主井通风钻孔解读

科技项目

主井筒集中煤仓上、下口通风孔

施工技术研究与应用

完 成 单 位：生产科

完成时间：2015年1月 二0一五年一月十五日

马蹄沟煤矿2015年度科技项目申报表

单位：生产科 填报时间：2015年1月

名称 科技项目 开始时间 姓名 申 报 者 在成果中所占地位 其他协作者姓名 技 术 部 门 鉴 定 意 见 矿 评 审 组 评 审 意 见 （盖章） （盖章） 金建成 杨 明 李良年 朱自新 张云吉 李 俭 聂云枭 潘小军 朱明生 崇立国 李继强 文化程度 2014年12月 刘克龙 大专 性别 完成时间 男 2015年1月 年龄 职称 27 技术员 主井筒集中煤仓上、下口通风孔施工技术研究与应用 从事岗位 巷修主管

一、立项背景

我矿主井集中煤仓原通风孔断面较小（孔径108mm），长期受矿压、淋水、风化等因素影响，局部塌孔，风量仅为3m3/min，已不能满足通风要求，导致煤仓上口以外33m巷道、下口以里15m巷道风量不足。根据生产现状，我矿采用局部通风机给煤仓上下口通风，通风方式复杂，临时停电停风频繁，造成安全隐患，且通风成本高，不利于节能降耗。为此，如何科学合理地设计通风钻孔，解决该处的通风问题成为研究的主要课题。

我矿将这一课题列入2014年年终检修计划，在矿领导亲自部署和指挥下，首次采用LM-120反井钻机成功地施工了主井通风钻孔，既保证了主井煤仓上下口的通风，也降低了生产成本，解决了长期困扰集中煤仓上下口通风问题的重大隐患。

二、研究的主要内容

1、钻孔设计依据。根据主井煤仓上下口位置关系，设计的钻孔距离煤仓壁应不得小于2m。为更加准确保证钻机的钻进方位及可操作性，应选择垂直方位打眼。根据井下实际巷道布置情况和施工工期，尽量减少巷道的掘进工程量和钻孔的钻进长度。

2、钻孔机具的选择。优先选择新设备，稳定度高的设备。我矿原先使用的钻机稳定性差，不能准确控制深孔打眼方位，孔径小，不能扩孔，满足不了通风风量的要求。另外，要求钻机操作人员必须熟悉设备性能，对设备出现的基本问题能个人解决。并要在施工过程中，严格保证设计的方位和角度。因此，选择专业队伍使用反井钻机施工主井通风孔，最具可靠性。

3、钻孔支护参数的设

计依据。（1）根据煤仓施工过程揭露的岩性分析，煤仓上口向下11m为粉砂岩，剩余22m为泥质砂岩，为防止风化、剥蚀，

淋水软化孔壁必须对钻孔进行混凝土浇筑。考虑到钻孔断面大小、坡度、安全等方面因素，应该避免人员在钻孔内支护作业。（2）钻孔长期裸露导致围岩抗压、抗剪强度降低，需架模配筋支护，配筋的设计参数及模件的选材都应该能达到一定的抗压性，抵抗围岩压力、混凝土的挤压力等。（3）浇筑用混凝土强度不低于C30，混凝土配合比、水灰比必须符合设计要求。在安全的前提下，配筋模件的起吊、安装要有很强的连续性，保证串连的模件整体性好，能固定成一个整体。（4）下口的支护。选用混凝土浇筑施工，下口必须有一个能承载配筋模件和混凝土凝固前的承载体。配筋模件净重1.2T，混凝土净重35T（若考虑混凝土与孔壁的粘着力，混凝土对承载体的压力小于35T），所以承载体的承载力不得小于36.2T。

4、反井钻机及其他物料的运输。反井钻机装车入井，应遵循近距离运输原则，所以优先考虑主井运输，但主井轨道条件较差，容易发生掉道事故且行车安全间隙达不到安全运输提升的要求。若选择副井运输，轨道条件最优，安全性最高，但运输距离较主井长500多米。综合考虑，以安全优先为原则，选择副井→1100新大巷→1100主石门的运输线路。

