反井鉆機(jī)導(dǎo)井法豎井施工工藝技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用方向

反井鉆機(jī)導(dǎo)井法豎井施工工藝技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用方向作者以榮達(dá)礦業(yè)公司甲烏拉礦輔助盲豎井為例，分析了反井鉆機(jī)導(dǎo)井法豎井施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢，該井為甲烏拉礦深部資源技改接替工程中各主礦體主要探礦平臺，對整體技改工程有重要意義。根據(jù)目前現(xiàn)階段工藝技術(shù)水平、工程特征與現(xiàn)場實(shí)際情況，通過與普通法豎井施工方案的施工工藝、總工程量、工程進(jìn)度及投資概算等方面進(jìn)行了對比，分析兩種方案的施工難點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出較具體的應(yīng)用方向。標(biāo)簽：豎井施工；方案對比；施工工藝；反井鉆機(jī)；施工過程影響因素Abstract：TakingtheauxiliaryblindshaftofJiawulaMineofRongdaMiningCompanyasanexample，theauthoranalyzesthetechnicaladvantagesoftheshaftconstructiontechnologyoftheanti-welldrillingrigguidedwellmethodinpracticalapplication.ThewellisthemainprospectingplatformofeachmainorebodyinthereplacementprojectofdeepresourcestechnicaltransformationofJiawulaMine，whichisofgreatsignificancetotheoveralltechnicalreformproject.Accordingtothepresenttechnologicallevel，engineeringcharacteristicsandtheactualsituationofthesite，thepapercomparestheconstructiontechnology，totalengineeringquantity，projectprogressandinvestmentestimatewiththecommonshaftconstructionscheme.Theconstructiondifficulties，advantagesanddisadvantagesofthetwoschemesareanalyzed，andthespecificapplicationdirectionissummarized.Keywords：shaftconstruction；schemecomparison；constructiontechnology；reversedrillingrig；constructionprocessinfluencingfactors1概述榮達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司甲烏拉礦輔助盲豎井（以下統(tǒng)稱為輔盲井）井口所在標(biāo)高為320m中段，其主要功能技改工程形成后280m-40m各生產(chǎn)中段的人員、材料及設(shè)備，下放和提升，提升時先由輔盲井提升至320m中段副井井底，再由副井提升至地表，該井對技改工程整體通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、溜礦系統(tǒng)的完成時間起到?jīng)Q定性作用，為此有必要對其掘砌工程中豎井下掘施工方案進(jìn)行論證與分析。根據(jù)輔盲井工程特征與現(xiàn)場實(shí)際情況，輔盲井井筒設(shè)計長度370.76m，井深340m，井筒斷面為圓形，掘進(jìn)斷面為φ4.6m，其中砼支護(hù)厚度為300mm，凈斷面為φ4.0m，其措施工程主要包括天輪硐室及0m中段運(yùn)輸巷。現(xiàn)擬定兩種施工方案：方案一：普通施工法；方案二：反井鉆機(jī)導(dǎo)井開挖法。本文將對以上兩種方案的施工工藝、工程量、工程進(jìn)度、投資概算等方面分別進(jìn)行對比，最后進(jìn)行分析論證。2施工工藝對比2.1方案一普通施工法就是采用人工鑿巖，下掘一小段后即用井圈、背板進(jìn)行臨時支護(hù)，掘進(jìn)一段后（一般不超過30m），再由上向下拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此循環(huán)，直至最深部基巖。該方法的主要特點(diǎn)有：（1）需用設(shè)備少、布置簡單；（2）使用條件不受深井、井頸限制；（3）排矸只能通過提升至井口后至地表，增加主井排矸負(fù)荷；（4）下掘速度較慢工期較長。因此方法在金屬非金屬礦山應(yīng)用比較廣泛，本文對該工藝不再詳細(xì)贅述。2.2方案二開挖作業(yè)分為二序進(jìn)行，即先鉆進(jìn)正導(dǎo)孔，再進(jìn)行反擴(kuò)孔的施工。其施工工序如圖1所示。反井鉆機(jī)導(dǎo)井法主要利用反井鉆機(jī)鉆進(jìn)原理，在反井鉆機(jī)安裝完畢后，于井筒最上部中段井筒中心施工中導(dǎo)孔，再于井筒底部中段安裝反擴(kuò)孔鉆頭，電機(jī)帶動液壓馬達(dá)，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，并向上、下升降，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產(chǎn)生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎，直至反擴(kuò)孔施工完畢。