王 浩

（山西潞安礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司古城煤礦，山西 長治 046000）

1 概述

山西潞安礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司古城煤礦采用斜立混合分區(qū)開拓方式，主斜井、副立井已施工到位，回風(fēng)立井開始掘進施工。由于回風(fēng)立井掘進深度大，為了解決傳統(tǒng)掘進工藝存在施工效率低、安全系數(shù)低、排矸難度大等技術(shù)難題，決定對回風(fēng)立井施工工藝及圍巖支護進行優(yōu)化[1-6]。

2 井筒長段掘砌施工工藝

2.1 井筒掘進設(shè)備配置

1）配備雙鉤提升系統(tǒng)，主要是雙筒提升機，滾筒直徑為5.0 m，提升電機功率為2400 kW，最大提升深度為1900 m，提升鋼絲繩直徑為52 mm。

2）在井口處安裝一臺雙筒穩(wěn)車懸吊井筒內(nèi)吊盤，雙筒穩(wěn)車滾筒直徑為4.0 m，通過滑輪組和4根穩(wěn)繩對吊盤懸吊和吊桶提升。井筒施工期間共計布置5 個吊盤，如圖1 所示，吊盤間距為5.0 m，最下一層吊盤距井筒掘進面間距小于25 m。

圖1 回風(fēng)立井井筒施工系統(tǒng)示意圖

3）最下層吊盤中部安裝一臺中心回轉(zhuǎn)式抓巖機用于出矸，上層吊盤為保護盤，中部3 層吊盤為支護工作盤，其中第一、第三、第五吊盤采用液壓千斤及卡固裝置與井筒壁進行固定。

回風(fēng)立井井筒施工系統(tǒng)示意圖如圖1。

2.2 井筒開口段施工

1）井筒40 m 范圍內(nèi)表土層、基巖段采用臨時小井架與小絞車相互配合進行施工，其中表土層主要采用人工以及挖掘機施工，基巖段采用全斷面爆破施工。炮眼深度為1.6 m，單茬掘進深度為1.2～1.4 m，爆破后采用絞車連接吊桶排矸。

2）開口段施工完后，在井口施工風(fēng)筒、排水管路、溜灰管等出口，確保風(fēng)筒及各種管路能夠進入工作面。當(dāng)井筒開口掘進15 m 后形成封口盤。

2.3 井筒長段掘砌施工

當(dāng)井筒開口段施工完且形成通風(fēng)、排水系統(tǒng)后，對井筒采用長段掘砌傘狀鉆孔爆破施工工藝。

1）首先采用液壓傘鉆鑿巖配合六角中空合金鋼釬桿以及柱齒合金釬頭進行鉆孔施工。鉆孔平面成圓環(huán)狀，共計布置4 排圓環(huán)鉆孔，排距為1.0 m，其中第一排為掏槽孔，第二、三排為輔助孔，第四排為周邊孔。

2）掏槽孔共計4 個，孔深為4.0 m，圓環(huán)直徑為1.0 m，鉆孔向圓環(huán)中心以60°偏角布置；第二排布置10 個鉆孔，第三排布置12 個鉆孔，孔深為3.2 m，鉆孔向圓環(huán)中心偏角為75°；第四排布置15個鉆孔，鉆孔向圓孔中心布置夾角為87°，鉆孔剖面為傘狀。

3）傘狀鉆孔施工完后，對掏槽孔鉆孔采用分段裝藥，共分為三段，每段裝藥量為0.6 kg；其他鉆孔采用長段裝藥，裝藥量為2.4 kg。鉆孔用水炮泥進行封孔，封孔長度不低于1.5 m。

4）裝藥完成后進行全斷面爆破，爆破后用中心回轉(zhuǎn)抓巖機將矸石裝入吊桶內(nèi)，然后采用提升系統(tǒng)及時排矸。為實現(xiàn)掘進與支護同步施工，采用長掘進短砌筑施工方法，掘砌錯距為25 m。

