超大直徑深立井建井關(guān)鍵技術(shù)與成套裝備2016-3-16發(fā)言稿

1、中國中煤能源集團(tuán)有限公司北京中煤礦山工程有限公司中國礦業(yè)大學(xué)中煤第五建設(shè)有限公司中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司中煤第一建設(shè)有限公司中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 一、立項(xiàng)背景及總體思路一、立項(xiàng)背景及總體思路 二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容 三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平 四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 一、立項(xiàng)背景及總體思路一、立項(xiàng)背景及總體思路匯報(bào)提綱n 高瓦斯、高地溫治理需要大流量通風(fēng)高瓦斯、高地溫治理需要大流量通風(fēng)n 大型裝備整體提放、高產(chǎn)能煤炭提升大型裝備整體提放、高產(chǎn)能煤炭提升井筒深度增加井筒深度增加立項(xiàng)背景井筒荒徑增大井筒荒

2、徑增大砌壁提升鑿巖抓巖懸吊 建設(shè)荒徑建設(shè)荒徑1015m、深、深10001500m的超大的超大直徑深立井井筒，必須突破四大技術(shù)難題。直徑深立井井筒，必須突破四大技術(shù)難題。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題 傳統(tǒng)井架、吊盤的結(jié)構(gòu)和功能不能滿足傳統(tǒng)井架、吊盤的結(jié)構(gòu)和功能不能滿足10.0m以上大直徑井筒施工的要求。以上大直徑井筒施工的要求。井壁施工井壁施工需要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題 原有鉆爆、裝巖設(shè)備的能原有鉆爆、裝巖設(shè)備的能力小，無法實(shí)現(xiàn)大斷面工程力小，無法實(shí)現(xiàn)大斷面工程量成倍增加的快速掘進(jìn)。量成倍增加的快速掘進(jìn)。出矸過程出矸過程 傳統(tǒng)井壁設(shè)計(jì)理論滯后，導(dǎo)傳統(tǒng)井壁設(shè)計(jì)理論滯后，導(dǎo)致井壁過厚；砌壁模板不能適致井壁過厚

3、；砌壁模板不能適應(yīng)大直徑井筒快速支護(hù)的要求。應(yīng)大直徑井筒快速支護(hù)的要求。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題 井筒內(nèi)施工設(shè)備成倍增加，工井筒內(nèi)施工設(shè)備成倍增加，工序轉(zhuǎn)換頻繁，安全管理與高效組序轉(zhuǎn)換頻繁，安全管理與高效組織復(fù)雜?？棌?fù)雜?？臻g空間立體立體作業(yè)作業(yè)吊桶挖掘機(jī)抓巖機(jī)吊盤模板5.0m大段高15.0m荒徑井壁安全經(jīng)濟(jì)支護(hù)鉆爆裝巖設(shè)備能力小，無法快速掘進(jìn)大斷面井筒超大直徑井筒井壁設(shè)計(jì)理論與井壁施工井架吊盤結(jié)構(gòu)功能不滿足超大直徑井筒施工15.0m超大直徑重載高穩(wěn)定性懸吊設(shè)施大跨、復(fù)雜荷載井架吊盤結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵部件井壁設(shè)計(jì)理論滯后；模板不適應(yīng)快速支護(hù)要求5.0m大段高鑿巖與排矸，工效大于2.0m3全斷面大段高鉆爆

4、、裝巖清底設(shè)備與技術(shù)井內(nèi)設(shè)備成倍增加，工序轉(zhuǎn)換頻繁，組織管理復(fù)雜高效安全建成荒徑15.0m井深1200m井筒效率-安全定量評價(jià)，裝備、技術(shù)與管理集成總體思路工程難題工程難題關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)預(yù)期目標(biāo)預(yù)期目標(biāo)n 2008年年獲國家立項(xiàng)，獲國家立項(xiàng)，7家家產(chǎn)學(xué)研產(chǎn)學(xué)研單位歷時(shí)單位歷時(shí)6年年協(xié)同攻關(guān)；協(xié)同攻關(guān)；n 發(fā)明了發(fā)明了5項(xiàng)核心裝備項(xiàng)核心裝備，開發(fā)出，開發(fā)出3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)立了創(chuàng)立了2項(xiàng)新理論項(xiàng)新理論；n 突破了超大直徑建井技術(shù)瓶頸，高效安全建突破了超大直徑建井技術(shù)瓶頸，高效安全建成成最大荒徑最大荒徑15.5m、最大井深最大井深1346.1m井筒。井筒。匯報(bào)提綱 一、立項(xiàng)背景及總體思路

