礦井大井徑立井井筒套內(nèi)壁的安全施工

武建華 魏興果

1 礦井立井井筒套內(nèi)壁不同施工方案的比較

在目前我國礦井立井井筒施工建設(shè)中，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，一般分沖積層(表土層)掘進及外壁永久支護、套內(nèi)壁永久支護、基巖段掘進及永久支護三個階段。沖積層(表土層)套內(nèi)壁永久支護施工是表土層井筒成井分部工程中最后一個工序環(huán)節(jié)，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響整個礦井質(zhì)量及提升安全的使用年限。目前國內(nèi)立井井筒套內(nèi)壁施工常見的方法大致有兩種:一種是液壓滑模套內(nèi)壁法，另一種是拼塊組裝模板套壁法，包括結(jié)構(gòu)模板和繩捆模板。采用哪種套內(nèi)壁方案，要根據(jù)礦井具體的地質(zhì)條件、區(qū)域特征、混凝土的來源以及當?shù)氐馁Y源、政策環(huán)境和施工環(huán)境對施工的影響來決定。兩種方法各有優(yōu)缺點:滑模套壁法，速度快、性能穩(wěn)定，混凝土入模連續(xù)性強，勞動力便于整合，勞動強度相對較低。但這種施工法受氣候條件、入模溫度、混凝土質(zhì)量及坍落度影響較大。尤其在滑模過程中，由于入模初凝時間短，脫模后井壁易出現(xiàn)“打嘟”、裂隙現(xiàn)象，影響井壁質(zhì)量。另外在整個滑模施工過程中，必須連續(xù)進行，一次成井。

拼塊組裝結(jié)構(gòu)模板套壁法，是在扎筋后用鋼模板拼裝組合加之螺絲緊固后澆筑混凝土的施工方法。脫模時間可根據(jù)混凝土終凝時間后的強度來確定。可上面支模澆筑混凝土，在下面預留若干模(由終凝時間確定)后同時進行脫模，立體交叉作業(yè)。遇到特殊情況如停工停電影響等，能夠停止套壁?；謴吞妆跁r，對接槎部分可進行加砂漿鋪墊等處理防止出現(xiàn)施工縫。脫模后井壁外表光潔度好，井壁質(zhì)量高，二次注漿量小，受地面溫度、氣候條件影響相對較小。但這種套壁法人力物力投入較大，立模、找線、加固模板、澆筑混凝土、翻模、拆模工序轉(zhuǎn)換頻繁，而且脫模間隔時間較長，必須等井壁混凝土終凝且達到一定強度后才能拆模。拆模、翻模勞動強度大，上下吊盤都有人作業(yè)，安全隱患多等，必須加強工序和現(xiàn)場安全管理。

2 優(yōu)化立井井筒套內(nèi)壁施工方案的必要性

現(xiàn)以我國內(nèi)蒙銀宏集團泊江海子煤礦副井井筒套壁為例闡述優(yōu)化方案的必要性。泊江海子煤礦副井套壁采用的是拼塊組合鋼模板套壁法。之所以采用這種套壁法:1)該礦位于內(nèi)蒙鄂爾多斯市東勝區(qū)西北55 km，109國道北側(cè)。這里海拔1 380多米，屬高寒地區(qū)。冬季來得早，時間長，晝夜溫差大，最低氣溫可達－35℃以上，加之井筒表土段采用凍結(jié)法施工，若冬季使用滑模套壁法，地面井下保溫設(shè)施投入大、成本高;2)該礦所用的混凝土的骨料如石子、砂子等均來自當?shù)?，石子、砂子含水量低成分較雜，作為骨料對井壁質(zhì)量將會產(chǎn)生一定不利影響;3)該礦由安徽淮南礦業(yè)集團與天津銀宏集團共同投資興建屬跨區(qū)域經(jīng)營的股份企業(yè)，建設(shè)期間受當?shù)刭Y源環(huán)境、政策環(huán)境影響因素較多，因此選用拼塊模板套壁方案有利于克服這些不利因素。

3 優(yōu)化方案后的施工過程及其效果

泊江海子副井井筒凈徑10.5m，井深611.7 m，屬國內(nèi)大井徑礦井。井口絕對標高1 386 m，井筒設(shè)計凍結(jié)段深度550 m，采用雙層鋼筋混凝土復合井壁結(jié)構(gòu)。套壁深度及壁厚分別為:支撐圈3 m，壁厚1 300 mm，壁座12 m，壁厚1 750 mm，下內(nèi)壁185 m，壁厚1 050 mm，變徑后的上內(nèi)壁350 m，壁厚800 mm。商供混凝土設(shè)計標號C30～C50，外加添加劑。采用三層吊盤施工。在施工過程中按照礦井施工組織設(shè)計的要求，制定并完善了具體施工安全技術(shù)措施。同時對商供混凝土的混凝土配合比、組合模板的強度、側(cè)應(yīng)力、組合模板所用的高強螺絲的拉力強度、輔助盤懸吊繩的牽拉力和沖擊力進行科學驗算與實驗，確保符合施工要求。在施工過程中，施工單位勞動組織實行三班滾班作業(yè)制和以質(zhì)量標準考核計資為基礎(chǔ)的勞動組合方式。每班安排34人～36人，其中一層盤安排8人～10人，主要負責除冰、釘內(nèi)外壁夾層鋪設(shè)的隔水塑料板，向二層盤供混凝土、豎環(huán)筋、協(xié)助二層盤人員扎豎筋等;三層盤(輔助盤)安排7人，主要任務(wù)是拆模、對井壁進行灑水養(yǎng)護、將拆卸下來的大模板刷油并吊裝至上層盤備用。其余人員全部安排在二層盤上進行扎筋、支模、混凝土入模振搗等。現(xiàn)場管理實行隊管跟班簽名的安全質(zhì)量責任制，突出抓好鋼筋的綁扎、模板加固、混凝土入模振搗、混凝土初凝時間及坍落度控制、大模找線、除冰、作業(yè)防墜、鋼筋保護層壁距等安全質(zhì)量關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)。

