立井施工

內(nèi)容介紹

本書講述如何立井施工。

中文名稱

立井施工測(cè)量

英文名稱

construction surveyfor shaft sinking

定　　義

為保證立井豎直度和斷面按設(shè)計(jì)要求施工的測(cè)量工作。包括：普通鑿井法施工測(cè)量和特殊鑿井法（凍結(jié)法、鉆井法、沉井法、注漿法等）施工測(cè)量。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級(jí)學(xué)科），煤炭礦山測(cè)量（二級(jí)學(xué)科），礦山工程測(cè)量（三級(jí)學(xué)科）

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法適用范圍

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》適用于煤炭、有色金屬和其他非金屬等硬巖礦山立井井筒的施工。適用于井筒凈直徑5米及以上，巖石的硬度越大效果越明顯。

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法工藝原理

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的工藝原理敘述如下：

為滿足硬巖鉆孔的要求，液壓鑿巖機(jī)的扭矩、沖擊等參數(shù)必須滿足使用要求。

為滿足通過吊盤喇叭口的要求，傘鉆收攏后的外形尺寸和液壓站的外形尺寸必須能安全通過吊盤喇叭口。

為滿足井筒直徑的使用要求，液壓傘鉆支撐臂外接圓的最小直徑不得設(shè)計(jì)井筒直徑。

為滿足最小炮眼圈徑和最大炮眼圈徑的要求，液壓傘鉆所能造孔的最小圈徑不得大于設(shè)計(jì)炮眼的最小圈徑，最大圈徑應(yīng)大于井筒荒徑。

為實(shí)現(xiàn)快速推進(jìn)，推進(jìn)器的推進(jìn)方式采用油缸一鋼絲繩式，類型為導(dǎo)軌式，推進(jìn)行程滿足鉆孔5米深的要求。

為滿足液壓傘鉆的液壓鑿巖機(jī)等各種液壓動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的需要，所配液壓站的能力應(yīng)滿足液壓傘鉆所有動(dòng)作的速度和壓力要求。

為滿足操作要求，輔助系統(tǒng)和操作方式應(yīng)和原氣動(dòng)傘鉆的操作習(xí)慣和使用要求基本相同。

• 液壓鑿巖機(jī)的選擇

鑿巖機(jī)（鉆機(jī)）是立井施工中不可缺少的主要施工設(shè)備之一。

HYD200型液壓鑿巖機(jī)與傳統(tǒng)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)械相比極大的提高了生產(chǎn)效率，降低了采掘成本，與中國之外同類機(jī)型相比具有極高的性價(jià)比。由于液壓鑿巖機(jī)具有鉆鑿速度快、效率高、安全可靠、污染小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，使其與傳統(tǒng)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)械和動(dòng)輒上幾十、上百萬的進(jìn)口鑿巖機(jī)械相比更符合中國國情，也是截至2009年各礦山提高生產(chǎn)效率、降低采掘成本的首選。

HYD200型液壓鑿巖機(jī)為沖擊回轉(zhuǎn)式鑿巖機(jī)，沖擊機(jī)構(gòu)的沖擊能為200焦，沖擊頻率大于33赫茲，工作壓力14~16兆帕，工作流量小于45升/分鐘，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的額定轉(zhuǎn)矩220牛·米，額定轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘，工作壓力15兆帕，工作流量小于45升/分鐘。經(jīng)過計(jì)算和調(diào)研比較，確定在研制的液壓傘鉆中采用HYD200型液壓鑿巖機(jī)，液壓傘鉆結(jié)構(gòu)見圖1。

• 推進(jìn)系統(tǒng)

根據(jù)HYD200型液壓鑿巖機(jī)的選型，結(jié)合井筒技術(shù)參數(shù)，液壓傘鉆的鉆臂確定為4個(gè)，因此推進(jìn)系統(tǒng)的滑架也為4個(gè)。

推進(jìn)系統(tǒng)由焊接而成的滑架以及導(dǎo)軌構(gòu)成，上面的兩個(gè)導(dǎo)軌用作鑿巖機(jī)導(dǎo)向，下面的兩個(gè)導(dǎo)軌用于整個(gè)滑架與補(bǔ)償架連成一體的定向或擺動(dòng)的滑架?；艿那岸嗽O(shè)有圓形頂皮，使其在鑿巖時(shí)始終頂著掌子面，以避免鉆孔時(shí)移動(dòng)。

