凿井方法

凿井方法（精选7篇）

凿井方法 篇1

1 井巷特殊施工方法

1.1 冻结法

冻结法是在不稳定的含水土层或含水岩层中, 在地下工程建设之前, 用人工制冷的方法, 将地下工程周围的含水岩、土层冻结, 形成封闭的冻土结构物-冻结壁, 用以抵抗岩土压力, 隔绝冻结壁内、外下水的联系, 然后在冻结壁的保护下进行地下工程的建设的特殊施工技术。

1.2 钻井法

钻井法适用于不同的地质及工程条件, 不但能用于松散、不稳定的含水层, 也可用于钻凿稳定、坚硬岩层中的立井。目前, 受钻井机能力的限制, 一般只能钻凿一定直径和深度的井筒, 如我国目前的立井钻井机最大钻井直径在9.5m以下, 最大钻井深度大于700m。

1.3 沉井法

沉井法是在不稳定含水地层中开凿井筒的一种特殊施工法, 属于超前支护的方法, 其实质是在井筒设计位置上, 在预制的井筒掩护下, 随掘随进, 直至沉到设计标高。这种凿井方法即沉井法。沉井法施工工艺简单, 需要的设备少, 容易操作, 井壁质量好, 成本低, 操作安全, 广泛应用于地下工程领域。

1.4 注浆法

矿建井巷工程一般按注浆工作与井巷掘进工序的先后时间次序进行分类, 即分为预注浆法和后注浆法。预注浆法是在凿井箭或在井筒掘进到含水层前进行的注浆工程。依其施工地点而异, 预注浆法又可分为地面预注浆和工作面预注浆两种施工方案。后注浆法是在井巷掘砌之后进行的注浆工作。往往是为减少井筒涌水, 杜绝井壁和井帮的渗水和加强永久支护采取的治水措施。注浆法目前在井巷施工中应用十分广泛, 它既可用于为减少井筒涌水, 加快凿井速度、对井筒全深范围内的所有含水层 (除表土外) 进行预注浆的“打干井”施工, 又可对裂隙含水岩层和松散砂土层进行堵水、加固。在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂地层都可采用注浆法。

1.5 帷幕法

帷幕法的深度要穿过不稳定表土层, 并嵌入不透水的稳定岩层3m~6m, 在帷幕的保护下安全进行掘砌作业, 顺利通过不稳定含水地层, 建成井筒。

一般而言, 混凝土帷幕需分成若干槽段 (或称槽孔) , 依次进行槽段的钻凿井灌注混凝土, 即在触变泥浆的保护下, 用造孔设备先顺序钻凿直径为槽段宽度的钻孔, 然后将各钻孔连通构成槽段, 每个槽段钻凿到设汁深度后, 在泥浆条件下边灌注混凝土, 边置换出泥浆直至混凝土充满槽段。通过适当的接头施工把各槽段相互衔接后, 即筑成一个所需形状的地下混凝土帷幕。

就矿建井巷工程来说, 目前由于成槽机具设备、专业施工队伍和施工技术水平的限制, 帷幕法仅适用于深度不超过100m的含水不稳定表土层中的立井和斜井施工。

2 地层注浆技术特点与施工技术

2.1 注浆法的分类方法

2.1.1 按注浆工作与开挖、掘砌的先后顺序分为预注浆法和后注浆法:

(1) 预注浆法是在开挖或掘砌前所进行的注浆工作。根据施工地点不同, 预注浆法又可分为地面预注浆和工作面预注浆。地面预注浆一般是在建井准备期, 在地面打注浆孔进行注浆。这种方法作业条件好, 不占用施工工期, 但技术要求较高, 施工工艺也相对复杂。 (2) 工作面预注浆是在井巷掘进至离含水层一定距离, 在预留止浆岩帽或浇筑混凝土止浆垫的条件下, 从掘进工作面钻孔注浆;这种方法施工需占用施工工期, 作业条件不如地面有力, 有高压水时要有防护装置。

2.1.2 根据浆液对上体的作用机理分为充填注浆、渗透注浆、挤密注浆、劈裂注浆等。

(1) 充填注浆主要用于衬砌后、构筑物基础下的大空洞、破碎岩体及土中大孔隙的回填注浆, 用以加固整个岩土层以及改善岩土体的稳定性, 均匀传速岩土压力。 (2) 渗透注浆是把浆液均匀地注入岩石的裂隙或砂土的孔隙, 该种注浆基本不破坏受注岩土的结构和颗粒排列。 (3) 挤密注浆靠注入浆液的压力形成局部的高压区, 对周围土体产生挤压力, 在注浆点周围形成压力浆泡, 使上体孔隙减小, 密实度增加。 (4) 劈裂注浆是在较高的注浆压力下, 把浆液注入到渗透性小的岩土层中, 浆液扩散呈脉状分布。

2.2 注浆施工

2.2.1 注浆施工工艺内容

以地面预注浆为例, 注浆方式沿地层深度分段施工的顺序有分段下行式、分段上行式、一次全深注浆。分段下行式是指从地面开始, 从上向下钻一段孔, 注一段浆。每注一段后继续下延钻孔与注浆, 交替进行, 直到设计的最终注浆深度;分段上行式指一次钻到注浆终深, 使用止浆塞进行从下向上的分段注浆。一次注全深方式指注浆孔一次钻到注浆终深, 再对全深进行一次注浆。

2.2.2 注浆工艺参数选择的原则及注浆设计的主要内容

(1) 按注浆的目的和加固体力学特性、防渗特性, 确定加固范围, 进行注浆结构计算。 (2) 注浆量的计算要考虑注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程度。分别按渗透注浆、劈裂注浆、挤密注浆进行计算。 (3) 确定注浆压力。合理的注浆压力是注浆工程成功的关键, 压力太小, 浆液可能注不进去, 压力过大, 可能造成地面、基础、结构物的过量变形和破坏, 所以, 注浆压力要控制在边界条件允许的最大注浆压力内。 (4) 确定注浆孔的间距。浆液的扩散半径与浆液的流变特性、凝胶时间、注浆压力、注浆时间等因素相关。确定注浆范围和注浆半径后, 就可确定孔间距。孔间距的大小要尽量地发挥每个孔的作用, 又要考虑孔和孔之间浆液的相互搭接。

