錨固鉆機在豎井梁窩開鑿中的應用

摘要：為了加快礦山工程井筒裝備梁窩開鑿施工進度，降低施工人員勞動強度，提高梁窩開鑿的準確率和井壁結構的承載能力。結合現有礦山工程施工裝備的實際情況，分析現有裝備的技術參數與應用實踐，經反復論證研究，結合具體的工程實際，提出了用錨固鉆機進行豎井梁窩開鑿的新方法，進行了應用實踐，取得了成功，擴大了錨固鉆機的應用范圍，降低了勞動強度，節約了施工成本，開創了豎井梁窩開鑿施工的新工藝。

關鍵詞：錨固鉆機；梁窩開鑿；應用；

前言

錨固鉆機是為豎井建設鉆鑿探水孔、注漿孔研制的高效專用鉆孔設備。該類鉆機是由風動馬達驅動回轉，單、雙氣缸直接推進，低、中風壓潛孔沖擊器快速鉆鑿的穿孔設備。其工藝穩定，性能可靠，動力單一，重量輕、效率高、是探水、治水作業的理想設備。亦是中、小型土石方開挖工程理想的穿爆設備。因此，錨固鉆機深得礦山工作者的青睞，同時將該技術引伸到一些特殊工程中去，取得良好效果。

1.問題提出

在礦山建設安裝工程中，豎井梁窩施工方法施工主要有：預留法和現鑿開挖法。長期的井巷工程實踐表明這兩種施工方法均存在嚴重不足，前者預留梁窩位置的準確率在40%以下，同時降低井筒井壁結構承載力，在軟弱圍巖中井筒顯得尤為不利；后者缺乏有效的手段，效率低下，嚴重影響井巷建設工期與勞動生產率的提高。因此，豎井梁窩施工成了井巷建設安裝工程中的一項硬骨頭工程，探索行之有效的施工方法顯得尤為迫切。

2.錨固鉆機在豎井梁窩開鑿中的試驗與實踐

2.1.概況

主井安裝是紫金煤業公司建設的一項重點工程，該豎井地面標高+1136.5m，井深695m，凈直徑為5.5m，于2013年12月由河北中煤四處礦山工程有限公司開始施工井筒裝備。為了加快井下二期工程進度，使主井具備設計的提升能力，主井井筒裝備工程顯得迫在眉睫。主井井底裝載硐室及主井底部結構72個不同規格的梁窩開鑿等安裝準備工作成了影響工期的關鍵工作。

2.2.梁窩開鑿方案的確定

根據主井底井壁混凝土的實際情況，為了確保準確，起初制定了用風鎬開鑿保守施工方案。主井井筒混凝土強度等級為C30，經過幾個班次的實施，發現勞動強度太大，效率極其低下，嚴重影響工程進度，而且容易形成梁窩規格不規矩的情況，經現場實踐否決了此方案，轉而探索新的高效施工方案。為此，我們查找了相關行業內技術，除爆破外還沒有發現其他高效的施工方法。爆破方法，我們組織相關人員進行了論證，一致認為，鑒于梁窩在井壁開口處較多，且大多處于鋼筋密集段，爆破容易造成周圍井壁松動和損壞，否決了此方案。轉而探尋新的出路。

根據我們對行業內外采掘設備設施的功用和使用方法的了解，經綜合對比相關性能參數及使用條件后，發現錨固鉆機具備我們需用的功能，可以探索改造錨固鉆機，利用鉆機鉆鑿的功能實現我們對豎井梁窩的開鑿。

2.3.梁窩的開鑿試驗與實施

我們選用了DZ-100潛孔鉆機作為實施的動力工具，其性能參數如下：

DZ-100鉆機性能參數表

為了使鉆機能夠適應豎井梁窩開鑿的使用，需對鉆機稍加改造。鉆機的鉆孔方向是360o，但潛孔鉆機，在底座水平放置時，把后支腿調到最低位置，鉆桿的鉆進方向也是45o向下，并不滿足水平鉆進梁窩的要求。改造的方法是，拆除設備配套的兩個后支座桿件，利用直徑Φ50mm的鋼管制作兩個新的后支座桿，桿的長度以使鉆機鉆進方向水平為準，各個廠家生產的鉆機長度略有差異。

開鑿梁窩尺寸的確定。梁窩中埋設的鋼梁為I28a和I32a兩種，選取較大的I32a作為梁窩尺寸確定的依據。I32a鋼梁梁高320mm，梁面寬度b=130mm。據此確定梁窩高度H=500mm，梁窩寬度B=260mm。

鉆孔布置方案的確定。根據鉆機性能參數表，選取鉆孔直徑為130mm的鉆頭。每個鉆孔深度根據梁窩的深度確定，一般在400——800mm之間，潛孔鉆機配備的鉆桿每根長度1m，根據鉆孔深度正常選用1——2根鉆桿就能滿足鉆孔深度要求，鉆孔布置方案如下圖：

此方案，實踐得出，400mm深的梁窩，沒有鋼筋的鉆孔鉆鑿時間為8分鐘/個，有鋼筋時，處理鋼筋為15分鐘/個。用此方法鉆鑿出的梁窩，只要鉆鑿位置控制準確，可以直接使用，鉆鑿過程中，出現偏差后，用風鎬略加修正，可以確保使用。

實施過程中出現的問題與對策。 豎井梁窩在井筒中的布置方向，90%以上與井壁的法線并不重合，而是與井筒中心線平行。在鉆鑿初始時，容易造成鉆孔位置移位跑偏，每個鉆孔開鉆前，必須用風鎬戳出一個以鉆孔中為中心的凹槽，減小鉆機進風量，開動鉆機，使鉆頭慢慢鉆鑿出旋窩后逐漸加大進風量進行快速鉆鑿；在鉆鑿出第一個孔后，進行后續鉆鑿孔時，因相鄰孔的間距較近，容易造成后續鉆鑿時方向走偏，我們嘗試在已有的相鄰鉆鑿孔中臨時塞入相同或近似直徑的鋼管，保證鉆鑿孔位準確，得到了很好的解決。

3.施工方法評價：

錨固鉆機在豎井梁窩開鑿中的探索是將鉆探技術應用到極小斷面巖體或混凝土開挖的具體實踐，此次探索得出：C30混凝土體中，使用該方法，是完全可行的。該方法擴大了錨固鉆機的應用范圍，加快礦山工程井筒裝備梁窩開鑿施工進度，節約了施工成本，降低了勞動強度，提高梁窩開鑿的準確率和井壁結構的承載能力，開創了豎井梁窩開鑿施工的新工藝，為以后同類工程施工積累了經驗。