CN1434191A - 深井***成井施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的深井***成井施工方法属于竖井开挖技术领域。提出一种深竖井一次***成井的施工方法。采用在深竖井全断面上钻三种类型***孔,第一类沿圆形井周边布钻周边光面***的岩石预裂孔,第二类在井周边预裂孔的内侧布钻岩石破碎孔,第三类在竖井轴心区布钻粉碎孔。预裂孔采用不耦合空气柱间隔装药,破碎孔和粉碎孔采用常规的不耦合连续装药,每个药孔均采用双瞬发***和导爆索的双起爆网路起爆,粉碎孔采用空心孔与装药孔相间配置,采用微差毫秒***延时,预裂孔装药先爆,后续粉碎孔装药和破碎孔装药同时起爆。井深在钻孔允许偏斜度内可达任意深度,可实现直接从下巷道出渣料。
Description
技术领域
本发明的深井***成井施工方法属于竖井开挖技术领域。
背景技术
竖井掘进是地下工程施工中最难的一环。采用***技术是提高竖井进度的基本条件之一,深孔***施工方法很多。文献报道也较多。例如,长沙矿山研究院昆明土岩***会议论文,题为【竖井深孔***】(见中国国防科技信息中心馆藏GF06924);石油工业部地下油库工程公司1981发表的一篇文章,题为【竖井深孔分段光面***法--在地下油库工程中的应用】(见中国国防科技信息中心馆藏GF39234)。传统的竖井开挖多用下行施工法,即自上而下钻孔、***、排烟、排险、出碴、修整、支护、测量等,如此反复循环,逐渐向下开挖。用这种施工方法,因井下作业面狭窄、通风困难、升降频繁、作业条件十分恶劣、工效非常低,遇有坠落物或其它险情时,井下作业人员无处躲避,故在破碎岩体中开挖竖井,属于劳动强度大、安全难保障的作业之一。由于井壁围岩钳制条件所决定,下行施工法的掘进,不论采用锥形掏槽法或是台阶***法,所需***单耗量通常都在3.0kg/m3以上。从试验掘进中看到:这种装药量的***,对围岩损伤扰动比较严重,在岩石较破碎的情况下,使得井壁经常出现超挖或坍塌现象,给后续施工带来许多困难。另外,循环掘进中的重复***扰动,对附近坑道围岩的累积影响也不容忽视,它可导致已经破碎的岩体进一步松动,使本来已经处于围岩复杂应力作用下的坑道支护结构雪上加霜。这种施工方法的钻爆作业,还受到上个循环中支护混凝土龄期的制约,致使施工周期加长,难以满足竖井施工的进度需求。竖井的另一种传统开挖方法是上行施工法,它是借助吊罐或作业平台自下而上的进行掘进施工。这种施工方法,除不用人工井内出碴外,下行施工法的缺点它都具备,并且危险性更大。所以只有百米以上的大深井施工有时用它,一般情况下不常用。
另外,还有全断面钻孔,将井分段装药、采用多段***后退延期***法。这种施工方法的药包布置、分割堵塞段长度要求非常严格,起爆网路十分复杂,施工人员难以掌握。操作稍有不当,在后退上行延期***过程中,极易出现中间“夹生”现象,并且后起爆的炮,也常常因遭受挤压破坏而发生拒爆,这都给爆后处理增加了难度和危险性。此法从岩石破碎理论基础上看,并没有脱开利文斯顿的***漏斗破碎原理,它也是用药量消耗大、***效果差的药包单独作用来破碎岩石的,对保护围岩稳定,保证安全施工没有多大作用。
综上所述,现有的竖井施工方法难以满足工程需要。
发明内容
