反井钻机在大倾角巷道的应用.doc

1、反井钻机在大倾角巷道的应用摘要：众所周知，采用普通法施工大倾角巷道在掘进作业过程中是非常困难的，同时安全也得不到保障。使用反井钻机施工大倾角巷道的施工工艺，能够达到降低掘进事故的发生，缩短施工时间，降低施工成本的效果。本文就反井钻机在煤矿大倾角巷道的应用进行了论述。 关键词：反井钻机 煤矿大倾角巷道 中图分类号： TD263 文献标识码： A 我国在现有煤矿企业中，无论从设计角度出发，还是在生产过程中，都存在着局限性。溜煤眼、回风巷（包括采区的回风巷，硐室回风巷等） ，由于受到区间、时间和其它环境的限制，迫使大倾角巷道的产生。那么施工大倾角巷道会给安全生产带来了巨大的压力，很难解决顶板管理和通

2、风、瓦斯管理问题。随着反井钻机的普遍应用和开发，这些难题都迎刃而解。 反井钻机的应用 21 世纪以来，我们就引进了反井钻机，并应用到煤仓、上风眼等立眼的施工中。从而改变了传统的立井施工和反井施工法，解决立眼出矸石难、工期长的难题、解决了反井爆破施工而带来的顶板支护难，更主要的解决施工中的安全问题。 反井钻机在两个作业水平之间钻岩凿井的施工设备，钻机施工的工业场地在上水平，透点在下水平。目前，我们普遍使用的是 LM-120 型反井钻机，是由煤炭科学研究所总院北京建井研究所设计，由常州市立鼎煤矿机械有限公司生产制造，它以正向钻出导孔后，反向扩孔的方式进行作业的旋转式钻机，返井钻机是防爆型的电器设备

3、，它适用于各级有可燃气体的环境和瓦斯突出环境的矿井施工。它适用性强，可在较复杂的地质条件下施工，适用岩石硬度为 f3f12 的各种岩层。它的导孔直径为 244mm，扩孔直径为 1200mm，最大钻井深度为 120m，钻孔偏斜率为1%。钻机设备少，运输方便，占用场地小，钻井工序实现了机械化，操作简单、安全，改善了劳动条件，减轻了劳动强度，效率高，成井速度快，质量高。它主要适用于暗井（煤仓，通风孔，电缆设备井等） 。经过近年来的使用，它已被煤矿广泛应用，也得到了煤矿采掘作业人员的好评。为扩展反井钻机的使用范围，我们利用反井钻机在大倾角巷道施工进行了初步偿试，近期在铁煤集团小青矿 S1-702 采区

4、回风下山掘进施工中得到了进一步的应用，从而改变了施工大倾角巷道的施工工艺，并取得了成功。 小青矿 S1-702 采区回风顺槽设计标高为-380.0m ,与其贯通的南翼回风大巷标高为-418.5m，巷道长度为 55.4m，为 44下山，巷道形式为直墙半圆拱，支护形式采取锚杆+金属网+钢筋梯的联合支护，由于该巷道只服务于 S1-702 采区，使用时间短，所以没有设计进行喷浆支护。 施工工艺： 采取反井钻机导孔、扩孔与钻爆法相结合施工。 施工方法； 一、先采取在 S-1-702 回顺打钻硐室内安装钻机，进行反井钻机钻孔施工，正向钻出导孔后，反向钻进扩大孔径贯通。 采取由上水平向下水平扩眼施工 S-1

5、702 回风下山，掘进采取钻爆法施工。将工作面布置成水平状态，巷道顶板沿钻孔顶板掘进施工。 三、出矸方式：工作面采取人工清矸石，矸石从钻孔溜到下水平，然后再使用耙斗式（铲斗式或耙岩机）装岩机+刮板输送机（胶带输送机）将矸石运走。 四、作业方式：实行“三八制”作业，采取三班掘进的施工方法，每班一个循环，原班实行三个循环，每循环进尺 1.2m，日进尺 3.6 米。 使用反井钻机施工大倾角巷道，必须考虑钻孔偏斜问题。偏斜率主要由钻杆自重和穿层岩性所决定，反井导向孔的施工决定巷道方向。因此，导向孔产生的偏斜使巷道方向受到影响，而扩孔施工受到导向孔的制约，其产生的偏斜被控制在允许范围内。 因本次施工为初

6、次试验，巷道长度较短，因此反井钻机的基础设计未考虑偏斜问题。 在进行反井施工时，将钻机混凝土基础浇筑成 44的倾角，保证钻机与混凝土基础面垂直，使钻机的导孔成 44的倾角，混凝土基础强度要达到 C25。为保证钻机在作业过程中的稳固，钻机的钻出倾角不发生变化，在巷道顶板施工 2 根锚索吊固钻机。在实际的钻机施工过程中，终孔位置偏移量 650mm，达到了钻孔施工目的。 当前，煤矿井巷掘进的掘岩机具和设备主要有气腿凿岩机、凿岩钻车和综掘机。由于气腿式凿岩机输出功率小，钻速低，钻眼深度浅，体积小易于操作，所以它适合大倾角、小断面巷道掘进，目前煤矿井下使用的气腿式凿岩机有 7655 型、YTP26 型和

