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开展了竖井掘进机的研究

来源:未知作者:admin 更新时间:2018-08-06 19:14
1957年,成立北京煤炭科学研究院建井研究所,其时就开展了立井掘、砌、安一次成井,短段掘砌、短段单行功课体例的研究。1966年以前,曾承担凿井用4层大吊盘、全体下移金属勾当模板、大抓岩机、主动翻矸安装和立井砌壁机械化、拆卸式预应力钢筋混凝土井架等项

  1957年,成立北京煤炭科学研究院建井研究所,其时就开展了立井掘、砌、安一次成井,短段掘砌、短段单行功课体例的研究。1966年以前,曾承担凿井用4层大吊盘、全体下移金属勾当模板、大抓岩机、主动翻矸安装和立井砌壁机械化、拆卸式预应力钢筋混凝土井架等项目研究使命。1974—1983年,煤炭部、冶金部、一机部结合组织立井掘进机械化配套科研攻关会战,取得近百项功效,为凿井手艺程度的提高和快速施工奠基了根本。煤炭科学研究院上海所和北京建井所等单元,次要处置掘进机械手艺的研究,次要研究内容为岩巷掘进机械化与立井凿井机械化。1983年当前,北京建井所承担“六五”国度科技攻关项目——立井短段掘砌夹杂功课及其配套设备的研究,以深孔节制爆破手艺为焦点,全体金属模板砌壁为重点,大型凿井配备为手段,以地面预注浆、工作面预注浆和壁后注浆等手艺来分析管理井下涌水,实现了打干井,包管了正轨轮回掘砌功课,满足了千米凿井需要。“六五” —“八五”以来,进行了立井快速施工手艺的完美与推广使用。1988年,短段掘砌夹杂功课法被列入煤炭工业部重点推广项目“50推”之中,在全国矿山扶植单元逐渐推广使用[1];“八五”—“九五”期间,又被列入煤炭工业部“100推”和“100推”续集重点推广项目,并把颠末改良的配套施工设备纳入。

  2002—2011年,煤炭科学研究总院建井研究分院支护所由煤炭行业转型成长到了市政建筑行业,成立了六合科技金草田(北京)科技无限公司,自主研发的“金草田”牌加固产物和矿用材料已成为国内最有影响的品牌。此中建筑用锚固树脂胶被扶植部判定为国内领先,达到国表里先辈产物机能;并被列为扶植部科技功效重点推广项目。公司出产的产物已有六大类,30多种,包罗粘钢胶、植筋胶、工业耐磨胶、碳纤维、环氧胶粘剂、环氧防锈漆和高强耐磨材料等材料。公司开展了工业民用建筑,如选煤厂、胶带走廊、桥梁、厂房等建(构)筑物补强加固或革新工程的检测、设想和施工工作,衔接了西哈努克亲王官邸加固、中猴子园音乐堂加固、国度打算委员会室第楼加固、江南大桥加固、深圳地铁大厦加固、川煤集团龙滩煤矿洗煤厂煤仓加固、山西六合王坡煤矿洗煤厂栈桥加固等百余项工程项目。

  国度“十一五”科技支持打算重点课题“千米级深井基岩快速掘砌环节手艺及配备研究”,对4.2 m段高掘砌正轨轮回功课及其配套施工设备进行了工业性试验研究,设备配套、地面配备实现了大型化。新型凿井井架、大直径提拔机、大吨位凿井绞车等的研制成功和使用,实现了大容量吊桶和大直径伞形钻架的快速提拔和重型吊盘、模板等凿井设备的悬吊。井下施工配备以液压驱动取代气动,提高了效率,降低了乐音,实现了节能。次要研发了新型液压凿岩钻架和双联钻架,钻进炮眼深度跨越5 m;斗容为1.0 m3的大型液压核心反转展转式抓岩机(装岩效率达到60 m3/h)以及用于取代身工清底的液压挖装机;直径6.0~10.6 m的液压全体金属模板,实现了快速立拆模及井壁高效浇筑;针对深度跨越千米及以上的井筒需要,为削减悬吊设备及悬吊分量,研制出迈步式全体模板和吊盘,斜井冲积层操纵井壁梁窝及液压油缸,实现井筒内凿井配备的无绳悬吊。工业性试验的方针是依托新集矿区杨村煤矿千米立井扶植工程,人员工效达2.0 m3/工。