在滑架上安裝中扶釬器和前扶釬器，作用是避免打眼時(shí)釬桿彎曲，增強(qiáng)釬桿的抗彎強(qiáng)度。

滑架上固定推進(jìn)油缸的活塞桿，當(dāng)壓力油通過進(jìn)油口進(jìn)入油缸的無桿腔，在壓力油的作用下產(chǎn)生推力，將推進(jìn)油缸的缸體向前推進(jìn)，同時(shí)帶動(dòng)鑿巖機(jī)向前推進(jìn)。通過油缸一鋼絲繩結(jié)構(gòu)的組合，實(shí)現(xiàn)鑿巖機(jī)的推進(jìn)速度為推進(jìn)油缸的推進(jìn)速度的2倍。

• 動(dòng)臂

液壓傘鉆的鉆臂確定為4個(gè)，因此動(dòng)臂也為4個(gè)。

四組動(dòng)臂均勻分布在立柱周圍，每組動(dòng)臂由動(dòng)臂體、支臂油缸、傾斜油缸、銷軸等主要部件組成。動(dòng)臂用于把推進(jìn)器平行移動(dòng)至井筒底面所需炮眼的極坐標(biāo)位置，并在各油缸鎖死后實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器空間位置的固定。

動(dòng)臂的左右擺動(dòng)靠立柱部分的擺動(dòng)架、擺動(dòng)油缸、安裝架、動(dòng)臂體及液壓操縱閥組成的動(dòng)臂左右擺動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，左右擺角各60°。

• 立柱

立柱由吊環(huán)、上立柱、下立柱和調(diào)高器等組成，上立柱上安裝擺動(dòng)架、支撐臂、下立柱等。頂盤位于立柱頂端，其上安裝輔助系統(tǒng)油箱、泵站、液壓鑿巖機(jī)的高壓濾油器、氣水路接頭以及支撐臂等部分。上立柱中部的轉(zhuǎn)臂支架作為安裝擺動(dòng)架的支持體，下立柱安裝中央操縱多路閥，氣動(dòng)馬達(dá)多路閥、氣動(dòng)馬達(dá)開關(guān)閥。調(diào)高器在立柱的最下端，與立柱采用螺栓連接。調(diào)高器由導(dǎo)向筒、底座、調(diào)高油缸組成。

• 支撐臂

支撐臂均勻分布在頂盤上，裝有伸縮油缸和升降油缸，撐臂時(shí)油缸上斜，收攏時(shí)垂直向下或向內(nèi)傾斜。

• 液壓系統(tǒng)

一、輔助動(dòng)作液壓系統(tǒng)

輔助動(dòng)作液壓系統(tǒng)由油箱、油泵裝置、操縱臺(tái)、支撐臂升降油路、支撐臂伸縮油路、擺動(dòng)油缸油路、動(dòng)臂支臂缸油路、平動(dòng)油路、補(bǔ)償油路、推進(jìn)器傾斜油路、推進(jìn)油缸油路、調(diào)高缸油路等主要部分組成。操縱臺(tái)下部四聯(lián)閥直接控制實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器平行移動(dòng)和傾斜，補(bǔ)償進(jìn)給頂緊井底工作面，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂左右擺動(dòng)。下立柱上六聯(lián)多路閥直接控制支撐臂的升降和支撐井壁以及調(diào)高器的升降，實(shí)現(xiàn)立柱在井筒位置的固定，各油路都有液壓鎖，實(shí)現(xiàn)油路自鎖定位。

二、鑿巖液壓系統(tǒng)

鑿巖液壓系統(tǒng)由動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)即電源（包括高壓電纜、變壓器、低壓電纜和電氣開關(guān)箱）通過兩套四聯(lián)泵把電能轉(zhuǎn)化成液壓能，控制液壓鑿巖機(jī)的推進(jìn)、沖擊和回轉(zhuǎn)。

液壓鑿巖機(jī)的液壓系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，由防爆電機(jī)、齒輪泵、油箱、換向閥、逐步打眼閥、推進(jìn)油缸和其他液壓附件組成，其中泵站安裝在吊盤上，通過快速接頭、膠管與鉆架連接。

