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。     

深井大采高工作面覆岩破坏过程数值模拟研究

以唐口煤矿1305工作面为工程背景,采用RFPA2D数值模拟软件,对埋深1 000 m,采高5.5 m条件下大采高工作面覆岩破坏过程进行了反演,得到了深井大采高条件下上覆岩层运动的主应力、位移矢量变化规律以及声发射特征,为类似工程地质条件下工作面的安全开采和支护设计提供了理论依据。     

2000 m大直径超深竖井新型凿岩提升悬吊系统设计

为满足大直径超深竖井快速安全施工的需求,结合当前竖井施工存在的技术问题,从设备选型、系统布置和安全措施三个角度对凿岩提升悬吊系统进行设计。本系统采用ⅤⅡ型凿井井架、超深竖井凿井提升机等新型设备,建立提升装置安全监控系统以实现大直径超深竖井快速安全施工的目标。结果表明,新型提升悬吊设备与安全监控系统配合使用,在三山岛金矿超深竖井施工中实现了井筒月进尺120 m的良好效果,提高了施工效率,保障了凿井安全,为超深竖井井筒施工提供了参考。     

思山岭铁矿1500m副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性,以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托,进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析,其最小无支护自稳跨度为22 m,对应的自稳时间为125 d,可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1～2 d的井筒围岩稳定性,然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定,副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时,基于新奥法(NATM)与挪威隧道施工方法(NTM),提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论,建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法,并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计,分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程,提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性,验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。     

大口径工程钻井事故处理

大口径工程钻井多用于施工煤矿竖井、军事工程井、水源井、基础处理井、施工导井、通风井等。除煤矿竖井及军事工程井需钻大直径深井外,一般工程井的井径在1~2m左右,深度在250m以内。     

大型竖井钻机井架的设计

随着煤炭工业的需求,矿井建设正朝着大型化、自动化方向发展,地表煤或易采煤矿建设已告一段落,新开发煤矿均为深井开采,钻井直径大、深度深。因此说,新一代大型竖井钻机的开发十分必要,其投入产出比高,经济效益和社会效益均十分明显。大型竖井钻机不仅用于钻凿煤矿竖井,而且还可钻凿其它矿山（有色、黑色、非金属矿）竖井及铁路公路桥梁、水利水电工程、港口工程基础的桩孔（井）等,通过承揽上述工程。也能给承建单位带来可观的直接经济效益。     

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。     

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...     

AD-60/300动力头竖井钻机的研制与应用

针对铁矿竖井埋深较浅、岩石硬度较大等特点,研制了全液压AD-60/300动力头竖井钻机。介绍了该钻机的工作原理、技术参数、主要结构、创新点及工程应用情况,为矿山竖井工程建设人员及装备开发人员提供参考和借鉴。     

大断面深埋巷道掘进爆破施工关键技术

陈台沟铁矿-1020 m与-1050 m水平坑内探矿工程施工速度对矿山控矿工程的完成与矿山建设进度影响较大,施工工期要求紧,为提高工程施工速度和工程施工质量,基于提高掘进爆破效率和巷道成型质量,提出了大断面大埋深巷道掘进爆破设计的原则,优化掘进爆破方案并进行了工程实践。实践结果表明:采用设计的爆破方案,掘进爆破效率达到了89.3%,巷道光爆壁面的炮孔留痕率达到了87.9%,取得了较好的施工效果。     

大埋深高应力巷道让压支护技术应用

针对四矿矿井大埋深、高地应力巷道支护现状及围岩特点,总结了深井高地应力巷道支护原则,提出了采用高强可变形让压锚杆 鸟巢锚索 W钢带支护技术控制深井巷道围岩的方法,并在工程实际中进行了支护实践。     

实体煤巷道静载型冲击孕育数值模拟研究

随着煤炭资源枯竭、开采环境恶化,矿山冲击灾害频发,严重制约了安全高效开采。针对实体煤巷道掘进冲击及其影响因素,利用数值软件对埋深、侧压系数、煤层厚度和巷道宽高比等进行了模拟研究,认为大埋深和大巷道宽高比均显著增加了围岩变形能的积聚程度,侧压系数大于或小于1以及煤厚在20 m范围内变化时也增加了巷道围岩的冲击概率,为巷道支护、补强支护参数设计以及降冲防冲措施制定提供了依据,对巷道安全施工有重要的指导意义和工程实践价值。     

