[反井施工]反井钻机在采区煤仓施工中的应用

摘　要　陈四楼煤矿利用煤科总院北京建井研究所与常州煤矿机械厂共同研制生产的LM－120型反井钻机施工采区煤仓，取得较好效果。实践证明，该机在技术上是可行的，经济上是合理的，具有显著的经济效益和社会效益。

　　关键词　反井钻机　煤仓　应用

1　工程概况

　　陈四楼煤矿北四采区煤仓（图1）上口位于北四采区皮带下山机头硐室内，煤仓下部与北翼皮带运输大巷给煤机硐室相连接。

 

图1　北四采区煤仓剖面

　　该煤仓上口设计标高为－404．430m，下口设计标高为－432．485m，煤仓高度为28．055m。整个煤仓由上口、仓帽、仓体和漏斗4部分组成，煤仓上口设计净直径为3m，仓体设计净直径为6m，壁厚均为400mm，混凝土标号为C20。

2　地质条件

　　北四采区煤仓所揭露的岩层主要为砂岩、泥岩和二2煤层，岩层倾角16°，层理、节理较发育，f＝4～6，围岩较破碎；二2煤层厚度约2．5m，煤质松软，无瓦斯，煤仓围岩局部有淋水现象。

3　采区煤仓施工

　　因为北四采区煤仓施工前，皮带下山机头硐室和北翼皮带动输大巷已施工，所以采区煤仓采用LM－120型反井钻机先钻φ1．2m导硐后，再用光面爆破由上向下刷大的施工方法（图2和附表）。

 

图2　煤仓反井刷大炮眼布置

附表　煤仓反井刷大爆破参数

炮眼编号 爆破顺序 眼数/个 跟距/mm 角度(°) 眼深/m 每个炮眼装药量 炮泥长度/mm 联线方式

1～12 I 12 680 90 1.2 0.65 600 串并联

13～30 II 18 698 90 1.2 0.65 600 串并联

31～54 III 24 707 90 1.2 0.65 600 串并联

55～100 IV 46 450 90 1.2 0.30 600 串并联

合计 　 100 　 　 　 48.9 　 　

3．1　利用LM－120型反井钻机施工煤仓反井

　　根据采区煤仓的技术特征及地质条件，煤仓施工选用了LM－120型反井钻机。根据该钻机的技术性能及特点，首先在北四采区皮带下山机头硐室内安装该钻机，经调试、试运转后，根据测量标定的采区煤仓上口十字中心线，利用LM－120型反井钻机自上向下施工1个φ244mm导向孔至煤仓下部北翼皮带运输大巷顶板，并与其贯通；然后将反井钻机小钻头卸掉，换上φ1．2m的扩孔钻头由下向上扩孔至上水平。该孔可用于煤仓扩刷时的排矸、排水和通风。

3．2　煤仓的刷砌施工

　　当采区煤仓利用LM－120型反井钻机贯通上下水平巷道后，再由上向下采用光面爆破法全断面按煤仓设计规格短段扩刷施工，每次扩刷高度为2m，并及时打锚杆喷混凝土进行临时支护，防止片帮。锚杆为φ16mm×1．8m的钢筋树脂锚杆，间排距为800mm×800mm，当遇到二2煤层或围岩松软、破碎时，及时加挂金属网。金属网规格为1m×1 m，网格为100mm×100mm，由φ6．5mm的钢筋焊接而成，金属网搭接长度为100mm；喷混凝土厚度为100mm。

　　首先完成煤仓上口和仓帽部分的刷砌施工，之后在其上面安装封口盘，盘面上设有提升、风管、水管、溜灰管、喷浆管及人行梯等孔口，同时在煤仓上口机头硐室内安装1台φ800mm的绞车，通过预埋在煤仓上口机头硐室内的两根18号工字钢梁上安设的φ600mm的天轮提升1m3吊桶上下机具和材料，人员则沿钢丝绳软梯上下；然后刷砌施工煤仓仓体部分、给煤机硐室；最后刷砌施工煤仓漏斗部分。

　　在整个煤仓的扩刷施工中，打眼前须用1个自制的φ2m的铁篦子盖严φ1．2 m煤仓导硐孔，并铺设厚50mm木板，防止人员坠入，确保施工安全。放炮前，由φ800mm绞车将自制铁篦子提高到安全位置；放炮后，待大部分矸石经φ1．2m导硐自溜到下水平北翼皮带运输大巷给煤机硐室后，下放铁篦子将φ1．2m导硐孔盖住，人工将未溜尽的矸石攉入导硐溜放到皮带运输大巷给煤机硐室，最后由安装在皮带运输大巷给煤机硐室内的0．6m3扒斗装岩机将矸石装入矿车运走。煤　　仓施工中的淋水或水管跑漏水流入皮带运输大巷内永久水沟排走。

　　煤仓浇筑施工用混凝土由安装在机头硐室内的搅拌机搅拌好，并由煤仓上口经溜灰管和溜灰活节管下送至煤仓砌筑工作面模板内。

4　技术经济效益

　　（1）陈四楼矿北四采区煤仓原计划施工工期为35d，由于采用了LM－120型反井钻机施工，与采用普通法、爬罐法施工相比较，提高了机械化程度，掘进工效提高2倍，实际施工工期仅为21d，比原计划工期提前了14d，加快了采区煤仓施工速度。

　　（2）煤仓施工采用LM－120型反井钻机先钻φ1．2m溜矸泄水孔，而后采用钻爆法自上而下刷大成仓的方法，与普通法施工比较，降低了施工难度，提高了爆破效率，节约了大量的辅助时间和设备，经测算，节省投资约10％，成本降低约28％。

　　（3）由于采用反井钻机施工煤仓为机械破岩，避免了采用普通钻爆法施工对围岩的扰动和破坏，钻扩的溜矸孔壁光滑，有利于通风、排水和溜矸。根据《煤矿井巷工程质量检验评定标准》，利用LM－120型反井钻机施工的陈四楼矿采区煤仓被矿区质监站评定为优质单位工程。

5　几点体会

　　（1）由于采区煤仓施工首先利用LM－120型反井钻机施工1个φ1．2m导硐与下部皮带运输大巷贯通，从而减少了在采区煤仓刷砌施工中排水、排矸、通风等设施和环节，加快了煤仓的施工速度，降低了工程成本。

　　（2）由于施工了导硐孔，从而增加了煤仓扩刷时光面爆破的自由面，大大提高了光爆效果，降低了炸药和雷管等材料消耗。

　　（3）利用反井钻机施工采区煤仓，改善了工作面的作业环境，提高了机械化程度，提高了工作效率，从而缩短了采区煤仓施工工期。

　　（4）在认真总结首次利用LM－120型反井钻机施工陈四楼矿北四采区煤仓成功经验的基础上，又用同样方法成功地为车集矿北风井施工了12采区煤仓，也收到了良好的效果，工程质量全优。现正利用该反井钻机施工车集矿主井井底φ8m的竖直圆筒煤仓。

　　（5）实践证明，利用反井钻机施工煤仓具有机械化程度高、劳动强度低、安全可靠、速度快、质量好、成本低等优点，在技术上是可行的，经济上是合理的，在条件适宜时应优先采用。