用大钻孔放矸延深竖井

呱经一撇赫珊妈术盏一撇俪贬卜侧李技叫一大尹目J、脸税骊用大钻孔放研延深竖井张纬王本善‘・通化矿务局昨子煤矿,设计能力为年产54万吨,用竖井多水平开拓。主副井井筒由第一水平延深至第二水平,采用直径70毫米的钻孔漏歼代替反井吊笼法施工。目前副井已刷砌施工完毕,主井正在施工。该施工法工艺简单,孔壁不用支护,速度快,安全,效果较好。一、延深井筒特征和地质条件副井净径6米,荒径7米,延深深度414米(十290米至+146米),大钻孔深度117米(图1)。井筒支护采用金属井圈木模板,浇灌棍凝土。主井净径5米,荒径6米,延深深度145米(+264米至119米),大钻孔深度名3米。井筒穿过的岩层,上部为古生代上二迭系铁厂统,下部为石炭二迭系大岗统,大部分岩层为砂岩和页岩,穿过三层可采煤层:一层煤厚度92米,四层煤4。5米,五层煤11米。裸炭产,(万吨)国家与地区总产量!硬煤}褐煤南斯拉夫39095。3859加拿大28682319548罗马尼亚26787361941匈牙利25452922252保加利亚2515282486法国24272128298希腊234023d0日本183118256西班牙17491171578南朝鲜13311331资料来源《联合。国统计月报》1978年21期和“煤,,杂志1075年4期。图l主副井延深工程示意图1一主井;2一副井;3一延深辅助下山;4一下山;5一副井天轮平台联络巷;6一钻场、稳车恫室;7一主井延深排歼巷;8一副井排研巷;g一第一水平车场;10一导向钻孔;11一直径700毫来钻孔;12一钻塔恫室;31一岩柱;41一第一水平井底二、大直径排开孔的钻进:钻进方案直径70毫米钻孔的钻进采用国产TxB-010A型旋转导管式岩芯钻机和自制三阶牙轮钻头一次超前,两次扩孔而成。超前钻头直径130毫米,第一次扩孔钻头直径240毫米,第二次扩孔钻头直径70毫米。副井采用一超一扩两次钻进(130、70毫米),由于导向孔小,扩孔排岩粉量大,造成堵孔、陷埋、掉块卡钻、翻孔埋钻等事故,严重影响钻进速度。主井钻进采用一超两扩三次钻进,钻速提高01倍。2钻塔和钻场布置为使井筒延深工程不影响上水平的正常提升,设计采用保安岩柱,在岩柱下十269水平布置钻场。钻场与+300水平的联络用一条辅助下山(图1)。井筒保安煤柱9米,钻场恫室高21米,钻塔顶15xl5米,底部45X45米。钻具提升高度84米,设备安装、布置和地面基本相同。为了缩小钻场井巷跨度,设备布置呈一字形。各运转设备都用混凝土基础,全部峋室和钻场都采用锚喷支护。3中心超前导向孔钻进直径103毫米的导向孔的钻进与一般地质勘探钻孔钻进相同,主要要求钻孔垂直。该孔尽量靠近井筒中心。为保证质量,开孔管、定向管需要严格测量,即天车、钻机立轴、导管和定向管中心点成一条垂直线。定向管用水泥封闭牢固,用直径127毫米的岩芯管接导向接手,开始钻进。每钻进01米,测斜一次。04米以内,用灯光测斜(图2),04米以下,用JX一2型井斜仪测斜。{{幸…图2灯光测斜4扩孔钻进经多次研究,先后采用三种扩孔钻头:多翼塔形钻头、三翼锥形钻头和三阶牙轮钻头。试验结果表明,前两种阻力过大,导向部钢板变形,合金脱落严重,三阶牙轮钻头效果较好。钻头长1.9米,直径70毫米,自重350公斤,是用石油钻探用的四齿形牙轮钻头解体后分别镶焊而成的(图3)。上阶8个图3三阶牙轮钻头1一导正圈;2一钻头体;3一牙轮;4一前导器牙轮,直径70毫米,中阶4个牙轮,直径450毫米,下阶3个牙轮,直径300毫米。牙轮与台阶面焊成5“夹角。由于岩石坚硬,牙轮磨损严重,在牙轮齿尖堆焊废合金,寿命由09米提高到10~15米。扩孔钻杆(直径x管厚)采用叻38x52毫米和功98义01毫米的地质管。为便于拧卸,每组钻杆间用花键式卡箍接手连接(图4)。母接头打公接手馨写󰀁。图4花键卡箍接手在扩孔钻进过程中,为避免钻杆旋转折断,每钻30米,钻杆加一个导正轮(图5)。它是铁板焊接成的,安装在花键卡箍接手上部,随钻杆旋转而转动。图5导正轮5冲洗液超前中心导向孔钻进采用泥浆做冲洗液。