  20世纪80年代,在对国外手艺研究的根本上,起头进行以侧卸式装岩机为主的机械化功课线试验和推广工作。北京建井所等单元,在新汶矿区协庄煤矿,试验以多台气腿式凿岩机、侧卸式装岩机为主的功课线 m的岩巷中,缔造平均月进81.2 m好成就。其次要配套设备为YTP-26型气腿式凿岩机、ZC-1B型侧卸式装岩机、ZP-1型胶带式转载机、HT-1.5型横向调车器、CDXT-2.5型蓄电池电机车、ZHP-2型混凝土喷射机、JZB-1型激光指向仪等。1986年,我国在对国外手艺研究的根本上,实现了钻车国产化,以液压钻车、侧卸式装岩机为主的机械化功课线,起头在我国煤矿推广利用,并取得了可喜的成就。1991年,为全国12个工程处配备了次要设备,有CTH-10型或LC-12型双臂液压钻车、ZC-2型侧卸式装岩机、SD800/10.5型胶带转载机、混凝土喷射机和蓄电池电机车等,机械化功课线年,煤炭工业重点项目“中硬岩石巷道中深孔光爆手艺与参数的研究”,由北京建井所、中国统配煤矿总公司第十工程处承担研究使命,用于中硬岩石巷道中深孔爆破功课,实行光面爆破,寻求2.5~3.0 m中深孔合理爆破参数,使其炮眼操纵率达到85%;围岩超欠挖不大于150 mm;眼痕率达到70%,提高巷道成形质量和围岩不变性;飞石距离节制在15 m以内,火药单耗及工作面炮孔数目较定额值低10%。最终达到加速巷道掘进速度,提高钻、装机械化工作效率,降低掘进与支护成本目标。

  自上世纪90年代末起,北京中煤矿山工程无限公司在国内开辟了程度冻结手艺,并成功使用于北京、上海和广州等一线大城市的地铁工程后,人工地层冻结手艺逐渐进入到市政地下工程扶植范畴,并起到了越来越主要的感化。以上海轨道交通4号线号线上体场站地道冻结工程为布景,研究得出了冻胀与布局彼此感化纪律及其工程对策,立异长距离夯管施工手艺,提出了分台阶开挖支护方案和“多点、平均、少量、多次”的融沉管理方式,成功完成了世界首例轨道交通立体交叉零距离穿越工程。除凡是的盐水冻结外,在地铁盾构地道地基加固、地下工程修复和应急抢险等工程施工中,还使用了液氮快速冻结手艺。

  1955年,我国与波兰合作,起首在开深林西矿风井采用冻结法凿井手艺。我国冻结法凿井手艺履历由浅冲积层到深挚冲积层,由东部不不变冲积层到西部富水软岩等复杂地质前提,由矿山立井、斜井冻结成长到地铁程度冻结等阶段。近年来,煤炭科学研究总院建井研究分院开展了行之有效的冻结手艺根本理论和工艺研究,在冻结壁设想、冻结孔安插与钻进手艺、井壁布局与新材料、掘砌工艺、情况效应节制等方面,取得了主要功效,初步处理了600 m深挚冲积层和千米富水软岩冻结凿井手艺难题;同时作为市政冻结手艺的开辟者,开创的地铁地道交叉穿越冻结、浅覆土冻结、液氮冻结和免拔管冻结新手艺,推进了轨道交通扶植手艺的平安快速成长。

  “十二五”期间,在“863”项目支撑下,开展了竖井掘进机的研究,完成了首台竖井掘进机研制。该项研究以竖井掘进机钻井工艺研究为根本,针对有导井井筒特点,构成了具有全体框架、多点支持、多油缸推进、变频电机驱动、锥形可扩展钻头布局和空间分层安插、低功率输入等特点的竖井掘进机,为井筒机械化施工供给了新的选择,也为未来上排渣竖井掘进机研究打下了根本,对2 000 m深地资本开辟具有主要意义。