該方法的主要特點(diǎn)有：（1）必須由底部中段（本工程為0m中段）先行掘進(jìn)至井筒中心；（2）輔盲井掘進(jìn)斷面為φ4.6m，如無同等大小擴(kuò)孔鉆頭，需要二次擴(kuò)挖；（3）施工人員不需留在井內(nèi)施工，安全性較好；（4）矸石經(jīng)底部中段運(yùn)輸，顯著降低主井運(yùn)輸壓力，且不影響主井正常生產(chǎn)；（5）可極大縮短豎井成型工期，為二次擴(kuò)挖創(chuàng)造較好工作環(huán)境；（6）設(shè)備機(jī)械化程度高、施工前準(zhǔn)備復(fù)雜，精度要求高；（7）設(shè)備成本較高。在可行性上兩種方案均可操作，但方案二由于設(shè)備相對復(fù)雜需要提前考慮反掘鉆機(jī)能否順利下放，確保主豎井?dāng)嗝娉叽鐫M足要求及提升能力，以輔盲井為例，該井可下放材料斷面規(guī)格為2.0*2.5m，提升能力為6噸，反掘鉆機(jī)最大不可拆卸件為3.2*2*1.6，重量約為4噸。可行性結(jié)論：滿足設(shè)備運(yùn)輸條件。3工程量對比從兩種方案工程量統(tǒng)計結(jié)果顯示，方案一主體工程工程量合計18493m3，方案二比方案一主要多出反井鉆機(jī)基礎(chǔ)、洗凈液池和冷卻水池開鑿工程量合計約80m3，支護(hù)工程量多出30m3，因0m中段運(yùn)輸巷為技改工程重要環(huán)節(jié)，且為非關(guān)鍵線路，不影響總工期，本次統(tǒng)計不包括0m中段運(yùn)輸巷工程量。4工程進(jìn)度對比根據(jù)輔盲井現(xiàn)施工隊伍及專業(yè)施工隊伍施工效率，馬頭門及豎井掘砌速度暫參考為1.2m/d，通過方案一工程進(jìn)度時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計劃圖得出鑿井工程工期為350天，方案二由于與方案一施工工藝不同，鉆進(jìn)參數(shù)選擇主要依據(jù)地層條件，鉆進(jìn)部位等多方面因素確定。一般根據(jù)巖石硬度參數(shù)施工，但在施工時根據(jù)不同情況予以調(diào)整。根據(jù)輔盲井現(xiàn)場地質(zhì)相關(guān)資料顯示，該井巖石硬度系數(shù)為8，根據(jù)同類型工程項目對比可得導(dǎo)孔鉆進(jìn)速度約為10m/d，一次擴(kuò)孔φ2.0m速度10m/d，二次擴(kuò)孔速度為2.2m/d，根據(jù)兩種方案的工程進(jìn)度時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計劃圖得出開挖時間相同的情況下。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果得出以下結(jié)論：方案一鑿井工期為350天，方案二總工期為240天工比方案一縮短約110日。4.1方案一工程進(jìn)度影響因素（1）輔盲井貫通工程較多，測量精度要求高，施工單位必須配備專職測量工程技術(shù)人員，必須確保測量精度的達(dá)標(biāo)。（2）經(jīng)計算得出輔盲井系統(tǒng)主井提升量為322t/日，廢石產(chǎn)出量為223.53t/日，得出結(jié)論：方案一中排矸方式能保證廢石滿載運(yùn)輸。4.2方案二工程進(jìn)度影響因素（1）由于輔盲井井筒內(nèi)地質(zhì)巖性變化較大，導(dǎo)孔施工過程中根據(jù)施工隊伍的技術(shù)水平有不穩(wěn)定因素，一旦導(dǎo)孔施工至井筒深部發(fā)生側(cè)斜將影響導(dǎo)孔下放速度。（2）二次擴(kuò)孔速度對鑿井工期影響較大，必須確保二次擴(kuò)孔期間提升設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和施工人員的穩(wěn)定。以上為兩種方案工程進(jìn)度方面的影響因素，總體來看方案一更好操作，影響因素較小，方案二的施工難度上更大，國內(nèi)反井鉆機(jī)技術(shù)還處于探索階段，尤其在導(dǎo)孔施工上，如果可以在設(shè)備上加以改進(jìn)確保導(dǎo)孔鉆進(jìn)的偏斜率降低將大大提高反井鉆機(jī)穩(wěn)定性。5投資概算對比根據(jù)地方制定的概預(yù)算定額得出方案二比方案一額外投資概算見表1。除以上分部工程外，兩種方案成本方面無差別，結(jié)果顯示方案二比方案一多出成本約160萬元，主要額外投資發(fā)生在一次擴(kuò)孔施工。6結(jié)束語根據(jù)方案選擇的原則，首先兩種方案技術(shù)上均可行，工程量上相差較小，工期上方案一比方案二總工期縮短110天，投資概算方面方案二比方案一要多出約160萬元的投資費(fèi)用。綜合考慮以上主要因素外，方案二安全方面更優(yōu)，施工技術(shù)及機(jī)械化程度上更先進(jìn)，且鑿井時排矸方式不會影響主井正常生產(chǎn)，但是在施工關(guān)鍵控制點(diǎn)上需要做到高標(biāo)準(zhǔn)要求，如測量精度的保證、更專業(yè)成熟的施工隊伍、導(dǎo)孔鉆進(jìn)偏斜率控制等。此結(jié)論暫適用于類似于輔盲井工程施工，從目前國內(nèi)反井鉆機(jī)技術(shù)水平考慮，因反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭大小的限制，如不需要二次擴(kuò)挖，反井鉆機(jī)開挖法更適用于圓井?dāng)嗝嬷睆叫∮?m，井深小于300m的豎井、斜井工程，其機(jī)械化程度、工程進(jìn)度控制和安全管理方面效果要遠(yuǎn)好于普通法施工，投資金額上一般也在可控范圍之內(nèi)，且因該技術(shù)目前屬于新興階段，許多工藝、設(shè)備方面優(yōu)化空間較大，如提高導(dǎo)孔鉆進(jìn)速度，研究適用于各種不同巖性的鉆頭，提高造孔精度等。參考文獻(xiàn)：[1]朱柏石.淺談豎井施工方案的選擇[J].阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1985：27-32.[2]李來運(yùn).反井法延深豎井實(shí)例[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，1999，06：6-10.[3]劉志強(qiáng).大直徑反井鉆機(jī)及反井鉆進(jìn)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，11：1-3.[4]李學(xué)干.反導(dǎo)井法在羊曲水電站導(dǎo)流