CN115341904A - 矿山风井掘进方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿山风井掘进方法，涉及矿山建井技术领域，为解决矿山风井掘进效率低的问题而设计。矿山风井掘进方法包括钻天井步骤、矸石生成步骤和矸石输送步骤，所述矸石输送步骤包括，将所述矸石生成步骤所生成的矸石沿所述钻天井步骤所产生的天井落入井下巷道，以及在所述井下巷道输送矸石。本发明提供的矿山风井掘进方法可以提高天井的挖掘效率，利于快速成井。

Description

矿山风井掘进方法

技术领域

本发明涉及矿山建井技术领域，具体而言，涉及一种矿山风井掘进方法。

背景技术

现有技术中，国内基岩段进行井筒掘进主要采用钻孔爆破法，主要工序包括钻孔爆破、装岩提升、砌筑井壁等环节。具体的，该方法是先钻孔，然后往钻孔中填入炸药，最后爆破，使得底板岩石送碎，然后将全部破碎岩石运输至底面，再进入下一循环的钻孔爆破。

其中，由于爆破作业的制约，以及井筒作业总体时间也并不会太长，所以难以布置专门的连续输送设备，以将爆破产生的碎岩石向地面输送。例如，通常可以采用由绳索带动的桶或箱，一桶一桶或一箱一箱地向上提拉，显然，一桶或一箱岩石由绳索提拉，在井中升降时，就无法进行另一个桶或箱的运动了。所以，这样的输送方式，导致作业效率非常低下。通常，装岩提升是这样的作业方法中最耗费时间的环节，通常可以占到全部工时的50％～60％，严重地制约了井筒掘进的效率。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种矿山风井掘进方法，以解决现有矿山风井掘进效率低的技术问题。

本发明提供的矿山风井掘进方法，包括，钻天井步骤，矸石生成步骤和矸石输送步骤，所述矸石输送步骤包括，将所述矸石生成步骤所生成的矸石沿所述钻天井步骤所产生的天井落入井下巷道，以及在所述井下巷道输送矸石。

本发明矿山风井掘进方法带来的有益效果是：

通过将矸石生成步骤中所生成的矸石，沿天井落入井下巷道，可以利用井下巷道中的设备来输送矸石，无需采用传动技术中一桶一桶或一箱一箱的方式将产生的矸石/碎岩提升，从而使得矸石的提升过程可以连续不停地运行，也对风井的掘进产生明显制约，最终提高了风井的掘进效率，利于快速成井。

优选的技术方案中，在所述矸石输送步骤之前，还在井下巷道设置运矸系统。

通过在井下巷道设置运矸系统，不但可以将井下巷道挖掘过程中的矸石输送走，而且还可以实现对掘进风井所产生的矸石的连续不断地输送，从而使得矸石的输送与矸石的产生——破岩过程不再发生干扰，提高了掘进风井时破岩的连续性。此外，可以将矸石填充于已经掘进的井下巷道或开采区域中，实现了矸石的再利用。

优选的技术方案中，所述矸石生成步骤中，破岩机破碎其底板的岩石，并将产生的矸石推入天井。

采用破岩机破碎底盘的岩石，有利于对破岩的操作实现机械化，同时破岩机也可以连续作业，变传统的掘进方法中爆破——提升的交替循环作业为连续不断的掘进作业以及将矸石推入天井的作业，显著地提高了作业效率。

优选的技术方案中，所述矸石输送步骤中，在所述天井的底部形成矸石堆。

通过在天井的底部形成矸石堆，可以利用矸石堆中的矸石缓冲后续的矸石落下时的动能，减少落下的矸石堆底部的卸矸装置的冲击或减少对井下巷道的底面的冲击，从而提高了矸石这一作业过程的可持续性，也减少了卸矸装置的损坏。

优选的技术方案中，所述矸石输送步骤，利用卸矸装置将所述矸石堆中的所述矸石转运。

利用卸矸装置将矸石堆的矸石转运，可以将天井底部的矸石堆底部矸石翻转至井下巷道的运矸系统中，而且，卸矸装置的卸矸速度可调，可以与矸石落入天井底部的矸石堆的速度大致匹配，从而使得矸石堆保持基本稳定。

