立井机械化快速施工工法

'立井机械化快速施工工法1.前言矿山井巷工程开拓过程中，井筒施工是全部开拓工作的起点，也是所有工作中的重点和难点。采用立井开拓的矿井，其井筒工程量仅占矿井建设总工程量的3.5～5%，但其建设工期却占总工期的40%左右。为适应现代化矿山的建设需要，加快立井施工速度，是缩短矿井建设工期的关键，特别是大于800m的深立井井筒，加快施工速度尤其重要。2.工法特点1、根据立井井筒直径、深度及地质条件合理配置机械化装备，实现快速施工。2、施工各工序之间紧密衔接，有利于实现正规循环作业。3、井筒开凿后立即进行永久支护，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，提高企业的经济效益。4、各工种实现专业化，按“滚班制”作业，充分调动了职工的主观能动性。5、提高了伞钻的凿岩能力，有利于深孔爆破的实施，为大段高模板的使用创造了条件（掘砌段高可达4～5m），充分发挥机械化装备的优势。6、投入了部分新型高效施工设备，提高了施工系统的可靠性和生产能力。7、施工系统中的小改小革，如吊盘喇叭口进出吊桶的梯子、放置于模板上口的移动式截水槽、伞钻打眼时用的负压捕尘器，等等，提高了生产系统的安全性、施工速度和施工质量。3.适用范围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井筒施工。2、适用于井筒净直径不小于Ф4.0m，最大可达Ф8.0m以上，且净直径越大越能发挥其技术性能。3、井筒深度无限制，井筒越深越能发挥机械化快速施工性能，根据目前凿井设备能力，该工法满足1200m深的井筒施工。4、井筒涌水量要求小于10m3/h，水量超过10~20m3/h时应采取综合治水措施，否则将影响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。10 4.工艺原理本工法工艺核心部分就是按“四大一深”工艺进行施工，即提升选用凿井专用“大提升机”，配“大吊桶”；出矸选用“大抓岩机”；凿岩采用“伞钻深孔凿岩、光面爆破”；砌壁选用“大模板”。机械化配套示意图见图4-1。图4-1立井掘砌工艺机械化装备示意图1—FJD-6A型伞钻；2—整体金属下行模板；3—HZ-6中心回转抓岩机；4—砼下料管；5—三层凿井吊盘；6—风筒；7—分风器；8—水箱；9—压风管；10—排水管；11—供水管；12—模板悬吊绳；13—吊盘悬吊绳；14—稳绳5.施工工艺流程及操作要点5.1本工法的工艺流程主要为：装药、联线、放炮、通风出矸、找平、接管路伞钻凿眼、升井出矸、清底、下伞钻脱模、立模、浇砼依次反复循环，每一循环时间一般为20--24小时。5.2操作要点5.2.1最佳提升设备的配套立井施工所需各种材料、人员上下，尤其是爆破后的矸石等全部需提升设备从井下工作面提到地面（或从地面下放到工作面）。因此要确保立井快速施工得以实现，前提条件之一就是要配备足够的提升能力来满足快速施工的需要。当井筒净直径不大于Ф5m10 时，如果井筒深度较浅宜布置一套单钩提升，如果井筒深度超过600m宜布置两套单钩提升；当井筒净直径＞Ф5.5m时，宜布置两套单钩提升。提升机选型应根据井筒直径、深度等综合确定，吊桶大小应与提升机相配套。5.2.2最优打眼爆破设备及技术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。立井尤其是深立井施工，打眼宜优选伞型钻架，配YGZ-70型导轨式高频凿机凿岩。当井筒净直径为Ф5～Ф6m时，选用FJD-6型伞钻，当井筒净直径为Ф6.5～Ф8m（或更大）时宜选用FJD-6A型或FJD-9型伞钻较为有利。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。5.2.3最优装矸与排矸设备的配套立井快速施工的每一循环中，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，当井筒净直径不小于Ф6.5m时，应优先考虑两台中心回转抓岩机出矸。实例之一：在净直径Ф6.5m、井深700m施工时，布置了两台中心回转抓岩机，实践证明两台中心回转抓岩机同时出矸，使抓岩速度提高了近一倍，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450h，工人劳动强度也降低了30%以上，同时也提高了清底质量，为后续打眼工作创造了良好的条件。