反井钻机施工技术在常村煤矿回风暗立井中的应用

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1、反井钻机施工技术在常村煤矿回风暗立井中的应用王会然河南能源化工集团义煤公司常村煤矿摘要：常村煤矿回风暗立井采用炮掘施工工艺，机械化程度低、安全性能差、工人劳动强度大且工期比较长。为了提高立井掘进的机械化水平和安全性，通过研究国内外立井掘进装备机械化发展水平和分析井下施工环境，常村煤矿21162工作面回风暗立井具备反井施工的条件。在该地区进行反井钻机施工与传统的施工工艺相比，机械化程度和施工安全性能明显增强，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率，施工成本与传统施工工艺相比，可节约1500元/m,缩短工期10d,具有良好的经济效益和社会效益

2、。关键词：冋风暗立井;反井钻机;施工技术;安全性能;作者简介：王会然（1970-）,男，高级工程师，毕业于山东兖州矿区职工大学,主要从事煤矿技术管理工作。收稿日期：2017-06-21Received：2017-06-210引言随着矿井产能的不断提升和装备制造业的不断发展，矿井的机械化水平也不断提高，传统立井采用炮掘施工工艺难以适应时代发展需要。传统的立井炮掘施工方式主要存在以下缺点：（1）基岩掘进需要施工大量放炮眼，人工劳动强度大;（2）多采用人工装確、吊桶提升，提升运输困难，机械化程度低；（3）駕面受井壁淋水影响，容易积水口排水困

3、难，影响爆破效果；（4）窝面采用风筒长距离供风，通风效果差。为了提高立井施工的机械化水平和安全性能，常村煤矿21162回风暗立井采用反井钻井施工。反井钻进施工是一种比较先进的立井掘进施工方式，主要工序包括导孔钻进和扩孔钻进。其工作原理是:通过钻机液压系统带动钻杆及钻头旋转对岩石冲击、挤压和剪切，使岩石破碎［1-2］。施工工艺布置如图1所示。图1施工工艺下载原图反井钻机通常安装在地面或上水平工作面，导孔时自上而下钻直径216mm的小扎破碎的岩屑沿着钻孔与孔壁间的环形空间由洗井液提升到钻孔外。透孔后将导孔钻头更换成規1000mm扩孔钻头，

4、在钻杆拉扭作用下，沿导孔自下向上扩孔，岩屑靠自重直接落到下水平巷道内，由耙斗机装运矿车升井。导孔由上水平向下水平钻进，扩孔由下水平向上水平提拉。1工程概况河南能源义煤公司常村煤矿21162工作面位于21盘区3条下山西翼，东侧为21盘区3条下山煤柱，西侧为F3断层煤柱;工作面上部为已回采的21122工作面,下部为已回采的21180工作面，顶部为已采毕的21141、21161工作面。21162回风暗立井位于21162工作面外部，上口位于21162回风联络巷内，下口位于21162回风集屮巷内，设计深40m,如图2所示。21162回风联络巷2

5、11621162回风集屮巷图221162回风暗立井相对位置下载原图冋风暗立井由2-3煤层进入2-3煤层底板砂岩中，其中煤层厚6.8m,倾角6°~15°,平均倾角10.5°。煤层以半暗型粉状及块状硬质煤为主，局部为暗淡型含高灰分;煤层含有多层夹肝，结构复杂，夹砰单层厚0.0O.4m;直接底为深灰-黑灰色炭质粉砂岩，厚约0.5^8.3m,且呈致密块状;直接底上部含炭质高夹煤线、煤条带及断层薄煤层，局部成互叠层;老底为砂岩及泥岩，厚度4.2^44m,呈灰-深灰色，泥岩遇水易膨胀。2-3煤层地质柱状如图3所示。2-3煤层顶板（泥岩）2-3煤层

6、厚6.8m2-3煤层直接底（炭质泥岩）厚0.5、&3m2-3煤层老底（砂岩及泥岩）厚4.2〜4.4m图32-3煤层地质柱状下载原图2设备选型根据21162回风暗立井深度、直径及围岩条件，选用LM-200型反井钻机进行掘进施工。其技术参数如下：导孔直径：216mm;扩孔直径：1400/2000mm;钻孔深度：200/150m;出轴转速：0~36r/min;出轴扭矩:35~70N-m;推力：350kN;拉力：850kNoLM-200型反井钻机推力和拉力分别达到350、850kN,能满足常村煤矿21162冋风暗立井掘进技术要求。3反井钻机施

7、工3.1施工准备反井钻机施工前钻孔上下口巷道的施工和支护均需按要求完成。钻孔上口的巷道净宽为5.6FD,净高为4.1FD,满足反井钻机设备布置要求。反井钻机施工位置按照设计要求挖基础坑，在基础坑后方开挖长5叭宽201、深1.5m的幫水池。LM-200型反井钻机按要求运至施工位置并进行组装完毕。3.2导孔施工导孔钻进是反井钻井施工的关键工序，它关系到钻孔的质量和成败，导孔钻进施工时，钻机主机上的液压马达通过齿轮驱动钻头旋转；同时利用钻架上的油缸推动钻头向下旋转运动，使三牙轮钻头对导孔底部岩面进行滚压破碎。反井钻具没有专业的纠偏功能，钻进

8、时钻孔易发生偏斜。为了防止发生偏斜，施工时采用具有导向扶正的三牙轮钻头，同时提高开孔精度、合理布置稳定钻杆及严格控制钻进参数。通过采取以上措施固，21162[Hl风暗立井深40m,导孔施工时下口偏斜0.1m,偏斜率0.2