施工單位還結(jié)合施工作業(yè)實際自創(chuàng)了施工工藝方法，效果顯著。如:1)井筒采用外壁凍結(jié)法施工后，由于凍結(jié)時間長、外壁冰霜厚、給套壁除冰帶來困難，施工單位利用礦方提供的供氣點，將暖氣引至井口，用直徑38 cm的高壓軟管敷設(shè)在安全梯的鋼絲繩上，將暖氣引至上層吊盤。在吊盤上安裝緊貼井壁的環(huán)形散熱管，散熱管用閑下來的四根大模繩懸吊于上層盤上方2.5 m處，散熱管隨吊盤上提緩慢上移，從而將外壁上的冰霜均勻緩慢地融化，起到清除冰霜的作用。2)針對作業(yè)人員在吊盤上釘井壁夾層塑料板費時費力仍釘不好的狀況，加工一個帶底盤加立柱并能固定放倒立起的轉(zhuǎn)車，將成捆的塑料板套在轉(zhuǎn)車柱上立起，徐徐展開，再在散熱管上懸吊若干個小掛鉤，將展開的塑料板鉤住吊起，并用釘子固定在指定的位置。所釘?shù)乃芰习宀粌H接槎好，橫平豎直，緊貼井壁，且大大節(jié)省人力。3)在加固輔助盤和輔助盤懸吊繩承載力的基礎(chǔ)上，將輔助盤周邊加工成四塊月弦形篩箅盤，若有大量的流態(tài)混凝土不慎落在輔助盤上，混凝土便從箅縫中淌入井底，從而減輕輔助盤的承載重量，避免人身安全事故的發(fā)生。4)將用來支撐鋼模板的方木撐改為金屬絲杠撐，既加強了鋼模板的支撐力，又能反復使用，節(jié)約木材。通過松緊絲杠，既方便大模板的快速找線，又克服了木撐在使用中因受潮變形、彎曲影響井筒井壁的設(shè)計要求。5)輔助盤上方用來防墜物的傘檐防護篷由連環(huán)篷改為分段支撐篷，避免了人員在下面拆模作業(yè)時防護篷一處塌落造成整體篷被拉倒的現(xiàn)象且有利于修復。6)混凝土入模方式由溜灰槽人工入模改為用溜灰管自動入模，節(jié)省了人力物力。7)人員在輔助盤上拆模時，在模板上方預留一顆螺絲，同時再加裝兩個雙連環(huán)掛鉤掛在上一模的把手上，避免了模板擠手砸腳的安全隱患。泊江海子煤礦副井井筒套內(nèi)壁自2010年9月11日開始至11月7日結(jié)束，僅用57 d，累計套壁539.58 m，混凝土用量17 677 m3，竣工后經(jīng)驗收該分部工程全部達到優(yōu)良等級。

4 對套內(nèi)壁質(zhì)量安全的思考

立井井筒套內(nèi)壁是一個復雜的施工過程。影響井筒套壁質(zhì)量安全的因素較多，如套壁時壁內(nèi)掉木塊、木楔、編織袋、積水、冰塊等;入?；炷琳駬v不均勻不到位導致石子等骨料堆積，輕則出現(xiàn)氣泡、麻面，重則出現(xiàn)蜂窩、狗洞等;撐模不認真導致鋼筋保護層太薄或太厚大大超出允許尺寸;扎筋不能做到橫平豎直，間排距有大有小，豎筋接頭絲上得不緊，環(huán)筋綁扎不牢缺箍，搭接筋過短或長短不對稱、露筋;支模不按要求緊固螺絲或缺絲，造成錯槎漏漿、鼓模，甚至炸模;找線不認真造成井筒橢圓無法彌補的質(zhì)量問題等，必須嚴格控制這些工序環(huán)節(jié)。井筒套內(nèi)壁施工是凍結(jié)段井筒成井的最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，質(zhì)量至關(guān)重要。一位建井專家指出，井筒建成投入生產(chǎn)后，井筒永久支護出現(xiàn)問題就是安全上的一大隱患。一旦礦井發(fā)生災變事故，井筒就是抗災救援、搶救傷員的主要通道。若因井筒永久支護質(zhì)量出現(xiàn)問題而影響救災，后果將不堪設(shè)想。必須從井筒質(zhì)量安全百年大計的高度去選用合適的施工方案、制定安全措施、加強現(xiàn)場管理、采用科學合理的施工工藝和施工方法組織施工，才能確保井筒施工質(zhì)量和施工安全。

［1］ 趙國源.煤礦建設(shè)安全規(guī)定解讀［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2010：36.

［2］ 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程［Z］.2009：11.

［3］ MT 5009-94，煤礦井巷工程質(zhì)量檢驗評定標準［S］.