5.2.4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板，该模板具有脱模能力强、刚度大、变形小、立模方便等优点，一般在地面由3～4台稳车悬吊。模板直径根据井筒直径来选型，段高一般为3～5m，砌壁砼一般由井口的砼集中搅拌站提供，强制式搅拌机拌料，底卸式吊桶下料至吊盘，经分灰器送灰入模，当井筒较浅时也可以用输送管下料。5.2.5地面排矸能力要与装岩、提升能力相适应根据立井快速施工经验总结，地面排矸能力应以不影响装岩、提升来配置，一般采用落地矸石仓储矸，待浇灌砼时用1～2台自卸汽车及装载机集中排矸。5.3提升、吊挂和信号系统要安全、可靠，布置合理10 提升机采用八大保护和后备保护系统，实现自动保护的目的。井内悬吊设备所用的凿井绞车(稳车)操控台安装在井口信号室，由专人采用集中控制，有效地保证了模板、吊盘等提升、下放时的同步性。提升机、凿井绞车宜采用两面对称布置，这样既简化了天轮平台的布置，同时又改善了井架的受力状况。当采用永久井架凿井时，如果井架天轮平台尺寸受限，则悬吊天轮可考虑采用多层布置方式，即模板、电缆等悬吊钢丝绳天轮可布置在翻矸平台上。井内风水管路采用井壁吊挂工艺，加大了井内空间，有利于大吊桶的投入使用。井上下信号采用电视监控系统，即在吊盘、翻矸平台、井口、绞车房、信号室和调度室等重要场所设置探头、显示器，各岗位之间能更直观地相互了解工作状态，实现主观人为保护的目的。5.4劳动组织及作业制度根据立井快速施工经验，采用立井机械化快速施工工法“四大一深”工艺，将作业人员按打眼放炮、出矸找平、立模砌壁、出矸清底四道工序实行“滚班制”作业，改变通常按工时交接班为按工序交接班，按照循环图表要求控制作业时间，保证正规循环作业。实例之一：采用“滚班制”作业使正规循环时间由正常24h缩短到18h左右，最短一个循环作业时间仅15h，其基岩段施工在册人员共计170人，劳动组织见表5-4。表5-4项目部劳动组织表工种施工阶段准备期冻结段基岩段管理人员51313后勤人员101616土建工30机电工161616搅拌工644司机288绞车司机1414（两台提升机）井口把钩1515井口信号88井下掘进班3×30打眼放炮班16出矸找平班18砌壁班1×25立模浇筑班22出矸清底班20合计692091706.材料与设备根据立井机械化配套中凿岩、装岩、支护、提升和运输各个环节相互匹配的要求，使设备综合能力最大限度得到发挥，取得快速、经济施工的效果。经过多年来实践总结，立井机械化快速施工主要配套设备选型见表6-1。10 表6-1立井机械化快速施工主要配套设备选型一览表工序设备或设施型号井筒净直径（m）备注（√为优选）Ф5.0～Ф6.0Ф6.5～Ф8.0凿岩SJZ5.5配YGZ-70√井径不大于5m伞钻FJD6√伞钻FJD6A√√伞钻FJD9√装岩中心回转抓岩机HZ-6√√翻矸座钩式吊桶翻矸装置√√排矸10T自卸汽车√√砌壁整体金属下行模板√√2JK-3.6/15.5（作主提）√（作主提）√深井改绞2JK-3.5/20（作主提）√（作副提）√改绞2JK-3.0/20（作副提）√浅井改绞JK-2.8/15.5（作主提）√（作主提）√JK-2.5/20（作副提）√（作副提）√凿井井架Ⅳ型金属凿井井架√浅井ⅣG型金属凿井井架√√Ⅴ型金属凿井井架√永久井架√√业主方创造条件悬吊设备双层吊盘√√三层吊盘√√适用于卧泵排水排水吊泵或卧泵√√测量DJ2-1型激光指向仪√√碳素钢丝悬吊锤球法√√简便适用砼搅拌站出料量大于50m3/h√√电子自动计量配料通讯系统井口电话交换机√√井下抗噪音电话信号装置KJX-SX-1煤矿井筒专用√√配电视监控照明DGC175/127隔爆投光灯√√通风机2BKJ56.N06√√浅井低瓦斯矿井FBD-No9.6FBD-No80√√压风机GA250SA120A√√供电系统移动变电站、开闭锁√√7.