5、一、立項(xiàng)背景及總體思路 二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容 三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平 四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新一：研發(fā)了大跨距、大負(fù)荷、高可靠性關(guān)鍵吊掛設(shè)施VII型井架結(jié)構(gòu)模型型井架結(jié)構(gòu)模型n攻克攻克了了斷繩荷載作用下井架結(jié)斷繩荷載作用下井架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性技術(shù)難題；技術(shù)難題；n發(fā)明了發(fā)明了“雙層雙層”平臺井架整體平臺井架整體結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)體系；“目目”形平臺梁系形平臺梁系結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和“M”形支撐結(jié)構(gòu)。形支撐結(jié)構(gòu)。 研制成功新型鑿

6、井井架。研制成功新型鑿井井架。 設(shè)備設(shè)備布置數(shù)量增加布置數(shù)量增加50%；斷繩荷載；斷繩荷載達(dá)達(dá)11412 kN，提高，提高109%。雙平臺M支撐（發(fā)明專利ZL200910263810.5等5項(xiàng)；實(shí)用新型專利9項(xiàng)；論文10篇）目形梁n 攻克了攻克了多臺大型抓巖機(jī)動(dòng)載多臺大型抓巖機(jī)動(dòng)載作用下吊盤穩(wěn)定及多繩同步作用下吊盤穩(wěn)定及多繩同步升降升降技術(shù)難題；技術(shù)難題；n發(fā)明了多圈梁梁系結(jié)構(gòu)、吊發(fā)明了多圈梁梁系結(jié)構(gòu)、吊盤自動(dòng)限位穩(wěn)固裝置、盤自動(dòng)限位穩(wěn)固裝置、16臺臺懸吊穩(wěn)車集群控制技術(shù)；懸吊穩(wěn)車集群控制技術(shù)； 研制成功新型變徑吊盤。承研制成功新型變徑吊盤。承載能力達(dá)載能力達(dá)600kN，提高，提高100%；直

7、徑可調(diào)范圍；直徑可調(diào)范圍4.0m。喇叭口結(jié)構(gòu)吊盤框架結(jié)構(gòu)多圈梁體系新型吊盤結(jié)構(gòu)模型新型吊盤結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)新一：研發(fā)了大跨距、大負(fù)荷、高可靠性關(guān)鍵吊掛設(shè)施創(chuàng)新二：開發(fā)了超大直徑井筒井壁設(shè)計(jì)方法與施工裝置（發(fā)明專利ZL201210114897.1等4項(xiàng)；實(shí)用新型專利14項(xiàng)；論文25篇）orirrwppp井壁與圍巖組合模型圍巖孔壓沿徑向分布圍巖孔壓沿徑向分布niiihKBDAp1001ln圍巖壓力：圍巖壓力：321111KcDKcDKEDu井幫位移：井幫位移：創(chuàng)新二：開發(fā)了超大直徑井筒井壁設(shè)計(jì)方法與施工裝置（發(fā)明專利ZL201210114897.1等4項(xiàng)；實(shí)用新型專利14項(xiàng)；論文25篇）圍巖壓力沿深度分

