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冻结井冻结段快速施工工法
冻结井冻结段快速施工工法
HXGF-KJ1-2009
山东华新建筑工程集团公司
立井井筒工程量占矿井建设总工程量仅3.5%~5%,但其建设工期
却占总工期的40%左右。
随着市场竞争及提高经济效益的要求,加快立井
施工速度,是缩短矿井建设工期的关键,特别是冻结井增加了冻结工期和
费用,加快施工速度尤其重要。
我公司自施工冻结井以来,对冻结井筒立井机械化快速施工进行了
长期的研究与实践,在鲁新副井的施工中成熟地利用了超大荒断面冻结
立井井筒机械化配套作业线,井筒冻结段自2008年9月11日正式开工,
到2008年12月10日外壁施工完成共3月计成井271.0m,平均月成井
90.4m。
创同行业超大荒断面冻结立井井筒快速施工新记录,并且经过多
年来国内、外各类冻结立井井筒施工实践,形成了大荒断面冻结立井井筒
机械化快速施工综合配套的施工方法。
一、特点
1.根据冻结立井井简直径、深度及地质条件来合理的配置机械化装
备,特别是采用挖掘机下井挖土装罐,工作面清底,节省了大量人工;解决
了因单钩提升,吊桶装载距离远,出矸时间长的问题,提高工效近6倍。
2.解决了立井施工,井下装矸时间太长对施工循环周期的影响,缩短
了循环周期,有利于实现正规循环作业。
实现了冻结立井井筒快速施工。
3.井筒开凿后立即进行永久支护,减少了岩层的暴露时间。
不需进行
临时支护,节省临时支护时间和材料,既减化了施工工艺,确保了施工安
全,又有利于降低工程成本,增强企业的竞争力。
-1-华新建筑工程集团有限责任公司.
4.各工种实现专业化,按“滚班制”作业,充分调动了人的主观能动性。
5.掘砌段高一般2.5~4.28m,有利于爆破循环的实施,充分发挥机械
化装备的优势。
二、运用范围
1.本工法广泛适用于煤炭、黑色金属、有色金属、稀有金属和非金属
等各类矿山工程立井冻结井筒施工。
2.适用于井筒净直径不小于Φ5.5m,荒断面Φ6.5m以上。
3.井筒深度无限制,井筒断面越大越能发挥该工法快速施工性能。
4.井筒荒断面越小将影响配套机械化设备效率的发挥,施工速度、井
壁质量等将受到一定的影响。
三、工艺原理
本工法以挖掘机挖土装罐为核心,配以大绞车、大吊桶、大模板和自动
计量、自动搅拌、自动下料的砼搅拌系统;下料管下放砼;料斗中间及矸石
溜槽底部采用加热保暖技术,克服了低温恶劣环境的影响;绞车、稳车电
控用PLC控制等新技术形成了超低温环境下机械化快速施工综合配套的
施工方法。
实现大荒断面冻结立井井筒机械化快速施工的目的。
采用SY-65C挖掘机挖土装罐为主,长绳悬吊式抓岩机为辅,配以人工3,吊桶提升大绞车配以5m-刷帮。
一套、用铁锹风镐掘进单钩JKZ2.8/15.5
方业。
外壁采用金属整体大模板短段掘砌混合作施工φ159*6下料管下放砼自下而上倒模法砌筑内壁。
板钢案;内壁采用1米拆卸式模
四、工艺流程
-2-华新建筑工程集团公司.
本工法的工艺流程如下:
冻结段:
,实例列举为环外壁施工依次反复循,每一循环时间一般20h。
1见表表正规循环图
-3-华新建筑工程集团有限责任公司.
表1
工时时间(小时)工序名称班别分时1234567
交接班10掘一班出矸准备20
出矸304
交接班10掘二班出矸准备20
出矸430
交接班10掘三班出矸准备20
出矸330
交接班10
敷设泡沫板、绑钢筋220砌壁班收立模找正
砼浇筑203
收尾10
说明:
一个循环20小时,循环进尺2.5m,循环率90%,进尺为70m/月。
五、操作要点
1.最合理的大荒断面冻结井机械化快速施工综合配套设备和方案。
要确保大荒断面冻结井立井快速施工得以实现,前提条件之一就是要配
备足够的装矸和提升能力来满足快速施工的需要。
若采用传统的人工装
矸显然已不能满足快速施工的条件。
采用SY-65C挖掘机装矸刷帮和
3吊桶提升,很好地解决了超5m绞车大配以目前国内最大的-JKZ2.8/15.5
大荒断面冻结井出矸时间太长,制约提高成井速度的问题。
大模板和自
动计量、自动搅拌、自动下料的砼搅拌系统;料斗中间及矸石溜槽底部采
-4-华新建筑工程集团公司.
