘鉆質(zhì)量，11 500 kg；Qz為鉤頭與滑架裝置質(zhì)量，591 kg。

3.1.4 提升鋼絲繩單位長度質(zhì)量Ps

按最大荷載計(jì)算，Q0=Q傘=11 757 kg，懸垂長度1 241 m。

式中：σB為鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，取1 870 MPa；ma為安全系數(shù)，取7.5；根據(jù)計(jì)算選18×7+FC-Φ50-1870 特型多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，其標(biāo)準(zhǔn)每米質(zhì)量Psb=9.75 kg/m。

鋼絲破斷力總和Qd=1.283×1450000=1860350N。

3.1.5 鋼絲繩安全系數(shù)校核

1）提物時(shí)（按提矸石計(jì)算，懸垂高度1 186 m）：

2）提人時(shí)：按每次提升8 人考慮，每人重100 kg（帶工具），則：

3）為加快進(jìn)度，不同井深選用不同吊桶，7 m3、5 m3。

3.2 主提天輪的選擇

D≥60d＝60×50=3 000 mm（d 為鋼絲繩直徑）

注：圍抱角小于90°的天輪直徑D≥60 d。

主提升選擇天輪為TZ（G）3000/36 型，公稱直徑3 500 mm，鋼絲繩破斷拉力總和1 860.35 kN，滿足使用要求。

3.3 提升機(jī)的選擇

3.3.1 提升機(jī)滾筒直徑

D≥60d＝60×50=3 000 mm（d 為鋼絲繩直徑）。

3.3.2 提升機(jī)型號

現(xiàn)選用JKZ-4×3/18.5 鑿井專用提升機(jī)作為提升機(jī)，卷筒直徑：D=4 000 mm；卷筒寬度：BT=3 000 mm；滾筒個(gè)數(shù)：1 個(gè)；鋼絲繩最大靜張力：FJ=290 kN。

3.3.3 校驗(yàn)卷筒寬度

式中：H 為提升高度，取H=1 241 m；30 為試驗(yàn)繩長度，30 m；ε 為繩圈間隙，3 mm；d 為繩徑，50 mm；n為纏繩層數(shù)。

纏繞層數(shù)n=B/BT=5 522.296/3 000=1.84（層），需要爬一層鋼絲繩，滿足要求。

3.3.4 驗(yàn)算提升機(jī)的強(qiáng)度

3.3.5 電動(dòng)機(jī)功率估算

式中：VmB為提升機(jī)最大速度，取6.28 m/s；η 為傳動(dòng)效率，取0.85。

主、副提升機(jī)配備電機(jī)功率為2 000 kW，滿足施工需要。

4 結(jié)語

本溪龍新礦業(yè)思山嶺鐵礦進(jìn)風(fēng)井掘砌工程，結(jié)合工程特征，本著安全第一的原則，優(yōu)化施工方案，提出了安全、質(zhì)量和工期的保證措施。鑿井設(shè)備的選型，充分考慮了儲備系數(shù)。確保井筒施工安全、優(yōu)質(zhì)、快速、低耗。