立井井筒施工新工艺.ppt

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1、立井井筒施工综述2、立井施工最新装备及发展趋势3、立井混合作业施工工艺4、立井冻结表土快速施工工艺5、立井全深冻结基岩快速施工工艺6、超大直径深立井施工配套工艺7、深立井工作面探水预注浆治水施工工艺8、立井静水抛碴注浆封水施工工艺9、深立井通过突出煤层揭煤工艺10、立井冻结自动监测施工技术,立井井筒施工新工艺、新设备,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程八十年代，立井平均施工速度仅为2030m/月；19861996年的十年间，全国立井井筒只有23次突破百米大关；掘砌单行作业方式；掘砌平行作业方式；短段掘砌单行作业方式；短段掘砌混合作业法。

1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备立井井筒施工工艺立井井筒施工机械化装备提升设备凿岩设备装矸（土）与排矸设备砌壁,1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,3、立井施工技术应用实例中煤三建公司29工程处71工程处中煤五建公司第三工程处31工程处49工程处,1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,4、立井发展主要工作思路以市场为导向，超大直径、超深立井施工难题；以“四化”建设为抓手，提高综合管理水平；牢固树立“安全为天、生命至尊”的安全理念。

1、立井井筒施工综述,1、我国立井施工技术发展过程2、目前我国立井井筒施工工艺及机械化装备3、立井施工技术应用实例4、立井发展主要工作思路5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施,1、立井井筒施工综述,5、立井施工面临的主要形势及今后的具体工作措施落实安全管理责任，努力实现安全生产推进模式化建设，提高现场管理能力加强机械化建设，提高施工单进水平推进信息化建设，丰富现场管理手段坚持科技创新，打造核心竞争力,1、立井井筒施工综述,1、立井井筒施工综述2、立井施工最新装备及发展趋势3、立井混合作业施工工艺4、立井冻结表土快速施工工艺5、立井全深冻结基岩快速施工工艺6、超大直径深立井施工配套工艺7、深立井工作面探水预注浆治水施工工艺8、立井静水抛碴注浆封水施工工艺9、深立井通过突出煤层揭煤工艺10、立井冻结自动监测施工技术,立井井筒施工新工艺、新设备,1、概述2、施工主要设备3、井架选型4、提升机选型5、凿井绞车选择6、凿岩设备选型7、装岩设备选择8、其他设备9、特殊凿井10、盾构法施工,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述2、施工主要设备3、井架选型4、提升机选型5、凿井绞车选择6、凿岩设备选型7、装岩设备选择8、其他设备9、特殊凿井10、盾构法施工,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述1.1国外状况国外立井井筒的深度已超过2000m，最深的井筒为南非贵重金属矿竖井斯录桂登井井深3480m。

南非英帕拉铂金公司第16号井工程井深1657米，素砼支护，岩石条件较好，水文地质条件简单，基本无水：

施工采用永久井塔作为凿井井架，掘、支、按顺序作业，风动六臂伞钻打眼，炮眼深度3.4米，循环进尺3米。

5米的双滚筒绞车提升，有效负载25吨。

井筒布置一套双钩，两个16吨吊桶，一套单钩采用吊笼提升（单钩作辅助提升），吊盘上安装砌壁模板一套，高度为3米，采用吊盘上固定，出矸为悬吊式0.4m气动抓岩机。

2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述1.1国外状况与煤矿井下工程布置不同，贵重金属矿开凿工艺需要设置斜坡道和联络通道，并随井筒一起施工，从而导致整个建井工期达到7年，甚至更长。

