1、引言
斜井施工機(jī)械化作業(yè)線配套工作隨著科技進(jìn)步的發(fā)展，機(jī)械化水平不斷更新，效率不斷提高，工藝不斷完善，但是對(duì)超長(zhǎng)距離斜井（長(zhǎng)度超過(guò)1000m），特大斷面掘進(jìn)（斷面超過(guò)20㎡），大傾角（坡度在20°以上）的斜井施工難度還是很大。
如向通過(guò)選擇施工設(shè)備及其性能參數(shù)，科學(xué)優(yōu)化工藝過(guò)程，合理配置勞動(dòng)力，借助計(jì)算計(jì)模擬運(yùn)行系統(tǒng)，突破掘進(jìn)瓶頸，在有限的空間內(nèi)，選擇最佳的施工機(jī)械配套形成機(jī)械化作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速施工。
2、施工作業(yè)方式及機(jī)械化配套作業(yè)線
2.1施工作業(yè)方式
斜井表土段采用“三八”制作業(yè)，掘支平行作業(yè)。
斜井基巖段采用“四六”制作業(yè)。“三掘一噴”普通鉆爆法光面爆破一次成巷。
2.2機(jī)械化配套作業(yè)線
以激光指向，選擇中深孔光面爆破技術(shù)，耙斗機(jī)裝巖，大絞車提升，箕斗運(yùn)輸，翻矸倉(cāng)汽車排矸，風(fēng)泵配合臥泵接力排水。
配套布置如圖示：
3、計(jì)算機(jī)模擬模型
通過(guò)對(duì)施工幾大系統(tǒng)中諸實(shí)體的屬性及它們之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析研究，建立斜井施工模擬系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬模型，模型由一個(gè)主程序幾個(gè)子程序和輸出打印程序組成，采用VB程序進(jìn)行編寫(xiě)，界面如圖。
4 王村主斜井施工概況
4.1斜井技術(shù)特征
王村礦石炭系延伸主斜井井筒設(shè)計(jì)長(zhǎng)1560.24m，掘進(jìn)斷面20.2 m2，傾角22°。其中表土段長(zhǎng)60m，采用鋼筋混凝土砌碹支護(hù)?；鶐r段長(zhǎng)1560.24 m，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿為∮20×2000（mm）螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，間排距為800×800（mm），噴射混凝土厚120 mm。
4.2 施工方案及施工工藝
主斜井施工采用機(jī)械化配套施工工藝，即激光指向、光面爆破、耙斗機(jī)裝巖、箕斗提升、翻矸倉(cāng)汽車排矸、風(fēng)泵配合臥泵接力排水。
明槽采用機(jī)械配合人工分層分段機(jī)械開(kāi)挖，一次完成開(kāi)挖，一次性澆注砼的方法。
基巖段采用YT-28型鑿巖機(jī)打眼，激光指向儀定向、中深孔光面爆破的施工法，直眼掏槽，反向裝藥，毫秒延期電雷管串并聯(lián)起爆。采用“三掘一噴”，一次成巷。布置“三機(jī)兩泵”：一臺(tái)P-90B型耙斗機(jī)，兩臺(tái)噴漿機(jī)，兩臺(tái)水泵配套施工；前期采用地面砼集中攪拌站供料，2臺(tái)噴漿機(jī)通過(guò)3寸輸料管向工作面（約供250m左右）送料，后期采用箕斗輸送噴漿料，“雙機(jī)雙槍”噴射砼一次成巷；排水選用D85-67×8型水泵接力排水。提升選用JK-3.5×2.5型提升機(jī)配1臺(tái)JXH-5前卸式箕斗提矸、下料，單鉤提升。斜長(zhǎng)超過(guò)600m時(shí)，采用RZX型助行器在斜井內(nèi)運(yùn)送人員。
4.3 井筒主要施工設(shè)備選型
根據(jù)斜井?dāng)嗝娲?、井筒較長(zhǎng)、傾角大等特點(diǎn)，選擇施工設(shè)備。
4.3.1 提升機(jī)選擇：
1）卷筒直徑 mm
D
60ds （4-1）
D
900
（4-2）
ds—鋼絲繩直徑mm
—最粗鋼絲直徑mm
將參數(shù)代人（4-1）
D
60ds
60×40
2400mm
將參數(shù)代人（4-2）
D
900
900×2.6
2340mm
2）選定提升機(jī)型號(hào)
Dr
D
Dr—所選提升機(jī)的卷筒直徑
選擇JK－3.5×2.5型礦井提升機(jī)，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表一。
JK－3.5×2.5型礦井提升機(jī)技術(shù)參數(shù)（表一）
