舊挖掘式裝載機閑置扒渣機

以月度期望指標驗算每班的矸石量，確定無軌斜井運碴車的型號，通過無軌斜井運碴車的后幫高度，結合電機滾筒的拋灑曲線，確定了第二運輸機電機滾筒的高度。工程概況地質及凍結方案，提出了掘進120型扒渣機出渣配套無軌斜井運碴車運輸及斜井配套方案，分析了采用EBZ160綜掘機掘進，翻新二手斜井扒渣機定制二運皮帶轉載機，無軌斜井運碴車出矸，井下無靜電無火花切割機實施錨索、刮板安全不動火切割作業，內、外壁采用滑模臺車，軌道式混凝土攪拌運輸車運輸混凝土到混凝土輸送泵澆筑采用該方案需要解決的諸多問題，然后針對這些問題，提出了有效的解決對策，最后給出了施工組織與進度展示。以供同行們進行參考借鑒。

1 工程概況

位于陜北侏羅紀煤田榆橫礦區東北部，榆溪河以西，無定河以北，古長城西北處。井田東距榆林市約20 km，井田面積231.1 km2，行政區劃隸屬榆林市榆陽區小紀汗鄉、巴拉素鎮及芹河鄉。由陜西中能煤田投資建設，西安設計工程有限責任公司設計施工總承包。

煤礦采用立井+斜井混合開拓方式，中十冶承建副斜井井筒工程，該井筒技術參數如表1所示。

2 地質及凍結方案簡介

由于副斜井井筒的靜水位為-1.5～ 1.8 m，根據業主提供的地質報告顯示，井筒按原設計方案向前施工，第四系風積沙厚度為99.8 m，井筒穿越強含水砂層長度超過1200 m，無論采用何種掘砌方案，成本均超控。按照多次專家會議論證，結合補勘資料，斜井井筒于里程點0+250.3 m處完成184°轉向，采用凍結方案進入基巖段，第四系風積沙厚度為65 m，凍結垂深為16.127～90.433 m，即基巖上平面距井筒荒頂板≥10 m，斜井凍結長度降至661.091 m。

凍結每40 m分為一段，每段設置封頭孔，共設置17排中排凍結管。井筒荒徑外側固定距離設置邊排孔，根據凍結深度、地下水的流速以及凍結開機至交圈時間的驗算，以控制掘砌開始時間。每排中孔分為3個，井筒荒徑內均勻布置，主管除井筒荒斷面內采用Φ133無縫鋼管，外側包裹保溫材料實行保溫凍結外，其余均采用Φ89無縫鋼管作為回路，采用內嵌式PVC管作為去路。

每一段的荒徑以外、底板、頂板的有效凍結壁厚度分別為3.5 m、4 m、6 m。

3 掘進及配套方案的提出

(1)采用7655鑿巖機普通鉆爆法掘進，翻新二手斜井扒渣機出矸，無軌運碴車運輸出井，滿堂架支設碹胎，人工上料澆筑。

該方案為傳統方案，經過初步驗算，月進度為150～200m，造價投入低，鉆爆施工是目前效率最高、成本最低的快速唯一方案。

(2)采用EBH90雙滾筒綜掘機掘進，鏟車出矸，滿堂架支設碹胎，人工上料澆筑。

經過初步驗算，月進度為90～120 m。由于凍結段斷面大，巖層變化大，硬度受限制，采用上述綜掘機掘進時，縱向掘進需要分臺階，橫向掘進需要多次定位，并且在凍結段內未設置調車硐室，掘進及出矸效率極其低下。滿堂架支設碹胎，人工上料澆筑，安全得不到保證，工人勞動強度極大，效率極其低下，質量得不到有效的控制，直接否決。

(3)采用EBZ160綜掘機掘進，定制二運轉載，無軌膠輪車出矸，內、外壁采用滑模臺車，混凝土輸送泵澆筑采用該方案需要解決以下諸多問題：

①綜掘機的自重和凍結底板強度的匹配，和井筒內底板已割除凍結管的覆壓問題；

②綜掘機對凍結管的擾動問題；

③控頂距的控制問題；

④掘進、支護中的定向問題；

⑤定制轉載二運的長度和段長的控制，以及機尾高度和無軌膠輪車的裝載匹配問題；

⑥內壁墻部鋼筋對外模臺車的影響問題；

⑦內、外模臺車門洞的預留規格問題，需滿足轉載二運和無軌膠輪車的運行問題；

⑧內、外模臺車的距離控制，以及混凝土輸送泵的距離控制問題；

⑨各工序穿插、平行施工控制，提高機械化配套效率的問題。

雖然有上述諸多問題，但綜合機械化程度高，從掘進、運輸、支護等各方面全部實現了機械化作業，經初步推演，月進度能夠達到90～150 m，并且具有以下幾個優點：

(1)采取一定的措施對凍結體的穩定性無影響，提高了施工安全。

(2)采用一定的掘進方案，支護能及時到位，能夠解決控頂距的問題；

(3)降低了工人勞動強度，極大提高了人工工效；

(4)巷道成型規整，幾乎沒有超挖現象的發生。

為保證施工質量及施工安全，我們比對了各項配套方案，決定采用第一與第三項結合掘進及配套方案。

4 問題的解決

(1)通過和凍結單位的溝通，進行的科學的驗算，計算出凍結底板在接地履帶范圍內能夠承受的最大單位壓力，來反推驗證綜掘機的接地比壓，最終確定EBZ160綜掘機完全可以在凍結底板上運行。為保證履帶不覆壓底板已割除凍結管，在履帶行走前，人工采用風鎬將凍結管周圍的凍結體向設計荒底板多挖掘200，挖掘半徑以滿足井下無靜電無火花切割機割除為前提即可。

