立井人工配合挖掘機快速施工技術在色連二礦風、副井施工中的應用

【摘 要】該文就內蒙古淮南礦業集團色連二號礦井風、副立井均采用普通鑿井法施工，在礦井項目核準未完善，無火工品的情況下，采用人工配合挖掘機掘進施工。施工過程中合理組織、科學管理，實現了風、副井安全、優質、快速的綜合施工效益進行了具體的闡述，具有一定借鑒意義。

【關鍵詞】色連二號礦井；鑿井法；工藝

1.井筒特征及工程地質概況

色連二號礦井風井井筒深344m，凈徑7.6m，掘進荒徑8.9m；副井井筒深382m，凈徑10.6m，掘進荒徑12.3m，均采用普通鑿井法施工。井筒穿過三疊系上統延長組（T3y）、侏羅系中下統延安組（J1-2y）、侏羅系中統直羅組（J2z）、安定組（J2a）、白堊系下統志丹群（K1zh）和第四系（Q），井筒水文條件復雜。風井井筒2012年4月開始平整挖掘場地籌備，2012年6月正式開工，2013年2月完工；副井2012年8月開始籌備，2012年10月份正式開工，2013年8月完工，分別創造了風井井筒10個月、副井井筒12個月安全到底的優異成績。

2.井筒掘進風鎬、挖掘機設備選型

風、副井井筒表土段、基巖段采用挖掘機配合人工B87C風鎬掘進的施工方法。經過比較，風井選取一臺斗山DX60挖掘機，副井選取一臺久保田KX165、一臺KX185挖掘機。

3.施工工藝

3.1風井籌備期施工工藝

風井井口平場結束后，人工配合挖掘機施工V型鑿井井架基礎、穩絞基礎及井筒。挖掘機將V型鑿井井架基礎、穩絞基礎挖掘完畢后正式開始挖掘井筒，挖掘井筒的過程中開始澆筑V型井架及穩絞基礎。井筒、風道口掘進以挖掘機為主、人工B87C風鎬挖掘刷幫為輔。利用風道口位置，由挖掘機將矸石裝入自卸式汽車排出場外。井深10.8m以上及風道口預留3.9m整體綁扎鋼筋后，采用1.2m組裝模板澆筑混凝土，混凝土由泵車輸送澆入模板內，分層對稱澆筑。井架基礎、穩絞基礎養護夠28天后，開始V型鑿井井架、提升系統、懸吊系統、翻矸系統、天輪平臺等安裝與調試。由于地方政府原因，35kV變電所不能正常供電，利用2臺1000kW柴油發電機供電，一臺臨時壓風機供風，利用HZ-6型中心回轉抓巖機的JZ-16/800穩車提升出矸，施工至井深21.6m，安裝整體懸吊模板、一臺中心回轉抓巖機，封口盤形成。在此期間平行作業，兩臺鑿井絞車JKZ-4/15.5、2JKZ-3.6/15.5分別調試完成，至此井筒籌備結束。

3.2副井籌備期施工工藝

3.2.1永久井塔基礎施工與副井永久鎖口及井筒部分段一并施工

副井井塔基礎開挖同時將副井永久鎖口及井筒段8個梁窩一并挖掘，挖掘副井井筒8.55m。綁扎井塔基礎及副井永久鎖口、部分井筒段鋼筋，澆筑采用木模板，內外鋼管加固，利用混凝土輸送泵車分層連續對稱澆筑。該方法減少了副井永久鎖口及梁窩后期的單獨施工，為井筒籌備期雙層吊盤、封口盤、天輪平臺、翻矸平臺、整體懸吊模板等安裝形成搶的時間。

3.2.2利用永久井塔平臺布置鑿井提升系統、懸吊系統、翻矸平臺

利用井塔+15.5m、+24m平臺布置工字鋼天輪平臺，利用已經安裝并調試好的穩車將天輪工字鋼及天輪按要求進行布置固定。固定天輪工字鋼時，將其焊接在井塔梁的預埋件上，預埋件在綁扎設計水平井塔梁的鋼筋時一并固定。

由于副井永久井塔平臺過高不能用以布置翻矸平臺，礦建單位在+11.5m位置布置安裝翻矸平臺。土建施工井塔結構柱式時，預埋鋼結構并在鋼結構上設置牛腿，牛腿上安設鋼梁，利用鋼梁布置翻矸平臺并在下面增設支撐立柱。

