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1、井巷工程教案：第九章斜井与上下山施工 主讲教师：王昌琪 9-89.3 煤仓施工摘要内容：本节主要介绍煤仓施工方法。讲课重点：普通反井施工法、深孔爆破法、反井钻机法。讲课难点：普通反井施工法、深孔爆破法。讲授重点内容提要：在矿井生产过程中，为了保证采区均衡连续地生产，缩短装车时间，提成运输效率，一般都在上山采区下部车场或下山采区上部车场设置采区煤仓。采区煤仓按倾角不同分为垂直式和倾斜式。垂直式一般足圆形断面，而倾斜式一般是拱形断面，其倾角为60以上。无论那一种形式，其下口均要收缩成截圆锥形或四角锥形，以适合安装闸门。采区煤仓永久支护一般采用料石砌碹或采用混凝土浇筑，壁厚300400mm，也可用喷
2、射混凝土，喷厚一般为150mm左右。煤仓位于稳定坚固的岩居中时，也可以不支护，但下部漏煤口斜面应采用混凝土浇筑。如果煤仓深度较大，煤块在下落时对煤仓的冲击程度必然加大，这样就使煤炭的破碎率增加，在一定程度上影响了煤炭的质量，这时可以采用螺旋形煤仓。煤仓的施工方法，一般都采用先自下向上掘凿小反井，然后再自上向下刷大至设计断面的施工方法。主要有普通反井法、吊罐反井法一、普通反井施工法在工作面无瓦斯、岩层稳定、无涌水的情况下，采用普通反井施工煤仓是简便易行的。现以山东肥城大封煤矿某煤仓施工为例，介绍采用普通反井法施工采区煤仑的过程（如图9-24所示）。该采区煤仓的形式为垂直圆形，仓高10.3m，内径
3、3.6m，外径4.2m，如图12-34所示。煤仓穿过的岩层为粘土砂岩、粉砂岩、泥灰岩，岩层倾角10，层理较发育。该煤仓的施工分三步进行：第一步，自下向上掘小反井；第二步，自上而下刷大至设计断面；第三步，自下向上进行永久支护。一)掘进小反井1.自下向上掘进小反井断面为长放形，临时支扩用四角木盘。2.小反井掘进至距胶带输送机机头硐室底板2m时，从上向下掘透。3.工人打眼时，站在临时工作台上操作。 4.爆破用四段秒延期电雷管全断面一次爆破。 5.矸石由下面的大巷扒装运走。 施工前由测量人员挂好十字中线，按照十字中线架好抬棚，将木盘座落在抬棚上如图9-25所示，用扒钉与抬棚连接牢固。木盘间距为1m，四
4、个角打有撑柱，撑柱与四角盘也用扒钉钉牢。为防止片帮，空帮高度不得超过1.8m。木盘与岩帮之间均用木板与木楔背牢，小反井掘进至距离带式输送机机头硐室底板2m时，从上方向下掘透。掘进时，用宽200 mm、厚80mm的木板搭在木盘上作为临时工作台，爆破前拆除，并在人行间的上面铺设倾斜挡板，使崩落的歼石集中到歼石间溜至大巷运走。人行间需设梯子，供人员上下使用。二)刷大至设计断面反井掘透后，开始自上向下用钻眼爆破法刷大成直径为4.2m的圆形断面，用六角木盘做临时支架。刷大过程中，材料及工具均由上向下运送。打眼或文护时应在小反井上盖上木板，以保证安全。爆破前，将盖板拆除，爆破下来的歼石由反井落下，在大巷装
5、车运走。 三)砌筑永久支护 1.固定漏斗座为了固定漏斗座和加大巷道上部的支撑能力，在大巷顶部设置四根20号工字钢梁，工字钢梁由15kg/m的钢轨托住，钢轨两端插入已砌好的大巷的碹帽上，漏斗座固定在中间两根工字钢梁上，如图12-34所示。漏斗座要求安放水平，且十字中心线必须与大巷的轨道中心线重合，以保证漏斗座不偏不斜，不会在装车时撒漏煤炭。 2.用强度等级C15的混凝土浇灌煤仓下部5m段的大巷碹帽事先在大巷的东肩处敷设了一根直径为127mm的传话铁管，浇灌混凝土由两边向中间进行，每浇灌300mm厚需认真捣固一遍，混凝土浇灌到与漏斗座上口齐平时暂停。 3.用强度等级髓0的混凝土浇灌煤仓的圆锥体部分