  冻注凿三同时,就是将保守的冻结、注浆、凿井顺次施工,通过必然的手艺手段,使三者在统一立井、统一时间同时施工,达到缩短立井扶植工期目标的新方式。平面上,冻结管圈位于立井荒径周边附近,井架位于立井荒径之外,最外面安插注浆用定向钻进钻塔;剖面上,自上而下,顺次为立井冻结段、立井掘进段和立井注浆段。

  上世纪90年代中后期,煤矿基建投资发生了底子性改变,国度不再间接投资,而代之以集资、贷款或股份制的形式。投资性质的变化,使扶植单元对建井速度提出了更高的要求。立井850 m深的矿井,基建投资需4亿元,每年利钱就达 2 000多万元,3~4年建成,贷款利钱将成为企业的繁重承担,这是一对锋利的矛盾。深井三同时快速凿井新手艺就是在这种布景下提出的,并在邢东矿副井成功使用。

  上世纪70—80年代,研究完美配套了各类注浆公用设备、机具和仪器,工作面预注浆、地面预注浆工艺手艺获得普遍推广使用。研制出化学注浆配套的2MJ-3/40型隔阂计量注浆泵、NJY-1型凝胶时间测定仪和注浆公用的YSB-250/120、YSB-300/20型液力调速注浆泵,以及DZJ500-1000型冻结注浆钻机、ZGS-1型水力膨胀式单管止浆塞、KWS型卡瓦式止浆塞、CL-2型超声波流量计、ZSJ-300型搅拌机组等注浆机具设备。采用止浆垫和岩帽的工作面注浆手艺、分段止浆的地面预注浆手艺逐步成熟,大量使用于工程实践,井筒地面预注浆钻孔削减到6~8个,并开辟了多种以水泥为主的系列注浆材料,预注浆逐步成为煤矿立井井筒施工的成熟手艺手段。

  目前根基处理了井筒穿越600 m深挚冲积层冻结理论与环节手艺。1998年,建井研究分院总结我国冻结施工及冻土力学研究功效,提出了以冻结壁(冻结管)变形极限为原则的各变量分手的深冻结壁时空设想理论及公式;配制出合用于冻结段现浇井壁的C50~C90高强高机能混凝土,根基处理了冻结井壁混凝土收缩裂痕问题,并在赵固二矿主、副、风井成功使用。因为东部千米以内煤炭资本逐步干涸,西部计谋应运而生,富水软岩井筒多采用冻结法凿井。千米深富水软岩井筒冻结环节手艺包罗冻结壁设想、冻结造孔与防串水手艺、节制冻结手艺等。

  国度“十二五”863打算课题“新型大井径凿井井架研制”,基于井筒直径和深度的增大,井筒施工设备的安插范畴增大,凿井井架悬吊的井内吊盘和管线荷载也在逐渐增大,我国已有的凿井井架已不克不及满足深大立井施工需要。迈步式凿井吊盘研制,深大立井施工凿井吊盘采用井壁吊挂手艺,研制开辟全液压节制的迈步式吊盘设备机组并实现工程使用,可使深大立井施工手艺获得成长,手艺程度得以提拔。

  1976年,北京建井所起首研制成功了M-1型树脂锚杆(包罗76型树脂锚固剂),此后又连续研制成功了115型松香树脂锚固剂和82型快速树脂锚固剂,使树脂锚杆在推广使用中不竭改良和提高;“八五”期间,又完成了低成本速凝树脂锚固剂的攻关研究,使树脂锚杆跃上一个新台阶。水泥锚杆锚固剂是北京建井所20世纪80年代的科研项目,在国内属领先程度。为提高岩巷掘进速度,缓解采掘接替严重关系,北京建井所于1991年,又将小锚杆与小钻头、小火药卷配合构成“三小”功课线,开展研究,研究成功了小直径高效水泥锚杆,锚固卷直径27 mm,长度230 mm,节约水泥30%~40%,先后在鹤壁、淮南、兖州、淮北等近30个局矿的150个工作面推广使用,与“三小”功课线一路,使每m巷道降低造价10%。