本发明的目的是提出一种新的深井***成井施工方法,深井***成井施工方法的特征是:采用在深竖井全断面上布钻三种类型***孔,第一类为岩石预裂孔,布在圆形井周边轮廓线上,预裂孔孔径70mm,孔距8~9倍孔径,线装药密度0.5kg/m,第二类为岩石破碎孔,布在井周边预裂孔内侧,距井周边1000~1500mm,孔径100mm,孔距600~1000mm,线装药密度2.25kg/m,第三类为岩石粉碎孔,布钻在竖井轴心区,孔径100mm、线装药密度2.25kg/m,孔距≯300mm,粉碎孔与破碎孔之间的宽度600~1000mm,预裂孔、破碎孔和粉碎孔下端用木楔和炮泥封赌,预裂孔采用不耦合空气柱间隔装药,破碎孔和粉碎孔采用常规的不耦合连续装药,预裂孔、破碎孔和粉碎孔装药后上端用炮泥封赌,每个药孔均采用双瞬发***和导爆索的双起爆网路起爆配置,粉碎孔的装药孔与空孔采用相间配置,装药孔***以空孔为临空面,空孔与装药孔截面积之比为1∶1,装药粉碎孔采用不耦合值为1.7~1.9的装药结构,粉碎区空孔与装药孔体积之和≥实岩体积20%,整个***采用延时25~50ms的预裂孔先爆,破碎孔和粉碎孔后续同爆的两段微差毫秒***。
本发明的深井***成井施工方法的优点是成井深度在钻孔允许偏斜度内,不受深浅限制。***后在井周边形成预裂缝,周边与破碎孔之间形成岩石龟裂区,粉碎孔与破碎孔之间形成岩石破碎区,井轴附近形成岩石粉碎区,从而实现深井一次***成井,而不会严重破坏井壁,能形成良好的井腔,为后续支护工作提供理想作业环境;特别是对于连通上下巷道的深竖井,可实现直接从下巷道出渣,使得工程进度提高近8倍以上;用***形成的龟裂区进行消波,解决了***中难以解决的药量大、震波强的问题;采用空孔作***临空面,为全井深连续装药、一次***成井创造了必须条件,也使***抵抗线达到了最小程度,粉碎区的空孔与装药孔所占空间之和≥实岩体积20%,解决了***二次成岩问题。
附图说明
图1本发明的深井横断面布孔示意图;
图2本发明的深井纵剖面装药示意图;
图3本发明的深井周边孔装药示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明的深井***成井施工方法作详细描述如下:欲挖井深26.5m,有两条高程不同的水平巷道之间须用竖井连通。竖井水平断面为圆形,直径5.50m,深26.50m,总开挖量为629.30m3。整个竖井都处在砂岩中,岩体层理发育,风化严重,普氏系数f=7~9。根据施工条件,设计采用全断面全井深一次钻孔装药,用两段***,按延时50ms进行微差***,先预裂周边,再同时粉碎、破碎与龟裂井内岩体,并使爆碴能自动滑落,即总体方案采用一次***成深井施工法。爆后,用装岩机从下巷道装运爆碴,并借助井内逐渐下落的碴面,自上而下对井壁进行刷帮与锚网喷支护。
炮孔设计
按钻孔偏斜率≤0.5%严格控制。炮孔布置如图一所示。
1).孔1为竖井周边的预裂孔,共28个。孔径70mm,孔距0.62m,孔深26.50m。各孔均匀布置在竖井周边的轮廓线上。
2).孔2与孔3共9个,布置在竖井中心0.6m×0.6m的岩体粉碎区内。孔径100mm,炮孔孔距与排距均为0.3m,孔深26.50m。其中孔2为粉碎孔,共5个,对井心岩体起粉碎作用。孔3为空孔,共4个,它为孔2***提供临空面,并为避免爆后二次成岩提供膨胀空间。它与不耦合装药孔所提供的空间之和大于粉碎区岩体的20%。
3).孔4为破碎与龟裂孔,共8个,孔径100mm,孔深26.50m,孔距1.02m。它与孔2距离≤1m,与孔2共同作用,在粉碎区外形成破碎区。孔4与孔1的距离为1.45m,可保证二者之间的岩体形成龟裂区。
装药量设计及装药结构
各孔的装药结构见图二、图三。设计拟用2号岩石硝铵***。
1).孔1采用不耦合空气柱间隔的装药,线装药密度为0.50kg/m,不耦合系数为2.70。加工药包时,将150克2号岩石硝铵药卷按0.10m的间隔捆在铅丝9上,用1根普通导爆索11将捆好的药卷8串联起来,吊放在炮孔内设计位置即可。每孔用2发1段的非电毫秒***7起爆,用导爆管5引出孔口外,口外长不小于5m,孔1下端先用尼龙绳10吊木楔赌塞底部,再将炮孔上下端用炮泥6各封赌1m。