2.2.3 注浆材料选择原则

选择注浆材料要综合考虑浆液的可注性、凝胶时间的可控性、结石体的强度和抗渗透性以及浆液的稳定性。也要考虑浆液来源的难易程度及浆液对周围环境的污染性大小。 (1) 水泥注浆。水泥浆是由水泥和水调制成的浆液, 所有水泥有普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。水泥为颗粒性材料, 水泥浆属悬浊液。可注对象的渗透系数为10-1-10-3cm/s。适用于裂隙岩石或粗粒砂注浆、壁后充填加固。水泥浆液的优点是结石体强度高、透水性低, 而其可注性和稳定性较差、凝固时间长且凝固时间难以控制。一般在水泥浆中加入添加剂制成改性水泥浆液。 (2) 水玻璃类及其改性浆液。水泥一水玻璃是一种常用的注浆浆液。以水玻璃为主剂的注浆法。水玻璃浆液凝胶时间短, 可注性和可控性好, 结石体强度较高, 是被广泛应用的一种化学注浆方法。

摘要：本文主要阐述了井巷特殊施工方法主要有冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法, 地层注浆法的分类方法、注浆施工、注浆工艺参数选择的原则及注浆设计的主要内容等问题。

关键词：特殊凿井施工,方法,地层注浆,技术

参考文献

[1]马牛静.冻结技术在桥梁基础中的应用[J].西部探矿工程, 2007, 7.

[2]王哲, 龚晓南, 程永.劈裂注浆法在运营铁路软土地基处理中的应用[J].岩石力学与工程学报, 2005, 3.

[3]张红兵.浅探压浆技术施工工艺[J].中国科技博览, 2010, 7.

ⅣG型凿井井架的快速安装方法 篇2

1.ⅣG型凿井井架;2.12.卡兰;3.螺母;4.方斜垫;5.天轮梁;6.9.轴承座;7.高强度螺栓;8.平垫;10.天轮;11.井架钢梁;13.倒矸台层

一、工程概况

徐州矿务集团红山煤矿风井设计井筒全深330m, 为满足井筒后期改绞需要, 设计选用ⅣG型钢管井架, ⅣG型井架全高25.87m, 第一层平台高10.5m, 底部跨距15.3m×15.3m, 天轮平台尺寸7.0m×7.0m, 总重量58.541t。除G-14, G-18斜拉撑及扶梯等部件外, 共包含70个钢管件。ⅣG型凿井井架整体示意图如图1。

二、施工材料准备

(一) 井架主体准备材料。

M36×1800mm地脚螺栓16套, 包含1个平垫, 2个闭母;M27×110mm高强度螺栓32套;M24×90mm高强度螺栓96套;M24×80mm高强度螺栓1176套;M20×60mm高强度螺栓40套;除地脚螺栓外其余螺栓均配1个平垫, 1个螺母。保险带15根;麻绳4大捆;制作云梯使用的50×50mm L=600mm方木220根;元宝卡子15#30个;做接地极使用的Φ50.8mm镀锌钢管6m;做避雷针使用的Φ38.1mm镀锌钢管6m;拉紧揽风绳使用的5T手拉葫芦4个;安装井架钢管使用的2T手拉葫芦2个;铁板10mm 1m2, 斜垫铁L=350mm 32组;放线使用的铁丝18#3Kg;线绳子2捆;马镫27#8个;马镫20#8个;高压针式瓷瓶3个;避雷针1套;制做避雷针引线使用的钢绞线Φ13.3mm 50m;做留绳使用的Φ13.3mm钢丝绳200m;尖锥8个;撬棍4个;24磅大锤2把;电焊条Φ4.2mm 4箱;电焊条Φ3.2mm 2箱;电焊机2套, 附带做电焊机电源线的3×4+1×25电缆线2套、10mm2把子线、10mm2地线2套;20T螺旋千斤顶4个;氧气乙炔带子2套, 其中一套长度超过35m;割嘴4个;电焊把子2个;氧气把子2个;50m卷尺1把;7.5m钢卷尺4把;提料使用的棕绳Φ30mm 50m;挂保险带使用的镀锌钢丝绳Φ8mm 50m;梅花扳手36mm~41mm 8把;活口扳手600×65mm 1把;留绳时使用的Φ13.3mm绳头4m/根8个;放中线时用的钢锯2把, 锯条1盒。

(二) 井架天轮平台准备材料。

按设计要求准备天轮梁, 天轮及天轮梁卡兰, 每个天轮梁配4个卡兰;每个卡兰配1个方斜垫, 1个平垫, 2个闭母;每个天轮配8个高强度螺栓。

三、施工方法与每日工作量

(一) 凿井井架主体安装。

1. 施工第一天。

做好井架安装的准备工作。在工地地面用麻绳将长度L=600mm的小方木顺着井架绑在G-1, G-2, G-3, G-4, G-5, G-6上, 作为云梯以方便施工人员上下井架使用。在8根G-8钢管及8根G-10钢管的上侧同样绑一根小方木, 以作为施工人员在高空拔紧螺栓时的承力点。在地面将4个G-7裤衩盘形管件分别与L-1, L-2, L-3, L-4四根大梁用96套M24×90mm高强度螺栓连接。制作好准备拔紧井架螺栓时使用的吊篮。

2. 施工第二天。

使用一台25T吊车, 在地面用螺栓将G-5, G-6, G-12, G-13, G-17, G-19, G-20, G-22依次连好, 组装成对称的两扇。为方便组装并参照设计要求, 第一层螺栓均可选用M24×80mm高强度螺栓, 组装第一层对称的两扇井架管件共需要高强度螺栓448套。