这种工期不做要求的施工方法与国内存在较大差异。

2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述1.2国内状况立井施工技术装备发展及其特点；1974年我国立井井筒施工平均水平为16.4m/月，1997年提高到45.4m/月；2005年为68.51m；2006年为67.51m；2007年为64.43m；2008年为65.13m到目前为止，我国施工的立井井筒最深1340m,2、立井施工最新装备及发展趋势,立井施工技术装备发展及其特点；,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述深立井施工工艺特点；打眼放炮出矸找平立模砌壁出矸清底,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述深立井施工装备匹配特点；1）钻眼深度与掘进断高的匹配2）一次爆破岩石量与装岩能力的匹配3）提升能力与装岩能力的匹配4）吊桶容积与抓斗容积的匹配5）支护能力与掘进速度匹配,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述大直径深立井施工对现有施工技术及装备的挑战井筒掘进直径增大的挑战1）矸石排出量加大，排矸时间急剧增加2）凿岩工作量加大，凿岩时间急剧增加3）浇筑混凝土量加大，砌壁时间急剧增加4）吊盘荷载增大、布局变化，吊盘结构受力恶化5）涌水量增加，防治水难度增大6）通风量急剧增加，通风时间加长,2、立井施工最新装备及发展趋势,

（2）井筒掘进深度增大的挑战1）钢丝绳自重增加，悬吊和提升能力接近极限2）提升荷载增加，井架承载力不足3）提升荷载增加，提升机性能不足4）稳车群增大，集控难度增加5）井筒掘进深度增加，一次循环时间明显加大6）吊桶提升速度增加，旋转和摆动问题凸显7）矸石提升能力降低，能耗增加、效率降低8）岩土压力及水压力增加，注浆堵水难度增大9）揭煤层数和厚度增加，高效揭煤难度增大,2、立井施工最新装备及发展趋势,2、立井施工最新装备及发展趋势,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述2、施工主要设备3、井架选型4、提升机选型5、凿井绞车选择6、凿岩设备选型7、装岩设备选择8、特殊凿井9、特殊凿井10、盾构法施工,2、立井施工最新装备及发展趋势,2、施工主要设备凿井井架、提升机、凿井绞车、提升容器伞钻、中心回转抓岩机（或小型挖机）空气压缩机、局部通风机、排水泵变配电设备、通讯、信号设备、排矸设备,2、立井施工最新装备及发展趋势,1、概述2、施工主要设备3、井架选型4、提升机选型5、凿井绞车选择6、凿岩设备选型7、装岩设备选择8、特殊凿井9、特殊凿井10、盾构法施工,2、立井施工最新装备及发展趋势,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,现有井架适用于井深200m、400m、600m、800m、800m及1100m,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,为此研制的新的立井型立井凿井钢井架主要技术参数如下,为此研制的新的立井型立井凿井钢井架主要技术参数如下满足掘进直径814m、掘进深度12001600m,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,影响新型井架结构形式的因素主要有：

1）布置多套提升系统，采用大吊桶和大提升机；2）设备布置满足井筒施工工艺要求；3）满足大直径跨度要求；4）满足深部设备摆动引起的动荷载要求；5）满足悬吊伞钻、排矸及过卷等高度要求,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架天轮平台仍旧设置一层，增设一根主梁，使“日”字形天轮平台变成“目”字形。

VI型井架仍采用V型井架的结构形式。

3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架设计基础。

井筒施工机械配备,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架设计基础。

井筒施工机械配备,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架设计基础。

井筒施工机械配备,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架设计基础。

井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架结构形式,井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（1）型凿井井架结构形式,井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,设计VI型井架角柱跨距17.55m17.55m，天轮平台尺寸9.05m9.05m，天轮平台高度26.678m，由基础顶面至翻矸平台中线高度10m，井架重量（不包括天轮房和扶梯）94422kg。

井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架VII型凿井井架的设计目标是适用于掘进直径9.014.0m、掘进深度1600m的立井井筒施工。

井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架1）井架高度井架高度H是指井口水平至天轮平台的垂距，如图所示，采用下式确定：

井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架2）天轮平台布置便于提升方便改绞两井协调井内布置有利受力多绳悬吊天轮布置天轮梁布置安全间隙受力均衡,井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架3）凿井设备布置,井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架4）荷载井架荷载一般分成主要荷载、附加荷载及特殊荷载三类。

本井架设计主要考虑正常工作、断绳荷载和改绞荷载等工况荷载。

井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架5）双层平台结构,井筒施工机械配备,VI型井架承受载荷,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架5）双层平台结构建井井架荷载,3、井架选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,VI