鑿巖沖擊液壓回路由主泵、多路換向閥、鑿巖機(jī)、高壓濾油器組成。

釬桿旋轉(zhuǎn)液壓回路由主泵、換向閥、轉(zhuǎn)釬馬達(dá)組成。

鑿巖機(jī)的推進(jìn)液壓回路由主泵、多路閥、調(diào)壓閥、逐步打眼閥、推進(jìn)油缸組成。

立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法施工工藝

《立井施工硬巖爆破液壓傘鉆鑿巖施工工法》的施工工藝流程及操作要點(diǎn)敘述如下：

• 工藝流程

液壓傘鉆下井前的準(zhǔn)備——下井及工作面固定——啟動(dòng)——鉆孔——收尾工作。

• 操作要點(diǎn)

一、下井前的準(zhǔn)備

1.下井前將各油霧器加滿油之后將油蓋擰緊。

2.檢査各管路部分是否滲漏，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

3.操縱推進(jìn)油缸使鑿巖機(jī)上下滑動(dòng)，看其運(yùn)行是否正常。

4.檢査水路是否暢通，釬桿是否直、鉆頭是否正常。

5.檢査吊環(huán)部分是否可靠，有無松動(dòng)現(xiàn)象。

6.檢查各操縱手柄是否在“停止”位置，檢查機(jī)器收攏位置是否正確，注意軟管外露部分以及頂盤快速接頭處是否符合下井尺寸，以免吊盤喇叭口碰壞管路系統(tǒng)。

7.檢査各快速接頭是否清潔，必要時(shí)清洗后用干凈的棉布或塑料將油管口包扎好，以免污物進(jìn)入管路。

8.用兩根鋼絲繩分別在推進(jìn)器上部和下部位置捆緊，防止意外松動(dòng)。

9.在井底面中心，打一深度400毫米左右的定鉆架中心孔，孔徑40毫米左右，安放鉆座。

10.接通液壓站的電源進(jìn)行空載試驗(yàn)，以確定油泵的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。方向不正確時(shí)調(diào)整接線，正常后方可下井。

二、下井及工作面固定

1-事先同提升機(jī)司機(jī)、井口、吊盤和工作面信號(hào)工聯(lián)系好，講明傘鉆下落各深度應(yīng)注意的事項(xiàng)，以便很好配合，確保安全操作。

2.傘鉆上下井轉(zhuǎn)換掛鉤時(shí)，井蓋門必須關(guān)上。

3.傘鉆通過吊盤喇叭口時(shí)，應(yīng)停下由信號(hào)工連接快速接頭，并仔細(xì)檢查是否有突岀部分碰吊盤后繼續(xù)下放，注意傘鉆與吊盤間距離應(yīng)小于9米，以免拉斷管路。

4.下放傘鉆離井底300毫米時(shí)，停止下放，放好底座。應(yīng)將傘鉆移至井筒中央，坐于底座上，此時(shí)用奪鉤繩將傘鉆吊正，隨后由信號(hào)工接通吊盤上的總風(fēng)管（先用小風(fēng)吹凈管口內(nèi)污物）。

5.接通球閥，啟動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)使油泵工作，供給壓力油。操作立柱油路閥升起支撐臂，伸出支撐爪，撐住井筒壁，整個(gè)傘鉆垂直固定后放松穩(wěn)繩少許使之拉住傘鉆，確保安全。

6.支撐臂支撐位置要避開升降人員、吊桶及吊泵等設(shè)備位置，以免碰壞。同時(shí)，在支撐臂撐住井壁后不可開動(dòng)調(diào)高油缸，以免折斷支撐臂。

7.立柱固定時(shí)要求垂直井底面，以避免炮眼偏斜和產(chǎn)生卡釬現(xiàn)象。

三、啟動(dòng)

1.啟動(dòng)前先接通電源。

2.吊盤信號(hào)工啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，先點(diǎn)動(dòng)數(shù)次，一是觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示方向（或面向電動(dòng)機(jī)后端蓋排風(fēng)扇順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），二是給液壓系統(tǒng)充滿液壓油。

3.鉆機(jī)啟動(dòng)前先檢查各手柄，應(yīng)均處于中間位置上。

4.水泵電機(jī)接通前應(yīng)檢查水路是否接通，打開泵頭上的螺堵直到穩(wěn)定的水流流出。點(diǎn)動(dòng)數(shù)次，觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示方向旋轉(zhuǎn)。