3. 施工第三天。

每扇已组装好的井架上以G-5, G-6上端管子盘的盘孔为受力点, 利用4个马镫、4个5T手拉葫芦、4段长度为50m的Φ13.3mm钢丝绳及4个绳头制作揽风绳。以G-13, G-17管件上距离对称中线约3.8m位置的作为吊点, 使用2台25T吊车同时牵引一扇已组装好的井架, 为防止井架结构发生形变, 2台吊车应使用低速提升并尽量保持拉力均匀, 吊车上应有专业安装人员指挥吊车, 井架被提升到约90°时, 检查起吊设备及井架状态, 确认无误后再缓缓提升井架。井架微微离开地面约10mm时, 再次检查起吊设备及井架, 确认设备安全后方可继续提升。待井架被提升高度略超过井架基础高度时, 在井架每个基础上垫2根长度为1m的Ⅰ11工字钢及4组长度为350mm的精铁砂, 为调整井架高度做好准备, 再将井架缓慢调整至井架基础上方, 穿好M36×1800mm地脚螺栓。拉紧揽风绳后将其固定在地锚上, 调整手拉葫芦, 使揽风绳有力。在井架基础的支撑力、地脚螺栓阻力、井架自重和揽风绳的拉力共同作用下, 井架达到不会倒塌的状态。此时施工人员可以顺着制作好的云梯爬到吊点位置, 解除马镫、钢丝绳。另一扇组装好的井架也可依照此方法立起并留住。之后用吊车吊起两根G-11管件, 选用32套M24×80mm高强度螺栓。由施工人员将其与两扇井架连接拔紧, 然后可以松掉揽风绳。之后利用全站仪将矿方提供的坐标点引至井架上, 调整铁砂高度使井架中心线与两个坐标点保持在同一平面上, 利用水平仪找正井架水平度, 利用50m钢卷尺测量对角线长度, 调整铁砂高度使对角线长度一致。水平垂直都找正后再次利用经纬仪复查井架中心线, 使井架中心线与矿方给定的坐标线偏差在5mm以内。至此, ⅣG型井架第一层安装完成。

4. 施工第四天。

依次吊装一面的G-3, G-4, G-10共6个管件, 吊装好一后, 再将G-15, G-16组合梁吊装好, 再将另一面的6个管件用螺栓连接在井架一层管子盘上, 将4根G-14, G-18斜拉撑与G-3, G-4及组合梁连接, 最后将4根G-9管件与G-3, G-4连接起来, 连接G-9的过程中要合理使用手拉葫芦调节牵引G-3, G-4管件的钢丝绳, 使G-3, G-4管件的距离刚好可以放下G-9管件, 连接好G-9管件后, 井架第二层主体安装即完成。第二层共使用256套M24×80mm高强度螺栓, 40套M20×60mm高强度螺栓。

5. 施工第五天。

依次吊装G-1, G-2, G-8管件, L-3, L-4, L-5, L-1, L-2大梁。安装大梁时同样要合理使用手拉葫芦调节牵引G-3, G-4管件的钢丝绳, 使大梁下方螺栓孔与G-1, G-2管件上螺栓孔对应。要注意由于L-5大梁具有斜度, 大梁下面的垫板倾斜方向向下。井架第三层安装完成, 要注意G-1, G-2与大梁连接处要使用32个M27×110mm高强度螺栓。安装井架第三层需要408套M24×80mm高强度螺栓。

6. 施工第六天。

拔紧井架所有连接部位的螺栓, 使用1台25T吊车和吊篮将人员提升至需要紧螺栓而人员又不好到达的位置, 例如, G-7与G-8管件连接处, 其余可以通过云梯到达的位置可安排施工人员直接拔紧螺栓。由测量技术人员利用全站仪将矿方提供的井筒中心线引至井架第三层大梁对称中心, 第二层G-11管件对称中心, G-13与G-17的接合处作为井架及天轮平台中心线。

(二) 凿井井架天轮平台安装。

1. 施工第七天。

借用已经引到大梁上的井筒中心线的点来确定井架中心线, 在天轮平台上预先划出天轮梁的中心线, 由电焊工使用氧气乙炔将天轮平台上突出不平的地方扫平, 之后用25T吊车将天轮梁按照设计依次吊装到天轮平台上摆好, 天轮梁就位后, 再由电焊工在天轮梁相应位置上割出卡兰孔, 用吊车将天轮平台卡兰吊装到天轮平台上, 以备安装卡兰。卡兰上带有2个闭母及1个方斜垫, 其作用是将天轮梁紧固在井架第3层大梁上, 每个天轮梁由4个卡兰固定。靠近井架边缘的天轮梁如果无法用卡兰紧固, 则直接焊在天轮平台上。

2. 施工第八天。

用卡兰将天轮梁固定在井架大梁上, 在青稞纸上画出天轮轴承孔图样, 在天轮梁上依照图样画出孔眼, 再由电焊工割出孔眼, 使用25T吊车将天轮依次摆在天轮梁相应位置, 使用M24×150mm高强度螺栓将其安装在天轮梁上, 每个天轮配8个螺栓, 每个螺栓配2个闭母, 1个平垫, 1个方斜垫。最后, 为避免实际应用天轮出现刮绳问题, 要利用三角函数验证天轮安放的位置是否合理, 确认无误后天轮平台即安装完毕。

(三) 凿井井架外部设施安装。

井架主体及天轮平台安装完毕后, 要完善扶梯, 根据施工设计安装倒矸台, 复查井架十字中心线, 浇灌井架基础。

四、效果评价

徐州矿务集团新疆红山煤矿风井ⅣG型凿井井架主体及天轮平台安装工程从2013年9月17日开始至2013年9月25日结束, 通过合理的施工方法, ⅣG型凿井钢井架主体安装工期6天, 天轮平台安装工期2天。整个工程安全无事故, 达到施工设计要求, 取得了较好的经济效益, 其方法值得推广。