  地址:北京市东城区和平里北街21号德律风手艺支撑:北京中煤时代科技成长无限公司

  近年来,冻结法凿井平均以每年施工10个立井的速度增加。在特殊地层井巷施工方式中,冻结法所占比重最大,已成为我国矿山特殊地层井巷施工和其他地下工程施工的次要方式。1955—2015年,采用冻结法凿井,建成立井1 200个,累计长度32.7万m,最大井筒净直径10.5 m。此中很多立井冻结深度跨越了波兰、前苏联、德国等国度。2011年开工扶植项目甘肃省核桃峪矿副井,井深1 005 m,净直径9.0 m,冻结深度950 m,跨越英国石膏矿立井930 m冻结深度的世界记载。

  提出了斜井沿轴线冻结工艺。研究了倾斜冻结孔安插理论,斜井冻结壁成长纪律,斜井冻交友圈判据;磁导向倾斜冻结孔定向钻进手艺及配备,倾斜冻结孔钻进、冻结管下放及安装工艺,斜井冻结施工过程中井帮变形的时空纪律、井帮变形与冻结管受力形态之间的相关关系、冻结管断裂分歧阶段的信号响应特征、在线监测与断裂预警手艺;斜井冻结设备选型、交圈检测及开挖时间确定,井筒掘进手艺及配备,井壁安装测试及优化,冻融沉降及井壁节制渗漏手艺,为此后长斜井冻结手艺的工业性使用打下了根本。

  我国用钻井法于1969年起首施工成功,目前钻井分析手艺达到国际领先程度。到2016年,钻井法凿井在我国已完工130个立井,此中深度跨越300 m的有40个,深度跨越400 m的有30个。进入21世纪,我国已成功使用钻井法成井20多个,总深度跨越20 km,通过冲积层厚度由300多米添加到目前的580多米。还有郓城矿风井深度在650 m摆布,板集煤矿主、副、风3个立井已完成施工。钻井法凿井手艺次要研究内容包罗:钻井工艺、大型钻井机、破岩刀具、钻井井壁和壁后填充、钻井泥浆以及反井钻机。包罗在1969年国内初次利用钻井法钻成朔里南风井,针对大屯地质前提;对超前钻头和扩孔钻头的布局完成了改良;研制成功XZ型岩石滚刀和XC型冲积层滚刀,开辟出黏土层抑止造浆手艺和废浆处置设备与工艺;立井永世井壁支护由钢筋混凝土布局成长为单层或双层钢板混凝土复合布局。

  2007—2011年,北京建井所进行了SPL系列湿式混凝土喷射机的研制;研制的SPL-4型湿式混凝土喷射机,先后在开滦矿务局赵各庄煤矿及北京昊华能源木城涧煤矿进行了试验,于2008-03-14取得国内首台湿喷机安标,并于2009-02-26通过中国煤炭学会组织的功效判定。随后,按照煤矿需求,北京建井所起头研制SPL-6型湿式混凝土喷射机,并在山东能源新矿集团赵官能源公司及宣岗焦家寨煤矿进行了工业性试验,湿喷混凝土平均强度比干喷高70%以上,喷射混凝土最大回弹率由40%降低到8.5%,粉尘浓度由本来的100 m/m3降低到10 mg/m3以下,喷层质量平安性大大提高,经济效益、质量平安效益、社会环保效益等很是较着。