6、该项工作最关键的工序是文模板，模板应在地面制成并组装成型，编号下井。支模时，对号入座，这样不但支模速度快，还能保证工程质量。模板在固定时，先在漏斗口内做一木衬，模板的下端直接座在木衬上(图9-26)，上端用拉杆固定。拉杆的一头钉在模板上，另一头撑在岩帮上，全部斜长分三次浇灌，模板长度1m。混凝土在煤仓顶部带式输送机机头洞室内搅拌好以后，沿铁风筒送下，铁风筒的下端接有一节帆布风筒，使混凝土直接灌于模板内，一边浇灌，一边捣固。每茬均空出100mm的高度，以便下一次支模和保证工程质量。为了保证施工安全，防止掉下的物料伤人，煤仓顶部要用木板盖严。4.用强度等级C15的混凝土浇灌煤仓壁首先拆除六角木盘，
7、每次只拆一架，并加固上面的45架木盘，然后支模浇灌混凝土，浇灌煤仓壁用的碹骨和模板也是事先做好的，由4个小碹骨组合成一个圆形碹，殖骨钉在模板的接头处，如图9-27所示。碹骨的厚度不小于80mm，碹骨的接头处做成亲口式，亲口的下面打上垂直撑柱，模板的长度应与临时支架间距相适应，按中线支好模板以后，经检查若误差较大，必须重新调整。在浇灌煤仓的过程中，应注意煤仓内设置的缓冲台、形梯和顶盖梁的位置，随着向上 浇灌混凝土，随时完成安装任务。 5.拆模混凝土凝固并达到一定强度后可拆模。首先将下部的漏斗口打开，把拆下的模板从漏斗口放下去：为了保证工作面安全，工作人员必须配置安全带。在岩层稳定、煤仓断面不大时
8、，也可以由下向上全断面一次掘喷成巷，有时可以不支护，但下部漏煤口斜面必须采用混凝土浇灌。二、深孔爆破法深孔爆破法是掘进煤仓的一种较先进的方法，其实质为用深孔钻机自上而下或自下而上沿反井(或煤仓)断面全高钻进一组平行深孔，然后一次或分次装药，依次顺序爆破，形成所需断面和长度的反井(或煤仓)。这种方法的最大特点是：工人不进入反井(或煤仓)作业，一般不受岩层破碎的限制，所需设备少，施工速度快，效率高，施工人员的作业条件和安全得到了改善。但钻眼的垂直度要求严格，爆破技术要求高，装药困难，炸药消耗量大。下面以山东兖州北宿煤矿东、西采区煤仓的施工为例，说明深孔爆破法的施工过程东、西两煤仓为垂直圆筒仓，高度
9、分别为7m和8m，直径为3.4m，喷射混凝土支护，喷层厚度为150 mm，煤仓上门与17层煤带式输送机上山机头硐室相接，下口与运输大巷相通。图9-28为西采区煤仓示意图。在带式输送机机头硐室内用TXV75型液压钻机打眼，先沿煤仓中心打一钻孔，然后再以中心钻孔为中心在半径为0.5m的圆周上均匀地打4个钻孔，这5个钻孔均与大巷穿透，眼径都为89mm。爆破所用炸药为2号岩石硝铵炸药，药卷直径和长度为435mm180 mm，重150g，14段秒延期电雷管和导爆索起爆。将7m深的炮眼一次装药分两次起爆，每段各炮眼装药长度为2.52m，装药量为8.4kg，中间用500mm炮泥相隔，如图9-29所示。装药前
10、，先将眼底封好，再把炸药捆成小捆，每捆4卷，然后把14捆炸药对接起来，用导爆索上下贯穿，并一起固定在一根铁丝上，送入眼底。封500mm长间隔炮泥，再用同样方法装好上段炸药，用炮泥封好上口。合计每孔装药量为16.8kg，为了确保起爆，在每段炸药的上部和中部各装一个同号雷管。中心孔不装药，用铁丝悬吊两个钢弹，分别放在每分段的上部位置，钢弹用直径89mm、长500mm的钢管制成，每个钢弹内装药1.2kg，一次起爆总装药量为69.6kg。下段炸药和下部钢弹分别装入1段和2段雷管，上段炸药和上部钢弹分别装入3段和4段雷管。下部的过量炸药爆炸后，将中心岩石充分预裂，再借助于该段上部钢弹的爆炸威力实现挤压抛
11、碴。同理，上段也是如此。反井爆透后，即可自上向下刷大至设计断面。边刷大，边喷射混凝土，直至下部漏斗口，安装漏斗座、中间缓冲台及顶盖梁之后，煤仓即施工完毕。三、反井钻机法从20纪70年代开始，我国自制反井钻机，目前已有多台不同规格型式的反井钻机在冶金和煤炭行业使用。反井钻进法与其他反井施工法相比，具有机械化程度高，工人劳动强度低，施工安全，施工速度快，效率高，成本低及施工过程中不破坏围岩，井壁光滑，成井质量好等一系列优点。在条件具备时，应优先选用。国产反井钻机有TYZ型、LM型和ATY型等，其主要技术特征见表12-3，主要由主机、钻具(钻杆与钻头)动力车、油箱车和起吊装置等组成。现以LM-120
12、型反井钻机施工煤仓为例介绍其施工方法。一)准备工作1)施工前应在反井上口位置，按照设计尺寸要求用混凝土浇筑反井钻机基础，并铺设轨道。2)钻进时油冷却水要求流量为7.2m3/h，压力为0.8MPa。导孔钻进时，用于冷却钻头和排除岩屑的冲洗水要求流量为30m341，压力为0.71.5MPa。3)LM-120型反井钻机的电器线路非常简单，未配置专门电气控制箱，只需用两台隔爆型磁力起动器和两台隔爆起动按钮，在施工现场将电源分别接人电机即可。本机总功率为62.5kw，主泵电机DYB-55的功率为55kW，电压为660V/1140V；副泵电机BJO2-51-4型，功率为7.5kW，电压为380V/660
13、V。若井下只有380V或1140V电源，则需增设变压器。4)钻机安装与调试。把钻机和配套设备沿轨道运到钻井位置(图9-30)，在其附近放好操纵箱，将油箱加满油，连接液压系流的管路，然后用卡轨器卡紧钻机，连接动力电源，启动副油泵(型号25SCY)，利用斜撑缸将钻机顶至工作位置，安装斜拉杆，卸去翻转架与钻机架的连接销，放平翻转架，安装转盘吊与机械手，调平钻机架，固定钻机架(支起上下支承缸)，接洗并液胶管和冷却水管，钻机安装好后，要全面检查各个部件的动作是否准确，液压系统是否漏油，供水系统是否漏水等。待一切正常后方可进行钻机试运转。(二)反井施工1.导孔钻进把事先与稳定钻杆接好的导孔钻头放入井中心就
14、位，启动马达，慢慢下放动力水龙头，连接导孔钻头，启动水泵向水龙头供水。开始以低钻压向下钻进，开孔钻速控制在11.5m/h，开孔深度达3m以后，增加推进油缸推力，进行正常钻进，在钻透前，应逐渐降低钻压。在导孔钻进中，采用正循环排碴，将压力1.2MPa的洗井液通过中心管和钻杆内孔送至钻头底部，水和岩屑再由钻杆外面与钻孔壁之间的环形空间返回。2.扩孔钻进导孔钻透后，在下部巷道将导孔钻头和与之相接的稳定钻杆一同卸下，再接上扩孔钻头，将液压马达变为并联状态，调整主泵油量，使水龙头出轴转速为预定值(一般为1722r/min)。扩孔时将冷却器的冷却水放入井口，水沿导孔壁及钻杆外壁自然下流，即可达到冷却刀具及除尘防烃的目的。扩孔开孔时应采用低钻压，待刀盘和导向辊全部进入孔内后，方可转入正常钻进。在扩孔钻进时，岩石碎屑自由落到下部大巷，停钻时装车运出。扩孔临近煤仓上口时须留2m岩柱，以确保钻杆及人员安全，待钻杆全部拆除后可用爆破法或风镐凿开预留的2m岩柱。当直径1.2m的反井扩成后，即可用钻眼爆破法自上向下将反井刷大成设计断面，最后安装漏斗座和进行永久支护。