优选的技术方案中，所述矸石生成步骤中，所述破岩机沿柱状螺旋轨迹向下破岩。

破岩机沿柱状螺旋轨迹向下破岩，可以实现破岩机在高度上的连续变化，避免破岩机出现高度上的突变而使得破岩机的运行稳定性提高，避免发生危险。

优选的技术方案中，所述矸石生成步骤中，所述破岩机挖掘成下降台阶，利用侧掘进机掘进下降台阶的外侧壁，并将产生的所述矸石推入天井。

采用破岩机挖掘成台阶状，即主要挖掘风井中距离天井较近部分的上表面，避免用破岩机大面积挖掘上表面，可以实现破岩机利用的集中化，提高了破岩机的利用率。而至于风井中较为靠近井壁部分的岩体，则可以用侧掘进机进行掘进，从而提高了工作效率相对较高的设备的利用率，进而使得整体挖掘进度。

优选的技术方案中，所述破岩机生成的矸石被推入所述天井的第一时段异于所述侧掘进机生成的矸石被推入天井的第二时段。

通过将破岩机所生成的矸石和被侧掘进机所生成的矸石推入天井的时间错开，可以避免短时间内底部的矸石堆受到较大的冲击，而对卸矸装置产生较大的压力。也可以避免井下巷道的底面受到较大的冲击。

优选的技术方案中，所述破岩机生成的矸石被推入所述天井的第一方位异于所述侧掘进机生成的矸石被推入天井的第二方位。

将破岩机所生成的矸石和被侧掘进机所生成的矸石推入天井的角度错开，可以避免短时间内落入到天井底部的矸石的局部收到较大的冲击，也可以减少矸石堆顶面形状的不均匀性，即避免矸石堆出现一侧较高，一侧较低的问题。此外，推入天井的角度不同，也可以防止破岩机与侧掘进机发生干涉而造成设备损坏。

优选的技术方案中，还包括起吊步骤：将生成所述矸石的设备自形成的所述风井中吊起。

由于设备本身并非如矸石一样的重量分布均匀、异于分割，所以将用于生成矸石的设备自形成的风井中吊出，无需通过井下巷道运出，消除了井下巷道的尺寸问题对设备运出所产生的障碍。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的矿山风井掘进方法的示意图；

图2为本发明实施例二提供的矿山风井掘进方法的示意图；

图3为图2的俯视图。

附图标记说明：

10-井下巷道；11-卸矸装置；13-矸石堆；15-运矸系统；20-风井；21-天井；31-破岩机；33-侧掘进机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的矿山风井掘进方法的示意图。如图1-图3所示，本实施例提供的矿山风井掘进方法，包括，钻天井步骤，矸石生成步骤和矸石输送步骤，矸石输送步骤包括，将矸石生成步骤所生成的矸石沿钻天井步骤所产生的天井21落入井下巷道10，以及在井下巷道10输送矸石。

通过将矸石生成步骤中所生成的矸石，沿天井21落入井下巷道10，可以利用井下巷道10中的设备来输送矸石，无需采用传动技术中一桶一桶或一箱一箱的方式将产生的矸石/碎岩提升，从而使得矸石的提升过程可以连续不停地运行，也对风井20的掘进产生明显制约，最终提高了风井20的掘进效率，利于快速成井。

优选的，在井下巷道10运输矸石之前，还在井下巷道10设置运矸系统15。

通过在井下巷道10设置运矸系统15，不但可以将井下巷道10挖掘过程中的矸石输送走，而且还可以实现对掘进风井20所产生的矸石的连续不断地输送，从而使得矸石的输送与矸石的产生——破岩过程不再发生干扰，提高了掘进风井20时破岩的连续性。此外，可以将矸石填充于已经掘进的井下巷道10或开采区域中，实现了矸石的再利用。

例如，在本实施例中，可以选用皮带式输送机作为运矸系统15，以将矸石输送至需要其的地方，或者输送出井下巷道10。在其他的实现方式中，还可以采用井下的车辆输送矸石，即使采用车辆输送矸石，其输送速度也肯定快于每次爆破后下入矸石桶，将矸石桶提升后，再放入一个空桶的传统作业方式。