  1990年当前,注浆手艺进一步成长完美。进修引进国外先辈手艺,开辟了以黏土-水泥浆为焦点的分析注浆法手艺,改变了煤矿地面预注浆以水泥浆为主的场合排场,起头了黏土-水泥浆注浆时代,注浆质量获得包管,工期缩短,成本降低。深井注浆手艺不竭冲破,注浆深度由600多m添加到1 100多m。研究了“冻-注-凿”三同时凿井手艺、“钻-注”平行功课手艺、深井L型钻孔地面预注浆手艺、井筒过采空区地面预注浆加固手艺。各类特殊机能和用处的注浆材料,包罗:黏土-水泥浆、钻井烧毁泥浆、速凝早强水泥浆液、单液水泥基复合加固浆液、高掺量粉煤灰水泥浆液、水泥-粉煤灰-水玻璃双液速凝浆液、改性脲醛树脂和水玻璃化学浆液等。据不完全统计,我国有跨越200个煤矿立井井筒,采用了地面预注浆手艺进行堵水加固。同时在软地盘基加固方面,研发了三重管高压旋喷注浆手艺、双高压高喷注浆手艺、振冲注浆手艺等,在市政地铁扶植中,获得大范畴使用,取得了较好的结果。

  从上世纪80年代研制小型反井钻机,用于处理煤矿井下暗井、煤仓施工的平安和效率问题起头,反井钻机全面代替了其他掉队的反井施工方式。进入21世纪,煤炭科学研究总院建井研究分院以坚硬岩石、大直径深井井筒为方针,通过大型反井钻井手艺配备研制和导孔钻进轨迹节制手艺、煤矿大直径风井反井钻井环节手艺及配备研究,构成了适合煤矿井筒的反井钻井新工艺。所研制的BMC系列反井钻机,钻孔直径从0.75~5.0 m,钻井深度从100~600 m,在分歧的地质前提下,钻成直径为3.5,5.0和5.3 m的多条煤矿采区风井及电站、地道通风竖井。井筒钻进期间,人员全数地面功课,凿井平安问题获得底子处理。所研制的系列破岩滚刀,处理了坚硬的、磨蚀性强的火成岩无效钻进、刀具寿命问题,为电站、抽水蓄能电站扶植供给了先辈的手艺及配备,推进了建井手艺成长,经济和社会效益十分显著。

  ·国度能源集团成功将3D打印手艺使用于露天矿出产[2017-12-08]

  巷道掘进施工是一个复杂的多工序交替进行的过程,破岩、装载、转载、运输、支护是其次要工艺。破岩工艺次要有钻爆法和机掘法,岩巷掘进仍以钻爆法为主,出格是在中等以上硬度的岩层中,是独一的经济无效的施工方式,目前已构成以气腿式凿岩机和全液压钻车为次要设备的功课线;而机掘法次要以悬臂式掘进机或全断面掘进机为次要设备。煤炭科学研究总院北京建井研究所(以下简称北京建井所)先后承担国度“六五”、“七五”、“八五”装岩机方面的课题,机能目标均已达到国际先辈程度。

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  1955年,我国新汶矿区成功使用了工作面预注浆手艺;1958年,峰峰薛村矿成功完成了地面预注浆。截至目前,采用注浆手艺施工的立井约有150多个,最大注浆深度1 105 m。据不完全统计,到上世纪90年代末,采用预注浆手艺施工的立井有256个。此中地面预注浆立井约有150个,地面预注浆钻孔最深达到 1 078.2 m;工作面预注浆立井约有109个,工作面注浆最大深度达到1 110.4 m,斜井注浆最大斜长达到1 157.6 m。

  竖井钻机钻井手艺取得新进展。本世纪初,为处理深挚冲积层煤炭开辟难题,起首开展了深挚冲积层钻井法凿井环节手艺研究。该项研究以深挚冲积层笼盖的巨野煤田为研究方针,针对钻井法凿井深挚黏土层蠕叛变制的泥浆护壁手艺、能承受高地压和高水压的新型井壁布局、井壁悬浮下沉工艺、机械化壁后充填手艺进行研究,构成了以龙固双主井为代表的深挚冲积层钻井工艺,取得多项手艺冲破,快速、平安地建成了新汶龙固煤矿。“十一五”期间,为处理钻井法凿井速度低、破岩滚刀耗损量大、泥浆持久占地和污染等手艺难题,以两淮矿区深挚冲积层钻井法施工典型工程为布景,开展了大直径井筒“一扩成井”、小直径井筒“一钻成井”手艺配备研究。该项研究以理论阐发、数值阐发为根本,以大能力液压竖井钻机、分台阶“T”型钻头、“L”型密封的高耐压破岩滚刀为配备保障,研发的新型超前和扩孔钻具布局、新型破岩(土)滚刀,提高了破岩能力和排渣效率,烧毁泥浆作为注浆材料和全数固化立异功效,实现了大幅提高钻井法成井速度,无效削减情况污染。该项手艺在淮北袁店二矿、信湖煤矿和皖北朱集西矿等矿井井筒施工中,获得成功使用,标记着我国钻井法施工手艺达到了一个新的高度。