8、布圍巖壓力沿深度分布圍巖壓力圍巖壓力/MPa井筒深度井筒深度/m 1221110ppGGGGRthwllli井壁設(shè)計(jì)：井壁設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)的井壁厚度僅為傳統(tǒng)方法計(jì)算結(jié)果的一半左右。為安設(shè)計(jì)的井壁厚度僅為傳統(tǒng)方法計(jì)算結(jié)果的一半左右。為安全經(jīng)濟(jì)施工井壁奠定了基礎(chǔ)。全經(jīng)濟(jì)施工井壁奠定了基礎(chǔ)。創(chuàng)新二：開發(fā)了超大直徑井筒井壁設(shè)計(jì)方法與施工裝置（發(fā)明專利ZL201210114897.1等4項(xiàng)；實(shí)用新型專利14項(xiàng)；論文25篇）圍巖-井壁共同承載折減水壓力圍巖壓力n攻克了攻克了大直徑單縫模板脫模荷載大直徑單縫模板脫模荷載作用下大變形和失穩(wěn)作用下大變形和失穩(wěn)技術(shù)難題；技術(shù)難題；n開發(fā)了模板自調(diào)平、可變徑及液開發(fā)了模

9、板自調(diào)平、可變徑及液壓脫模等關(guān)鍵技術(shù)；壓脫模等關(guān)鍵技術(shù)；研制出研制出世界上最大直徑世界上最大直徑(12.0m)、5.0m段高段高的高強(qiáng)整體金屬模板。的高強(qiáng)整體金屬模板。井壁整體穩(wěn)定性大大提高，為超井壁整體穩(wěn)定性大大提高，為超大直徑井筒井壁快速施工創(chuàng)造了大直徑井筒井壁快速施工創(chuàng)造了條件。條件。大直徑大段高模板創(chuàng)新二：開發(fā)了超大直徑井筒井壁設(shè)計(jì)方法與施工裝置創(chuàng)新三：創(chuàng)新了超大直徑井筒高效掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)（發(fā)明專利ZL200910143270.7等5項(xiàng)；實(shí)用新型專利11項(xiàng)；國家級工法1部、部級工法1部；論文18篇）雙聯(lián)大行程傘鉆n攻克了攻克了小傘鉆在大直徑井筒全斷面小傘鉆在大直徑井筒全斷面高效鑿巖的高效

10、鑿巖的技術(shù)難題；技術(shù)難題；n發(fā)明了雙傘鉆互撐平衡連軸裝置和發(fā)明了雙傘鉆互撐平衡連軸裝置和大容積抓斗。大容積抓斗。 研制出雙聯(lián)傘鉆和大型抓巖機(jī)。研制出雙聯(lián)傘鉆和大型抓巖機(jī)。首次實(shí)現(xiàn)首次實(shí)現(xiàn)15.5m全斷面、全斷面、5.5m深孔鑿深孔鑿巖及大斗容抓巖，效率提高巖及大斗容抓巖，效率提高2倍；動(dòng)倍；動(dòng)力完全液壓化，能耗噪音顯著降低。力完全液壓化，能耗噪音顯著降低。自平衡連軸裝置n攻攻克了克了全斷面深孔掏槽和減震爆全斷面深孔掏槽和減震爆破破等技術(shù)難題；等技術(shù)難題；n開發(fā)出了二階二分段直眼掏槽、開發(fā)出了二階二分段直眼掏槽、聚能藥卷周邊定向斷裂控制爆破聚能藥卷周邊定向斷裂控制爆破技術(shù)；發(fā)明了專用鉆具。技術(shù)；

11、發(fā)明了專用鉆具。 實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了5.5m 深孔全斷面爆破；炮深孔全斷面爆破；炮眼利用率大于眼利用率大于90%；優(yōu)化了爆破；優(yōu)化了爆破塊徑，提高裝巖效率。塊徑，提高裝巖效率。創(chuàng)新三：創(chuàng)新了超大直徑井筒高效掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)二階二分段直眼掏槽n攻克了攻克了小空間多設(shè)備高效協(xié)同作小空間多設(shè)備高效協(xié)同作業(yè)業(yè)技術(shù)難題；技術(shù)難題；n發(fā)明了電液挖掘機(jī)；開發(fā)了挖掘發(fā)明了電液挖掘機(jī)；開發(fā)了挖掘機(jī)與雙抓巖機(jī)機(jī)與雙抓巖機(jī)“三機(jī)三機(jī)”配合裝巖配合裝巖清底技術(shù)。清底技術(shù)。 首次實(shí)現(xiàn)裝巖、清底工藝的完首次實(shí)現(xiàn)裝巖、清底工藝的完全機(jī)械化；作業(yè)人員減少全機(jī)械化；作業(yè)人員減少50%以以上；效率提高上；效率提高30%以上。以上。抓巖機(jī)、