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。     

大断面超深竖井机械化施工装备配套研究

思山岭铁矿副井工程设计净直径10 m,深度1 503.9 m,属大断面超深竖井。为提升该竖井施工机械化程度与施工效率,使施工装备配套更为合理,通过计算确定了提升系统布置方案,并对其他施工设备进行了合理选型,建立了大断面超深竖井井筒机械化施工装备配套体系,极大地提高了施工机械化程度与施工效率,为今后更深竖井的机械化施工装备配套提供借鉴。     

大埋深煤巷掘进超高强锚杆支护控制技术

对高地应力、强烈采动影响、松软破碎围岩等复杂困难条件下的大埋深煤巷的支护控制进行了理论分析。结合平煤集团天安十矿己15-24080机巷支护设计的实际条件,论述了埋深900 m、顶板岩性不坚硬、围岩层位变化大、煤层倾角较大等状况的深井高地压大断面软岩巷道围岩稳定控制问题。超高强锚杆支护控制技术在平煤十矿己15-24080机巷掘进过程中取得了成功应用,实现了一次成巷,大大减少了巷道后期维护量,且对大埋深煤巷掘进支护控制技术的研究与设计具有参考价值。     

大埋深高应力巷道让压支护技术研究

针对四矿矿井大埋深高地应力巷道支护现状及围岩特点,总结深井高地应力巷道支护原则,提出采用高强可变形让压锚杆+鸟巢锚索+W钢带支护技术控制深井巷道围岩持续变形的方法,并在工程实际中进行了支护实践.     

超埋深竖井破碎围岩稳定控制技术研究

目前我国金属矿山的最大开拓深度正逐步迈入1 500~2 000 m，深部“三高”软破围岩下竖井施工工艺合理调整与施工安全的综合评估是制约超埋深竖井安全高效施工的难点。以国内某超埋深破碎围岩竖井工程为研究对象，研究得出在开挖卸荷引起的围岩切向集中应力作用下，最小主应力方向井壁附近围岩的局部剥落和垮塌是竖井施工应重点关注的风险源。掘进段高由4 m调整为3 m时，掘进时最危险部位为井壁接茬下部1.5 m内，分布深度~1.1 m；掘进段高为2.5 m时，掘进工序时最危险部位为井壁接茬下部1.0 m内，分布深度~0.7 m，改善了掌子面侧壁围岩维护状况。超前小导管、超前钢管约束砼以及钢拱架+超前钢管约束砼等超前支护，仅起到超前防护、防止局部围岩大范围连续垮塌的作用，可增加施工期间安全性，但对围岩的超前支护和加固效果甚微。综合结合掌子面超前探水进行工作面预注浆工作，可减小小导管注浆频繁施工工序切换对施工组织和工期的影响的同时，解决超埋深竖井遇破碎围岩施工安全问题。     

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。     

深井高应力软岩巷道布置与支护

本文结合结丰煤矿－920m东区段岩石集中巷（埋深1050m）的施工，运用巷道围岩工程分类和锚杆加固组合拱理论，全面探讨了深井高应力软岩巷道布置与支护方式，具有一定参考和实用价值，为其它深部巷道布置与支护提供了理论依据。     

大埋深大断面软岩巷道全锚注支护技术

平顶山煤业集团一矿四水平回风上山,设计长度833m,净断面积25.24m2,埋深1 075m,为大断面软岩巷道。根据"新奥法"支护原理和"充分发挥围岩自身承载力和主动支护"理念,巷道一次支护采用锚网索喷,二次支护采用高强度中空注浆锚杆+注浆,然后适时增加中空注浆锚索+注浆补强,即全锚注支护,效果很好。重点介绍了全锚注支护设计、施工工艺及施工效果,并对该项技术应用前景作了探讨。