7、 YP-28 型几种类型。它用于炮眼和帮锚杆眼的施工；施工锚杆采用 MQT-130 钻机。这种作业方式与以前的施工方式不同，合理的施工组织设计，带来巨大的经济效益，有利保证安全生产的顺利进行，其具体体现在以下几个方面。 经济效益 1、此施工工艺为煤矿生产带来巨大的经济效益。在施工的小青矿S1-702 回风下山时得到了充分的证明。在反井钻机施工成本为 19.8 万元，其中包括人工费、材料费和其它材料费；掘进扩眼施工费用为 25.4 万元，共计工作量为 45.2 元。而为满足上水平的巷道回风，施工相同断面 20上山的巷道，需巷道长度为 111.7m。施工工作量为 70.9 万元，节省了25.7 万

8、元。 2、时间成本降低。在反井钻机施工期间，导孔和扩孔共计用了 8 天，扩眼爆破施工 S1-702 回风下山仅用了 15 天，那么施工 S1-702 回风下山共用 23 个工作日。那么采取钻爆发施工巷道长度为 111.7 米的 20上山，按每月 8595m 的掘进速度，需要 4045 天的时间，这样节省 1722 天的时间，为企业可创造 20 天的经济价值。 安全生产 施工工艺改变，为安全生产提供有力保证。此种方法掘进施工巷道支护到工作面，杜绝空顶作业的现象。将巷道沿钻孔顶板掘进，对防坠管理更加有力，因为钻孔与工作面成 44夹角，钻孔占据的空间小，人员作业时不易进入钻孔区域而坠落；如果将钻孔布

9、置在工作面中间和巷道底板时，钻孔周围的安全距离小，减小人员活动空间，影响清矸石、施工顶板、帮锚杆和炮眼时的作业安全。施工时采取湿式凿岩和施工锚杆作业，乏水沿钻孔流到下水平巷道，工作面不产生积水，不会影响爆破效果，不可能产生爆破后矸石堵钻孔现象。很容易解决工作面的通风、防尘和瓦斯监测管理等问题，同时有利于风水管、瓦斯抽放管和行人梯子等辅助设施的施工。 在此前，施工大倾角上山巷道大多都采取小断面、钻爆法掘通，再由上而下扩大断面施工。在施工上存在着诸多隐患： 1、很难实现湿式凿岩作业，如实行湿式凿岩作业，施工乏水会流入到巷道的矸石中，使矸石泥泞，出矸困难，造成巷道内矸石堆积，巷道空间狭小，导致作业人

10、员无法进出工作面，而无法施工作业；不进行湿式凿岩作业时，岩石粉尘产尘量大，造成巷道内能见度低，人员视线不清，极易发生操作失误，而造成伤害，同时无法做到在作业过程中随时观察、监护顶板和正常进行找掉帮顶浮石险块作业。 2、巷道通风比较困难。由于巷道采取小断面上山掘进（大断面掘进时，顶板支护迎面管理和巷道上部炮眼的施工都比较困难） ，巷道空间狭小，很难吊挂风筒，日常维护也比较困难。放炮时又容易崩坏风筒，造成工作面无风，从而产生瓦斯积聚。 3、由于巷道上山坡度大，工作面顶板和迎面管理非常困难，因巷道比较狭小，顶板找掉作业人员没有充足的站位空间和撤退路线而无法操作。作业人员完全是在没有支护的顶板下操作，

11、而进出工作面时作业人员的头顶上方都是放炮后没有找净的浮石险块，巷道顶板和迎面的浮石险块滑落后很容易造成滚落伤人。由于巷道狭小，人员作业时操作控制凿岩工具也很难控制。出矸作业时采取人工的方式清矸石，由于爆破掘进造成巷道底板凸凹不平，不能像钻孔那样光滑，矸石不能顺利溜到下平巷内，而滞留在巷道内，无形中给掘进工作带来了非常大的困难，增加作业人员的劳动强度。 4、采取由上水平向下水平大倾角爆破施工时，无法解决工作面积水而造成钻眼、装药困难。在采取其它治水措施后，也会给钻眼和爆破带来困难，影响装药效果，极易产生残炮或瞎炮，将会造成极大的安全生产隐患。出矸作业时，如果采取工作面作业与斜巷运输平行作业，一旦出现跑车事故，就会给工作面作业人员生命造成危险；如果工作面作业不与斜巷运输平行作业，那么将会增加施工工期，极大影响施工速度。 随着现代化矿井的加速建设，新技术、新设备和新工艺不断在煤矿生产中得到推广和应用，改变了对大倾角巷道和硐室的施工方法，解决了长期困扰施工大倾角巷道和硐室顶板管理等安全问题。优化了施工组织，简化巷道布置，减少设备、资金投入，缩短施工工期，降低生产成本。今后，反井钻机施工将会应用到隧道、等其它领域中，为煤矿生产和其它领域的施工简化施工工艺，降低施工成本。