超深竖井建设基础理论与发展趋势

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。     

金川矿区竖井建设分析

竖井工程一直都是井下矿山开拓和生产的关键工程。虽然在建设期,竖井工程仅为矿山工程量的3%～6%,但工期却占矿山工程总工期的30%～50%,其施工速度与质量直接影响整个矿山建设进度与以后的投产使用。金川矿区在本世纪初,进入深部开采,矿山接替工程也不断深入,超千米深井成为矿山建设标志性工程。总结了近年来,金川矿区竖井设计、施工和管理等方面的经验,对该矿区在建及今后竖井工程建设有很好的借鉴作用。     

煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想

深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤炭回收率为思路,提出要解决的关键科学问题与技术构想。关键科学问题有4个:千米深井巷道围岩大变形机理;巷道围岩支护―改性―卸压协同控制原理;350 m超长工作面应力与覆岩结构演化机理;超长工作面多信息融合智能开采模式,为千米深井围岩控制及智能开采提供理论基础。针对千米深井巷道围岩高应力、强采动的特点,提出巷道支护―改性―卸压"三位一体"协同控制技术,实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护,高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压的"三主动"协同作用,解决千米深井巷道围岩控制难题。针对千米深井超长工作面开采过程中覆岩分区破断、矿压动态迁移的特点,以围岩控制为核心,研发液压支架抗冲击技术,开发超长工作面多信息融合的液压支架自适应群组协同控制技术与装备,并系统集成采煤机等其他工作面设备,最终形成千米深井超长工作面智能开采成套技术体系,为深部煤炭资源安全、高效、高回收率开采提供理论与技术保障。     

千米深井井筒装备快速安装关键技术

千米深井井筒安装施工中,采用3层半吊盘作为辅助设施施工,从上到下依次施工井筒标准段构件、非标构件、电缆、管路等构件,解决了符合各类立井的统一结构型式施工吊盘问题,实现了快速安全施工;深井安装质量控制采用整体稳大线工艺,提高了罐道及梁的安装精度;采用封闭式吊桶,变频稳车集控技术,视频监控装置等先进施工技术,对井筒装备施工进行全过程监控,解决了千米深井装备安装中的施工吊盘、立井稳线、吊桶、设备、监控、通讯、一次成井等的施工技术难题,为千米深井的施工积累了经验。     

台吉矿开拓部署及其改造

台吉竖井是台吉矿原一、二、三井三对斜井的深部接续井。它是由辽宁煤矿设计研究院与我局共同设计,我局自行施工,全部采用国产设备装备的现代化矿井。设计能力年产原煤60万吨(核定设计能力75万吨)。井筒净深924米,提升高度953米,是我国第一对近千米竖井。它为上述三对斜并深部区(-400～-1100米水平)开采之用。     

千米竖井的建设(上)

北票矿务局所属台吉、冠山、三宝三矿九井均为超级瓦斯矿,因采用二至三阶段暗井提升、排水、通风,系统复杂,改变这种局面只有建设深井。台吉、冠山两对千米竖井的建设,对加快北票矿区深部开采,具有重要的意义。     

磁西一号矿副井1341m深立井施工技术

介绍了在超千米深井施工中所采用的机械设备和井筒在-1 000 m以下开拓过程中所采取的关键技术,通过工艺改良和提高提升系统运载能力,开展正规循环作业并不断分析改进,达到快速施工目的,总结了超千米深井施工经验,为深井开拓施工积累了宝贵的资料。     

冬瓜山铜矿千米竖井工作面突水淹井及其治理

竖井千米深处工作面突水淹井，国内没有先例，国际罕见。本文密切结合工程实际，从深井工作面突水原因分析入手，沿袭以往浅井，中深井治水的经验，采用工程类比法确定抛石注浆及工作面预注浆的施工方案。施工中利用水力平衡原理，使治理工程一次成功，堵水率达９８％，总体性能达国际领先水平。     

深竖井开凿提升悬吊系统设计与工程应用

在深竖井施工过程中,悬吊及其提升系统是制约竖井开凿速度及安全的关键。本溪思山岭铁矿新建副井深度为1503.9 m,断面净直径10 m,属大断面超深竖井。超深竖井开凿对于井筒悬吊提升系统提出更高要求。针对思山岭矿竖井施工,进行悬吊提升设计,解决超深竖井施工提升悬吊中的一些问题。     

大直径1500m深竖井施工技术难点与对策分析

我国目前施工的深竖井主要为800~1 200m,1 200m以上的竖井施工尚不成熟。根据深井施工的规律,以思山岭铁矿副井为例,分析了1 500m竖井施工过程中面临的安全风险与技术难题,并针对新型井架设计、提升安全风险、地压灾害防控、深井降温4个方面的问题提出了解决的思路。     

千米深井凿井技术研究

介绍国内外千米深井凿井技术现状和存在问题，研发千米基岩掘砌新装备，5m深孔液压凿岩伞形钻架、5m深孔控制爆破技术、液压中心回转式抓岩机和迈步式液压模板研制，实现4．2m段高掘砌循环作业，形成一套新的立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备。     

