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简述煤矿凿井技术现状
魏东 李昆 毛光宁
摘 要 介绍了我国煤矿凿井技术的主要成就，阐述了我国煤矿凿井技术的特点，以及在推广应用立井施工机械化配套科技成果的基础上，开发和完善了凿井技术的主要经验。
关键词 煤矿 凿井技术 机械化配套
近年来，新建矿井近半数是采用立井开拓方式。随着新井建设和煤炭开采向深部发展，立井开拓所占比重将会增大。
立井井筒施工，由于技术复杂，作业场所狭窄，以及受井下涌水、煤层瓦斯涌出等影响，井筒工程量虽然只占全矿井井巷工程量的3.5%～5.0%，但其施工工期往往占到全矿井建设总工期的35%～40%。随着开采深度的增大和高产高效矿井的建设，运输巷道多布置在煤层中，矿井建设总工期相应缩短，这一矛盾将会更加突出。
为了加快矿井建设速度，缩短建井工期，及早发挥投资效益，提高凿井技术水平，加快立井施工速度具有特别重要的现实意义。
1 我国煤矿凿井技术的成就
近年来，我国煤矿凿井技术面貌发生了巨大的变化，凿井技术水平和立井施工平均月进度有了大幅度提高，主要表现在以下几个方面：
1.1 全国煤矿立井施工月进度迅速提高
1974年的进度为16.4m/月，1984年提高到29.26m/月，10年增长了78.4%。1994年达到39.44m/月，这10年又增长35%，与1974年相比，提高了140%。1997年达到45.43m/月，比1994年增长了15%，与1974年相比，提高了177%。这与近年来斜井、岩巷月进度长期徘徊在60m/月水平形成极大的反差。
1.2 涌现出大批立井快速施工新纪录
据不完全统计，1974～1985年立井施工月进度有25次突破百米，最高月成井183.3m(表土冻结段)；1986～1996年又有23次月进度突破百米，最高月成井201m；1997年有28次月进度突破百米，最高月成井146m；1998年有23次月进度突破百米，其中6次超过183m，最高月成井216.5m(表土冻结段)。值得指出的是月进度突破百米的井筒分布面很广，在华北、东北、华东、中南和西北的诸多矿区都出现过月进度突破百米的纪录。中煤五公司承建的摩洛哥王国杰拉达3号井、孟加拉国巴拉普库利亚矿副井也有3次月进度突破百米，最高月成井115.1m。同时，立井持续快速施工，月月超过百米的纪录多次出现。例如，鹤岗矿务局煤建处在兴安矿主井施工中，连续5个月月进度突破百米，最高月成井120m；鸡西矿务局建井处在滴道东风井施工中，5个月成井622m，平均月成井120.4m；许昌梁北副井施工中，连续4个月月进度突破百米，最高月成井192m，全井平均月成井117.9m；中煤五公司三处在宣东二矿副井施工中，连续6个月月进度突破百米，平均月成井121.2m，全井平均月成井108.3m。
1.3 井筒施工速度加快，使建井工期缩短
最突出的实例是涌现出一批当年开工，当年到底，快速建成的井筒。例如：峰峰矿务局大淑村矿副井，井深688m，当年开工，当年到底，平均月成井77.34m，工期比合同要求缩短5.5个月，与预算相比节约300万元。宣东二矿主井3个月月进度突破百米，基岩段平均月成井108.9m，工期比合同要求提前5.7个月，与预算相比节约500万元。
1.4 凿井机械与工艺不断提高和完善
在立井掘进机械化配套科研攻关会战取得近百项科研成果的基础上，1985年以来，开发了综合注浆法和系列模板，改进了钻架和大抓斗，在短掘短砌混合作业中，机械化配套合理，机械性能可靠，初步形成了我国煤矿独具特色的凿井新技术。
2 我国煤矿凿井技术的特点
2.1 两套提升系统：主要提升系统和辅助提升系统
其目的是保证有足够的矸石提升能力，满足快速施工的要求。目前专用凿井提升机有JK2.5／20、JKZ2.8／15.5、2JKZ3.0／15.5和2JKZ3.6／13.34种型号，其结构有轴向剖分式和径向剖分式2种，便于运输、安装、调试、拆除。双滚筒提升机还有调绳装置。与提升系统配套的有新Ⅳ型和Ⅴ型凿井井架，可以满足伞架进出、座钩式翻矸装置和矸石仓(溜槽)布置要求。此外，还有新系列7、9、11t钩头和2、3、4、5m3吊桶供选用。
2.2 系列稳车悬吊井内设施
现有5～40t系列稳车，单双筒8种规格和缠绕、摩擦式2种结构，以及带活动基础的单、双筒10t稳车。使用这些稳车悬吊吊盘、模板、吊泵、抓岩机、安全梯及各种管线。稳车集中控制可保证吊盘、模板等同步运行，安全作业。
2.3 伞形钻架打眼和深孔光面爆破技术
现有伞形钻架FJD6、FJD6.7、FJD9和FJD9A4种型号，配YGZ-70型独立回转气动凿岩机可打直径42～55mm、深3.2～4.2m的炮眼，配YGZ-55型凿岩机还可打40m深的工作面预注浆钻孔。新近开发的LBM型模板固定式凿岩钻架可打4m深炮眼和12m深探水孔，供小直径立井施工使用。高威力乳化、水胶炸药，高精度毫秒、电磁雷管，高频发爆器等火工新产品，可满足中、深孔光面爆破的需要，为推广应用深孔光面爆破技术提供了物质保证。
