1、中國中煤能源集團有限公司北京中煤礦山工程有限公司中國礦業大學中煤第五建設有限公司中煤建設集團有限公司中煤第一建設有限公司中國礦業大學（北京） 一、立項背景及總體思路一、立項背景及總體思路 二、主要技術創新及相關技術內容二、主要技術創新及相關技術內容 三、技術先進性對比及成果水平三、技術先進性對比及成果水平 四、應用推廣及經濟社會效益四、應用推廣及經濟社會效益 一、立項背景及總體思路一、立項背景及總體思路匯報提綱n 高瓦斯、高地溫治理需要大流量通風高瓦斯、高地溫治理需要大流量通風n 大型裝備整體提放、高產能煤炭提升大型裝備整體提放、高產能煤炭提升井筒深度增加井筒深度增加井筒荒徑增大井筒荒徑增大砌

2、壁提升鑿巖抓巖懸吊 建設荒徑建設荒徑1015m、深、深10001500m的超大的超大直徑深立井井筒，必須突破四大技術難題。直徑深立井井筒，必須突破四大技術難題。 傳統井架、吊盤的結構和功能不能滿足傳統井架、吊盤的結構和功能不能滿足10.0m以上大直徑井筒施工的要求。以上大直徑井筒施工的要求。井壁施工井壁施工 原有鉆爆、裝巖設備的原有鉆爆、裝巖設備的能能力小，無法實現大力小，無法實現大斷面工程斷面工程量成倍增加的快速掘進量成倍增加的快速掘進。出矸過程出矸過程 傳統井壁設計理論滯后，導傳統井壁設計理論滯后，導致井壁過致井壁過厚；厚；砌壁模板不能適砌壁模板不能適應大直徑井筒快速支護的要求。應大直徑井

3、筒快速支護的要求。 井筒內施工設備成倍增加，工井筒內施工設備成倍增加，工序轉換頻繁，安全管理與高效序轉換頻繁，安全管理與高效組組織復雜織復雜。空間空間立體立體作業作業吊桶挖掘機抓巖機吊盤模板5.0m大段高15.0m荒徑井壁安全經濟支護鉆爆裝巖設備能力小，無法快速掘進大斷面井筒超大直徑井筒井壁設計理論與井壁施工井架吊盤結構功能不滿足超大直徑井筒施工15.0m超大直徑重載高穩定性懸吊設施大跨、復雜荷載井架吊盤結構與關鍵部件井壁設計理論滯后；模板不適應快速支護要求5.0m大段高鑿巖與排矸，工效大于2.0m3全斷面大段高鉆爆、裝巖清底設備與技術井內設備成倍增加，工序轉換頻繁，組織管理復雜高效安全建成荒

4、徑15.0m井深1200m井筒效率-安全定量評價，裝備、技術與管理集成工程難題工程難題關鍵技術關鍵技術預期目標預期目標n 2008年年獲國家立項，獲國家立項，7家家產學研產學研單位歷時單位歷時6年年協同攻關；協同攻關；n 發明了發明了5項核心裝備項核心裝備，開發出，開發出3項關鍵技術項關鍵技術，創立了創立了2項新理論項新理論；n 突破了超大直徑建井技術瓶頸，突破了超大直徑建井技術瓶頸，高效安全建高效安全建成成最大荒徑最大荒徑15.5m、最大井深最大井深1346.1m井筒。井筒。匯報提綱 一、立項背景及總體思路一、立項背景及總體思路 二、主要技術創新及相關技術內容二、主要技術創新及相關技術內容

5、三、技術先進性對比及成果水平三、技術先進性對比及成果水平 四、應用推廣及經濟社會效益四、應用推廣及經濟社會效益 二、主要技術創新及相關技術內容二、主要技術創新及相關技術內容VII型井架結構模型型井架結構模型n攻克攻克了了斷繩荷載作用下井架結斷繩荷載作用下井架結構強度和穩定性構強度和穩定性技術難題；技術難題；n發明了發明了“雙層雙層”平臺井架整體平臺井架整體結構體系；結構體系；“目目”形平臺梁系形平臺梁系結構和結構和“M”形支撐結構。形支撐結構。 研制成功新型鑿井井架。研制成功新型鑿井井架。 設設備布置數量增加備布置數量增加50%；斷繩荷；斷繩荷載達載達11412 kN，提高，提高109%。雙平