四、鉆孔

1.操縱三聯(lián)換向閥動(dòng)作，將鉆臂推進(jìn)器放到要鉆孔的位置的軸線方向。

2.操縱定位補(bǔ)償閥，將滑架與工作面定好位置。

3.打開注水節(jié)門給鑿巖機(jī)供水沖洗炮孔。

4.操縱轉(zhuǎn)釬閥，使釬桿回轉(zhuǎn)（逆時(shí)針為鑿巖作業(yè)，順時(shí)針為卸釬桿）。

5.操縱鑿巖推進(jìn)手柄，使鑿巖作業(yè)前進(jìn)或后退。

6.推動(dòng)逐步打眼閥手柄，先慢速小沖擊鑿巖，當(dāng)釬頭進(jìn)入巖石后推進(jìn)力升高，沖擊閥自動(dòng)換向工作。

7.當(dāng)釬頭充分進(jìn)入巖石，確定不會(huì)有偏斜危險(xiǎn)時(shí)，將逐步打眼閥手柄推到底，正式進(jìn)行鑿巖工作。

8.當(dāng)推進(jìn)行程達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，拉回沖擊與回轉(zhuǎn)手柄，停止沖擊與回轉(zhuǎn)。

9.拉回逐步打眼閥手柄，回到原位。

10.拉回鑿巖推進(jìn)手柄使鑿巖機(jī)向上退回原位。

11.將推進(jìn)器移到下一個(gè)孔位繼續(xù)鑿巖作業(yè)。

12.鉆孔時(shí)注意事項(xiàng)：打眼過程中，輔助提升上下人和輸送工具時(shí)，信號(hào)工應(yīng)特別注意，防止碰傷支撐臂、動(dòng)臂或擠壓傷人；動(dòng)臂移動(dòng)開新眼位，補(bǔ)償油缸動(dòng)作，使頂尖緩緩頂緊井筒底面。鑿巖過程中，推進(jìn)器必須在工作面上，不能離地吊打；擺動(dòng)動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角度時(shí)，應(yīng)注意防止互相碰撞。如一臂遇故障不能工作時(shí)，可由相鄰臂幫助繼續(xù)完成；鉆孔時(shí)水沖洗炮孔應(yīng)正常流出，如發(fā)現(xiàn)水不流出時(shí)，應(yīng)立即退鉆檢查處理；鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)禁反轉(zhuǎn)（從上向下看為順時(shí)針）鑿巖機(jī)蓄能器充氮?dú)鈮毫φ?兆帕；鉆進(jìn)速度一經(jīng)調(diào)定合適后，一般不應(yīng)變動(dòng)，如需變動(dòng)時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行調(diào)整。

五、收尾工作

1-所有炮眼打完后，先將各動(dòng)臂收攏，停在專一的位置上，卸下釬桿，將鑿巖機(jī)放到最低位置，確保收攏尺寸。

2.適當(dāng)?shù)靥峋o奪鉤繩，收攏4個(gè)支撐臂后再收回調(diào)高油缸，使奪鉤繩受力，防止傘鉆傾倒，用鋼絲繩上下捆緊。

3.停止供氣供水，打開吊盤上的快速接頭并封堵好，準(zhǔn)備提升到井口安全放置。

4.提升打鉆人員到地面，然后提升傘鉆到地面，并用電動(dòng)葫蘆倒到傘鉆放置處。

六、釬桿和鉆頭的試驗(yàn)和改進(jìn)

沖擊旋轉(zhuǎn)鑿巖是最常用的鉆眼方法，根據(jù)炮孔的深度可分為兩種，深孔鑿巖和淺孔鑿巖。炮孔深度小于5米的一般為淺孔，常用單支釬桿，而炮孔深度大于5米的一般劃為深孔，在國外發(fā)達(dá)國家，淺孔鑿巖一般采用臺(tái)車釬桿或整體釬桿，而在中國絕大部分采用錐形連接釬具。

螺紋連接釬桿是指釬桿的兩頭具有螺紋的釬桿，根據(jù)螺紋的直徑與桿體外徑的關(guān)系，釬桿包括接桿釬桿、輕型接桿釬桿、鉆車釬桿和MF釬桿等。這類釬桿的特點(diǎn)是通過桿體上的螺紋將釬尾、釬桿、套管、釬頭連接成一個(gè)鑿巖釬具組。釬具組對(duì)連接螺紋的基本要求是：連接緊密、能量傳遞效果好、耐磨性強(qiáng)及拆卸方便等。截至2009年，常用的螺紋形式有波形螺紋和梯形螺紋兩種。