|
卷筒 |
鋼絲繩最大靜張力 |
最大提升高度或 運(yùn)輸長(zhǎng)度 |
鋼絲繩 |
減速比 |
鋼絲繩速度 |
電動(dòng)機(jī) |
外形尺寸 長(zhǎng)×寬×高 |
主機(jī)理論重量 |
||||||
|
直 徑 |
寬 度 |
載 人 |
載 物 |
一層纏繞 |
二層纏繞 |
三層纏繞 |
最大直徑 |
破斷拉力總和 |
轉(zhuǎn)速 |
最大功率 |
||||
|
mm |
mm |
KN |
m |
mm |
KN |
m/s |
r/min |
KW |
m |
kg |
||||
|
3500 |
2500 |
136 |
170 |
530 |
1098 |
1721 |
42 |
1230 |
12 |
11 |
720 |
1900 |
14.18× 10.65×3.95 |
73940 |
生產(chǎn)廠家：鶴壁市雙民礦山機(jī)械有限公司
3）校驗(yàn)卷筒寬度 B mm
B=（
）（ds+
）/3
Br （4-3）
—最大提升長(zhǎng)度1620m
30—提升鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度m
Dr—提升機(jī)卷筒名義直徑3.5m
—提升鋼絲繩卷間隙（取2-3mm）
3—摩擦圈數(shù)
Br—卷筒寬mm
n'—錯(cuò)繩圈 n′=2-4
將參數(shù)代人（4-3）
B=
）（40+3）/3
=2238mm
2500mm
4）驗(yàn)算提升機(jī)強(qiáng)度 Fj（所選提升機(jī)載人時(shí)最大靜張力13600 kgf）
Fj
Q0(sin
+f1cos
)+Psb Lo(sin
+f2cos
) （4-4）
將參數(shù)代人（4-4）
Fj 
15550(sin22°+0.01cos22°)+5.717×1620(sin22°+0.2cos22°)
11156.1 kgf
5）電動(dòng)機(jī)功率估算 P KW
P=
（4-5）
KB—電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)KB=1.2
UmB—提升最大速度m/s
nc—傳動(dòng)功率，一次減速nc=0.92，二次減速nc=0.85
將參數(shù)代人（4-5）
P=
=1217≤1900kw（選擇提升機(jī)最大功率）
4.3.2箕斗選擇
1）提升最大速度 UmB m/s
UmB
Um Um=7m/s
2）提升一次提升循環(huán)時(shí)間 T1 s
T1=2
（4-6）
L-提升斜井長(zhǎng) m
Lx-卸載距離 Lx=6-8m
Ux-卸載曲軸內(nèi)運(yùn)行速度 Ux=1-1.5m/s
a-運(yùn)行加速度及減速度 a=0.5-0.7m/s
Qj-箕斗卸矸時(shí)間，掘進(jìn)時(shí)取 100-300s
將參數(shù)代人（4-6）
T1=2
=804.6s
3）箕斗容積 Vj m3
Vj=
（4-7）
K-提升不均勻系數(shù) K=1.15-1.25
Km-箕斗裝滿系數(shù) 取0.85-0.9
Vj-箕斗的容積 m3
Ag-掘進(jìn)每一循環(huán)的小時(shí)出矸 m3/h
Ag=(S掘×L×V松散)/h （4-8）
S掘-掘進(jìn)斷面積 m3
L-循環(huán)進(jìn)度 m
V松散-巖石松散系數(shù) 取1.5
h-每班出矸時(shí)間 取3.5
將參數(shù)代人（4-8）
Ag=18.18 m3/h
將參數(shù)代人（4-7）
Vj=
=5.19 m3
4）選擇箕斗容積 V m3
V＞Vj
選JXH-5型箕斗，箕斗技術(shù)參數(shù)詳細(xì)見(jiàn)下表。
前卸式斜井箕斗技術(shù)參數(shù)（表二）
|
型 號(hào) |
名 稱 |
圖 號(hào) |
技術(shù)特征 |
|||||||||
|
適應(yīng)井筒傾斜角度 ° |
名義載重t |
斗箱有效容積M3 |
運(yùn)行時(shí)軌距B1 mm |
卸載是軌距B2 mm |
長(zhǎng)度L mm |
寬度B3mm |
高度（從軌面算）mm |
推薦軌道鋼軌規(guī)格kg/m |
重量kg |
|||
|
JXH-5 |
5噸斜 井箕斗 |
B81- 320.3 |
20- 35 |
6 |
6.6 |
1400 |
1600 |
7835 |
1770 |
1840 |
38 |
4858 |
生產(chǎn)廠家：鶴壁市中冶礦山通用機(jī)械廠
4.3.3提升鋼絲繩選擇
1）提升載荷 Q Kgf