3 井筒支護工藝

為了防止井筒施工過程中筒壁矸石片落，對筒壁采用分次雙層復(fù)合支護工藝。

3.1 臨時支護

1）立井井筒每掘進2.0 m 進行支護，井筒完整段采用“單錨桿+鋼筋網(wǎng)”聯(lián)合支護。錨桿長度為2.0 m，直徑為20 mm，錨桿采用端頭錨固方式，每排布置10 根，布置排距為1.0 m。鋼筋網(wǎng)由直徑為6 mm 圓鋼編制而成，每片鋼筋網(wǎng)長度為2.0 m，寬度為1.0 m，鋼筋網(wǎng)扎制成弧形。

2）當(dāng)井筒過斷層等構(gòu)造區(qū)域且筒壁破碎時，對筒壁圍巖采取注漿錨桿支護，注漿錨桿長度為2.5 m，直徑為30 mm。注漿錨桿先用樹脂進行錨固，然后對桿體注入聚氨酯與催化劑混合的有機化學(xué)材料，注漿后對破碎圍巖裂隙進行粘接、填充，同時起到堵水作用。

3.2 二次支護

臨時支護完后，對筒壁采取二次澆注支護，采用分段式金屬模板砌筑工藝。

1）每個循環(huán)砌筑高度為6.0 m，采用分層式模板安裝及澆注，模板采用“T”型鋼制模板。每個循環(huán)安裝三層，第一層模板高度為1.0 m，第二層模板高度為3.0 m，第三層模板高度為2.0 m。

2）T 型模板主要由刃腳、托架以及護壁模板等部分組成。模板采用從下往上的安裝順序，安裝時先安裝下部1 m 的模板，將模板托架與吊盤固定裝置進行固定，將模板刃腳與筒壁上的固定裝置進行連接安裝，使下層模板與筒壁之間形成澆筑空間。

3）第一層模板安裝后對支模區(qū)進行混凝土澆筑，混凝土經(jīng)攪拌站攪拌后通過安裝在筒壁的溜灰管進入澆筑區(qū)，混凝土主要采用水泥、沙子、石子以1:1:2 攪拌而成?；炷翝仓r采用振動泵振動嚴(yán)實，模板澆筑時將螺母盒安裝至筒壁上，便于后期設(shè)備安裝。

4）當(dāng)?shù)谝粚幽０灏惭b后利用吊盤提升架將第二層模板（高度為3.0 m）吊裝至第一層模板上口位置，并對接嚴(yán)實且井下固定，然后澆筑第二層模板區(qū)。以此類推直至三層模板全部澆筑到位。

4 應(yīng)用效果

1）提高了井筒施工效率。古城煤礦回風(fēng)立井采用傘狀鉆孔爆破施工工藝時單茬掘進深度為3.0～3.2 m，與傳統(tǒng)光面爆破施工相比，單茬掘進提高2.0 m左右，全天可提高進度5 m，大大提高了井筒施工效率。

2）提高了排矸效率?；仫L(fēng)立井在施工過程中安裝了一臺大功率雙筒提升機和一臺中心回轉(zhuǎn)抓巖機進行聯(lián)合排矸，排矸速度快，排矸自動化水平高?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，井筒每掘進一茬產(chǎn)生的矸石量為235 m3，排矸時間為2.0 h，排矸效率高。

3）提高了筒壁圍巖穩(wěn)定性。對井筒筒壁采用分次支護方式進行加固，初次支護控制筒壁圍巖垮落，二次支護實現(xiàn)圍巖全斷面注漿封堵，使圍巖與澆注體鑲嵌為一體，提高筒壁整體穩(wěn)定性。

4）簡化了施工工序?；仫L(fēng)立井采用長段掘砌施工工藝，實現(xiàn)了立井掘進與筒壁支護平行作業(yè)，簡化了施工工序，提高了施工效率。

5 結(jié)語

古城煤礦對回風(fēng)立井施工及支護工藝技術(shù)進行優(yōu)化，提出了長段掘砌施工工藝、分段式金屬模板砌筑支護技術(shù)。通過實際應(yīng)用效果來看，解決了深井施工效率低、施工難度大、排矸速度慢等技術(shù)難題，提高了筒壁圍巖支護效果。同時，通過大功率雙筒提升機、回轉(zhuǎn)抓巖機、吊裝盤等設(shè)備配合施工，提高了井筒施工自動化水平，降低了勞動作業(yè)強度，取得了顯著應(yīng)用成效。