在煤矿建设中,井筒工程是连接地面与地下煤层的咽喉要道,其施工质量与安全直接关系到整个矿井的生命周期。要承揽此类工程,施工企业必须具备相应的资质,而资质的核心支撑之一便是拥有符合规范要求的专用设备清单。这份清单不仅是企业能力的证明,更是保障工程安全、质量与效率的基石。本文将系统梳理煤矿井筒施工所需的专用设备,并结合相关国家标准与政策进行解读。
一、 核心凿岩与掘进设备
井筒施工的第一步是破碎岩石,形成井筒空间,这离不开高效的凿岩设备。
1.凿岩钻架(伞钻):这是实现中深孔、深孔爆破的关键机械化设备。根据井筒直径大小,可选择不同型号。例如,对于直径较大的井筒,可采用FJD-9型伞钻(动臂9个),而对于一般井筒,FJD-6型(动臂6个)或YSJZ系列双联伞钻更为常见。国家标准要求,井筒掘进应采用中深孔、深孔光面爆破技术,而伞钻正是实现这一技术要求的高效装备。
2.抓岩机:用于将爆破后的矸石抓取并装入吊桶,是装岩环节的核心。其选型需综合考虑井筒直径、深度和作业方式。
中心回转式抓岩机(H型):结构紧凑,占用井筒面积小,操作高度低,视线好,工作时吊盘较平稳。适用于井径5.5~7.0米、井深500~700米的井筒,常与HZ-6型抓斗(斗容0.6m³)配合使用。
环形轨道式抓岩机(H型):机械化程度高,装岩无死角,适用于井径较大(7~8米)、井深超过700米的深立井,可采用双抓斗型以提高效率。
长绳悬吊式抓岩机(HS型):单独悬吊,布置灵活,井内设备少,适用于井径5-8米的各种作业方式。
3.钻机:对于采用钻井法等特殊工法的井筒,大直径钻机是关键设备。现代大直径钻机具有强大的钻孔能力、高效的施工速度和稳定的运行性能,其模块化设计便于维护。在施工中,需实时监测钻压、转速等参数,确保成孔质量符合设计要求。
二、 提升与悬吊系统
提升系统负责人员、物料、矸石的垂直运输,是井筒施工的“大动脉”。
1.提升机与吊桶:提升机的选型取决于井筒深度、直径和所需的提升能力。一般而言,井筒直径小于6米宜选用1套提升系统,直径6~9米宜用2套,超过9米则需2~3套。吊桶容积通常为1.5~8m³,需与提升能力及施工进度匹配。布置时,若采用双套提升,两套相邻提升的吊桶间距离应不小于450mm,并确保与天轮平台、地面提升机房的布置协调一致。
2.凿井井架:承担全部悬吊荷载。常用的有Ⅳ、Ⅴ型等,其天轮平台尺寸(如7.5m×7.5m)和高度需根据井筒直径、设备荷载以及伞钻进出所需空间、过卷高度综合选择。
3.凿井绞车:用于悬吊吊盘、安全梯、各种管路(风筒、压风管、供水管)等。根据悬吊设备的重量和井筒深度,可选择不同静拉力的绞车,如JZM40/1300(静拉力40吨)、JZ25/1300等。
三、 支护与混凝土输送设备
掘进后需及时对井壁进行支护,以防止围岩变形。
1.金属活动模板:用于浇筑混凝土井壁。模板直径需适应井筒的净径(从4.0米到12.0米不等),高度一般为2~4.5米。应根据围岩稳定性和选择的施工工艺(如短段掘砌)来选定。
2.混凝土输送系统:通常采用底卸式吊桶或溜灰管输送混凝土。例如,可采用2m³底卸式吊桶或直径159mm的溜灰管,将混凝土从地面输送至井下浇筑工作面。
四、 辅助与保障设备
这些设备为井筒施工提供必要的动力、排水、通风等支持,是安全施工的保障。
1.排水设备:根据井筒涌水量和深度选择。常用吊泵(如80DGL系列,扬程可达500-750米)将工作面积水直接排至地面。当涌水量较大时,可采用中间泵房二级排水或在吊盘设置水箱,配合卧泵排水。
2.通风设备:通常在地面安装压入式或对旋式风机,通过直径600mm的胶质风筒向井下工作面输送新鲜风流,排出爆破后产生的有害气体和粉尘。
3.压风与供电设备:为气动工具(如凿岩机、抓岩机)提供动力。需要配备相应能力的空气压缩机(如SL-40/8型)。供电系统则需确保所有施工设备电力供应稳定可靠。
4.特种作业与安全培训设备:随着智能化发展,用于人员培训的实操智能考核装置也日益重要。例如,煤矿提升机操作作业、瓦斯检查作业、井下爆破作业等特种作业人员,都需要在模拟装置上进行实操培训与考核,这既是安全规程的要求,也是提升人员素质的重要手段。
五、 规范解读与配置原则
设备清单的制定绝非简单罗列,必须严格遵循国家规范并贯彻科学的配置原则。
遵循国家标准:设备配备的首要依据是《GB/T 51169-2016 煤炭工业矿井采掘设备配备标准》等国家及行业标准,其对设备的技术要求、配置原则有系统规定。整个施工过程必须符合《煤矿安全规程》和《矿山井巷工程施工及验收规范》,例如设备布置的安全间距、的选用(应选用威力大、防水、防冻的乳胶或水胶)等都有强制性规定。
动态配套与布置优化:井筒施工设备应形成综合机械化配套作业线,即凿岩、装岩、提升、支护等主要工序的设备能力应相互匹配,以实现高效循环。设备布置是一个动态优化过程,需兼顾凿井、巷道开拓、永久安装三个阶段,尽量减少改装工程量。设计时常采用模板反复调整,以达到井筒断面内空间利用最合理、安全距离全满足、地面与井下协调的最佳状态。
政策导向与智能化升级:近年来,国家政策持续推动煤矿智能化建设。在井筒施工领域,这体现在对设备自动化、智能化水平的更高要求上。例如,大直径钻机的控制系统集成物联网大数据技术,以及特种作业人员采用智能考核装置进行培训,都是响应智能化矿山建设趋势的体现。施工企业在配置设备时,应具备前瞻性,优先考虑技术先进、安全可靠、节能环保的机型。
一份合格的煤矿井筒施工专用设备清单,是一套深度契合工程实际、严格遵从国家规范、并融入现代化施工理念的体系化方案。它不仅是资质审核的敲门砖,更是确保这项高风险工程能够安全、优质、高效完成的物质基础。企业在准备时,应结合具体项目的井筒参数、地质条件和施工组织设计,对上述设备类型、型号和数量进行细化与落实。