优选的，矸石生成步骤中，破岩机31破碎其底板的岩石，并将产生的矸石推入天井21。

采用破岩机31破碎底盘的岩石，有利于对破岩的操作实现机械化，同时破岩机31也可以连续作业，变传统的掘进方法中爆破——提升的交替循环作业为连续不断的掘进作业以及将矸石推入天井21的作业，显著地提高了作业效率。

为了实现破岩机31可以破碎底板，可以将传统掘进机的截割头朝下安装接口而实现底板破岩，例如将挖掘机的挖产部位替换为掘进机的截割头即可。

优选的，矸石输送步骤中，在天井21的底部形成矸石堆13。

通过在天井21的底部形成矸石堆13，可以利用矸石堆13中的矸石缓冲后续的矸石落下时的动能，减少落下的矸石堆13底部的卸矸装置11的冲击或减少对井下巷道10的底面的冲击，从而提高了矸石落入这一作业过程的可持续性，避免一个风井20尚未掘进完成，井下巷道10的底面或卸矸装置11就发生损坏。

其中需要说明的是，在利用破岩机31开始掘进的初期，也还是会出现矸石直接从天井21中掉落到卸矸装置11中的情形，此时可以先不用立即将矸石转运至运矸系统15中，待矸石在天井21底部逐渐堆积、增多，形成矸石堆13，可以承担上方矸石落下时的动能，再启动卸矸装置11，将矸石转运至运矸系统15中。当然，在另外的实现方式中，如果井下巷道10的底部足够坚固，和/或，破岩机31所形成的矸石较小，也可以直接利用井下巷道10直接承受矸石下落的冲击。

优选的，利用卸矸装置11将矸石堆13中的矸石转运。

利用卸矸装置11将矸石堆13的矸石转运，可以将天井21底部的矸石堆13底部矸石翻转至井下巷道10的运矸系统15中，而且，卸矸装置11的卸矸速度可调，可以与矸石落入天井21底部的矸石堆13的速度大致匹配，从而使得矸石堆13保持基本稳定。

优选的，矸石生成步骤中，破岩机31沿柱状螺旋轨迹向下破岩。

其中，这里所说的柱状螺旋轨迹，并非仅仅单独限定为圆柱螺旋轨迹。这里的柱状螺旋轨迹，仅仅指的是，伴随着破岩机31绕天井21前进，其高度也随之发生下降。具体的，破岩机31可以绕俯视图上的正方形的四边为轨迹，不断前进不断下降，或者倒角的正方形边缘为轨迹。而破岩机31所破碎的区域的外边缘，则可以为圆形、正方形或倒角正方形。

破岩机31沿柱状螺旋轨迹向下破岩，可以实现破岩机31在高度上的连续变化，避免破岩机31出现高度上的突变而使得破岩机31的运行稳定性提高，避免发生危险。

优选的，还包括起吊步骤：将生成矸石的设备自形成的风井20中吊起。

由于设备本身并非如矸石一样的重量分布均匀、异于分割，所以将用于生成矸石的设备自形成的风井20中吊出，无需通过井下巷道10运出，消除了井下巷道10的尺寸问题对设备运出所产生的障碍。

实施例二：

图2为本发明实施例二提供的矿山风井掘进方法的示意图；图3为图2的俯视图。如图2和图3所示，本实施例所提供的矿山风井掘进方法与实施例一所提供的方法大部分相同，区别主要在于：

优选的，矸石生成步骤中，破岩机31挖掘成下降台阶，利用侧掘进机33掘进下降台阶的外侧壁，并将产生的矸石推入天井21。

由即，由改进而成的破岩机31专门对底板的岩石进行破碎，而由传统的掘进机作为侧掘进机33在破岩机31已经开出的上表面上行走，位于破岩机31的后方，从剩余岩体的内部侧面对剩余岩体进行破碎，从而形成风井20的基本形状和基本尺寸。参照图3所示，图3中包括最外侧的一大圆环，和最内侧的小圆环，最内侧的小圆环表示天井21的边缘，而最外侧的大圆环表示风井20的大致成型尺寸。二者之间的、位于图的下部的弧线即为破岩机31挖掘区域的外侧边缘，这一段弧线与最外侧的圆环之间的对应区域，是由侧掘进机33掘进的区域。