用加热保暖技术;绞车、稳车电控用PLC控制等新技术形成了机械化快
速施工综合配套的施工方法。
实现了大断面快速施工的目的。
当井筒净
直径>Φ5.5m,且井筒深度较浅时宜布置单钩提升;当井筒净直径>
Φ7.0m,井筒深度较深时只要施工断面允许尽可能布置双钩提升。
提升
机选型应根据井筒直径、深度等综合确定。
2.最优出矸与排矸设备的配套。
立井快速施工每一循环中,出矸时
间往往占40%~50%,如何缩短出矸占用的时间是快速施工得以实现的
重要因素。
目前国内冻结立井快速施工出矸一般均优选HZ—6型中心回
转抓岩机出矸,但当井筒净直径>Φ6.5m,超大荒断面时,只要施工断面许
可应优先考虑采用挖掘机机出矸。
实例之一:
我公司施工的鲁新副井净直
径Φ7.0m、冻结井深271m施工时,选用SY-65C挖掘机,SY-65C挖掘机
出矸,使出矸速度提高了近一倍,小班出矸时间缩短了2h左右,仅此一项
整个井筒出矸时间就节省了500h,工人劳动强度也降低了60%以上,同
时也提高了清底质量,为后续工作创造了良好的条件,提高了找平精度,
使立模工作准确、快速。
3.最优打眼爆破设备及技术。
冻结立井施工速度与爆破效果有直接
联系,而爆破效果由打眼设备及技术所决定。
立井尤其打眼宜优选伞型钻
架,配YGZ—70导轨式高频凿机凿岩。
当井筒净直径为Φ5~Φ6m时,选
用FFJD—9型伞钻较为有利。
爆破技术宜采用深孔光面爆破技术,T220
型高威力水胶炸药,反向连续式装药结构,5段毫秒延期电雷管分组并联
方式。
实例之一:
冻结段炮眼布置见图3、冻结段爆破参数、爆破效果预期
-5-华新建筑工程集团有限责任公司.
与实际对照分别见表2、表3。
图段炮眼布置结1图冻
-6-华新建筑工程集团公司.
表爆破参数2冻结段表
炮
度炮眼布置炮眼深
量药装起联
序炮眼名称号
眼圈径o度角
眼
圈
每炮眼
全
爆
线
个m
单孔全
圈距
距
药
重
圈
顺
方
数
mm
mm
卷
量
kg
序
式
掏槽眼1助眼辅2
9061.8
2.012
900
700
3
1.5
9
Ⅰ
12903.2
21.61.8
837
800
2
1
12
Ⅱ
助眼辅3助眼辅4助眼辅5
18904.8
32.41.8
837
800
2
1
18
Ⅲ
并
226.490
39.61.8
913
700
2
1
22
Ⅳ
7.83090
1.850.4
816
650
2
1
30
Ⅴ
边周眼6合计
9.16086
1.8104
476
1
0.5
30
Ⅵ
联
148
121
表3冻结段爆破效果预期与实际对照表
名称
单
数量位
名称
单位
数量
耗量药消每米成井筒炸炮眼利用率70.895Kg/m%
消耗量药每立方米环进每循尺实体岩石炸1m1.71Kg/m3每循环爆破实体岩石雷管消耗量实体岩石每立方米m个121/m1.233Kg/每米井筒雷管消耗炸药消耗量量每循环个86.5121/mm3
4.最优砌壁模板及下料工艺相配套。
砌壁模板是立井快速施工具有工
艺特征的关键设备,模板性能好坏直接影响到施工速度的快慢及质量的
好坏。
目前,立井快速施工模板一般均采用MJY型整体金属刃脚下行模
-7-华新建筑工程集团有限责任公司.
点,一般在地面优立模方便等刚度大、变形小、板,该模板具有脱模力强、
为型,段高一般直径来选台稳车悬吊。
模板直径根据井简由3~4
拌机拌式搅拌站提供,强制2.5~4.28m,砌壁混凝土一般由混凝土集中搅送管下料。
输料,底卸式吊桶或混凝土
经验据立井快速施工。
根地面排矸能力要与装岩、提升能力相适应5.