摘要：在煤矿立井井筒施工建设过程中, 凿井井架担负着重要的提升任务, 根据待建井筒深度的不同, 应选用不同型号的钢井架。提高井架的安装速度可以为施工节约成本并减少工期, 本文以江苏省矿业工程集团建井工程处中标的徐州矿务集团红山煤矿风井ⅣG型钢井架为原型, 详细介绍了安装钢井架的安装方法及每日工作量, 此方法结合了钢井架安装常用的“接装法”与“分扇组装法”, 提高了井架的安装速度, 其方法值得推广。

关键词：ⅣG型凿井井架,施工材料,施工方法,每日工作量

参考文献

[1] .潘亚子, 李珩.提高凿井井架安装速度技术措施[J].煤炭工程, 2009

[2] .张名清.Ⅱ型钢管组合井架“分片组立法”安装[A].全国矿山建设学术会议论文选集[C], 2004

凿井井架作为永久井架的改造 篇3

凿井井架是悬吊凿井设备、管缆和承载翻矸设施的构筑物, 是建井工程的主要临时工程之一, 担负着井筒掘砌中的提升任务, 多为钢结构构造。一般来说凿井井架是不符合永久井架条件的, 建井后期需将其拆除, 再安装永久井架。存在着旧结构拆除和新井架基础和设备安装工作接替问题。

1 凿井井架改造成永久井架的原因

某矿井新风井井筒直径5.5 m。在新风井施工井筒到底后, 经必要性论证分析需要临时改绞, 以分担井下排矸和材料运输工作。根据井架的处理方式初步拟定了两种施工方案:

方案一为改造施工凿井井架方案:将井下马头门方位修改为南北方向;地面工广布置与现布局一致;凿井井架在校核其强度满足改绞后提升要求的前提下可以不动, 节省拆除和安装施工工期和费用;压风管、排水管和风筒在原井壁固定位置不变, 增加一趟风筒;在原立井施工布置的φ2.8 m绞车位置, 拆除该绞车及基础并重建φ4.0 m双滚筒绞车基础, 安装绞车并建绞车房;预计工期需45 d。

方案二为更换新井架方案:将井下马头门方位与地面稳绞南北方向成44°角布置;地面工广布置与现布局倾斜44°;原井架拆除, 施工永久井架基础 (每个基础下方设5个混凝土预制桩或灌注桩) , 安装永久井架;压风管、排水管和风筒全部拆除, 重新进行井壁固定, 并增加一趟风筒;安装绞车并建绞车房;预计工期需3个月。

方案一可避免井架拆除、基础施工和安装, 避免井筒内各管路重新敷设, 具有投资少、占用井口工期短、不影响矿井排水问题等优点。方案二新建井架方案影响到地面工广整体布局, 总施工工期时间长, 且施工费用经测算较方案一增加约300万元。改绞工作面临着改造凿井井架为永久井架和新建永久井架的选择, 既有凿井井架能否改造成符合满足提升要求的永久井架, 则成了方案取舍的关键问题。

2 凿井井架的改造设计

凿井井架作为永久井架使用, 主要欠缺在防撞梁、过卷缓冲及托罐装置上。凿井井架既有的防撞梁兼做天轮平台梁使用, 且缺少过卷缓冲装置及托罐装置, 均不符合现行《煤矿安全规程》及《矿山井架设计规范》的要求。此外, 旧井架作为永久井架使用, 提升荷载及提升角度都有较大改动, 其自身强度及稳定性是否满足安全要求, 也需进行设计计算复核。

2.1 凿井井架的主要参数

该矿井凿井期间使用的井架为ⅣG型凿井井架, 井架高25.87 m, 基础顶面至第一层平台高为10.5 m, 井架底跨尺寸为15.3 m×15.3 m, 天轮平台尺寸7.0 m×7.0 m。

2.2 改造后的提升系统的主要参数

提升容器:1 t矿车双层单车铝合金单绳罐笼, 防坠器及楔型绳环自重2 370 kg。罐道钢丝绳:密封钢丝绳40-ZT-1570普SGB352-88, 公称直径40 mm, 单重9.03 kg/m, 公称抗拉强度1 570 N/mm2。防坠器型号:BF-122型, 自重435 kg, 最大终端荷重82000N, 最大计算制动力188600N。缓冲钢丝绳:6×19S+FC-1770, 公称直径34 mm。矿车:1 t标准矿车, 型号MGC1.1-6A, 自重610 kg, 载重1 800 kg, 容积1.13 m3。提升钢丝绳:18×7+FC-1670 (GB/T8918-2006) , 公称直径42 mm, 单重6.88 kg/m。提升机:2JK-4.0/22E单绳缠绕式提升机, 滚筒直径4 000 mm, 滚筒宽度2 200 mm, 最大静张力260 k N, 最大静张力差180 kN。天轮直径3 500 mm。

2.3 凿井井架的改造设计

井架改造设计应尽量将凿井井架主体保留, 减少对凿井井架主体的改动。改造主要涉及以下几个方面:在天轮平台上布置钢丝绳罐道装置;更换天轮平台钢梁用以安装提升天轮等其它相关设备;在凿井井架中间新增型钢立架, 用于安装过卷缓冲及托罐装置并布置新防撞梁。

井架改造立面简图如图1所示。

该设计方案的优点是:钢丝绳罐道装置布置于旧凿井井架上, 使提升钢丝绳的合力线贴近井架斜腿, 受力更为合理, 增强了井架的抗倾覆能力。防撞梁及托罐装置布置在新的型钢立架上, 既方便了设备的选型和布置, 又减少了既有凿井井架的受力, 便于设计模型的建立和计算分析。从施工角度上讲, 该方案也减少了人力和物力的投入, 降低了改造施工难度。