5、钻机设备的供电。为避免反井钻机在施工过程中电气影响频繁，延误工期，反井钻机作业需专门敷设一道电缆，专机专用。

6、安全管理。应从钻机的入井、安装、钻机施工、起吊配筋模件、安装配筋模件、浇筑、锁口等几个方面入手，尤其是配筋模件的起吊安装、锁口过程中的安全管理是重点。

7、通风钻孔的管理。钻孔施工结束后要注意防水、人员（物件）坠落的防范管理。

8、风量计算。主井通风孔的作用就是为主井集中煤仓上下口作业人员提供安全、良好的作业环境，钻孔必须满足人员作业所需风量、温度等的要求。

三、关键技术的解决及应用 （一）主井通风钻孔设计

根据主井筒与1100主石门位置关系，本着施工工程量最小，工期最短，施工最可靠的原则，在主井井底正上方，垂直1100主石门左帮（1100主石门皮带机尾向机头方向）施工一个净高4.2m，净宽3.6m，长4m的钻机硐室，开口点坐标K=（835.9476，962.2647）。在钻机硐室内使用反井钻机施工一个直径为1200mm，垂深为32.665m的钻孔。钻孔与水平方向夹角为0°，与垂直方向成5°46′08″，钻孔中心点坐标T1=（835.0837，961.7611）。注 设计点坐标均为相对坐标。

附 主井通风钻孔施工设计图 （二）钻孔施工方法

1、反井钻孔施工前的准备工程： （1）供电：

用截面积不小于35mm²的矿用橡套电缆供电至施工地点，并接容量大于200A的终端馈电开关。 （2）供水：

用不小于φ50mm的管道将压水供至施工地点，并安终端阀门，水源确保充足。 （3）浇注钻机基础：

以钻孔开口位置为中心浇筑钻机基础，其尺寸为：长×宽×深：1800×1800×1500（mm），基础必须左右水平，前后坡度为+5°46′08″并在基岩上，而且有足够的强度，砼强度为C20。

（4）挖沉淀循环水池：

在钻机硐室外挖一容积不小于1.5m³的沉淀循环水池，用300×150（mm）水沟与钻孔基础相连。 （5）钻机硐室施工要求：

钻机施工地点，轨道面至顶板高度在3600--3800mm，在顶板中心点前后相距100mm处各注Φ22×2500树脂螺纹锚杆一根外露长度100mm，并保证能够承受8吨以上的拉力，用于起吊钻机和扩孔钻头。同时巷道两边距钻机中心点距离小于1500mm，便于装拆钻杆的操作空间。

（6）钻机钻车固定点轨道铺设及固定方式：

钢轨必须铺设平整，轨道通过导孔并超前4m，轨面超出基础面200--300mm，由于钻机是靠轨道定位的，因此两钢轨必须对称置于预钻孔两边，此外在钻机车后轮以外钢轨与基础固定（用锚杆与基础固定），并能承受8吨以上的拉力。 （三）主井通风钻孔支护施工关键技术：

1、配筋模件的安装。配筋模件的安装采用两台10T导链交替进行，先将主绳上头固定在一号导链上，另一头下放至通风孔下口并固定在第一个配筋模件上，一号导链提升0.9m，将第二个配筋模件用螺栓连接到第一个配筋模件上。采用同样的方法将其余配筋模件逐个连接提升至上口，提升一定高度后交换导链，最后从上口下放，上头固定于巷道顶板，下头固定于下口配筋模件上。在提升第一个配筋模件时，在主绳钩上固定4根Ф10mm40000mm钢丝绳，沿模件外圈等距绑扎，随着模件的逐渐提升，将钢丝绳与各个配筋模件用8#铁丝固定成一个整体。最后，将四根钢丝绳沿钻孔轴线固定在巷道顶板，对下口配筋模

件焊接在锁口钢板上。

2、通风孔下口锁口施工关键技术。在通风孔下口巷道顶部人工开挖长*宽*深=1.5m*1.5m*0.1m的钢板槽，按照锁口钢板孔位置关系，将注锚眼位正确标于钢板槽内，之后注锚杆（索）固定锁口钢板并喷浆封闭钢板。