6、臺M支撐（發明專利ZL200910263810.5等5項；實用新型專利9項；論文10篇）目形梁n 攻克了攻克了多臺大型抓巖機動載多臺大型抓巖機動載作用下吊盤穩定及多繩同步作用下吊盤穩定及多繩同步升降升降技術技術難題；難題；n發明了多圈梁梁系結構、吊發明了多圈梁梁系結構、吊盤自動限位穩固裝置、盤自動限位穩固裝置、16臺臺懸吊穩車集群控制技術；懸吊穩車集群控制技術； 研制成功新型變徑吊盤。承研制成功新型變徑吊盤。承載能力達載能力達600kN，提高，提高100%；直徑可調范圍直徑可調范圍4.0m。喇叭口結構吊盤框架結構多圈梁體系新型吊盤結構模型新型吊盤結構模型（發明專利ZL201210114897.

7、1等4項；實用新型專利14項；論文25篇）orirrwppp井壁與圍巖組合模型圍巖孔壓沿徑向分布圍巖孔壓沿徑向分布niiihKBDAp1001ln圍巖壓力：圍巖壓力：321111KcDKcDKEDu井幫位移：井幫位移：（發明專利ZL201210114897.1等4項；實用新型專利14項；論文25篇）圍巖壓力沿深度分布圍巖壓力沿深度分布圍巖壓力圍巖壓力/MPa井筒深度井筒深度/m 1221110ppGGGGRthwllli井壁設計：井壁設計： 設計的井壁厚度僅為傳統方法計算結果的一半左右。為安設計的井壁厚度僅為傳統方法計算結果的一半左右。為安全經濟施工井壁奠定了基礎。全經濟施工井壁奠定了基礎。（

8、發明專利ZL201210114897.1等4項；實用新型專利14項；論文25篇）圍巖-井壁共同承載折減水壓力圍巖壓力n攻克了攻克了大直徑單縫模板脫模荷載大直徑單縫模板脫模荷載作用下大變形和失穩作用下大變形和失穩技術難題；技術難題；n開發了模板自調平、可變徑及液開發了模板自調平、可變徑及液壓脫模等關鍵技術；壓脫模等關鍵技術；研制出研制出世界上最大直徑世界上最大直徑(12.0m)、5.0m段高段高的高強整體金屬模板。井的高強整體金屬模板。井壁整體穩定性大大提高，為超大直壁整體穩定性大大提高，為超大直徑井筒井壁快速施工創造了條件。徑井筒井壁快速施工創造了條件。大直徑大段高模板（發明專利ZL20091

9、0143270.7等5項；實用新型專利11項；國家級工法1部、部級工法1部；論文18篇）雙聯大行程傘鉆n攻克了攻克了小傘鉆在大直徑井筒全斷面小傘鉆在大直徑井筒全斷面高效鑿巖的高效鑿巖的技術難題；技術難題；n發明了雙傘鉆互撐平衡連軸裝置和發明了雙傘鉆互撐平衡連軸裝置和大容積抓斗。大容積抓斗。 研制出雙聯傘鉆和大型抓巖機。研制出雙聯傘鉆和大型抓巖機。首次實現首次實現15.5m全斷面、全斷面、5.5m深孔鑿深孔鑿巖及大斗容抓巖，效率提高巖及大斗容抓巖，效率提高2倍；動倍；動力完全液壓化，能耗噪音顯著降低。力完全液壓化，能耗噪音顯著降低。自平衡連軸裝置n攻攻克了克了全斷面深孔掏槽和減震爆全斷面深孔掏槽

