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反井钻机施工技术在会宝岭铁矿巷道施工中应用 　　【摘要】在冶金矿山巷道施工中，为解决通风、排水、供电或为井下输送材料，往往需要施工一些直径2m以内的小天井。在以往的施工中，施工单位往往采用普通法进行人工施工，但存在较大安全风险，工期也不能保证。而反井钻机施工技术自上世纪六十年代在国际上出现以来已基本成熟，它具有安全风险低、成井速度快等优点，在冶金矿山天井中施工中的应用比较广泛，值得推广。本文以-60m水平措施竖井工程的施工做为典型案例，来说明反井钻机技术在冶金矿山施工中的优越性。 【关键词】反井钻机 冶金矿山 应用 中图分类号： P634.3+1 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 目前国内矿井建设时期，工期要求紧，斜巷、平巷经常要同时施工，通常要掘进长距离的独头巷道。长距离的独头巷道给工作面供电、供风、排水等造成很大压力，同时独头巷道掘进过程中产生的各种有毒有害气体、粉尘等污染物聚集在独头掘进工作面附近，使独头掘进在作业过程中存在以下问题： 1）通风问题： ①工作面作业环境差，对工人的身体健康造成极大危害。 ②机械设备磨损速度快，腐蚀严重，柴油机设备的运转效率低。 ③长距离独头巷道的传统通风方法是采用多台串联或抽压混合的通风方式。以上通风方 式不但排风距离长、维护难、风阻大、漏风大，而且还存在有效风量率低、风质差、耗能大、 通风成本高等一系列问题。 ④通风除尘技术是解以上问题的基本方式。但由于长距离独头掘进施工存在作业空间小，作业线路长，工作面不断变化、无轨运输频繁等特殊性，使得长距离掘进巷道的通风除尘与生产施工和电能的合理利用等方面存在着很大的矛盾。 2）供电、排水等问题 ①随着巷道距离的增加，供电线路线损显著增加，电压降幅急剧增加，需在布置高压线路进洞，巷道内增加变电硐室来解决供电问题。 ② 随着巷道距离的增加（特别是斜坡道），排水级数也需随之增加，临时水仓、水泵也相应增加，一旦某一级排水出现问题，则有可能造成淹井的严重后果。 为解决上述问题，国内外研究者对长距离独头掘进进行了广泛的研究。 2 工程概况 临沂会宝岭铁矿有限公司斜坡道工程地点位于苍山县尚岩镇，距苍山县城西部约20 km，临沂至枣庄公路(206国道)由矿区北侧横穿矿区，西距京福高速公路约50km。设计能力300万吨/年。 斜坡道工程全长4483m，从地面标高+80.000m 一直降坡降到-410.000m 深度，平均坡度为12%。净断面尺寸4.5m*4.1m（宽*高），三心拱结构。独头掘进长度3300m。在-60m（即斜坡道1459m 左侧位置）处设平巷一处。-60m 中段掘进工程全长1792m，与斜坡道联络巷长度48m。在-83m（即斜坡道1724m 左侧位置）处设平巷一处。-83m 分段采准工程全长1390m，与斜坡道联络巷长度50m。 3 反井钻机施工 为解决长前言中所提到的问题，经建设方、监理方及施工单位协商在斜坡道-55m（即1390m 位置）右侧掘进16m硐室，在地面相应位置（地面标高+97.000）施工措施孔，直径1.1m，深度152m。 反井钻机上世纪六十年代在国际上出现，主要用于地下工程竖井施工，它主要是将竖井钻机和巷道掘进机技术相结合形成的新设备和新工艺。目前国内竖井施工方法主要有，普通掘进发、吊罐掘进法、爬罐掘进法和反井钻机法。普通掘进法需要架设工作台，劳动强度大、工序繁杂、辅助时间长、通风困难、材料消耗多、掘进速度慢、效率低；爬罐法施工虽然机械化程度高，但辅助时间长，材料消耗大效率低；吊罐掘进法中心导向孔容易便宜而且需要很好的岩石。反井钻机推广应用后,施工安全问题得到较好的解决，施工效率也大大提高。 3.1 反井钻机选择 首先根据钻孔深度、钻孔直径，初步选择相应的反井钻机，然后对钻机的主要技术参数进行验算： 实际工作拉力=动力头重量+扩孔钻头重量+钻杆重量+最大钻压 实际工作扭矩=破岩阻力矩+摩擦阻力 在本工程中，钻进深度152m、直径1.1m的钻孔，可以初步选择LM－200型反井钻机（其参数如表1），进行钻机拉力和扭矩验算： 实际工作拉力＝40kN（动力头及油缸重量）＋25kN（扩空钻头重量）＋152m×155kg×9.8（重力加速度）/1000＋180kN（钻压）＝475.9kN 扭矩一般要求实际工作拉力不超过钻机设计最大提升力的60%，扭矩不超过设计最大扭矩的60%。在本工程中LM－200型反井钻机最大拉力为3065kN，实际工作拉力/最大拉力比是15.5％，LM－200型满足工程要求。 表1 LM200 型反井钻机主要技术参数