釬頭是鑿巖釬具組中直接對(duì)巖石作功的部件。根據(jù)沖擊碎巖原理，對(duì)合金釬頭的要求是：破巖有效、排粉效果好、幾何形狀穩(wěn)定、堅(jiān)固耐磨、鑿巖速度快、鉆孔圓直以及連接可靠和拆卸方便七而釬頭的幾何結(jié)構(gòu)、使用壽命、鑿巖速率和生產(chǎn)成本，則是釬頭生產(chǎn)中主要的技術(shù)、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

釬頭從頭部的合金分布形式主要分為_字形釬頭、十字形釬頭和球齒形釬頭三類，一字形釬頭由于價(jià)廉物美而應(yīng)用廣泛，十字形和球齒形釬頭用于一些特定的如片狀頁巖、巖石特硬、巖石磨蝕性強(qiáng)等場所。

釬桿和釬頭是鑿巖機(jī)的配套消耗品，因此選擇釬桿和釬頭必須與所使用的鑿巖機(jī)相匹配，同時(shí)還必須與所鑿巖石的軟硬及磨蝕性相匹配，這樣才能減少消耗品的消耗，提高工作效率。實(shí)踐證明，釬具的使用壽命是由釬具的內(nèi)在質(zhì)量、科學(xué)的選擇、正確的使用三方面決定的。

一般的選擇匹配原則為：大功率的鑿巖機(jī)選用橫面積大的釬桿，選用優(yōu)質(zhì)的單位面積抗沖擊力強(qiáng)的釬桿，選用厚片、高片的硬質(zhì)合金釬頭或十字形釬頭（增加硬質(zhì)合金的體積，降低單位體積承受的沖擊力），軟巖選擇高硬度硬質(zhì)合金提高工作效率，硬巖選擇高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金減少碎片的可能性，磨蝕性強(qiáng)的巖石應(yīng)選擇抗磨性好的硬質(zhì)合金。

根據(jù)液壓傘鉆所選配的HYD-200液壓鑿巖機(jī)的性能，結(jié)合巖石完整性好、硬度大的地層特點(diǎn)，釬桿選用波形螺紋連接的六方釬桿，型號(hào)為B35，螺紋直徑為32毫米，長度為5.5米；選用直徑為51毫米和57毫米（應(yīng)用于巖石破碎地層）的鉆頭。在使用時(shí)，鉆孔深度5米，炮眼數(shù)為67個(gè)，采用段高為3.6米整體下行金屬模板，每次爆破進(jìn)尺為3.8~4.0米，爆破率達(dá)到80%，B35釬桿不僅可以滿足使用要求，而且不會(huì)像B25釬桿那樣易于變形和折斷。根據(jù)巖石的特性，在鉆頭的使用中根據(jù)巖石的變化，及時(shí)改變鉆頭規(guī)格型號(hào)可使造孔速度提高50%，爆破效率提高50%。

井筒正式掘進(jìn)之前，需先在井口安裝鑿井井架，在井架上安裝天輪平臺(tái)和卸渣平臺(tái)。同時(shí)進(jìn)行井筒鎖口施工，安設(shè)封口盤、固定盤和吊盤。另外，在井口四周安裝鑿井提升機(jī)、鑿井絞車，建造空壓機(jī)房、通風(fēng)機(jī)房和混凝土攪拌站等輔助生產(chǎn)車間與設(shè)施。待一切準(zhǔn)備工作完成后，即可進(jìn)行井筒的正式掘進(jìn)工作。

立井是垂直向下掘進(jìn)的，為施工服務(wù)的大量設(shè)備、管線等都要懸掛在井筒內(nèi)，且隨工作面的推進(jìn)而下放或接長。為了滿足提升、卸矸、砌壁、懸吊及安全的需要，必須設(shè)置一系列的結(jié)構(gòu)物：井架、天輪平臺(tái)、卸矸臺(tái)、封口盤、固定盤和吊盤，簡稱“一架、兩臺(tái)、三盤”。

立井普通法施工的一般順序是：自上而下掘進(jìn)，當(dāng)井筒掘夠一定深度（一個(gè)段高）后，再由下向上砌壁，掘進(jìn)和砌壁交替進(jìn)行。每一段高內(nèi)的工藝順序?yàn)橄却蜓鄯排?、再裝巖出矸，最后進(jìn)行砌壁。

根據(jù)掘砌作業(yè)方式的不同，拆模、立模、澆灌混凝土等砌壁工作可在掘進(jìn)工作面或吊盤上進(jìn)行?；炷猎诘孛婢跀嚢枵九渲疲?jīng)混凝土輸送管或底卸式吊桶送至砌壁作業(yè)地點(diǎn)。