3、浇筑。由施工队严格控制每班入井浇筑用砂、石、水泥，料车到1100主石门皮带机尾装入编织袋后由皮带运输至卸料点，对皮带运送物料制定了严格的安全技术措施并执行。在煤仓上口宽敞处人工拌合C30混凝土，自下往上浇筑，每班浇筑3m。C30混凝土: 水：175kg水泥：461kg 砂：512kg 石子：1252kg 配合比为：0.38:1:1.11:2.72 ，水灰比0.5，并掺入4%的速凝剂。

4、防水体构筑。浇筑结束后，在通风孔上口砌筑一个长×宽×高=1.2m×1.2m×0.5m的方形防水体，壁厚150mm，并在防水体上安装一个可调节的封口铁箅子（长×宽=1.2m×1.2m），用于调节钻孔风量。

5、配筋模件加工质量保证关键技术

用废旧油桶加工直径D=0.95m，高为0.9m的圆柱体模件；圆柱体内壁上下间隔225mm焊接四个钢筋铁圈，铁圈内侧焊接4根等长的钢筋，上下端各焊接一个十字筋，每根钢筋上下端外侧各焊接一个Ф16mm螺母（用螺栓连接圆柱体模件），钢筋直径为Ф12mm，圆柱体模件加工件总计40套，Ф16mm螺栓160个。

6、下口锁口钢板设计加工关键技术。为保证下口锁口钢板既

能承受浇筑体重量，又能保证设计风量及安装强度，进行如下设计并加工。

（1）锁口钢板规格：长*宽*厚=1.5m*1.5m*0.02m的钢板，加工件为中空件，空心圆直径为D=0.85m；

（2）为保证下口锁口钢板安装后承受的承压强度，增加固定钢板所注锚杆（索）数量，对钢板进行了如下改进：

1）以锁口钢板中心为圆心，r=0.65m为半径所在的圆上等距加工8个Ф28mm的孔；

2）在锁口钢板四角距两边0.1m处打4个Ф28mm的孔； 3）以锁口钢板中心为圆心，r=0.465m为半径所在的圆上等距加工10个高为100mm的竖筋，以防止配筋模件左右摆动。 （四）导孔及扩孔期间碴石的装运措施

由于导孔及扩孔产生的碴石装入矿车运输距离长，且巷道断面小安全间隙达不到要求。因此，导、扩孔期间的碴石直接落入集中煤仓，统一在煤仓下口装入矿车经主井筒提升外运，减少了运输距离，提高了运输效率。

（五）通风钻孔下口排水

在扩孔、浇筑过程中，钻机用水、混凝土浆水、岩层间隙水积于主井井底，为方便施工需安装一个潜水泵，并派专人将水排至1100主石门水沟后进入集中水仓。 （六）通讯保证

在主井通风孔起吊配筋模件的过程中，出于安全及施工协调

等方面的考虑，在上下口安装声光电铃信号装置和井下防爆电话。方便了上下口作业人员的协调配合，保证了安全施工。 四、施工组织及保障措施

本工程计划在2014年12月停产检修期间完成，不得影响生产及正常掘进任务。为了按期完成工程，矿领导亲临现场跟班指挥，各部门急生产所急，与主施工队紧密配合，哪里有问题就在哪里解决，哪个环节出了问题就整改哪个环节。大家齐心协力，最终用17天时间保质保量完成了通风钻孔工程，并在施工期间涌现出了许多感人事迹。主要从以下几方面保障了施工： （1）制定了严格的施工组织计划，从进度规划、控制和协调、安全设施完善，从技术管理、现场施工管理等方面采取奖罚措施，保证施工进度、工程质量和工期。

（2）认真搞好施工组织，最大限度减少辅助时间，抓好施工准备期的各项工作，尽可能组织平行作业。

（3）认真做好施工准备期工作，确保各项工作的如期完成，搞好各项材料准备，一旦具备开工条件就能立即组织施工主井通风钻孔。

（4）加强调度工作，统一协调指挥，形成了上下一盘棋的格局。

（5）为加强工程质量监管力度，督促施工进度，生产科每班派一名技术人员或科长下井跟班监督，严格按照设计要求施工。 （6）实行承包责任制，落实奖金激励机制，多劳多得，把工作内容、数量、质量和安全具体落实到班组到个人，把完成工作的好坏与奖金挂钩，保证工作的持续、快速进行。