将相关井架改造数据资料提交设计单位进行复核计算。计算结果表明, 该型凿井井架经适当加固后, 其性能完全满足提升要求, 是可以实施的。

3 井架改造实施

当井筒触底完成后, 可按前述方案一进入工程实施, 主要分以下几步: (1) 先进行井筒及井下口定向, 并校核井筒中心线, 放出井上、下口安装用垂线和钢梁安装定位点, 并完成相关井巷配套工作; (2) 进行井下临时水泵、变电所内设备及各管路的敷设, 与此同时进行托罐梁、罐道钢丝绳固定梁、缓冲钢丝绳固定梁的安装; (3) 拆除封口盘、吊盘, 安装新立架结构, 同时改造安装天轮平台; (4) 拆除凿井期间天轮及悬吊梁等辅助设施, 安装新的天轮平台梁及天轮, 安装钢丝绳罐道及缓冲钢丝绳; (5) 进行其他设施安装工程。

4 结语

利用永久设施凿井的研究与实施 篇4

我国从二十世纪50年代起就开始在一些矿井建设中推广提前建永久建筑、设施, 为矿井建设施工利用。煤炭部1965年又把它作为“立井井筒施工二十项经验”之—在全国推广。二十世纪60年代末至70年代初大屯矿区和兖州矿区在利用永久建筑物建井的范围和面积上更有新的突破。一些矿井在建设中除对一般性工业厂房和民用生活福利设施进行利用外, 还把利用范围扩大到场外35k V输电线路、场外公路、供水水源井和水塔、场外通信线路、排矸场等, 为矿井建设的正常连续施工、少占农田、减少工业污染等积累了经验。但随着矿井建设管理水平的不断发展, 对利用永久设施和临时工程凿井的认识也在不断变化, 值得结合当前形势进行进一步研究, 指导矿井更好的建设。

二、利用永久设施凿井发展历程浅析

(1) 在计划经济时代, 国家要求本着因陋就简的原则对大临工程进行安排, 力求从源头节约资金, 此阶段主要以大临工程为主。然而, 也存在一定的负面影响, 因陋就简在一些人心目中可能派生为随意性, 大临工程设置时, 往往不作周密的统筹安排, 与地面永久工程位置时有碰撞、干扰并延误建设进程, 此类事件在二十世纪60年代大、中、小三线建设时期, 因设计图纸不能及时到位而频频发生;其次, 拆除下的大临工程材料复用率极低, 基本是大堆工业垃圾, 资金无从回收。

(2) 针对上述弊端、一些精明的工程处于二十世纪60-70年代就提出了大临工程与永久工程相结合的对策, 并在力所能及的范围内付诸实施。伴随着对永久工程利用的展开, 部分矿井充分利用永久设施, 将矿井的办公楼、食堂、宿舍、车间、仓库等所有生产和生活服务设施全部建成, 除凿井措施工程外全部利用永久设施, 达到了充分利用永久设施的目的, 由于处于计划经济时代, 资金全部由国家提供、无偿使用, 所以经济上可行, 但同时也增加了准备工作量、延长了准备工期。

(3) 伴随市场经济体制的改革和建设项目业主责任制的实施, 情况发生了很大变化, 资金使用上从无偿使用变为有偿使用。在施工采用承包制下, 矿井建设中无论是利用永久设施还是建临时工程, 凿井措施费和临时设施费都要单列支付给施工单位, 在此情况下施工准备期建大量永久工程供施工单位使用, 一是延长了准备期从而延长矿井建设总工期, 二是初期投资大、增加了业主的还贷利息。对于永久设施的利用, 需要甲乙方统一认识、充分论证, 特别是对工程费用的划分、永久设施利用的费用计取, 需要双方达成共识, 否则, 永久设施的利用不但起不到应有的作用, 而且会损坏双方的合作关系, 更甚者, 阻碍工程建设管理, 影响工程进度, 给矿井建设带来巨大的损失。

三、永久设施提前利用的原则

(1) 利用永久设施为建设服务, 在矿井开工之前或建设初期建造大批标准较高的永久建筑, 势必造成初期资金紧张, 其建设工期也较建造临时工程长。因此利用哪些永久设施, 必须从技术上、施工工期安排上和经济上充分进行比较, 确实有利时方可利用。

(2) 利用永久设施建井, 必须在施工准备期内或使用前完成, 否则不仅不能充分发挥作用, 而且会拖后矿井开工日期。

(3) 生产性永久建筑物的利用应优先和永久设备的利用相配合, 特别是井口永久设施和提绞设备的利用必须在技术上充分保证, 以满足施工和安全的需要。在永久建筑物和设备的结构特征、技术性能与施工需要不一致时, 应采取临时加固或改造措施, 以防损坏。

(4) 为了保证可利用的永久建筑物和构筑物能在使用前建成, 设计图纸、设备器材供应必须满足施工计划要求。为避免和防止施工准备期内永久工程施工过分集中而影响其他准备工作, 所利用的永久工程应根据施工准备期及施工各阶段的需要和人员进场的具体情况, 合理统筹安排, 分期分批进行施工, 并随着工程的展开逐步增加施工力量。

(5) 加强对提前利用的永久建筑物、构筑物和设备的维护保养, 避免发生损毁或非正常磨损, 影响移交生产后的正常使用。

四、利用永久设施凿井的主要影响因素

1、经济效益是核心

矿井建设管理的一大控制就是投资, 在临时工程和永久设施的设置上, 需要考虑的因素很多, 但抉择的根本因素是经济效益, 在施工条件均具备的条件下, 采用临时工程和永久设施, 对矿井建设工期均没有影响, 需要对比二者对矿井建设的总体投资的影响, 根据对投资的分析, 决定是采用临时工程还是永久设施。

很多矿井采用总承包、费用一次包死的方式, 不论是否施工临时工程, 凿井措施费和临时设施费都是计取, 这给使用永久工程在结算上带来了一定的困难, 只有在甲、乙双方实现共赢、认识一致的基础上, 才能确保设置的合理性, 这就要求, 在前期, 甲、乙双方要对施工组织方案和利用永久设施进行充分的分析和协商。