扩孔钻进用清水冷却和冲洗。水分两路进入钻孔内:一路由泥浆泵压入环状钻头体中,再通过齿轮水眼进入导向孔(图6);另一路从孔口自由流入,沿钻头体外缘和孔帮下流入导向孔,钻下的岩屑、岩粉顺着导向中心孔泄入十146水平巷道排出。这种排岩粉方式彻底、顺当,孔内无积水,不产生岩屑重复破碎。{‘图6扩孔钻进清水冲洗过程6孔帮处理钻孔钻进的地层大部分是石炭二迭系砂岩和砂页岩,岩质坚硬,孔帮良好。但中间穿过三层煤,由于水的冲洗,煤帮产生不同程度的坍塌,致使孔径变大。为保护孔帮完整,不使堵塞,影响使用,须进行处理。处理方法是:在煤层底板下1米处,用钻杆放置三个托盘:上面最大是胶皮板,中是木制托盘,下面是反丝托盘(图7)。环状,}…}霎/图7钻孔塌帮的处理1一接头;2一导正轮;3一防冲盖;4一陶瓷管;5一胶皮板:6一木板托盘;7一反丝托盘胶皮板的作用有二:一是防止砂浆流失,二是防止砂浆与托盘固结在一起。在导向管外,套有直径205毫米的陶瓷管,可防止砂浆与导向管固结,也可在导管抽出后,支撑孔帮。在导向管与钻杆连接处,设一环形锥体防冲盖,其上是导正轮。水泥砂浆用下料管注入孔内,分两段进行:先用快凝水泥砂浆封1.5一20米,42小时后,使其形成一个水泥砂浆底座。开动反转钻机,使反丝接手连同托盘、橡胶板一起掉入底部排碴巷道。然后将导向管提高1米左右,再连续注砂浆,直到砂浆高度上升到煤层顶板1米处为止。在注砂浆过程中,定期转动钻杆,防止导向管与砂浆固结,待水泥砂浆基本凝固后,抽出全部钻具和导向管,继续扫孔。7‘钻进主要技术参数钻孔直径〔毫米)700钻杆直径(毫米)83、89转盘形式旋转导管式导管内径(毫米六角形对边长80转速(转/分)42最大钻压〔吨)16轴心压力(吨)6、20扩孔效率(米/小时)029三、竖井延深大钻孔排砰的措施主副井延深,采用短段掘砌、大钻孔排歼。砰石从第二水平通过绞车道提至第一水平。由于排研孔断面小,仅有038米“,一次爆破研石量为70米“,如果不采取一定技术措施必将造成钻孔堵塞,影响延深速度。1控制下放开石速度副井延深14米,总排歼量(通过钻孔)1万米“。歼石在钻孔内下放,以自由落体状态运行,越靠近下部,研石的运行速度和对孔壁的撞击力和撞击速度也越大,撞击次数越多,势必造成堵孔事故,采用降低歼石下落高度的办法来解决。在延深下山+120水平布置一条中间巷与主副井联通,十120水平以上歼石由中间巷排出,+120水平以下研石由+146水平排出。2控制爆破歼石块度爆破砰石的块度过大必然造成堵孔,过小又浪费炸药。实践经验表明,以两块歼石粒径之和不大于孔径为宜。即一块歼石的粒径不大于300毫米。在抗压强度为600公斤/厘米2的砂岩中,爆破指标如下:炮眼布置方式五圈同心圆炮眼深度(米)12炸药一号安全硝按雷管段发电雷管一次爆破总装药量(公斤)345循环进尺(米)10循环雷管消耗量(个)101平均每眼装药量(公斤)034为了预防堵孔,在钻孔中还加了一个孔筛。孔筛用直径32毫米的圆钢焊接成的网状圆柱体,长15米,直径40毫米,筛孔为300x300毫米。放炮前,将筛子放入孔内12米(图8)。爆破后,用15吨稳车慢慢上升,露出歼石后开始放歼。放歼注意控制流量。幕钢丝绳上套上直径50毫米钢管。一循环70米3研石,下放1小时。剧一l攘一{:皿丁若!…}…图8孔筛1一悬吊孔筛钢丝绳;2一钢管;3一井底;4一炮眼深度;5一大钻孔;6一孔筛3建立信号系统上部工作面和下部排歼场用电铃和电话联系。排歼场不给信号,工作面不得放歼石。4堵孔的处理尽管技术上采取措施,但管理不严,使副井四次堵孔。第一次在煤层位置,水泥砂浆护帮形成台阶,通过阻力大,瞬时研石堆集而堵塞。其余三次都是歼石过大,控制不严而堵孔。处理方法如下:¹人工冲击。用铁轨冲击,上部堵塞有效。º钻眼爆破。用钻机在堵管处打小眼,用钻具从下部排歼场上提炸药,在堵塞处爆破。一般中部堵塞用此法。»木托板爆破。利用木托板和分节长杆将炸药送到堵塞部位爆破。此法用于下部堵塞。用爆破法处理堵孔,会把孔帮震裂爆坏,是否可采取在钻孔内预留钢丝绳机械处理的措施,有待于今后进一步探讨。