2.4 大型抓岩机装岩
大型抓岩机有4种结构，7种规格，抓斗容积有0.4m3和0.6m32种。目前普遍使用的有HZ和HC2种，一个井筒配备1台，装岩能力可达50m3/h。也有使用2台的，例如，宣东二矿副井配备HZ-6型、HZ-4型抓岩机各1台，装岩能力比使用1台提高30%。近年又开发了DTQ型系列通用抓斗、增力矩和冲击式抓斗，使抓岩机的可靠性、耐久性有了很大的提高，同时也扩大了使用范围。
2.5 MJY型系列多用金属模板
MJY型系列多用金属模板，不仅可根据施工要求，组成直径4.5～8.5m、高度2.5～4.0m、刃脚高0.2～0.3m的36种规格的砌壁模板，而且采用了液压脱模技术，改造了浇注口，实现了一模多用，解决了浇注困难和接茬差的问题。为金属活动模板砌壁配套，组织并实现了由强制式混凝土搅拌机、砂石上料、水泥罐、水泥螺旋输送机、自动计量装置等设备组成的混凝土集中搅拌系统，搅拌能力40m3/h，可满足月成井100m以上快速施工的要求。此外，利用管子下料，或用1.0、1.6和2.4m3底卸式吊桶下料，井下用混凝土分料器及振捣器等，对于提高砌壁效率和保证工程质量都起到了积极作用。
2.6 坚持堵排结合，综合治理井下涌水
近年来，开发了综合注浆法、专用钻机、注浆泵、止浆塞、少孔高压注浆及群孔定向钻进技术，用粘土水泥浆液取代水泥浆液，在注浆效果、钻孔效率、注浆工期上都取得了突出成绩。其它注浆法的机具和工艺配套，技术成熟。另一方面，对于涌水不大或注浆后仍有较多涌水，则采取集流、导排措施，用扬程250、500、750m吊泵和工作面气动、电动潜水泵、隔膜泵排水，为快速施工创造良好的作业环境。
2.7 凿井辅助设施配套，缩短辅助作业时间，提高机械利用率
(1)4-58型凿井风机，具有高效率、低噪声、风量可调的优点。与玻璃钢风筒配套使用，能在最短时间内排除炮烟，保证工作面有充足的新鲜空气，而且能减轻风筒悬吊重量，延长风筒使用寿命。
(2)KJTX-SX-1型煤矿井筒通信与信号装置，包括信号控制台、提升机信号机、通信机、信号机和矿用抗噪声电子电话等本安型装置，取代了传统的手工拉绳信号系统，而且不怕淋水与噪声，提高了通信联络的质量和效率。
(3)DJZ-Ⅱ型深井激光指向仪，功率大，有效射程远，用激光来给井筒中心定位，指导掘砌作业，简化了放大线、铅锤找中的繁杂工序，缩短了放线测量占用的生产时间，也有助于提高测量质量。
(4)DKS250／127型立井照明灯，采用金属卤素灯泡，光效高、照度大、防爆型，改善了井下作业环境，有利于安全施工和提高效率。
(5)在通用设备方面，开发了无基础空压机、LY系列和ZX-2系列组合循环冷却水装置。在凿井设备标准化方面，除钩头、吊桶新系列外，还有井盖门小绞车、动力电缆绞车、座钩翻矸装置、多层凿井吊盘等，都有利于机械化配套。
2.8 为适应快速施工，对施工管理工作进行了改进
例如，实行地面“三八”作业、井下“四六”作业；组建专业班组进行排矸、砌壁、钻眼爆破等作业；实行岗位责任制、设备包机制和定期检修制、安全、质量检查制等，在推广应用凿井机械化快速施工中都起到了重要的作用。
3 机械化配套快速施工的主要经验
(1)各级领导对立井施工给予了极大的关注与支持，多次安排重点科研项目，提高和完善凿井技术及机械化配套。广大建设职工在凿井实践中，积极推广应用新技术，把科研成果转化为生产力，使其充分发挥了作用。
(2)改革开放政策深入人心，基本建设改革逐步深化，例如，执行了项目法、招投标、质量监督、建设监理等一系列制度，引进了激励、竞争机制，简化了管理层次，明确了责权利，改进了分配和奖惩制度，极大地调动了广大建设职工的积极性，提高了施工队伍素质。
(3)在煤炭、冶金、一机三部组织的立井掘进机械化配套科研攻关会战取得近百项成果的基础上，又在30个立井进行了施工机械化配套试验，取得经验后装备了40套主要凿井设备，从而为立井快速施工奠定了初步基础。
(4)由煤炭科学研究总院北京建井研究所和平顶山矿务局三处等单位共同研究的立井短段掘砌混合作业及其配套施工设备，以其工序组织合理、技术配套科学、机械化程度较高、工艺简单、有利于安全、快速施工和保证工程质量等特点显示出先进性。其中，整体移动金属模板的研制成功，充实了机械化配套中砌壁这一薄弱环节。北京建井研究所等单位，相继开发了大型通用抓斗、MJY型系列多用金属模板、与整体模板配套的小型钻架、混凝土集中上料自动计量、分料器、振捣器等，并改进了伞架，使立井施工机械化配套得到进一步完善和发展。
4 结 语
我国独特的煤矿凿井机械化配套设备和工艺，经过多年推广应用，得到不断改进和提高，多次和连续创出月成井百米以上纪录，已进入世界先进水平的行列。
作者简介：魏 东 1966年生，工程师，1987年毕业于焦作矿业学院采矿系，现从事技术管理工作，曾在相关刊物发表论文多篇。地址：河南省永城市，邮码：476600。
作者单位：魏东 永城煤电(集团)公司陈四楼矿
李昆 毛光宁 煤炭科学研究总院
收稿日期：1998-03-16 | 