（2）型井架,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,JKZ-3.2型提升机的最大计算提升高度,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,大型凿井提升机技术需求

（1）凿井提升机基本要求凿井提升机的主要技术参数包括卷筒直径D、卷筒宽度B、提升机最大静张力及最大静张力差。

其中，卷筒直径D是选择提升机的主要依据。

1）滚筒直径要求2）滚筒宽度要求3）提升机强度要求4）提升速度和电机功率要求5）施工配套要求,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,

（2）超大直径深立井施工要求与既有提升机技术指标对比以国内目前最深的大台沟铁矿措施井井筒工程,井筒净直径6.5m，井深1642m。

设计选用4/5m3吊桶、液压伞钻，德国产CASAREUROLIFT-44-2160不旋转高柔韧性提升绳，最大悬垂长取为1671m。

通过计算，提升4m3吊桶矸石到底钢丝绳静张力为26785kg；提升液压伞钻到底为26755kg；提人到底为18610kg。

已有最大能力型号为JKZ-4/17.8，其提升的最大静张力差为25000kg，不能满足4m3矸石吊桶和液压伞钻提升的静张力差要求,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,几种新型提升机技术参数,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,几种新型提升机技术参数,新型提升机提升系统验算1）基本条件井筒直径6.5m，井深1642m；主提2JKZ-5/18型提升机，最大静张力（差）为350KN（290KN），电机功率21600kW，电机转速590rpm；CASAREUROLIFT-44-2160提升绳，绳速8.67m/s；V型井架，3.0m提升天轮；4m3吊桶提升；液压伞钻。

3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,新型提升机提升参数设计与分析按8.0m/s提升速度计算,提升机2JKZ-5/18,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,新型提升机提升参数设计与分析按8.0m/s提升速度计算,提升机2JKZ-5/18,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,新型提升机提升参数设计与分析按8.0m/s提升速度计算,提升机2JKZ-5/18,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,新型提升机提升参数设计与分析按8.0m/s提升速度计算,提升机2JKZ-5/18,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,2JKZ-5/18新型提升机与既有JKZ-4/17.8、JKZ-3.0/15.5两种型号提升机在不同井深条件下的提升能力计算对比,3、提升机选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,不同井筒深度时几种提升机提升能力比较,4、凿井绞车选择,2、立井施工最新装备及发展趋势,10吨、16吨、25吨、40吨单绳缠绕式凿井绞车悬吊施工吊盘、砌壁模板、抓岩机、吊桶稳绳、电缆等；JZA-5型安全梯绞车悬吊安全梯。

通常每套提升2台稳绳稳车、4台吊盘稳车、3或4台模板稳车、放炮电缆、动力电缆、中心回转抓岩机等；,4、凿井绞车选择,2、立井施工最新装备及发展趋势,吊盘稳控装置1）轮胎微调式吊盘稳盘装置,4、凿井绞车选择,2、立井施工最新装备及发展趋势,吊盘稳控装置2）轮胎底座可调式吊盘稳盘装置,4、凿井绞车选择,2、立井施工最新装备及发展趋势,吊盘稳控装置3）弹簧式吊盘稳盘装置,2、立井施工最新装备及发展趋势,2、立井施工最新装备及发展趋势,大型稳车群集控变频调速超深、高速吊桶提升过程摆动1）吊桶摆动因素a）提升绳开捻力b）偏心荷载c）提升绳横向振动d）初始偏移量e）加、减速度横向刚度,2、立井施工最新装备及发展趋势,凿井防坠吊桶,5、凿岩设备选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,FJD型4至9臂气动伞钻，配YGZ70型风动凿岩机钻孔；YSJZ4臂液压伞钻配HYD-200型凿岩机或尽快蒙特贝HC-50型液压凿岩机,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,液压伞钻1）能耗低。

