[00892127]大直径1500m级超深竖井施工关键装备与技术研究及应用

该成果属于矿山工程技术领域。随着中国矿产资源的开采不断向深部迈进，开采1500m级埋深的矿床正成为中国资源开发的新常态。为满足规模化提升和矿井通风的需要，大直径超深井筒的需求日益增加。但传统的千米级施工装备与技术已无法适用1500m级10m以上大直径竖井的安全高效施工。对于此类竖井的施工国内尚属空白，国外无成套装备与技术可引进，必须自主研发与创新。在此背景下，为解决大直径1500m级超深竖井安全高效施工的成套装备与工艺技术难题，在国家863计划和北京市科技计划项目的支持下，项目进行了系统攻关，取得了如下重大创新成果： 1、针对大直径超深竖井施工装备布置复杂、提升悬吊载荷大导致的现有凿井井架能力不足这一难题，建立了基于断绳荷载控制的凿井井架设计理论，创新了井架支撑体系结构，研发出可用于净直径大于10m、深度1500m以上的新型凿井井架，经第三方机构检测，井架承受荷载能力达到600t以上，较原Ⅴ型凿井井架荷载能力提升40%以上。 2、研发了国内首台全液压六臂伞钻。通过液压连动平动机构、液压泵站一体化设计以及液压缸-钢丝绳行程倍增推进系统创新，实现全液压动力快速凿岩，能耗较传统气动伞钻降低60%以上，凿岩效率提高2倍以上。 3、研发了大直径1500m超深竖井的机械化配套方案与施工工艺。攻克了提升、悬吊、凿岩、装岩、砌壁等装备配套技术，首次实现10m净直径井筒5m深孔爆破炮孔利用率超过90%，在1000-1500m深度月进尺超过80m。 4、建立了大直径超深竖井施工安全保障技术体系。研发了稳车同步集散控制、吊盘自动平衡、钢丝绳张力实时监测与吊桶摆幅监测系统，解决提升悬吊安全保障难题；研发的井壁释能支护技术解决了井筒深部井壁安全问题；研发了竖井综合超前地质预报与多种注浆材料复合动态调控注浆技术解决了竖井水害难题。 5、针对冶金矿山竖井马头门多、施工速度慢这一瓶颈难题，创新开发了模块化马头门整体模板支护技术，实现大断面马头门快速安全施工，施工人员和工期较传统技术均减少50%以上。 项目授权6项发明专利，14项实用新型专利，发表学术论文23篇，制定行业标准2项。成果在本溪思山岭铁矿副井（净直径10m、井深1503.9m）等10座竖井工程应用，新增收入2.4亿元。 项目在矿井建设领域取得重大突破，填补了中国在大直径超深竖井施工领域的空白，形成了具有自主知识产权的核心技术与成套装备。项目实现了凿井装备与技术的全面升级，建立了标准体系，为中国深部矿产资源的开发创造了条件。