(2)加強對綜掘機司機的培訓，加強班長、帶班項目部領導的安全專盯工作，掘進機的炮頭只許在凍結管之間運行，規范操作，不得觸碰凍結管，防止對凍結體產生擾動。

(3)由于井筒設計斷面高度較高，綜掘機一次定位高度達不到設計高度，采用正臺階法掘進，每次掘進上臺階長度為6 m，掘進到位后，進行下臺階刷底工作，一次刷掘到設計底板，為減少人工刷幫量，最小控頂距為2 m，最大控頂距為8 m。

(4)采用激光進行方位及坡度的控制，頂、兩幫各一道共三道激光，保證了井筒掘進的規整及成型，解決了掘進、支護的定向問題。

(5)經過方案的反復驗證及推演，結合綜掘機的長度，循環段長以及平行操作空間，確定第二運輸機的長度為15 m。以月度期望指標驗算每班的矸石量，確定無軌斜井運碴車的型號，通過無軌斜井運碴車的后幫高度，結合電機滾筒的拋灑曲線，確定了第二運輸機電機滾筒的高度。

(6)內壁采用雙層鋼筋混凝土支護，在澆筑外壁前，必須將一次底板澆筑到位，墻部鋼筋必須預先埋設，而外壁臺車的脫模高度為100，為使鋼筋的安裝滿足規范要求，內外環筋采用套管和底板預埋鋼筋連接，預埋鋼筋裸露底板高度≤90mL，解決了內壁鋼筋對外壁臺車的影響。

(7)根據無軌斜井運碴車的高度+第二運輸機電機滾筒的高度，確定了內、外壁臺車的門洞高度，根據無軌斜井運碴車的寬度、行人安全間隙及綜掘機鏟板的寬度，確定了內、外壁臺車的門洞高度。以達到臺車的運行獨立，矸石裝載、轉運獨立的效果。

(8)為便于操作，減少輸送泵管的安裝工作量，確定內壁滯后于外壁1～2個循環，即6～12 m，混凝土輸送泵滯后內壁4～10 m。混凝土采用地面廠區內提供的商品混凝土，采用軌道式混凝土攪拌運輸罐車運送達混凝土輸送泵前，保證了混凝土運輸途中攪拌的質量和澆筑的連續性。這樣既保證了一次成巷的要求，又保證了邊排凍結管的解凍要求，積極釋放了凍結能量，為后續工程的推進提供了能量保障。

5 施工組織

根據工作需要，配備齊全各熟練工種、熟練掌握施工操作技術、質量標準和安全知識的人員，科學配備有凍結施工經驗的隊組。

為實現快速、優質、安全、高效施工，施工組織上實行多工序平行、交叉作業，為使這種作業方式在有限的空間內有秩序按計劃均衡地進行，堅持以工序為中心的組織方法成立綜合隊，在施工中堅持正規循環作業。

為保證機械化配套設備的最大利用率，鉆爆施工翻新二手斜井扒渣機采用了以下施工組織方案：

(1)平行作業工序。

①工作面全斷面掘進工序和內壁防水塑料薄板的鋪設，鋼筋的綁扎工序平行。

②工作面刷掘工序和底拱鋪設、底板鋼筋綁扎工序、移內壁臺車工序平行。

③澆筑一次底板、澆筑內壁和工作面架棚工序平行。

④移外壁臺車和工作面兩側挖掘柱窩、架棚工序平行。

(2)掘進：采用翻新二手斜井扒渣機掘進出渣，無軌斜井運碴車運輸出井。

(3)一次支護：掘進段長為6 m，一個段長掘進完畢后，立即架設除反拱后的其它工字鋼棚，架設好工字鋼棚后，敷設金屬網。

(4)底板支護：除去翻新二手斜井扒渣機的操作合運行空間，底板澆筑滯后翻新二手斜井扒渣機3m，即一次底板距工作面為9～15m。

(5)內、外壁的澆筑：當底板澆筑完畢后，立即轉入內壁澆筑工作。外壁滯后底板2 m，內壁滯后外壁6～12 m，一次澆筑段長為6 m。

依次平行向前推進。

6 進度展示

從2016年3月1日―2017年10月31日，實際有效施工天數為193 d，成巷進尺為348 m，月平均進度達到153m，其中2014年8月創造全國凍結成井最高紀錄210m，2014年9月成井163m，2014年11月再次刷破紀錄達到230 m，實現了工程進度預期目標。

7 幾點說明

(1)該工程為特厚強含水松散層內凍結鑿井工程。該工程掘進集特厚、連續、均勻砂層和強含水松散層等國內難題于一身，而該條件下的長斜井凍結鑿井技術更為復雜，施工難度最大、突發危險最大、影響工期最大。該凍結斜井無論長度、地質條件、機械化程度均為國內同類工程NO。

(2)我們聘請了國內凍結專家孟教授領銜的專家團隊作為專家咨詢組，持續改進和改善施工中遇到的各種難題。

(3)隨著工序接替的成熟，各工種之間配合的嫻熟，機械化配套的進一步完善，在大斷面、大跨度、支護工藝繁復的條件下，月平均進度可望達到55～60 m。