质量控制7.1执行标准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）2、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）3、《钢筋混凝土工程施工质量验收规范》4、《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GBJ80-85）5、《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-87）6、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）7、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）10 8、《混凝土拌合用水标准》（JGJ68-89）9、《煤矿测量规程》10、《建筑筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）11、《煤矿安装工程质量检验评定标准》（MT5010-95）12、《煤矿安全规程》（2006年版）13、《煤矿建设安全规定》（1997年版）14、《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》15、《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》16、GB/T19001-2000idtISO9001：2000标准7.2工程质量管理体系1、明确质量目标，实行目标管理施工中，根据总体目标要求和各类标准对保证项目、基本项目及允许偏差项目的规定，明确各单位工程和分部分项工程的质量目标，制定切实可行的保证措施，认真贯彻执行。2、建立质量管理系统，明确职责分工建立行政、技术和经济管理相结合的质量管理系统，明确各类工作人员的职责，以保证质量目标的实现。3、主要质量控制措施稳模质量控制、井壁厚度控制、砼质量控制。7.3质量保证主要措施1、原材料质量的控制：原材料要尽量保持稳定的货源和稳定的质量。用于永久工程的各类原材料，均应提供产品合格证，或提出分批量原材料抽检试验合格证书。杜绝不合格原材料进场、入库、使用。2、配料的控制：采用微机控制计量法，确保混凝土组份计量准确性，严格控制混凝土的水灰比，外加剂要选用较精确的容器量取，误差不得超过±0.5%，配合比必须经试验确定，施工措施中应明确试验确定的合格配合比。根据试验确定的砼配合比，经理论换算成每拌料的重量比或容积比，制作成牌板悬挂于配料操作场所，指定操作人员执行，配合比的实际误差不得大于设计规定值的±2%。3、用于现浇砼支护的井下施工用模板，必须经地面预组装验收合格后，方可入井投入使用。4、施工工艺的控制：搅拌机的纯拌料时间每次不少于3分钟，保证搅拌均匀，要经常检查砼外加剂及水灰比，发现有较大变化时，要找出原因并及时调整。5、加强砼的震捣，为保证砼密实，入模的坍落度控制在8～12cm。6、严格按深孔光面爆破的作业图表施工，及时调整爆破参数，努力提高光爆质量。10 7、实行专职质检员对刷帮、稳模、浇筑砼质量进行跟班检查验收制度，不合标准不得进行下一道工序施工，从施工过程控制上保证工程质量。8、严格按施工图设计、施工组织设计和施工措施组织施工，严格执行相关规范或标准，并做好有关记录。加强施工现场的组织管理，明确各工种操作人员的职责，加强自检互检。9、严格执行质量管理体系三个层次文件的有关规定，严格按质量管理程序要求进行施工和管理。确保工程质量总体目标的实现。10、施工检测施工检测是检查井筒施工质量好坏的最有效手段，是工期、质量、安全管理体系中的重要一环。在井筒施工过程中，施工检测是经常、反复甚至是每天都要做的事情。1）井筒十字中心线及井筒中心线的检测：根据矿区近井点坐标，按5″导线的精度要求，布置5″导线，并按设计要求标定井筒十字中心线，建立十字基点，实测出各点坐标。井筒开挖后，在固定盘的井筒中心安装井中下线板，用细钢丝配锤球作为井筒施工的中心线。在井筒施工到相关硐室时，自地面下两根细钢丝至井底，采用摆动投点法进行初定向，以定向边来控制相关硐室施工的平面位置。2）井筒施工中高程的检测：根据矿区内近井点的高程，按四等水准测量的精度要求，将井筒的十字基点高程测出，以此作为沉降观测、井筒施工中高程传递的基准。在施工至井筒相关硐室时，将高程导至封口盘，再从封口盘下放一检定过的长钢尺，加上比长、拉力、温度、自重等的改正，将高程传递至相关硐室处，以便控制相关硐室的施工高程。3）钢筋、水泥、添加剂、防水剂复检、砂、石含泥量、砼配比检测，由建设单位指定的检测单位进行检测和配制。不合格产品严禁使用，严格按有关单位给定的配比进行配制砼。4）井壁砼强度检测：井深每隔20m取一组（3块）规格为150×150×150mm立方体砼试块，在建设单位指定的检测单位的试验机上进行抗压强度检测。5）井壁砼平整度的检测：采用2m直尺量测检查点上最大值。不得超过10mm。6）井壁砼接茬的检测：采用直尺检查一模两端，接茬最大值不得超过30mm。7）井筒涌水量的检测：为满足每个施工阶段的需要，必要时对井筒涌水量进行检测。采用容积法进行。8.安全措施8.1安全管理主要制度10 1、建立以项目经理为主要安全责任者的安全生产责任制，做到层层落实，实行下级对上级负责逐级联保制和班组互保制，对现场24小时不失控。对生产中出现的安全问题，实行跟踪解决并落实措施，杜绝事故的发生。2、建立健全安全监督检查机构，按照安全质量标准化标准及安全生产重大隐患排查制度的要求，定期组织安全检查，做到警钟长鸣，把安全事故消灭在萌芽状态，达到安全生产的目的。3、严格执行一工程一措施的管理制度。工程开工前，将施工顺序、技术要求、操作要点、达到的质量标准及安全注意事项，认真向工人进行交底，切实贯彻落实。4、经常向职工进行技术、安全教育，提高安全意识和技术水平。对要害工种进行考核，坚持持证上岗制度。5、建立健全各项管理制度和安全生产岗位责任制，并严格执行。6、对项目部实行安全承包制度、安全风险抵押金制度、安全奖罚制，并实行安全技能帐户及安全目标奖罚制度等，确保工程施工安全。8.2安全管理主要措施1、切实抓好施工中的防治水、防洪、防坠落、顶板管理、综合防尘、防火灾、防瓦斯等各种灾害预防工作。2、伞钻、中心回转抓岩机等大型施工设备的使用，上、下井要编制专项措施和操作规程，指定操作人员执行，要害工种及特殊工种，必须持证上岗。3、提升、悬吊钢丝绳，应指定专人做好使用前、使用中的试验、检查工作。4、制定要害场所管理制度，并严格执行。5、遵照“有疑必探”的原则，认真分析研究地质和水文地质资料，加强现场观察，及时推断含水层位及断层位置，采取相应的临时支护形式；探水注浆开孔前，要有可靠的排水系统及防治水措施，确保井巷工程质量和施工安全。6、加强火工品管理，严格按爆破图表组织施工，井筒内放炮前，吊盘要提到安全高度，冻结基岩段掘进，要严格按规范要求布孔装药放炮，防崩断冻结管。9.环保措施9.1环境目标控制9.1.1初始环境评审1、开工前明确使用的相关法律、法规及其它应遵守的要求。2、评价环境现状与上述要求的符合程序，包括污染物排放，化学品使用，资源能源消耗情况等。3、所在区域的相关环境背景资料，包括用地使用历史沿革污染物排放管网位置分布、功能区域划分等。4、相关方提供的报告、记录等背景资料。9.1.2环境因素调查10 识别工程施工过程中可能存在的各种环境因素。9.1.3确定环境目标对废水、废气、噪音等进行控制，做到达标排放；对固体废弃物进行控制，做到分类收集，分类处理；对危险品进行有效控制，建立危险品仓库。9.1.4制定环境管理方案1、废气排放1）柴油发动机使用符合国家相关标准的柴油产品。2）对车辆定期进行尾气排放监测,使用无铅汽油，确保汽车排放符合标准。3）选用环保型锅炉，减少大气污染。2、废水排放1)合理控制化学品使用，禁止直接倾倒化学品和成分不名的液体。2)生产及生活废水应汇入指定的污水管网。3、噪声排放风机安装消音装置，施工现场噪声做到不超过85dB。9.2环境保护措施1、开工前组织全体干部职工进行环境保护学习，增强环保意识，养成良好环保习惯。2、在生产区和生活区修建必要的临时排水渠道，并与永久性排水设施相连，不至引起淤积冲刷。3、施工废水、废油、生活污水分别进入污水沉淀池和生化处理池，净化处理后排放。生活区及生产区修建水冲式厕所，专人清扫。4、通风机等选用符合国家标准的低噪音设备，并采取措施，降低噪音污染5、施工车辆在现场或附近车速应限制在8km/h以下，施工路面经过适当的防尘处理，定时洒水。6、机具冲洗物，包括水泥浆、淤泥等应引入污水井中，以防止未经处理的排放，还要防止污水、含水泥的废水、淤泥等杂物从工地流至邻近工地上或积累在工地上。7、派专人定时清理现场空罐子、油筒、包装等环境污染物，并及时清理现场积水。8、使用环保锅炉，减少大气污染。10.效益分析立井机械化快速施工工法，其实质就是在保证工程质量的前提下，充分利用机械化装备的高性能，经过严格的管理来缩短井筒建设工期，其直接效益就是节省施工辅助费用，使矿井提前投产，减少贷款利息支出；间接效益就是积累了施工经验，提高了企业的知名度，带动了整个立井井筒建井技术向前发展。10 10'