12、挖掘機(jī)協(xié)同裝巖清底抓巖機(jī)挖掘機(jī)創(chuàng)新三：創(chuàng)新了超大直徑井筒高效掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)抓巖機(jī)創(chuàng)新四：創(chuàng)立了超大直徑井筒高效安全施工管控技術(shù)（軟件著作權(quán)1件，國家規(guī)范3部；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1部；國家級工法1部、部級工法1部；論文15篇） 首次分析了首次分析了113項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源、項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源、17類效率因素。為確立關(guān)鍵裝備類效率因素。為確立關(guān)鍵裝備與技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)方向、定量評價(jià)施工效率與安全提供了手段。與技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)方向、定量評價(jià)施工效率與安全提供了手段。0121/1),.,.,(aajnjnjHHkkkkfK165122212232221142460284)2(QhVVVhDHDdDAVhVndDh00minminKK創(chuàng)新四：

13、創(chuàng)立了超大直徑井筒高效安全施工管控技術(shù)（軟件著作權(quán)1件，國家規(guī)范3部；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1部；國家級工法1部、部級工法1部；論文15篇） 首次分析了首次分析了113項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源、項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源、17類效率因素。為確立關(guān)鍵裝備類效率因素。為確立關(guān)鍵裝備與技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)方向、定量評價(jià)施工效率與安全提供了手段。與技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)方向、定量評價(jià)施工效率與安全提供了手段。 獲得四種模式下掘進(jìn)效率、成井速度、安全水平等指標(biāo)，獲得四種模式下掘進(jìn)效率、成井速度、安全水平等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)、裝備與組織管理的高效協(xié)同。實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)、裝備與組織管理的高效協(xié)同。序序項(xiàng)目項(xiàng)目單位單位IIIIIIIV1井筒荒徑井筒荒徑m9.011.09.011

14、.011.015.011.015.02井筒深度井筒深度m8001000100012008001000120015003主要裝備主要裝備及配套及配套基本配置：基本配置：三層工作盤三層工作盤六層安裝盤六層安裝盤VI井架、傘鉆、井架、傘鉆、1抓巖機(jī)抓巖機(jī)VII井架、雙聯(lián)傘鉆井架、雙聯(lián)傘鉆3.6m+4.0m提升機(jī)提升機(jī)2 4m提升機(jī)提升機(jī)4m+2 3.6m提升；提升；1抓機(jī)抓機(jī)+2挖機(jī)挖機(jī)3 5m提升；提升；2抓機(jī)抓機(jī)+1挖機(jī)挖機(jī)4關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)據(jù)地層、裝備等選擇施工方法，完善施工工藝；據(jù)地層、裝備等選擇施工方法，完善施工工藝； 據(jù)地壓、巖性及井幫位移據(jù)地壓、巖性及井幫位移確定施工段高與技術(shù)；據(jù)斷面

15、、巖性選擇鑿巖機(jī)具、爆破參數(shù)與器材。確定施工段高與技術(shù)；據(jù)斷面、巖性選擇鑿巖機(jī)具、爆破參數(shù)與器材。 5人員組織人員組織人人1371501621756理論工效理論工效m3/工工 日日2.022.791.882.532.653.581.642.45創(chuàng)新四：創(chuàng)立了超大直徑井筒高效安全施工管控技術(shù)應(yīng)用本項(xiàng)目研發(fā)的創(chuàng)新成果，高效安全建成了一大批國內(nèi)應(yīng)用本項(xiàng)目研發(fā)的創(chuàng)新成果，高效安全建成了一大批國內(nèi)外超大直徑深立井井筒。代表性礦山如中煤能源外超大直徑深立井井筒。代表性礦山如中煤能源納林河納林河煤礦煤礦、冀中能源、冀中能源磁西磁西煤礦、印度斯坦鋅業(yè)煤礦、印度斯坦鋅業(yè)KHURD礦等。礦等。井筒名稱井筒名稱井筒