用落地矸石仓,地面排矸能力应以不影响装岩、提升来配置,一般采总结机集中排矸。
及装载2台自卸汽车矸,待浇灌混凝土时用1~储
型设备选六、立井机械化快速施工配套
岩、装岩、合立井机械化配套中凿荒断面大的特征,结根据冻结井筒
得设备综合能力最大限度各个环节相互匹配的要求,使支护、提升和运输
冻,在我公司实践总结经过,取得快速、经济施工的效果。
多年来到发挥
行进对冻结大荒断面井筒快速施工工的成熟经验基础上,结井井井筒施
用选统,1套单钩提升系。
综合机械化配套进行设备选型井筒布置了
3吊桶;SJZ-6.9型液PLC电控系统,提5.0m压JKZ-2.8/15.5型提升机配
伞钻凿岩;1台SY-65C型挖掘机为主,一台HS-4型长绳悬吊式抓岩机
为辅出矸;井筒另外布置一趟Φ159*6下料管、Φ108压风管,一趟Φ600
风筒,一趟放炮电缆,两层吊盘,一套整体移动式液压金属模板,一路安
全梯;动力电缆,照明、通讯、信号、泄漏通信电缆、监控电缆随吊盘绳敷
设。
见主要施工设备用量表
超大断面冻结井井筒主要施工设备一览表
序额定生产备名称数量格规注力率功号能
-8-华新建筑工程集团公司.
一、提升系统
架凿井井11GⅤ提升机1000212.8/15.5JKZ-
轮提升天1φ3.0m3
3吊桶145m
钩头1511吨Ⅱ型
二、悬吊系统
模板稳绳绞车凿井221610/600JZ2下料管车凿井绞4222JZ16/6001
吊盘凿井绞车5532JZM25/800
抓岩机凿井绞车75JZT10/700A41
安全梯凿井车绞755JZA5/1000A1
轮悬吊天96槽800φ单
轮悬吊天2φ10007单槽
轮悬吊天68槽φ650单
轮吊天悬29双槽φ800
模板钢装块1510φ7/1m
冻结段压金属液18.5~YJM2.5/81整体模基岩2.5/YJ
12
安全1
三、掘设
挖掘65SY-65
抓岩43HS-
伞SJZ-6.
风1Y2
风3G1
1
四、产设
压螺6KV/40局DKJ63-No5.22
-9-华新建筑工程集团有限责任公司.
34567
混凝土混凝土配料卷弯曲切割
机搅拌机机扬机机
JS-1000PLD-1600AJJK-1
301121
360m/h
311
8
电焊
机
330BX-
1-
2
9
潜水
泵
-PBH
型18
3
1011
振
风泵器捣
-BQFZN-70
50/2510
3
12
手
芦动葫
10T
1
13
泵水
DC50-80*5
2
132
14
潜孔
机钻
MZ120-
Ⅱ
1
1516
注装
浆泵载车
2TG-60/210ZL-
50
11
车自卸210T17
五、电气设备
变箱21
保开关综2
DZZ-4-1
1
保开关综3
WZXZ-4-1
1
开关柜4
660V
1
开关柜5防爆开关6
380V350
12
六、其它
控电视监1套1
六、劳动组织及安全
㈠工程施工项目管理
为了能够快速、优质、安全、高效地完成大断面冻结井井筒工程施工
任务。
成立工程项目部,实施项目法人管理,全面履行工程施工承包合同,
项目部将以承包合同为依据,以创全优工程为目标,实施从工程进点到全
-10-华新建筑工程集团公司.
部工程竣工移交全过程的经营与管理,对工程施工质量、工期、成本实行
全面控制,项目部对外认真履行施工合同,对内实行全面控制,制定和落
实承包责任制。
㈡井筒施工时期的劳动组织
项目部设经理1人,副经理3人,另设工程技术部,经营后勤部、机
电部、安全调度室负责日常管理工作。
㈢施工作业制度
劳动组织采用综合施工队形式,按专业化班组配备,井下三个掘进班
一个砌壁班实行滚班制作业,地面辅助人员“三八”制作业。
井筒冻结段掘
砌施工时期,直接工采用专业工种“滚班”叫班制度,外壁循环进尺2.5m,
循环时间20小时,循环率90%。
见冻结段施工循环作业图表。
工程技术及项目部管理人员,实行24小时值班制度。
井筒冻结段施工配备总人数为100人,其中:
项目部4人,直接工60
人,辅助工、调度、质检、机电维修等36人,见项目部组织人员配备表和
劳动力计划表。
人员配备表
类经理部(
别经理副经理)
冻结
段施工4
工程技术部、安全调度室4
经营后勤部(食堂、澡堂、仓库、门卫等)7
机电部5
辅助(压风机、绞车司机)(井口信号把钩工)15
直接工60
-11-华新建筑工程集团有限责任公司.