3.2.3副井井塔與井筒平行施工

副井鑿井提升、懸吊系統安裝與井塔同時施工，上下平行交叉作業。為確保安全，分別對+15.5m、+24m平臺進行封閉。在+15.5m水平梁及層面施工結束并向上延伸時，在+15.5m和+24m水平井筒上方的梁上南北向鋪設450b型工字鋼，并在工字鋼上滿鋪鋼板，待施工至+32.5m層后全面封堵+32.5m平臺及孔洞，確保礦建井筒掘砌與土建井塔施工平行作業。

3.3風、副井基巖段掘砌施工

采用挖掘機為主、人工風鎬刷幫為輔進行掘進，風井利用V型鑿井井架、副井利用永久井塔，采用兩套獨立的單鉤提升系統，配4m3、5m3吊桶，鏟車配合自卸式汽車排矸。采用MJY-3.6m液壓整體移動式金屬模板、砼下放采用DX-2.5m3、DX-3m3吊桶，經分灰器澆入模板內，分層振搗。

3.3.1掘進

井筒作業方式采用滾班制，共分4個綜合性作業班組，結合井筒所穿地質巖石條件，不斷修改每班的工作量。例如巖石較軟時各班工作量第一班井筒掘進1.5m不開幫；二班1.5m開幫并井筒掘進開幫0.5m；三班掘進開幫1m；四班掘進開幫0.6m、綁扎鋼筋；澆筑混凝土，依次循環。巖石變硬時，細化分解減少每班的工作量。

挖掘機掘進時，每次挖掘深度控制在0.8～1m范圍，優先將罐窩位置挖出，方便放置吊桶。巖石較軟時，采用人工風鎬開幫、挖掘機挖土裝罐；巖石較硬時，人工B87C風鎬與挖掘機裝破碎錘一并破巖、開幫，可有效的縮短井幫暴露時間，安全系數增加，同時提高工作效率，避免了窩工現象的發生。

風井井筒過3-1煤底板、4-1煤底板粉砂巖；副井井筒過3-1煤底板、4-1煤頂底板、5-1上煤頂板粉砂巖，巖石強度大，最大抗壓強度達到101.5Mpa，采用巖石劈裂機、挖掘機破碎頭、人工B87C風鎬破巖掘進。巖石劈裂機的使用加快了破巖速度，降低了工人了勞動強度，縮短了掘進時間，從而加快了施工進度。

3.3.2臨時支護

井筒穿過灰綠色細粒砂巖時，圍巖條件差、井筒淋水及小構造等復雜的地質條件，導致井筒易片幫、抽幫。井筒每掘進1～1.5m時，采用打Φ18×1600mm管縫式或Φ20×1600mm樹脂錨桿、掛金屬菱形網臨時支護。此方法確保安全的同時，避免了由于片幫、抽幫致使段高砼用量增加，矸石進入模板質量事故發生。

3.3.3出矸系統

由挖掘機將矸石裝入5m3、4m3吊桶，利用兩套獨立的單鉤提升，地面由鏟車配合自卸式汽車排矸。

3.3.4綁扎鋼筋

在井筒掘進高度到達3m時，優先將一側高度掘夠3.6m。此時一套單鉤配吊桶用來出矸，另一套單鉤將吊桶奪鉤用來下放鋼筋。安排人員連接縱筋，其余人員利用風鎬配合挖掘機將另一側高度掘夠后，一起綁扎鋼筋。此方法避免每段高快掘夠時部分人員窩工現象，工序銜接更加緊湊。

3.3.5砌壁

井筒砌壁采用MJY型整體金屬模板，模板高度3.6m。場外集中攪拌站攪拌砼，輸送車將砼運至井口，采用DX-2.5m3底卸式吊桶下放至模板。為提高澆筑質量，加快澆筑速度，采用分層對稱澆筑。過軟巖段時，人工配合挖掘機掘進速度快，最短段高掘進時間約12小時。為確保安全脫模，礦建工程管理部、礦建監理及攪拌站相關人員現場取砼試塊，并在同環境（放在井下雙層吊盤上）養護，在不同的養護時間多次對砼試塊進行抗壓強度試驗，經仔細分析研究，風、副井混凝土脫模時間分別為不低于16小時、21小時。由于混凝土攪拌站位于工廣外，從攪拌站到風井時間約1.5小時，在每段高綁扎鋼筋時（綁扎鋼筋用時約3.5h）施工單位技術員下井實測掘進荒徑數據以確定砼用量、發砼時間。此方法有以下兩個優點：（1）工序銜接更加緊湊；（2）提前計算砼用量，避免了二次要砼增加段高施工時間。

4.結束語

風、副井均采用人工風鎬配合挖掘機掘進施工，改善了作業環境，提高了安全條件，減低了勞動強度，提高了施工效率，在同類型礦井建設中具有一定借鑒意義。