主井通风钻孔解读.docx
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主井通风钻孔解读.docx
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主井通风钻孔解读
科技项目
主井筒集中煤仓上、下口通风孔
施工技术研究与应用
完成单位:
生产科
完成时间:
2015年1月
二0一五年一月十五日
马蹄沟煤矿2015年度科技项目申报表
单位:
生产科填报时间:
2015年1月
科技项目
名称
主井筒集中煤仓上、下口通风孔施工技术研究与应用
开始时间
2014年12月
完成时间
2015年1月
申
报
者
姓名
刘克龙
性别
男
年龄
27
文化程度
大专
从事岗位
巷修主管
职称
技术员
在成果中所占地位
其他协作者姓名
金建成杨明李良年朱自新张云吉李俭
聂云枭潘小军朱明生崇立国李继强
技
术
部
门
鉴
定
意
见
(盖章)
矿
评
审
组
评
审
意
见
(盖章)
一、立项背景
我矿主井集中煤仓原通风孔断面较小(孔径108mm),长期受矿压、淋水、风化等因素影响,局部塌孔,风量仅为3m3/min,已不能满足通风要求,导致煤仓上口以外33m巷道、下口以里15m巷道风量不足。
根据生产现状,我矿采用局部通风机给煤仓上下口通风,通风方式复杂,临时停电停风频繁,造成安全隐患,且通风成本高,不利于节能降耗。
为此,如何科学合理地设计通风钻孔,解决该处的通风问题成为研究的主要课题。
我矿将这一课题列入2014年年终检修计划,在矿领导亲自部署和指挥下,首次采用LM-120反井钻机成功地施工了主井通风钻孔,既保证了主井煤仓上下口的通风,也降低了生产成本,解决了长期困扰集中煤仓上下口通风问题的重大隐患。
2、研究的主要内容
1、钻孔设计依据。
根据主井煤仓上下口位置关系,设计的钻孔距离煤仓壁应不得小于2m。
为更加准确保证钻机的钻进方位及可操作性,应选择垂直方位打眼。
根据井下实际巷道布置情况和施工工期,尽量减少巷道的掘进工程量和钻孔的钻进长度。
2、钻孔机具的选择。
优先选择新设备,稳定度高的设备。
我矿原先使用的钻机稳定性差,不能准确控制深孔打眼方位,孔径小,不能扩孔,满足不了通风风量的要求。
另外,要求钻机操作人员必须熟悉设备性能,对设备出现的基本问题能个人解决。
并要在施工过程中,严格保证设计的方位和角度。
因此,选择专业队伍使用反井钻机施工主井通风孔,最具可靠性。
3、钻孔支护参数的设
计依据。
(1)根据煤仓施工过程揭露的岩性分析,煤仓上口向下11m为粉砂岩,剩余22m为泥质砂岩,为防止风化、剥蚀,淋水软化孔壁必须对钻孔进行混凝土浇筑。
考虑到钻孔断面大小、坡度、安全等方面因素,应该避免人员在钻孔内支护作业。
(2)钻孔长期裸露导致围岩抗压、抗剪强度降低,需架模配筋支护,配筋的设计参数及模件的选材都应该能达到一定的抗压性,抵抗围岩压力、混凝土的挤压力等。
(3)浇筑用混凝土强度不低于C30,混凝土配合比、水灰比必须符合设计要求。
在安全的前提下,配筋模件的起吊、安装要有很强的连续性,保证串连的模件整体性好,能固定成一个整体。
(4)下口的支护。
选用混凝土浇筑施工,下口必须有一个能承载配筋模件和混凝土凝固前的承载体。
配筋模件净重1.2T,混凝土净重35T(若考虑混凝土与孔壁的粘着力,混凝土对承载体的压力小于35T),所以承载体的承载力不得小于36.2T。
4、反井钻机及其他物料的运输。
反井钻机装车入井,应遵循近距离运输原则,所以优先考虑主井运输,但主井轨道条件较差,容易发生掉道事故且行车安全间隙达不到安全运输提升的要求。
若选择副井运输,轨道条件最优,安全性最高,但运输距离较主井长500多米。
综合考虑,以安全优先为原则,选择副井→1100新大巷→1100主石门的运输线路。