计合100
劳动力计划表
月年2009年1月
2008员人2008
年6月18日—日08月1年
2008年82009年1
月11日—月10日
日
—
施工
段阶
2009年
2月8
平
均高峰
平均
高峰
平均
高峰
准
备期120
150
冻
段结
158
178
计合120128178150158138
1
㈣施工技术安全措施
施工中严格按《煤矿安全规程》和《煤矿建设安全规定》执行。
加强安全技术管理,严格执行一工程一措施制度,认真编制单位
工程施工组织设计或技术安全措施,优化施工方案,选择技术先
进、经济合理、安全可靠的施工方法。
井筒开工前,现场技术人
员要首先编制出《表土段外壁掘砌施工技术安全措施》;进入冻结
段前要编制《冻结段施工技术安全措施》、《利用380V电源放炮技
术安全措施》、《壁座、加强段、套内壁施工技术安全措施》;上述
措施经公司有关部门批准,并向全体施工人员传达贯彻后执行。
贯彻技术安全措施,要将工程特征、技术要求、施工程序、操作
要求和要达到的质量标准以及安全注意事项等向施工人员认真进
行传达交底。
七、质量要求
㈠本工法执行的主要规范、标准有:
(1)《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ213—90)。
-12-华新建筑工程集团公司.
(2)《矿山井巷工程质量验收评定标准》(MT5009—94)。
(3)《煤矿安全规程》(1992年版)。
(4)《煤矿建设安全规程》(1997年版)。
㈡本工法在现行标准、规范中主要采取下列措施保证工程质量:
1.工程质量目标:
施工范围内的所有单位工程质量全部达到优良。
2.建立健全质量保证体系:
⑴项目部成立质量管理领导小组,项目经理任组长。
建立项
目部质量保证体系。
⑵项目部设专职质量检查工程师,对重点部位、关键工序要盯
在现场。
⑶各专业队设立质量管理小组,队长任组长,负责本工序的质
量管理,不合格的工序不能进入下一道工序。
⑷项目部设立施工技术组,有技术副经理负责管理、考核。
根据作业工序在专业队设置经过培训合格的专(兼)职质量检查
员。
3.保证质量的组织技术措施:
⑴严格执行《煤矿井巷工程质量检验及评定标准》、《矿山井巷
工程施工及验收规范》、《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规
定》和《煤炭工业煤矿井巷工程、建筑安装工程单位工程质量保
证资料评级办法》及合同书要求的质量管理及验收评定办法等有
-13-华新建筑工程集团有限责任公司.
关质量规定,主动接受建设单位和监理部门的质量监督。
⑵
推行全面质量管理,开展群众性的QC小组活动。
⑶严格按照质量、环境\职业健康安全(GB/T19001“2000”、
GB/T24001“2004”、GB/T28001“2001”)管理体系运行。
确定质量控制目
标,实行全员、全过程、全方位的工程质量控制。
⑷搞好图纸会审、技术交底及图纸资料的档案管理工作。
⑸建立健全质量岗位责任制,制订明确的质量奖罚制度。
⑹定期开展质量大检查,查措施、查记录、查隐患、总结经验
教训,堵塞质量管理漏洞。
⑺严格按《验收标准》组织施工,项目部成立专职质量检查机构,
主要工序跟班检查。
⑻严格按规范要求进行工程材料的检查,试验工作,确保原材
料质量符合规定。
⑼加强施工材料的计量工作,搅拌站配自动计量自动上料设施,
定期进行计量检测,确保砼配比的准确性。
4.质量控制措施:
⑴严格控制掘进断面,采用光面爆破,做到不欠挖、超挖不大
于技术规范规定。
⑵砌壁施工:
断面尺寸必须符合设计要求;砌壁所用原材料
的质量合格;做好井壁淋水的引排工作;施工用机具、模板等必
须经过检查确认完好方可使用。
混凝土应分层对称浇筑,每层浇
-14-华新建筑工程集团公司.
筑高度不大于400mm,且连续灌筑。
5.质量检测:
质量检测后质量要达到下列要求:
(1)井筒净半径不小于设计,也不大于设计50mm。
(2)井壁厚度符合设计,达到质量标准要求。
(3)井壁接茬密实、无杂物、无出水点。
(4)井壁混凝土强度符合设计,达到质量标准要求。
(5)井壁混凝土表面质量符合质量标准要求。
33/0.5mh以上的h水量小于(6)井筒建成后的总漏6m/,井壁不得有集中漏水孔。
6.大荒断面冻结立井井筒工程质量保证体系见图。
-15-华新建筑工程集团有限责任公司.
-16-华新建筑工程集团公司.
八、效益分析
大断面冻结井冻结段立井机械化快速施工工法,是在全基岩立井机
械化快速施工基础上再优化
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