  ·中煤集团世界首套铝土矿综采机械化成套设备通过验收[2017-12-13]

  北京建井所开辟研究了预应力锚索支护手艺,颠末10多年的配套研究和实践摸索,已构成系列锚固剂产物,并完美了配套机具和施工工艺,在现实使用中,阐扬了积极感化。1990年,北京建井所使用锚索支护手艺,成功地处置了哈密露天矿边坡加固问题;1994年,又使用锚索支护手艺,衔接了深圳、广州等地的深基坑护壁工程项目。至此,此项手艺不只在煤矿井巷加固工程中,阐扬了积极感化,并且普遍使用于岩土工程,带来了优良的经济效益,也将锚杆支护手艺程度提高了一大步。

  20世纪50年代,岩石平巷多采用先小断面掘进,然后再刷大到设想要求断面(凡是要颠末多次刷扩,才能达到设想断面)的施工方式,进行成巷功课。60年代,京西煤矿超岭平硐与西山平硐掘进队和淮北矿区杨庄矿与皇后窑矿掘进队,缔造一次成巷功课法。即把在岩巷施工中的掘进、砌壁、砌水沟、铺永世轨道4部门工程视为一个全体,无机地联系起来,在必然的距离内,彼此连结恰当的距离,同时施工,一次做成设想要求的巷道。一次成巷功课法的呈现,当即遭到泛博煤矿职工的注重。70年代中期,斜井冲积层我国起头研制耙斗式装岩机,逐渐代替铲斗后卸式装岩机,成为装岩的次要设备。锚喷支护手艺的推广和胶带转载机的成功使用,较好地处理了煤矿岩巷支护和转载的机械化问题。以耙斗装岩机为主的机械化功课线,设备简单靠得住,利用矫捷便利,以较快的速度,获得推广,成为岩巷施工机械化配套的次要形式,缔造了一批岩巷施工记实。

  巷道支护手艺方面,我国煤矿先后履历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程,现在锚喷已成为巷道支护的次要形式。我国在锚杆支护理念、支护材料、设想方式、监测手艺、数值模仿等方面,均取得了严重进展,这不只提拔了我国煤矿巷道支护全体程度,还使巷道支护结果和成巷速度大幅提高,锚喷现已成为煤矿巷道首选的、平安高效的支护体例。北京建井所晚期就投入锚喷支护手艺的开辟研究,目前已在锚杆材料、施工机具、施工工艺以及支护理论和量测仪表等方面,取得科研功效数十项,鞭策巷道支护手艺的成长;此外,还承担了国度“七五”攻关项目“淮南新庄孜矿锚喷软岩支护”与国度“八五”攻关项目“新型锚杆的研制”、“快速树脂锚固剂”、“锚喷支护专家系统”、“锚喷支护围岩分类”等,此中“八五”攻关项目1996年获国度科技攻关项目功效奖。

  上世纪70年代起,煤炭系统起头研制反井钻机;1985年又引进了美国罗宾斯公司的83R-HE型反井钻机。1986年,煤炭科学研究总院北京建井地点国度“七五”科技攻关项目支撑下,完成了 LM-120型反井钻机研制工作,此后又研制成功LM-200、LM-90和BMC100~400型系列反井钻机。1987—1994年,煤炭科学研究总院南京所研制成功了ATY-1500、ZFYD-2500和1200低矮型等多品种型反井钻机。这些反井钻机使用于我国很多煤矿,施工了井下煤仓、溜煤眼及其他用处的暗井工程。目前,煤矿反井工程最小直径为0.75 m,最大直径为5.3 m,最大钻井深度560 m。

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