10、和減震爆破破等技術難題；等技術難題；n開發出了開發出了二階二分段直眼掏槽、二階二分段直眼掏槽、聚能藥卷周邊定向斷裂控制爆破聚能藥卷周邊定向斷裂控制爆破技術；發明了專用鉆具。技術；發明了專用鉆具。 實現了實現了5.5m 深孔全斷面爆破；炮深孔全斷面爆破；炮眼利用率大于眼利用率大于90%；優化了爆破塊；優化了爆破塊徑，提高裝巖效率。徑，提高裝巖效率。二階二分段直眼掏槽n攻克了攻克了小空間多設備高效協同作小空間多設備高效協同作業業技術難題；技術難題；n發明了電液挖掘機；發明了電液挖掘機；開發了挖掘開發了挖掘機機與雙抓巖機與雙抓巖機“三機三機”配合配合裝巖裝巖清底技術。清底技術。 首次實現裝巖、清底工

11、藝的完首次實現裝巖、清底工藝的完全機械化；作業人員減少全機械化；作業人員減少50%以以上；效率提高上；效率提高30%以上。以上。抓巖機、挖掘機協同裝巖清底抓巖機挖掘機抓巖機（軟件著作權1件，國家規范3部；企業標準1部；國家級工法1部、部級工法1部；論文15篇） 首次分析了首次分析了113項風險源、項風險源、17類效率因素。為確立關鍵裝備類效率因素。為確立關鍵裝備與技術重點研發方向、定量評價施工效率與安全提供了手段。與技術重點研發方向、定量評價施工效率與安全提供了手段。0121/1),.,.,(aajnjnjHHkkkkfK165122212232221142460284)2(QhVVVhDHD

12、dDAVhVndDh00minminKK（軟件著作權1件，國家規范3部；企業標準1部；國家級工法1部、部級工法1部；論文15篇） 首次分析了首次分析了113項風險源、項風險源、17類效率因素。為確立關鍵裝備類效率因素。為確立關鍵裝備與技術重點研發方向、定量評價施工效率與安全提供了手段。與技術重點研發方向、定量評價施工效率與安全提供了手段。00.20.40.60.811.20200 400 600 800 1000120014001600KH/m型井架型井架型井架型井架型井架0240.50.60.70.80.911.10.20.40.60.811.21.4012345 （提矸）提矸）V（提矸）（

13、提矸）提矸速度(m/s)清底速度(m2/min)鉆機速度(m/min)V（清底，鉆眼）（清底，鉆眼） （清底，鉆眼）（清底，鉆眼） 獲得四種模式下掘進效率、成井速度、安全水平等指標，獲得四種模式下掘進效率、成井速度、安全水平等指標，實現施工技術、裝備與組織管理的高效協同。實現施工技術、裝備與組織管理的高效協同。序序項目項目單位單位IIIIIIIV1井筒井筒荒荒徑徑m9.011.09.011.011.015.011.015.02井井筒筒深深度度m8001000100012008001000120015003主要裝備主要裝備及配套及配套基本配置：基本配置：三層工作盤三層工作盤六層安裝盤六層安裝盤V

14、I井架、井架、傘鉆傘鉆、1抓巖機抓巖機VII井架、雙聯傘鉆井架、雙聯傘鉆3.6m+4.0m提升機提升機2 4m提升機提升機4m+2 3.6m提升；提升；1抓機抓機+2挖機挖機3 5m提升；提升；2抓機抓機+1挖機挖機4關鍵技術關鍵技術據地層、裝備等選擇施工方法，完善施工工藝；據地層、裝備等選擇施工方法，完善施工工藝； 據地壓、巖性及井幫位移據地壓、巖性及井幫位移確定施工段高與技術；據斷面、巖性選擇鑿巖機具、爆破參數與器材。確定施工段高與技術；據斷面、巖性選擇鑿巖機具、爆破參數與器材。 5人員組織人員組織人人1371501621756理論工效理論工效m3/工工 日日2.022.791.882.5