16、主要參數(shù)井筒主要參數(shù)內(nèi)蒙納林河內(nèi)蒙納林河2#2#副井副井井筒荒徑井筒荒徑15.5m河北磁西河北磁西1#1#副井副井井深井深1341.6m、荒徑、荒徑10.8m印度斯坦鋅印度斯坦鋅礦礦混混合井合井荒徑荒徑9.1m、井深、井深1053.0m匯報(bào)提綱 一、立項(xiàng)背景及總體思路一、立項(xiàng)背景及總體思路 二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容 三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平 四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益四、應(yīng)用推廣及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平三、技術(shù)先進(jìn)性對比及成果水平技術(shù)先進(jìn)性國內(nèi)外同類技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)性比較吊掛系統(tǒng)吊掛系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)施關(guān)鍵設(shè)施井架：井

17、架：角柱跨距角柱跨距21.0m，斷，斷繩繩荷載荷載11412kN可變徑吊盤可變徑吊盤直徑直徑14.3m井架：井架：國外多用永久井架；國內(nèi)國外多用永久井架；國內(nèi)角柱跨距角柱跨距16.0m，斷繩，斷繩荷載荷載4456.6kN吊盤：吊盤：國外直徑國外直徑8.0-9.0m；國內(nèi)直徑；國內(nèi)直徑9.0m國際領(lǐng)先國際領(lǐng)先掘進(jìn)關(guān)鍵掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)與裝備技術(shù)與裝備傘鉆：傘鉆：雙聯(lián)工作直徑雙聯(lián)工作直徑15.5m抓巖機(jī)：抓巖機(jī)：斗容斗容1.0m3液壓液壓爆破進(jìn)尺：爆破進(jìn)尺：5.0m清底方式：清底方式：“三機(jī)三機(jī)”協(xié)同協(xié)同傘鉆：傘鉆：國外國外10.0m以內(nèi)；國內(nèi)以內(nèi)；國內(nèi)8.6m抓巖機(jī)：抓巖機(jī)：國外國外0.4m3液壓；國

18、內(nèi)液壓；國內(nèi)0.6m3氣動(dòng)氣動(dòng)爆破進(jìn)尺：爆破進(jìn)尺：國外國外34.0m；國內(nèi)；國內(nèi)4.0m清底方式：清底方式：國外無；國內(nèi)人工國外無；國內(nèi)人工掘進(jìn)裝備掘進(jìn)裝備能力配套能力配套和可靠性和可靠性國際領(lǐng)先國際領(lǐng)先支護(hù)關(guān)鍵支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及裝備技術(shù)及裝備井壁厚度：井壁厚度：0.9m模板：直徑模板：直徑12m,變徑自調(diào)變徑自調(diào)井壁厚度：井壁厚度：國外復(fù)合井壁；國內(nèi)國外復(fù)合井壁；國內(nèi)2.5m模板直徑：模板直徑：國外國外10m，國內(nèi)，國內(nèi)8.5m國際領(lǐng)先國際領(lǐng)先應(yīng)用效果應(yīng)用效果平均月進(jìn)尺：平均月進(jìn)尺：100.3m掘進(jìn)工效：掘進(jìn)工效：2.49m3/工工日日平均月進(jìn)尺：平均月進(jìn)尺：國外國外50-60m，國內(nèi)，國內(nèi)65.64m掘進(jìn)工效：掘進(jìn)工效：國外相當(dāng)；國內(nèi)國外相當(dāng)；國內(nèi)1.25m3/工工日日平均施工平均施工