2、工期是主导因素

工期就是效益, 在永久设计工程不变的情况下, 建井工期越短, 井巷工程辅助费越少, 矿井越早见效益, 不论是对建井投资还是矿井投资效益, 都是有利的。如果工程对建井工期有影响, 那需要综合分析采用临时工程和永久设施对矿井总投资及投产后的经济效益的总体影响, 确定是采用临时工程还是永久设施, 由于工期对建井投资和投产后效益影响很大, 一般, 采用对建井工期有利的方式, 当然, 若前期使用永久设施造成的投资过大, 也存在缩短建井工期, 但总体投资和投产后经济综合效益下降的情况, 所以最终还是以经济效益分析结果而定。

3、矿井建设管理发展影响使用情况

伴随着矿井建设水平的发展和建井管理体制的改革, 在利用永久设施凿井方面的认识和具体实施情况也不断发生变化, 如果从国家投资总体角度出发, 在不影响建井工期的情况下, 用永久设施, 减少了临时工程施工和拆除时间, 节省材料和资源, 对国家总体投资越有利, 所以二十世纪60-90年代, 国家实行计划经济, 矿井建设项目由国家统一投资和管理, 推广利用永久设施凿井的模式得到了很大的发展, 进入到90年代以后, 随着建设项目业主责任制的推出, 建设资金采用贷款长息有偿使用, 业主自负盈亏, 甲、乙方在企业自身的利益基础上, 对永久设施凿井的利用非常慎重, 部分永久设施的使用, 对国家整体效益来讲有利, 但对甲、乙方的投资和效益存在影响, 而没有得到使用, 为此, 建议对利用永久设施凿井方面的投资、费用划分、利息计取方面国家应进行适当优化, 加大利用永久设施的积极性, 实现甲、乙、政府三方共赢的局面, 实现建设效益的最大化。

摘要：矿井建设中, 需要配套大量的临时性、半永久性工程, 待工程结束后, 这些临时工程又要拆除或者报废, 造成人力、物力、财力的大量浪费, 如果能用部分永久建筑 (设施) 代替临时工程, 就可节省资金和材料, 取得可观的经济效益。随着矿井建设管理水平的不断发展, 对利用永久设施凿井的认识也在不断变化, 值得结合当前形势进行进一步研究, 指导矿井更好的建设。

关键词：矿井建设,优化工期,主要矛盾线

参考文献

凿井绞车电控系统的技术改造 篇5

1 改造方案

目前, 建井行业常用凿井绞车为JZ-16/800 A型和JZ-10/600 A型。绞车的控制方式采用低压电气进行控制, 每台绞车配备1台电控柜。建井施工所用绞车根据井筒设计不同, 所用的数量也不同, 一般在10～15台。绞车集中安装在井架两侧, 绞车的操作采用人工控制, 在起落模板和吊盘时每个控制柜配备1名操作人员, 根据井口发出的信号, 进行1台和多台绞车的启动和停止。

改造后, 凿井绞车集中控制系统要将所有的绞车控制集中到1个控制柜上, 要求1个人完成所有绞车的控制, 且控制地点要设在井口。这样, 既能减少操作人员, 又能节省起落模板和吊盘的时间, 减少操作失误。为了节约改造成本, 集中控制仍然采用继电器控制, 在原有控制柜的基础上进行改造, 通过控制每个控制柜的操作系统来实现规模控制。

2 系统设计

控制系统分为绞车控制系统、集中控制主回路、集中控制辅助回路和集中控制安全回路几个部分。绞车控制系统控制每台绞车的电机运转;集中控制主回路控制每台绞车控制系统的辅助回路, 集中控制辅助回路控制集中控制主回路动作;集中控制安全回路的作用是检测每台绞车在运行时是否存在断相、过电流、欠电压以及绞车的制动闸和工作闸工作是否正常, 在紧急情况下, 通过该回路可远程切断总电源。安全回路如果存在问题, 则绞车远程控制不起作用, 这时只能在每个绞车控制柜上操作绞车。3台10 t绞车的电路图及其远程集中控制系统电路如图1、图2所示。

3 工作原理

集中控制系统的控制采用继电器远程控制方式。由于控制系统电流较小, 故在系统中采用20 A接触器来控制每个绞车的控制回路, 继电器的1个主触点控制1台绞车的独立控制系统里的1个辅助回路的启动按钮。以3台绞车的控制为例, 控制上升和下降各用1台接触器。如图2所示, 接触器分别为KM1、KM2。每条控制线路中都设有通断主令开关、保险和状态指示灯。通过主令开关来接通和断开每条控制线路。在接通状态下, 该台绞车的状态指示灯点亮, 该条控制回路就可以被操作, 反之则不能被操作, 从而实现绞车既能同时启动, 又能分别启动。在安全保护方面, 在每台绞车控制柜中都装有过电流、欠电压、断相的电机综合保护器 (JBD) , 其常闭触点串联到安全回路中。安全继电器AC装在集中控制辅助回路中, 当其中1台绞车发生故障, 安全回路就会动作, 远程集中控制就不起作用。这样, 就不会发生因某台绞车出现故障而造成起落设备时出现事故。每台绞车的制动闸上装有行程开关SQ, 当绞车停止时, 制动闸抱闸, 行程开关SQ常开点闭合, 抱闸指示灯亮, 这时可以安全停电;如果发生制动闸不能制动, 行程开关SQ常闭点接在总电源失压线圈SY中, 总电源就会自动跳闸, 进行安全停电。在两边绞车群电源总线上装有带欠、失压脱扣器的CM1-630/3350型断路器, 在远程控制柜中通过控制欠电压脱扣器SY, 就能实现在紧急状态下停掉总电源。在每个绞车控制柜中安装一个主令开关KK来实现远程和近程转换, 当远程出现故障时, 为了不影响正常施工, 可以把开关转到近程位置, 在控制柜上操作绞车。