15、32.653.581.642.45應用本項目研發的創新成果，高效安全建成了一大批國內應用本項目研發的創新成果，高效安全建成了一大批國內外超大直徑深立井井筒。代表性礦山如中煤能源外超大直徑深立井井筒。代表性礦山如中煤能源納林河納林河煤礦煤礦、冀中能源、冀中能源磁西磁西煤礦、印度斯坦鋅業煤礦、印度斯坦鋅業KHURD礦等。礦等。井筒名稱井筒名稱井筒主要井筒主要參數參數內蒙內蒙納林河納林河2#2#副井副井井筒荒徑井筒荒徑15.5m河北河北磁磁西西1#1#副井副井井深井深1341.6m、荒徑、荒徑10.8m印度斯坦鋅印度斯坦鋅礦礦混混合井合井荒徑荒徑9.1m、井深、井深1053.0m匯報提綱 一、立項背

16、景及總體思路一、立項背景及總體思路 二、主要技術創新及相關技術內容二、主要技術創新及相關技術內容 三、技術先進性對比及成果水平三、技術先進性對比及成果水平 四、應用推廣及經濟社會效益四、應用推廣及經濟社會效益 三、技術先進性對比及成果水平三、技術先進性對比及成果水平國內外同類技術指標先進性比較吊掛系統吊掛系統關鍵設施關鍵設施井架：井架：角柱跨距角柱跨距21.0m，斷，斷繩繩荷載荷載11412kN可變徑吊盤可變徑吊盤直徑直徑14.3m井架：井架：國外多用永久井架；國內國外多用永久井架；國內角柱跨距角柱跨距16.0m，斷繩，斷繩荷載荷載4456.6kN吊盤：吊盤：國外直徑國外直徑8.0-9.0m；

17、國內直徑；國內直徑9.0m國際領先國際領先掘進關鍵掘進關鍵技術與裝備技術與裝備傘鉆：傘鉆：雙聯工作雙聯工作直徑直徑15.5m抓巖機：抓巖機：斗容斗容1.0m3液壓液壓爆破進尺：爆破進尺：5.0m清底方式：清底方式：“三機三機”協同協同傘鉆：傘鉆：國外國外10.0m以內；國內以內；國內8.6m抓巖機：抓巖機：國外國外0.4m3液壓；液壓；國內國內0.6m3氣動氣動爆破進尺：爆破進尺：國外國外34.0m；國內；國內4.0m清底方式：清底方式：國外無；國內人工國外無；國內人工掘進裝備掘進裝備能力配套能力配套和可靠性和可靠性國際領先國際領先支護關鍵支護關鍵技術及裝備技術及裝備井壁厚度：井壁厚度：0.9

18、m模板：直徑模板：直徑12m,變徑自調變徑自調井壁厚度：井壁厚度：國外復合井壁；國內國外復合井壁；國內2.5m模板直徑：模板直徑：國外國外10m，國內，國內8.5m國際領先國際領先應用效果應用效果平均月進尺：平均月進尺：100.3m掘進工效：掘進工效：2.49m3/工工日日平均月進尺：平均月進尺：國外國外50-60m，國內，國內65.64m掘進工效：掘進工效：國外相當；國內國外相當；國內1.25m3/工工日日平均施工平均施工月進尺月進尺國際領先國際領先（1）支撐計劃項目通過國家驗收（2）項目科技成果通過專家鑒定，解決了大，解決了大直徑深立井建井關鍵技術問題，有力推動了我國直徑深立井建井關鍵技術問題，有力推動了我國建井技術的發展，為深部安全高效礦井建設提供建井技術的發展，為深部安全高效礦井建設提供了技術保障。研究成果整體達到了技術保障。研究成果整體達到。（3）“超大直徑深立井建井關鍵技術及成套裝備”研究成果2013年獲中國煤炭工業科學技術一等獎。授權授權1414項項國家發明專利、國家發明專利、3434項項實用新型專利；登