孙村千米立井快速优质施工介绍

本文介绍直径6.5m,井深1050m的孙村风井,采用国内打井设备和同内现有立井施工工艺,实现了深井快速 优质施工。对我国通过老矿挖潜、改造的办法解决深部开采,为发展煤炭生产开辟了道路。     

建造竖井井筒时加固流砂的综合方法

在含水的流砂层建造竖井井筒是最难解决的问题之一,而为了开采地下矿物,井筒穿过流砂层又常常是必要的条件,在这种情况下,开凿矿井井筒最为广泛的是采用人工冻结岩石的方法。然而,在深井开凿时我们不采用这种方法,因为这种方法需要消耗大量能源,基建投资大。     

磁西矿超千米深井建井期间排水系统设计

 鉴于磁西超千米深井排水的困难性和复杂性,为确保磁西超千米深井能够如期完成建设并正常投产,根据该矿副井深度和-1150m水平涌水量,提出两种排水方案。方案一,采用一级排水方式,直接从-1150m水平将水排至地面;方案二,采用二级排水方式,将水从-1150m水平排至风井井筒-500m水平腰泵房内,之后接力将水排至地面。经过多方调研国内大容量、高扬程水泵的生产情况以及分析该矿副井深度大、排水困难、涌水量大、开采技术难点多等特点,比较两种排水方式,最后得出：副井确定采用二级排水方式是切实可行的,并经过选型计算由水泵的扬程特性曲线和管路特性曲线计算出的水泵工况点、工况点效率、水泵和排水管路各参数均能满足要求。最终磁西超千米矿井排水系统设计合理解决了排水问题,确保了矿井排水装置经济合理、安全可靠地运行。     

小井径超千米竖井快速施工的质量与安全管理

随着浅部资源已逐渐枯竭,我国已建成的千米竖井逐年增多。目前对超深竖井井筒快速施工技术研究较多,但较少涉及竖井施工的质量与安全管理问题,在安全优质的条件下,缩短井筒建设工期具有重大的意义。结合大红山铁矿1279 m深小井径废石箕斗竖井连续优质快速施工,阐述了小井径超深井筒施工中确保施工质量和安全的管理举措,强调"全员参与,持续改进"的方针和文明施工,对超千米竖井的施工管理具有重要的借鉴意义。     

帕拉博拉铜矿转向地下开采

南非帕拉博拉铜矿已决定对其铜矿床进行深层勘探,以便转入地下开采。这项计划将包括从露天采场的30号平盘上开凿一个直径为4.8m的竖井,此竖井深573m,井底海拔标高-492m,比露天采场的设计最终深度低135m。现已鉴定了竖井掘进合同,将于今年8月末开始施工。为评价地下开采的可行性,计划从井     

我国矿山竖井凿井技术现状与发展趋势

矿山竖井工程作为矿井建设的重要组成部分,是保障矿山资源安全与高效开发整个产业链的首要和关键工程。目前我国竖井凿井技术解决了穿越东部深厚冲积层、西部富水弱胶结地层以及金属矿千米深硬岩地层的关键技术难题,解决了竖井凿井过程中千米级深井围岩改性及其稳定性控制技术,研发了千米深井快速掘砌关键技术及系列化的大型配套装备,满足了我国东部、中部、西部现有地下矿产资源开发、大规模矿井建设需求,形成了较为完备的成套技术工艺与装备。鉴于我国地下矿产资源开发不断走向深部的趋势,全面综述了我国矿山竖井工程的总体概况,总结了以爆破破岩、排渣、凿井井架、提吊、井壁浇筑和围岩改性等凿井工艺的关键技术与装备的发展历程及新进展,分析了竖井钻机、反井钻机和竖井掘进机等机械破岩钻井装备及其相适应的钻井技术与工艺特点,提出了我国深竖井工程在地质精准探测、岩爆防控、高温防治、深井提升和智能钻井5个主要方面面临的挑战与发展趋势。未来很长一段时间内,我国矿山竖井建设已取得的基础理论、关键技术、系列装备和成熟工艺依然为深地资源开发、复杂地层条件建井、非煤矿山等领域,以及水利、交通、铁路、市政、电力等领域的地下工程建设与开发提供重要的技术支撑,并逐步向无人化、机械化、信息化和智能化矿井建设方向发展,为我国地下空间的开发利用和科技进步作出重要贡献。     

唐口矿千米深井主排水设计探讨

通过对国内深井排水和设备的现状调查、水锤计算，以及采用多种综合防护措施，合理确定唐口矿井千米深并排水系统。     

千米竖井掘进施工难点及解决方法

随着国内浅部矿产资源的枯竭,矿山相继转入深井开采,千米级竖井建设逐年增多。通过理论与实践相结合,对井筒支护、岩爆防治、通风降温、防水、排水、施工机械配套等问题进行探讨和分析,提出有效的解决措施。结果表明,改善施工环境,合理配置机械设备,既保证施工安全,又加快了施工进度。     

千米深井凿井技术研究

介绍国内外千米深井凿井技术现状和存在问题,研发千米基岩掘砌新装备,5m深孔液压凿岩伞形钻架、5m深孔控制爆破技术、液压中心回转式抓岩机和迈步式液压模板研制,实现4.2m段高掘砌循环作业,形成一套新的立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备。