4 结语

在井巷工程施工中, 集中控制系统改造的投入成本小, 改造后的系统结构简单, 容易安装调试, 安全性较好, 维护量小, 故障率低, 远程和近程都可以操作, 特别是能为施工单位减少人员配备, 缩短了施工时间, 提高了施工效率。

摘要：针对立井井筒施工的凿井绞车使用特点, 在现有凿井绞车控制系统的基础上设计出一套单独的远程控制系统, 解决了凿井绞车在使用中因缺少集中控制引发的一些问题。

凿井绞车集中控制技术应用 篇6

稳车集中控制系统由电源柜、操作台及各稳车控制柜组成, 其中模板控制柜专门定制, 将4台稳车加速控制元件集中安装在1个控制柜中, 采用同一个时间继电器、中间继电器来控制4个交流接触器, 达到同步启动运转的目的。

在集中控制操作台上, 利用主令控制器来控制中间继电器 (安装在集中控制台内) , 将所控稳车的主令控制器相应触点连线全部引出, 分别接在相应的中间继电器的常开触点上, 即可实现集中控制, 其电气集中控制原理如图1所示。图1中K1~K12、TA1~TA12、ZA1~ZA12、FA1~FA12、J11~J93共21个继电器和主令控制器LK, 以及各种相应指示和电流表均安装在集中控制操作台内。操作台上有总启停开关和急停开关。在紧急情况下按下急停开关, 可切断操作台上的总电源[1]。

2 PLC集中控制系统

选用1台西门子S7-200PLC型可编程控制器, 多块扩展模块, 分别对2个稳车群进行控制。采用PLC进行集中控制, 技术先进, 性能稳定, 安全可靠, 维护量极少 (基本属于免维护) ;且显示直观, 一目了然;PLC集中控制系统能够实现不同种类稳车之间的闭锁, 同种稳车可同时选择。所有稳车均可实现正反向运转及加减速[2]。其主要组成原理如下: (1) 系统总体构成。整个系统由计算机监控系统和PLC及仪表控制系统组成, 经电缆连接构成一套完整系统。计算机监控系统采用MCGS组态软件和控制器双向通讯, 实现远程参数显示、集中监视、保护报警和管理功能。其监测监控原理如图2所示。PLC及仪表控制器系统对多路张力模拟量输入信号进行数据采集, 完成上限和超上限 (分别指超载和严重超载) 报警和联锁功能, 同时完成多台稳车张力平衡的上限和超上限报警和联锁功能, 并上传采集数据, 接受远程控制指令和预设参数、执行控制指令。 (2) 稳车钢丝绳张力平衡监测系统。控制方式:系统具有两种工作方式, 一个是单台稳车工作方式, 在钢丝绳超载时报警, 严重超载时联锁停机, 避免安全事故的发生;第二种是多台稳车工作方式, 除具有单台稳车系统的保护功能外, 还具有保持各钢丝绳张力平衡, 严重不平衡 (超差) 时报警, 自动或人工停车并解除故障, 避免各钢丝绳不平衡造成的安全事故发生, 同时两种工作模式可实现手动或自动切换;其管理功能:通过组态模拟动态画面实时显示绞车钢丝绳张力运行工况及运行参数;显示主要参数实时曲线和历史曲线并具有历史数据查询功能;实时显示钢丝绳使用时间和使用频次, 提示钢丝绳的预检修时间;根据专家系统预估钢丝绳的使用寿命, 超前提醒用户, 保证按预估的使用寿命更换钢丝绳, 定时检查和保养, 做到科学管理, 安全生产。

3应用效果

此项技术成功运用于国投新集能源股份公司口孜东主井、杨村矿回风立井和山东济宁安居煤矿主井等工程, 其中杨村矿回风立井井筒净直径7.8 m, 最大荒径达12.6 m, 井筒深度986.9 m, 表土段采用冻结法施工, 冻结深度800 m, 砌壁模板采用4根钢丝绳悬吊并应用了PLC控制多绳平衡升降技术, 简化了稳车操作程序, 减少了作业人数, 脱模便捷、升降快速、找线简便准确、提高了施工速度, 有效地避免了人为操作造成的卡模、钢丝绳超载断绳、模板失稳坠落伤人等安全质量事故, 为以后模板工程施工提供了经验。井筒砌壁过程中, 模板未发生变形、脱模困难、钢丝绳受力不均、模板卡阻等影响生产的现象, 井壁质量优良, 得到了甲方的好评, 取得了良好的经济、社会效益。

摘要：稳车 (凿井绞车) 集中控制系统, 是指在矿山立井施工中为实现数台稳车同步起落升降而设计安装的一种电气控制系统。实行稳车集中控制可使悬吊吊盘、模板、稳绳等稳车同步运行, 保证安全作业。分析了现有的继电器和PLC两种集中控制系统组成原理、功能、特点及应用实例。近年来, 稳车集中控制技术水平不断提高, 该技术成功应用于国投新集和山东济宁等一些矿井, 取得了良好的效益。

关键词：凿井绞车,继电器控制,PLC控制,功能,应用效果

参考文献

[1]罗德刚.凿井绞车集中控制在立井施工中的应用[J].科技与企业, 2013 (5) :21-22.