仅为气动功系统的1/3；2）效率高。

比气动凿岩凿岩速度提高2倍以上；3）成本低。

凿岩成本可降低30左右；4）环境好。

工作噪声大大降低。

5）质量高。

5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,YSJZ4.8型液压伞钻1）推进系统2）动臂3）立柱4）支撑臂5）辅助动作液压系统6）凿岩液压系统,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,YSJ4.8型液压伞钻主要由液压凿岩机、推进系统、动臂、立柱、摆动架、支撑臂、液压水气系统、电气系统、调高器等九部分组成。

推进器总长度6774mm，推进行程5160mm，推进力7000N，推进速度4000mm/min，空载返回速度8000mm/min。

5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型液压伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型液压伞钻工程应用,2、立井施工最新装备及发展趋势,液压伞钻在山东临沂会宝岭矿工地进行了试验和应用。

岩石硬度平均大于15，最大达21.3。

YSJZ4.8型液压伞钻钻孔用时平均缩短5小时,5、凿岩设备选型双联伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,连接结构,5、凿岩设备选型双联伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型双联伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型双联伞钻技术参数,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型双联伞钻技术参数,2、立井施工最新装备及发展趋势,双联伞钻工程应用XFJD6.11S型在鄂尔多斯市葫芦素煤矿副井井筒施工工程中得到成功应用。

副井井筒净直径10m，井筒总深度702.658m，施工揭露基岩后采用XFJD6.11S型双联钻机进行凿岩。

副井井筒掘进断面设计钻眼272个,5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,深立井安全、高效施工需要可以钻进达5.5m的新的深孔凿岩装备。

项目在原FJD6A型伞钻基础上进行改进和研制，改进的主要内容是加大推进行程，同时改原来的气动马达-钢丝绳推进为油缸-钢丝绳推进型式。

5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,5、凿岩设备选型大推进行程伞钻,2、立井施工最新装备及发展趋势,6、装岩设备选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,挖掘机HZ型中心回转抓岩机液压转抓岩机,7、其他设备选型,2、立井施工最新装备及发展趋势,砌壁设备排水设备压风机选择通风设备配电设备选择提升容器选择信号设备选择排矸设备选型钩头提升天轮,8、装备配套,2、立井施工最新装备及发展趋势,装备配套深度小于600m，井筒直径大于5.5m和小于5.5m深度600800m，井筒直径大于5.5m和小于5.5m深度8001100m，井筒直径5.5m、5.5-9m，9m深度大于1100m，井筒直径5.5m、5.5-9m，9m,9、特殊凿井,2、立井施工最新装备及发展趋势,特殊凿井注浆法工程实例冻结法大钻机法,深立井全断面掘进机施工技术,2、立井施工最新装备及发展趋势,盾构法施工的两种思路，一种是完全按目前盾构施工原理，采用泥水平衡盾构，对地下水进行封闭，另一种是按敞开式盾构法施工，仅仅使用盾构去掘进，后面的井壁支护采用现浇混凝土，工作面为敞开式。

深立井全断面掘进机施工技术,2、立井施工最新装备及发展趋势,主要系统包括：

通过驱动刀盘的旋转完成竖井的开挖；通过泥水平衡系统完成竖井开挖面地层的稳定；通过前盾与尾盾的伸缩完成竖井的向下掘进；通过泥浆输送系统（或泥浆输送分离系统和罐笼）完成渣土的输送；,深立井全断面掘进机施工技术,2、立井施工最新装备及发展趋势,主要系统包括：

通过挤压混凝土衬砌机构（或预制管片）完成竖井井壁的衬砌；通过绞车系统平衡一部分设备的自重和完成物料吊运。

深立井全断面掘进机施工技术,2、立井施工最新装备及发展趋势,技术难点：

盾构机密封问题（主轴承密封、伸缩密封、盾尾密封的可靠性）盾构机所需后配套装置的布置方式井壁支护-出砼管片或现浇砼支护两种方式,深立井全断面掘进机施工技术,2、立井施工最新装备及发展趋势,技术难点：

工作面掘进出渣系统盾构机掘进的纠偏设计过煤层施工时压力瓦斯排放设计提升吊挂与盾构成套设备协调问题,建造师继续教育新设备、新工艺,谢谢大家！