五、经济效益与社会效益分析 1、经济效益

主井通风钻孔的成功实施，减少了原主井通风联络巷的掘进工程，替代了主井煤仓上下口双风机双电源局扇供风方式，其产生的经济效益分析如下：

（1）若两台局部通风机服务期限按10年计算，每年工作日330天,0.75元1度电，那么两台局部通风机10年耗电量：A=2×5.5×330×24×10=871200 KW·h；

所以两台风机节约生产成本（871200×0.75）/10=65340元/年；

（2）通风联络巷延米材料消耗单价1561元，工程量42.3m，总计66030元；通风道延米材料消耗单价2142元，工程量33m，总计70686元，该项工程材料消耗总价136716元。

主井通风孔延米材料消耗单价358元，工程量33m；总计11814元；钻机硐室工程量4m，延米材料消耗单价2531，总计10124元，该项工程材料消耗21938元。

所以使用反井钻机施工主井通风孔可节约材料费用102964元。

综上所述，本次施工主井通风钻孔可为我矿节约生产成本756364元。

2、社会效益

我矿首次使用反井钻机施工，在施工工艺、工序、技术等方面有了零的突破，能为将来同等条件下的井巷工程施工提供可靠技术保证。同时在安全管理方面有了经验借鉴，能为后续的日常

工作有力指导。

六、主要完成人员及奖励

2014年12月停产检修期间，我矿组织施工主井通风钻孔，施工期间皮带队积极配合掘一队拆除1100主石门皮带，同时认真搞好钻机硐室的底板硬化等工作，为钻机按期完工做出了积极贡献。机电队按照生产科设计要求，赶制配筋模件、锁口钢板，敷设钻机专用电缆等做出了应有的贡献。另外，机电科、安检科、生产科及相关矿领导群策群力，为主井通风钻孔的施工提出了宝贵意见，在一定程度上为本工程安全最大化做出了突出贡献。经矿上研究决定，对掘一队、机电队、皮带队、生产科、机电科、安检科、相关矿领导及个人进行奖励。

主井通风钻孔按期保质保量完成，与我矿原《主井通风联络巷》设计方案相比节约了756364元，决定将材料费节约总额的5%作为奖金奖励集体和个人。

1、对本次施工中主承担单位综掘一队和配合单位皮带队、机电队分别奖励6000元、3000元、3000元，由队上负责做出具体的奖金分配方案并审批。

2、矿级领导

奖励人员：金建成 杨 明 朱自新 李良年 聂云枭 李 俭 张云吉

奖励金额：1045元×1.5×7=10972.5元。 3、科 级

奖励人员：潘小军 朱明生 王小龙 李继强 奖励金额：1045元×1.2×4=5016元。

4、副科级

奖励人员：崇立国 杜树立 张 成 奖励金额：1045元×1.0×3=3135元。 5、技术员

奖励人员：李 尧 刘克龙 李 明 王世龙 辛占辉 高海军 姚永宏 魏海红 奖励金额：1045元×0.8×8=6688元。

主井筒集中煤仓上、下口通风孔

施工技术研究与应用

项目参研人员

华亭煤业集团马蹄沟煤矿

项目参研人员名单

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 姓 名 金建成 杨 明 李良年 朱自新 聂云枭 张云吉 李 俭 潘小军 李继强 性年龄 别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 42 57 46 43 44 49 48 35 36 34 26 27 26 26 职 务 矿 长 党委书记 总工程师 副矿长 副矿长 副矿长 副矿长 安全副总 主 任 副科长 职称 高工 高工 高工 专业 采矿 地质 采矿 备注 项目负责 项目指导 技术负责 技术负责 技术负责 技术负责 技术负责 项目指导 工程师 采矿 高 工 矿建 工程师 采矿 高 工 机械制造 工程师 采煤 工程师 测量 现场技术指导 工程师 采煤 现场技术指导 10 崇立国 11 李 尧 12 刘克龙 13 李 明 测量组长 技术员 采煤 现场技术指导 技术员 技术员 技术员 技术员 采煤 现场技术指导 技术员 采煤 现场技术指导 助 工 地质 现场技术指导 14 王世龙 男