凿井水下底卸式自动卸料吊桶 篇7

关键词：载荷,容积,抗拉强度,破断力,安全系数,屈服极限

0 引言

底卸式自动卸料吊桶方便了现在凿井施工中, 在水淹井筒后, 吊桶下到井筒水下卸料的工作, 座钩式吊桶和底卸式吊桶已不能适应这种要求, 因此, 为了满足这一对吊桶的新的需要, 结合实际需求, 有针对性地对吊桶进行了改进。下面是对这种吊桶的探讨研究。

1 底卸式自动卸料吊桶的计算

1.1 计算基础

吊桶主绳总载荷

(1) 吊桶桶身自重:877kg

(2) 混凝土容重:2200kg/m3

(3) 混凝土总重:2200kg/m3*1.5m3=3300kg

(4) 总载荷为2P

2P=4177kg

吊桶主要构件的材质

(1) 吊桶主钢丝绳:

钢丝绳型号:6*19—15.5

主钢丝绳的最小破断力:118k N

主钢丝绳的最小安全载荷:2402.5kg

主钢丝绳的安全系数:6.5

(2) 销轴:

45号优质碳素钢 (GB/T699—1999)

强度极限:σb=600MPa

屈服极限:σs=355MPa

(3) 桶身及耳环板:

Q345低合金结构钢 (GB709)

强度极限:σb=400MPa

屈服极限:σs=345MPa

伸长率:δ10 (%) ≥8

断面收缩率:ψ (%) ≥30

(4) 铆钉:

3号普通碳素钢 (GB38—76)

强度极限:σb=410N/mm2

屈服极限:σs=240N/mm2

(5) 滑动轴的材质:

65Mn碳素弹簧钢 (GB/T13304)

淬火温度:840℃

回火温度:500℃

淬火介质:油

抗拉强度:σb=980MPa

屈服极限:σs=784MPa

(6) 偏心体的材质:

Q235普通碳素结构钢 (GB/T709—2006) ≌

抗拉强度:σb=375-500MPa

屈服极限:σs=235MPa

1.2 安全系数

根据GB/8918—2006《重要用途钢丝绳》的规定, 吊桶主绳 (即吊桶桶梁) , 按极限 (破断) 强度计算。

主绳安全系数:nb≥8

连接装置的安全系数:nb≥13

由于吊桶的耳环板等构件采用了延展性能较好的材料制成, 其伸长率在δ5≌20%以上, 在弯曲应力的校核计算中, 均使用弹性变形力。当构件的最大应力达到屈服极限时, 构件并不因此而破坏, 还有较富裕的后备的承载力。

2 底卸式吊桶的工作原理

吊桶是由桶体1、底架6、偏心钩体7、托轮架9、滑道12、调紧装置8、底门板1等组成, 当吊桶工作时, 主提升提紧, 由于主绳与副绳和主提升是用鸡心环相连拉, 主绳与副绳就相应地拉紧, 由于调紧装置8与偏心钩体7相钩, 所以, 此时底门板关闭;在装填混凝土后, 主提升提起吊桶下放到井筒中, 进入井筒水中直至井底。此时由于吊桶已经在井底, 主提升不再拉紧, 主绳与副绳也不再拉紧, 副绳下段在偏心钩体和混凝土重力的作用下脱钩, 底门板打开, 混凝土自动卸下, 然后提紧吊桶, 主绳拉紧, 吊桶缓缓升起, 完成一个工作循环。

但由于吊桶是始终在一个地点卸料, 几次以后, 卸料地点就会出现凸起, 吊桶再次落下时就会发生顷斜或歪倒现象, 但在吊桶顷斜或歪倒的过程中, 吊桶也会在偏心钩体7和混凝土重力下, 自动脱钩, 不影响自动卸料。

3 底卸式自动卸料吊桶的计算

底卸式自动卸料吊桶计算尺寸如图2所示。

吊桶是由以下两个部分组成的, 一个桶体V1, 另一个为内导向板组成的中空体V2。吊桶的实际容积V=V1-V2。

3.1 吊桶的容积计算

(1) 吊桶V1的容积

(2) V2空腔体的计算

(3) 吊桶的实际容积V

3.2 桶的重载荷吊计算G

(1) 吊桶的容积:V=1.5m3

(2) 混凝土容重:2200kg/m3

(3) 吊桶桶身自重:877kg

则吊桶的容重为G1

吊桶的总重为

G=吊桶桶身自重+吊桶的容重=877kg+3300kg=4177kg

3.3 吊桶主绳 (即桶梁) 与副绳的计算

吊桶在重载荷、空载荷的主绳 (即桶梁) 与副绳的受力计算。

由于吊桶在重载荷时, 是两根主绳和两根副绳同时受力, 角度相同, 且受力均匀, 所以只要计算一根钢丝绳的受力情况即可。钢丝绳受力如图3所示。

(1) 吊桶在重载荷时总重G=4177kg;钢丝绳6*19-16;

主绳的所受的力F1=F2且与副绳所受的力F3=F4相等:F1=F2=G/2*COSθ

式中

θ=55°;G=4177kg。

(2) 吊桶在重载荷时总重G=4177kg;钢丝绳6*19-16;

主绳的所受的力F1=F2且与副绳所受的力F3=F4相等:F1=F2=G/2*COSθ

式中

则

主绳与副绳受力相等, 四根绳受力分力为:

钢丝绳的最小破断力为12000kg, 主绳、副绳的安全系数为:

以此得出主、副钢丝绳的安全系数符合《煤矿安全规程》的要求。

(3) 吊桶在空载时的自重G1=877kg。

吊桶在空载时, 由于副绳已脱开, 不再受力, 只有主绳受力。且两根绳受力相等, 所以只计算一根绳受力即可。

则安全系数为:

安全系数符合《煤矿安全规程》的要求。

4 结论

对此, 经过反复的研究对比, 我们研制出一种专门用于井筒水下自动卸料的自卸式吊桶。这种吊桶不仅结构简单, 便于加工应用, 而且能够满足水下各种恶劣环境, 即使在吊桶在发生倾斜及歪倒的情况下, 也能完成自动卸料的工作。因此, 在实际应用上得到了良好的效果。平顶山市中平能化集团建井一处在六矿风井、一矿北三回风井发生水淹井筒时, 都采用此吊桶进行了回填井筒工作, 取得了十分好的效果。也对此种吊桶进行了一个好的验证。

参考文献

[1]MT/T 540-1996, 底卸式吊桶[S].

[2]MT/T 539-1996, 煤矿用电动锚杆钻机.通用技术条件[S].

[3]唐建新, 鲁再青.底卸式吊桶[P].中国专利:CN2116093, 1992-09-16.

[4]常士朋, 白海仙.立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法[P].中国专利:CN1078016, 1993-11-03.