采用破岩机31挖掘成台阶状，即主要挖掘风井20中距离天井21径向较近部分的上表面，避免用破岩机31大面积挖掘上表面，可以实现破岩机31利用的集中化，提高了破岩机31的利用率。而至于风井20中较为靠近井壁部分的岩体，则可以用侧掘进机33进行掘进，从而提高了工作效率相对较高的设备的利用率，进而使得整体挖掘进度。

优选的，破岩机31生成的矸石被推入天井21的第一时段异于侧掘进机33生成的矸石被推入天井21的第二时段。

例如，可以在第一个一分钟中，由破岩机31将破碎的矸石推入天井21，这一分钟内，侧掘进机33不推入矸石。下一个一分钟内，侧掘进机33向天井21中推入矸石，而破岩机31不推入矸石。

通过将破岩机31所生成的矸石和被侧掘进机33所生成的矸石推入天井21的时间错开，可以避免短时间内底部的矸石堆13受到较大的冲击，而对卸矸装置11产生较大的压力。也可以避免井下巷道10的底面受到较大的冲击。

优选的，破岩机31生成的矸石被推入天井21的第一方位异于侧掘进机33生成的矸石被推入天井21的第二方位。

例如，破岩机31可以从天井21的正北方向将矸石推入天井21，而侧掘进机33，则可以从天井21的正东、东南、正南、西南、正西等方向推入，从而使得天井21底部的矸石堆13顶面高度大致均匀。当然，以上说明，仅仅是示意地介绍第一方位异于第二方位，并非限定破岩机31只能从天井21的正北方向将矸石推入。实际上，伴随着掘进过程的进行，破岩机31可以从不同的方位将矸石推入，例如，这次可以将矸石从天井21的正北推入，半小时后，则可以从东南推入。第一方位和第二方位的不同，主要是为了说明在相邻的推入过程中，破岩机31和侧掘进机33的推入位置不同。

将破岩机31所生成的矸石和被侧掘进机33所生成的矸石推入天井21的角度错开，可以避免短时间内落入到天井21底部的矸石的局部收到较大的冲击，也可以减少矸石堆13顶面形状的不均匀性，即避免矸石堆13出现一侧较高，一侧较低的问题。此外，推入天井21的角度不同，也可以防止破岩机31与侧掘进机33发生干涉而造成设备损坏。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述实施例中，诸如“上”、“下”等方位的描述，均基于附图所示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种矿山风井掘进方法，其特征在于，包括，钻天井步骤、矸石生成步骤和矸石输送步骤，所述矸石输送步骤包括，将所述矸石生成步骤所生成的矸石沿所述钻天井步骤所产生的天井(21)落入井下巷道(10)，以及在所述井下巷道(10)输送矸石。

2.根据权利要求1所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石输送步骤之前，还在所述井下巷道(10)设置运矸系统(15)。

3.根据权利要求1所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石生成步骤中，破岩机(31)破碎其底板的岩石，并将产生的所述矸石推入所述天井(21)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石输送步骤中，在所述天井(21)的底部形成矸石堆(13)。

5.根据权利要求4所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石输送步骤中，利用卸矸装置(11)将所述矸石堆(13)中的所述矸石转运。

6.根据权利要求3所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石生成步骤中，所述破岩机(31)沿柱状螺旋轨迹向下破岩。

7.根据权利要求3所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述矸石生成步骤中，所述破岩机(31)挖掘成下降台阶，利用侧掘进机(33)掘进下降台阶的外侧壁，并将产生的所述矸石推入所述天井(21)。

8.根据权利要求7所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述破岩机(31)生成的矸石被推入所述天井(21)的第一时段异于所述侧掘进机(33)生成的矸石被推入天井(21)的第二时段。

9.根据权利要求7所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，所述破岩机(31)生成的矸石被推入所述天井(21)的第一方位异于所述侧掘进机(33)生成的矸石被推入天井(21)的第二方位。

10.根据权利要求1所述的矿山风井掘进方法，其特征在于，还包括起吊步骤：将生成所述矸石的设备自形成的风井(20)中吊起。

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