Q=KmVjVg （4-8）
Vj-箕斗容積 m3
Vg-巖石松散容重 取1.8×103kg/m3
Km-箕斗裝滿系數(shù) km=0.85-0.9
將參數(shù)代人（4-8）
Q=KmVjVg
=0.9×6.6×1.8×103
=10692 Kgf
2）鋼絲繩終端載荷Q0 Kgf
Q0=Q+Q2 （4-9）
Q-提升載荷 Kgf
Q2-箕斗自重 Kgf
將參數(shù)代人（4-9）
Q0=Q+Q2
=10692+4858
=15550 Kgf
3）鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量 Ps kg/m
（4-10）
L0-鋼絲繩最大長(zhǎng)度，m
-鋼絲繩抗拉強(qiáng)度
=170kg/m2
-斜井角度22°
ma-安全系數(shù)ma=9
f1-箕斗運(yùn)行阻力系數(shù) f1=0.01
f2-鋼絲繩滑動(dòng)阻力系數(shù) f2=0.15-0.2
將參數(shù)代人（4-10）
=
=5.10 kg/m
4）選擇鋼絲繩
Psb
Ps Psb-每米鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量kg/m
選擇6×19-40.0-170鋼絲繩
主要技術(shù)參數(shù)：Psb=5.717 kg/m；Qd=102500 Kgf；ds=40mm； 
=2.6mm。
5）鋼絲繩安全系數(shù) m
m=
（4-11）
將參數(shù)代人（4-11）
m=
=9.4≥9
4.4 井筒主要施工設(shè)備
井筒主要施工設(shè)備見(jiàn)下表。
主要施工設(shè)備一覽表（表三）
|
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
型號(hào)或規(guī)格 |
數(shù)量 |
|
1 |
提升絞車 |
JK－3.5×2.5 |
1臺(tái) |
|
2 |
前卸式箕斗 |
JXH-5 |
1臺(tái) |
|
3 |
耙斗裝巖機(jī) |
P-90B |
1臺(tái) |
|
4 |
噴漿機(jī) |
PZ-Ⅴ |
2臺(tái) |
|
5 |
局部通風(fēng)機(jī) |
2BK№:6.3 |
2臺(tái) |
|
6 |
壓風(fēng)機(jī) |
MLGF-30.4/8-185G |
3臺(tái) |
|
7 |
水泵 |
D85-67×8 |
3臺(tái) |
|
8 |
風(fēng)動(dòng)潛水泵 |
BQF-50/25 |
2臺(tái) |
|
9 |
鑿巖機(jī) |
YT-28 |
8臺(tái) |
|
10 |
氣動(dòng)錨桿鉆機(jī) |
MQT-90Ⅱ |
2臺(tái) |
|
11 |
激光指向儀 |
JZY-1 |
1臺(tái) |
|
12 |
自卸式汽車 |
17t |
3輛 |
5 實(shí)際施工
王村礦石炭系延伸主斜井于2008年3月開(kāi)工，2009年4月份竣工。基巖段平均月成巷126.3m，1000m以上最高月成巷156.7m，1000m以下最高月成巷138.1m，安全無(wú)事故，該工程獲得2009年度煤炭行業(yè)優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。
6結(jié)論
對(duì)超長(zhǎng)距離大斷面大傾角斜井施工，關(guān)鍵環(huán)節(jié)在裝巖運(yùn)輸，它是制約掘進(jìn)速度的直接因素。如何在工藝改進(jìn)、參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)選、等方面尋找到突破點(diǎn)，抓住問(wèn)題的重點(diǎn)加以解決，提高作業(yè)工效。同時(shí)借助計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，快速地判斷所選作業(yè)線的施工速度，裝運(yùn)能力，設(shè)備配套能力，裝運(yùn)能力與掘進(jìn)配套能力，作業(yè)線是否最優(yōu)等問(wèn)題，解決長(zhǎng)期以來(lái)斜井施工作業(yè)線不配套，提運(yùn)能力低，工藝落后、工序不協(xié)調(diào)，設(shè)備利用率低一系列問(wèn)題，解決了超長(zhǎng)距離大斷面大傾角斜井快速施工的難題。
參考文獻(xiàn)：
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