5、钻机设备的供电。
为避免反井钻机在施工过程中电气影响频繁,延误工期,反井钻机作业需专门敷设一道电缆,专机专用。
6、安全管理。
应从钻机的入井、安装、钻机施工、起吊配筋模件、安装配筋模件、浇筑、锁口等几个方面入手,尤其是配筋模件的起吊安装、锁口过程中的安全管理是重点。
7、通风钻孔的管理。
钻孔施工结束后要注意防水、人员(物件)坠落的防范管理。
8、风量计算。
主井通风孔的作用就是为主井集中煤仓上下口作业人员提供安全、良好的作业环境,钻孔必须满足人员作业所需风量、温度等的要求。
3、关键技术的解决及应用
(一)主井通风钻孔设计
根据主井筒与1100主石门位置关系,本着施工工程量最小,工期最短,施工最可靠的原则,在主井井底正上方,垂直1100主石门左帮(1100主石门皮带机尾向机头方向)施工一个净高4.2m,净宽3.6m,长4m的钻机硐室,开口点坐标K=(835.9476,962.2647)。
在钻机硐室内使用反井钻机施工一个直径为1200mm,垂深为32.665m的钻孔。
钻孔与水平方向夹角为0°,与垂直方向成5°46′08″,钻孔中心点坐标T1=(835.0837,961.7611)。
注设计点坐标均为相对坐标。
附主井通风钻孔施工设计图
(二)钻孔施工方法
1、反井钻孔施工前的准备工程:
(1)供电:
用截面积不小于35mm²的矿用橡套电缆供电至施工地点,并接容量大于200A的终端馈电开关。
(2)供水:
用不小于φ50mm的管道将压水供至施工地点,并安终端阀门,水源确保充足。
(3)浇注钻机基础:
以钻孔开口位置为中心浇筑钻机基础,其尺寸为:
长×宽×深:
1800×1800×1500(mm),基础必须左右水平,前后坡度为+5°46′08″并在基岩上,而且有足够的强度,砼强度为C20。
(4)挖沉淀循环水池:
在钻机硐室外挖一容积不小于1.5m³的沉淀循环水池,用300×150(mm)水沟与钻孔基础相连。
(5)钻机硐室施工要求:
钻机施工地点,轨道面至顶板高度在3600--3800mm,在顶板中心点前后相距100mm处各注Φ22×2500树脂螺纹锚杆一根外露长度100mm,并保证能够承受8吨以上的拉力,用于起吊钻机和扩孔钻头。
同时巷道两边距钻机中心点距离小于1500mm,便于装拆钻杆的操作空间。
(6)钻机钻车固定点轨道铺设及固定方式:
钢轨必须铺设平整,轨道通过导孔并超前4m,轨面超出基础面200--300mm,由于钻机是靠轨道定位的,因此两钢轨必须对称置于预钻孔两边,此外在钻机车后轮以外钢轨与基础固定(用锚杆与基础固定),并能承受8吨以上的拉力。
(三)主井通风钻孔支护施工关键技术:
1、配筋模件的安装。
配筋模件的安装采用两台10T导链交替进行,先将主绳上头固定在一号导链上,另一头下放至通风孔下口并固定在第一个配筋模件上,一号导链提升0.9m,将第二个配筋模件用螺栓连接到第一个配筋模件上。
采用同样的方法将其余配筋模件逐个连接提升至上口,提升一定高度后交换导链,最后从上口下放,上头固定于巷道顶板,下头固定于下口配筋模件上。
在提升第一个配筋模件时,在主绳钩上固定4根Ф10mm40000mm钢丝绳,沿模件外圈等距绑扎,随着模件的逐渐提升,将钢丝绳与各个配筋模件用8#铁丝固定成一个整体。
最后,将四根钢丝绳沿钻孔轴线固定在巷道顶板,对下口配筋模件焊接在锁口钢板上。
2、通风孔下口锁口施工关键技术。
在通风孔下口巷道顶部人工开挖长*宽*深=1.5m*1.5m*0.1m的钢板槽,按照锁口钢板孔位置关系,将注锚眼位正确标于钢板槽内,之后注锚杆(索)固定锁口钢板并喷浆封闭钢板。
3、浇筑。
由施工队严格控制每班入井浇筑用砂、石、水泥,料车到1100主石门皮带机尾装入编织袋后由皮带运输至卸料点,对皮带运送物料制定了严格的安全技术措施并执行。