2).为简化施工、便于操作,粉碎区药包与破碎区药包的线装药密度一律采用2.25kg/m。加工药包时,可将3个150克的药卷,并列捆成束后,将各束***连续放入炮孔中即可。每个炮孔用1根普通导爆索11贯穿整个炮孔装药,并用2发3段的非电毫秒***起爆,破碎孔4、粉碎孔2上下两端封赌同孔1。
起爆网路联接和起爆顺序
1).起爆网路联接:将引出孔口外的各孔导爆管,按就近原则采用“一把抓”捆成4束,其中两束各20根,另两束各21根。每束内设置两个串联的瞬发电***。将四束的电***串联后,联接在起爆干线上,在点火站用***起爆。
2).起爆顺序:孔1在0秒起爆,孔2、孔4延时50ms同时起爆。
本实施例的深井***成井施工方法***效果及其优越性。
本实施例的深井***成井施工方法,***后,井壁围岩稳定,断面成型规整,井壁刷帮量较小,仅井口与井底<1m的段内出现<45°的***漏斗,造成少量超挖。距竖井边沿20m内的喷射混凝土支护出现少许细微裂缝,10m内的喷射混凝士有少量被震落,井口附近坑道围岩原有裂隙有所扩张,但并未影响坑道围岩及支护结构的稳定性。用喷射混凝土对井口进行修补后,整个施工过程中均安全无事故。
本实施例的深井***成井施工方法,以空孔作临空面,改变了布孔、装药、起爆方式和***抵抗线,用全孔深连续装药的共同作用和各炮间的相互作用破碎岩石,使得***能量被利用得更合理、更充分,从而大量减小了***消耗量,加之采取了高频谱能、预裂、龟裂等减小震害的措施,提高了竖井开挖质量。爆后,因爆碴支撑在井内,井壁不会发生坍塌现象。下巷道装碴时,借助井内逐渐下落的碴面对竖井进行刷帮支护。省掉了循环作业的诸多工序,给在井外一次钻孔装药和机械装碴创造了必须条件,使80%以上的作业量不用在井内进行,从而大幅度降低了作业人员劳动强度和施工危险性,大量节约了人力和施工器材,工程造价降低,施工进度提高了近8倍。
本发明的深井***成井施工方法的第二个实施例为直径1.9m、深16.8m的竖井施工,该实施例粉碎孔选五个,炮孔直径100mm、孔距300mm,其中,装药孔四个,空孔一个,空孔布在四个药孔中间,其它与第一个实施例基本相类似,不再重述。
Claims (1)
- 一种深井***成井施工方法,其特征是:采用在深竖井全断面上布钻三种类型***孔,第一类为岩石预裂孔,布在圆形井周边轮廓线上,预裂孔孔径70mm,孔距8~9倍孔径,线装药密度0.5kg/m,第二类为岩石破碎孔,布在井周边预裂孔内侧,距井周边1000~1500mm,孔径100mm,孔距600~1000mm,线装药密度2.25kg/m,第三类为岩石粉碎孔,布钻在竖井轴心区,孔径100mm、线装药密度2.25kg/m,孔距≯300mm,粉碎孔与破碎孔之间的宽度600~1000mm,预裂孔、破碎孔和粉碎孔下端用木楔和炮泥封赌,预裂孔采用不耦合空气柱间隔装药,破碎孔和粉碎孔采用常规的不耦合连续装药,预裂孔、破碎孔和粉碎孔装药后上端用炮泥封赌,每个药孔均采用双瞬发***和导爆索的双起爆网路起爆配置,粉碎孔的装药孔与空孔采用相间配置,装药孔***以空孔为临空面,空孔与装药孔截面积之比为1∶1,装药粉碎孔采用不耦合值为1.7~1.9的装药结构,粉碎区空孔与装药孔体积之和≥实岩体积20%,整个***采用延时25~50ms的预裂孔先爆,破碎孔和粉碎孔后续同爆的两段微差毫秒***。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |