反井鉆機鉆井在井筒施工中的應用

王晉海

（晉煤集團 寺河礦，山西 晉城 048000）

反井鉆機鉆井在井筒施工中的應用

王晉海

（晉煤集團 寺河礦，山西 晉城 048000）

隨著煤礦井工開采技術的進步，不僅要求快速機械化掘進，且對井筒工程提出了新要求。采用反井鉆機工藝實現井筒快速施工，充分利用反井鉆機施工小直徑鉆孔速度快、質量好、鉆爆法破巖效率高等特點。這種工藝主要包括用反井鉆機鉆井和鉆爆法刷大，并通過實例介紹了反井施工工藝技術。

反井鉆機；反井施工；井筒施工

隨著煤礦井工開采技術水平的進步，對于一些風井、煤倉、管道井、通風孔、暗井等井筒工程必須提高施工速度。井筒工程一般采用普通法鑿井施工，工人要在裸露的頂板下作業，受落石、沼氣、炮煙、粉塵的危害，傷亡事故時有發生，安全沒保障，而且工效低[1]。采用反井鉆機鉆井結合鉆爆法施工井筒很有推廣意義。

1 反井鉆機技術的發展與應用

我國在80年代將反井鉆機用于煤礦地下工程，煤炭科學研究總院研制出LM系列反井鉆機，其中LM-120型反井鉆機1986年第一次應用在開灤趙各莊礦，目前反井鉆機已在國內各大礦業集團井筒工程中普遍應用。現在已有幾種定型產品，施工工藝進一步完善成熟，尤其是進入21世紀國家鼓勵和支持特大型反井鉆機及其配套鉆具的研制，應用范圍擴大，除施工煤倉、暗井等淺孔外，還用到主井、副井、風井等工程，也用在瓦斯抽放井、地層泄壓孔的特殊鉆孔工程，取得較好效果[3]；應用領域也從煤炭系統等地下采礦系統延伸到水電系統、交通、鐵道、建筑的隧道通風井、地下建筑物出口施工等領域。

2 寺河礦施工上莊回風暗立井的工程實踐

（1）工程概況：上莊回風暗立井屬寺河礦15號煤延工程，上口標高+533.447 m，下口標高+441.887 m，井筒深度91.56 m；反井鉆施工井直徑Φ3.5 m，放炮刷成凈直徑Φ7.5m，錨網噴支護。在下水平(15號煤)井底回風巷和上水平(3號煤)井底繞道之間采用反井鉆機鉆井施工暗立井，直徑3500 mm，此次施工處于全風壓當中。先用地質鉆機自上而下施工導孔，導孔直徑Φ216mm；后用BMC400型反井鉆機自下而上擴至直徑Φ3500mm；此后采用鉆爆法。

（2）施工準備：檢查施工地點的支護是否完好合格，修建循環水池（長3 m，寬2 m，深1 m）及圍欄，并在鉆機安裝范圍內施工（長6 m，寬2.8 m，厚2 m）基座。風、水、排水管路及瓦斯抽放系統延接至打鉆地點。施工附近上下口各安裝一部電話，確保通訊暢通。施工前在施工的鉆孔下風側300mm～500mm范圍內懸掛一個便攜式瓦檢儀、CO便攜儀，當便攜式瓦檢儀發生報警后，應立即停止施鉆，采取相應措施，待瓦斯小于0.5%方可繼續施鉆。組織測量人員做好接點復測工作，按導線、水準點進行全面復核校驗，進行井口十字基樁的布設。

（3）反井鉆機施工方法：反井鉆機是連續鉆進導井的機械化設備，施工工藝是反井鉆機安裝在上部澆筑好的混凝土基礎上，由上向下鉆進小直徑導向孔；導孔和下部巷道貫通后，拆掉導孔鉆頭，連接擴孔鉆頭，由下向上擴孔，見圖1。導孔鉆進時破碎下來的巖屑由循環液帶出地面，擴孔時破碎下來的巖屑靠自重落到下水平，由耙矸機配合溜子上皮帶運出。

（1）鉆機安裝：根據BMC400型反井鉆機主要部件尺寸重量及現場道路通行能力，井下用專用起吊錨桿協助將鉆機主機吊裝到基礎上方，其余各部件及輔助設備吊裝到位。接通油路、電路、水管，加油，通電，超平主機，打地錨，鉆機安裝完畢。

圖1 BMC400型反井鉆機施工工藝圖

（2）導孔刷大：將Φ216 mm（地質鉆機導孔），導孔刷大至Φ270 mm（BMC400型反井鉆機刷孔）若鉆孔發生坍塌堵孔，可用泥漿泵將鉆孔沖開。如果高壓水仍不能沖開，則要制作專用撈渣筒將堵塞處撈通。施工完Φ216 mm導孔后，即可安裝塔形鉆頭將導孔刷大。鉆具排布順序如下：塔形鉆頭+異型接頭+穩定鉆桿+普通鉆桿，在兩個馬達同時工作的情況下，每根鉆桿上絲扣時扭矩壓力表示數不小于7MPa。

（3）擴孔鉆進：換接擴孔鉆頭：導孔刷大與下水平巷道貫通后，在下水平拆下塔形鉆頭，安裝φ3.5 m擴孔鉆頭。安裝前首先將吊帽等各種專用工具運至井底，擴孔鉆頭運到鉆孔中心點地面；確保上下水平通訊暢通，連接時上下呼應，上水平鉆機操作手根據下水平指令操作。錨桿、錨索段擴孔：下水平巷道頂板以導孔中心點為圓心，直徑3.5 m范圍內的錨桿、架棚、懸掛金屬網全部回撤，再用玻璃鋼錨桿和塑料網片做臨時支護。此時需要降低鉆壓、減小扭矩，盡量避免卡鉆。正常擴孔：錨索錨桿段順利通過后，進入正常擴孔階段。擴孔期間整盤滾刀鉆壓為70 t，不可猛加鉆壓。當遇到破碎地層發生憋鉆現象時，立即降低鉆壓、扭矩，平穩通過該地層后再逐漸將鉆壓扭矩恢復正常參數。

（4）完孔及鉆機拆除：當鉆頭始距基礎2.5 m時，要降低鉆壓慢速鉆進，緩慢擴孔，直至鉆頭露出地面。完孔后，要將擴孔鉆頭固定懸掛，將鉆架主機和一些輔助設備拆下。然后將鉆頭提出孔外，運到井上；再將泵車、油箱等拆裝、整理、運輸。清理現場后，全部鉆孔工作結束。

（5）鉆爆法刷大回風暗立井至凈直徑Φ7.5 m，錨網噴支護：掘進方式：井筒采用光面爆破一次成巷的掘進方式。井筒刷大施工時，炮眼深度為1.1 m，每次爆破185個炮眼，55.5kg炸藥。每次爆破均以現有井筒面為自由面，無需掏槽眼。矸石直接落到井底，井底用耙巖機上溜子。施工順序：暗立井上口巷道刷幫→暗立井鎖口圈施工→絞車基礎、安裝絞車、天輪平臺梁、天輪、組裝吊盤、懸掛吊盤→暗立井井筒刷大施工→井底回風繞道刷巷→馬頭門施工。

3 反井鉆機施工井筒的啟示

（1）對于改擴建和某些下水平有生產系統的礦井，可以利用反井鉆機鉆井結合鉆爆法施工井筒，工藝主要包括用反井鉆井和爆破法刷大。這種方法充分利用反井鉆機施工小直徑鉆孔速度快、質量好、鉆眼爆破法破巖效率高等特點，實現井筒快速施工。這種工藝（和普通法工藝比較）有以下優點：施工安全，工效高（突出表現在破巖和裝巖方面），井壁質量高，勞動強度小，節省通風和排水設備，降低成本，提高掘進速度。

（2）晉煤集團成功應用反井施工采區風井（2006年8月為改善通風條件，新建小東山風井2例和寺河礦上莊回風暗立井）;特別是大型或特大型反井鉆機成功研制并應用（晉煤集團王臺鋪煤礦一次反井至5.0 m風井），為我們施工風井提供了借鑒的有益參考。

（3）在建井初期或改擴建過程中，可以考慮先施工下水平巷道，待下水平工程形成生產系統后，優先采用反井法施工井筒，不僅施工速度快，而且成本低。今后，應該加大礦井建設初期開拓方案中的應用，以提高建井速度和降低建井成本。

[1]彭先林，李佰存，吳君寧，等.對反井鉆機鉆井工藝的認識和應用[J].江西煤炭科技，2008(2):94-95.

[2]劉志強.大直徑反井鉆機及反井鉆進技術[J].煤炭科學技術，2008，36(11)：1-4.

[3]劉志強，楊紅，劉俊英.反井鉆機在山東深反井工程中應用[J].山東煤炭科技,2004(3)：26-27.

[4]吳三仛.反井鉆井施工技術在我礦推廣應用的探討[J].中國礦業,1999(8)：13-15.

Application of Raise-boring Machine in Shaft Construction

WANG Jin-hai
(Sihe Mine of Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi 048000)

Mining technology innovation not only requires fast comprehensive mechanized driving,but also makes a new demand for shaft construction.With small diameter,speedy drilling,good quality,and efficient rock-breaking,raise-boring machine could realize the fast shaft construction.This technique includes raise-boring machine and drilling-and-blasting method.The construction technology is illustrated with examples.

raise-boring machine;raise-boring technology construction;shaft construction

TD262.5

A

1672-5050（2012）09-0057-03

2012-02-12

王晉海（1978—），男，山西晉城人，大學本科，工程師，從事采掘一線生產管理工作。

樊 敏