在煤仓上口宽敞处人工拌合C30混凝土,自下往上浇筑,每班浇筑3m。
C30混凝土:
水:
175kg水泥:
461kg砂:
512kg石子:
1252kg配合比为:
0.38:
1:
1.11:
2.72,水灰比0.5,并掺入4%的速凝剂。
4、防水体构筑。
浇筑结束后,在通风孔上口砌筑一个长×宽×高=1.2m×1.2m×0.5m的方形防水体,壁厚150mm,并在防水体上安装一个可调节的封口铁箅子(长×宽=1.2m×1.2m),用于调节钻孔风量。
5、配筋模件加工质量保证关键技术
用废旧油桶加工直径D=0.95m,高为0.9m的圆柱体模件;圆柱体内壁上下间隔225mm焊接四个钢筋铁圈,铁圈内侧焊接4根等长的钢筋,上下端各焊接一个十字筋,每根钢筋上下端外侧各焊接一个Ф16mm螺母(用螺栓连接圆柱体模件),钢筋直径为Ф12mm,圆柱体模件加工件总计40套,Ф16mm螺栓160个。
6、下口锁口钢板设计加工关键技术。
为保证下口锁口钢板既能承受浇筑体重量,又能保证设计风量及安装强度,进行如下设计并加工。
(1)锁口钢板规格:
长*宽*厚=1.5m*1.5m*0.02m的钢板,加工件为中空件,空心圆直径为D=0.85m;
(2)为保证下口锁口钢板安装后承受的承压强度,增加固定钢板所注锚杆(索)数量,对钢板进行了如下改进:
1)以锁口钢板中心为圆心,r=0.65m为半径所在的圆上等距加工8个Ф28mm的孔;
2)在锁口钢板四角距两边0.1m处打4个Ф28mm的孔;
3)以锁口钢板中心为圆心,r=0.465m为半径所在的圆上等距加工10个高为100mm的竖筋,以防止配筋模件左右摆动。
(四)导孔及扩孔期间碴石的装运措施
由于导孔及扩孔产生的碴石装入矿车运输距离长,且巷道断面小安全间隙达不到要求。
因此,导、扩孔期间的碴石直接落入集中煤仓,统一在煤仓下口装入矿车经主井筒提升外运,减少了运输距离,提高了运输效率。
(5)通风钻孔下口排水
在扩孔、浇筑过程中,钻机用水、混凝土浆水、岩层间隙水积于主井井底,为方便施工需安装一个潜水泵,并派专人将水排至1100主石门水沟后进入集中水仓。
(六)通讯保证
在主井通风孔起吊配筋模件的过程中,出于安全及施工协调等方面的考虑,在上下口安装声光电铃信号装置和井下防爆电话。
方便了上下口作业人员的协调配合,保证了安全施工。
四、施工组织及保障措施
本工程计划在2014年12月停产检修期间完成,不得影响生产及正常掘进任务。
为了按期完成工程,矿领导亲临现场跟班指挥,各部门急生产所急,与主施工队紧密配合,哪里有问题就在哪里解决,哪个环节出了问题就整改哪个环节。
大家齐心协力,最终用17天时间保质保量完成了通风钻孔工程,并在施工期间涌现出了许多感人事迹。
主要从以下几方面保障了施工:
(1)制定了严格的施工组织计划,从进度规划、控制和协调、安全设施完善,从技术管理、现场施工管理等方面采取奖罚措施,保证施工进度、工程质量和工期。
(2)认真搞好施工组织,最大限度减少辅助时间,抓好施工准备期的各项工作,尽可能组织平行作业。
(3)认真做好施工准备期工作,确保各项工作的如期完成,搞好各项材料准备,一旦具备开工条件就能立即组织施工主井通风钻孔。
(4)加强调度工作,统一协调指挥,形成了上下一盘棋的格局。
(5)为加强工程质量监管力度,督促施工进度,生产科每班派一名技术人员或科长下井跟班监督,严格按照设计要求施工。
(6)实行承包责任制,落实奖金激励机制,多劳多得,把工作内容、数量、质量和安全具体落实到班组到个人,把完成工作的好坏与奖金挂钩,保证工作的持续、快速进行。
5、经济效益与社会效益分析
1、经济效益
主井通风钻孔的成功实施,减少了原主井通风联络巷的掘进工程,替代了主井煤仓上下口双风机双电源局扇供风方式,其产生的经济效益分析如下:
(1)若两台局部通风机服务期限按10年计算,每年工作日330天,0.75元1度电,那么两台局部通风机10年耗电量:
A=2×5.5×330×24×10=871200KW·h;
所以两台风机节约生产成本(871200×0.75)/10=65340元/年;
(2)通风联络巷延米材料消耗单价1561元,工程量42.3m,总计66030元;通风道延米材料消耗单价2142元,工程量33m,总计70686元,该项工程材料消耗总价136716元。
主井通风孔延米材料消耗单价358元,工程量33m;总计11814元;钻机硐室工程量4m,延米材料消耗单价2531,总计10124元,该项工程材料消耗21938元。
所以使用反井钻机施工主井通风孔可节约材料费用102964元。
综上所述,本次施工主井通风钻孔可为我矿节约生产成本756364元。
2、社会效益
我矿首次使用反井钻机施工,在施工工艺、工序、技术等方面有了零的突破,能为将来同等条件下的井巷工程施工提供可靠技术保证。
同时在安全管理方面有了经验借鉴,能为后续的日常工作有力指导。
六、主要完成人员及奖励
2014年12月停产检修期间,我矿组织施工主井通风钻孔,施工期间皮带队积极配合掘一队拆除1100主石门皮带,同时认真搞好钻机硐室的底板硬化等工作,为钻机按期完工做出了积极贡献。
机电队按照生产科设计要求,赶制配筋模件、锁口钢板,敷设钻机专用电缆等做出了应有的贡献。
另外,机电科、安检科、生产科及相关矿领导群策群力,为主井通风钻孔的施工提出了宝贵意见,在一定程度上为本工程安全最大化做出了突出贡献。
经矿上研究决定,对掘一队、机电队、皮带队、生产科、机电科、安检科、相关矿领导及个人进行奖励。
主井通风钻孔按期保质保量完成,与我矿原《主井通风联络巷》设计方案相比节约了756364元,决定将材料费节约总额的5%作为奖金奖励集体和个人。
1、对本次施工中主承担单位综掘一队和配合单位皮带队、机电队分别奖励6000元、3000元、3000元,由队上负责做出具体的奖金分配方案并审批。
2、矿级领导
奖励人员:
金建成杨明朱自新李良年聂云枭
李俭张云吉
奖励金额:
1045元×1.5×7=10972.5元。
3、科级
奖励人员:
潘小军朱明生王小龙李继强
奖励金额:
1045元×1.2×4=5016元。
4、副科级
奖励人员:
崇立国杜树立张成
奖励金额:
1045元×1.0×3=3135元。
5、技术员
奖励人员:
李尧刘克龙李明王世龙辛占辉
高海军姚永宏魏海红
奖励金额:
1045元×0.8×8=6688元。
主井筒集中煤仓上、下口通风孔
施工技术研究与应用
项目参研人员
华亭煤业集团马蹄沟煤矿
项目参研人员名单
序号
姓名
性别
年龄
职务
职称
专业
备注
1
金建成
男
42
矿长
高工
采矿
项目负责
2
杨明
男
57
党委书记
高工
地质
项目指导
3
李良年
男
46
总工程师
高工
采矿
技术负责
4
朱自新
男
43
副矿长
工程师
采矿
技术负责
5
聂云枭
男
44
副矿长
高工
矿建
技术负责
6
张云吉
男
49
副矿长
工程师
采矿
技术负责
7
李俭
男
48
副矿长
高工
机械制造
技术负责
8
潘小军
男
35
安全副总
工程师
采煤
项目指导
9
李继强
男
36
主任
工程师
测量
现场技术指导
10
崇立国
男
34
副科长
工程师
采煤
现场技术指导
11
李尧
男
26
测量组长
技术员
采煤
现场技术指导
12
刘克龙
男
27
技术员
技术员
采煤
现场技术指导
13
李明
男
26
技术员
技术员
采煤
现场技术指导
14
王世龙
男
26
技术员
助工
地质
现场技术指导
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