淺談煤礦立井井筒施工方法

徐 楊

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司第六項(xiàng)管部，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 煤礦立井井筒的概述

1.1 煤礦立井井筒特點(diǎn)

煤礦立井井筒的特點(diǎn)是挖掘深度深一般在100米到800米；開掘斷面積大一般在5米以上；由于挖掘深度大井筒會(huì)超越多種地質(zhì)構(gòu)造這就造成水文地質(zhì)條件復(fù)雜；同時(shí)煤礦立井相對(duì)于平巷而言，不僅施工難度大，技術(shù)復(fù)雜，整體施工工期長(zhǎng)一般能占到礦井建設(shè)周期的30%～40%。

1.2 煤礦立井的常見施工方法

當(dāng)煤礦建設(shè)在具有第四紀(jì)沖積地層的地域時(shí)，開鑿立井井筒要穿過(guò)表土與基巖兩個(gè)部分。在表土穩(wěn)定時(shí)立井的常見施工常采用普通的人工挖掘施工，當(dāng)立井開掘到表土松軟穩(wěn)定性較差地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，均須采用特殊鑿井方法如鉆井和沉井方法。

2 立井施工的基本工藝

首先必須在井口安裝鑿井的井架，并在井架上安裝天輪平臺(tái)和卸矸平臺(tái)。同時(shí)進(jìn)行井筒鎖口施工，在立井井筒進(jìn)入正常施工之初，不論何種施工方法，都必須進(jìn)行鎖口，只有鎖口作業(yè)完成后才能固定井筒位置，在井口鋪設(shè)井蓋封嚴(yán)井口和安裝吊掛臨時(shí)支架或井壁。另外，在井口周圍安裝鑿井提升機(jī)、鑿井絞車，建造空壓機(jī)房、通風(fēng)機(jī)房和混凝土攪拌站等輔助生產(chǎn)車間。待一切準(zhǔn)備工作完成后，才能進(jìn)行井筒的掘進(jìn)工作。立井普通法施工的一般順序是：自上而下掘進(jìn)，當(dāng)井筒掘進(jìn)到一定深度后，再由下向上進(jìn)行砌壁作業(yè)。每一段高內(nèi)的工藝順序是先打眼放炮、再裝巖出矸，最后進(jìn)行砌壁。在有橫巷的煤礦建設(shè)立井也可采用反井施工法，反井施工法就是在立井建設(shè)工程中，不從上向下開挖，而從其下口開始自下而上施工。反井施工時(shí)，可全斷面一次掘進(jìn)，也可采用導(dǎo)井法。采用導(dǎo)井法施工時(shí)，是先從其下口向上進(jìn)行小斷面開挖，待與上口貫通后再?gòu)纳舷蛳聰U(kuò)挖。

3 立井井筒各階段的施工方法

3.1 立井井筒鎖口施工方法

立井井筒鎖口可以是永久性施工，也可采用臨時(shí)鎖口施工。但是立井井筒鎖口工作應(yīng)在井筒具備開工建設(shè)條件后施工，當(dāng)鎖口處于沖積層，掘進(jìn)采用挖掘機(jī)或人工掘進(jìn)，吊桶提升應(yīng)采用提升機(jī)；鎖口處于巖石中，采取淺孔控制爆破掘進(jìn)。鎖口掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)井幫周邊地質(zhì)穩(wěn)定情況采取錨網(wǎng)噴或掛井圈背板等可靠的臨時(shí)支護(hù)措施，混凝土支護(hù)時(shí)可采用裝配式金屬模板、繩捆模板；采用砌磚結(jié)構(gòu)臨時(shí)鎖口，則應(yīng)在施工一段永久井壁后，在其上方砌筑磚墻臨時(shí)鎖口，磚墻外側(cè)灌防水砂漿；采用磚+混凝土結(jié)構(gòu)的臨時(shí)鎖口，則下部按照素混凝土結(jié)構(gòu)施工下部鎖口段，然后在其上砌磚。確定合理的掘砌段高。鎖口段施工時(shí)，要求風(fēng)硐口、安全出口等應(yīng)采取混凝土或鋼結(jié)構(gòu)等封閉措施。如果鎖口為臨時(shí)鎖口，井頸上部的臨時(shí)井壁和井口臨時(shí)封口框架組成，在后期砌筑永久井壁時(shí)還要拆除，常用磚石、砌塊或混凝土砌筑。臨時(shí)鎖口的深度一般為2～3m。若是永久鎖口，指井頸上部的永久井壁和井口臨時(shí)封口框架。永久鎖口深度視井筒設(shè)計(jì)而定。

3.2 立井井筒井幫維護(hù)方法

隨著立井井筒施工的延續(xù)，對(duì)于井幫的維護(hù)是至關(guān)重要的，直接關(guān)系到立井掘進(jìn)的安全，目前我國(guó)在井幫支護(hù)中常采用井圈背板法和凍結(jié)法。

井圈背板法大多用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的巖層，施工時(shí)在掘井工作面架好槽鋼井圈，然后在井圈后插入背板支護(hù)。掘進(jìn)時(shí)要嚴(yán)格按程序作業(yè)，每掘井1～1.5m，就需要安裝一次井圈和背板。

凍結(jié)法: 一般用于地質(zhì)構(gòu)造松軟和涌水嚴(yán)重巖層，施工時(shí)先在立井井筒周圍打一定數(shù)量的孔，并在孔內(nèi)安裝凍結(jié)器，凍結(jié)器內(nèi)裝有凍結(jié)管和供液管，在地面冷凍站的低溫鹽水在凍結(jié)管中循環(huán)環(huán)流動(dòng)時(shí)，吸收其周圍巖層的熱量，將周圍巖層凍結(jié)，形成凍結(jié)圓筒。

3.3 立井井筒永久支護(hù)方法

立井井筒永久支護(hù)方法很多，早期立井井筒永久支護(hù)一般以料石和青磚砌塊為主，后來(lái)逐步發(fā)展為噴射混凝土永久支護(hù)方法，目前我國(guó)立井井筒大多采用現(xiàn)澆混凝土永久支護(hù)。

現(xiàn)澆混凝土永久支護(hù)根據(jù)采用的模板形式劃分，主要分為金屬活動(dòng)模板短段筑壁和液壓滑模長(zhǎng)段筑壁。

金屬活動(dòng)模板短段筑壁的作業(yè)是穿插在掘進(jìn)出矸工序之中進(jìn)行的，當(dāng)工作面掘進(jìn)夠一個(gè)模板高度后，即開始進(jìn)行筑壁工作。筑壁完成后清除模板下座底矸石，進(jìn)行打眼放炮和出矸，然后再轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)的筑壁工作。

井筒采用機(jī)械化作業(yè)施工時(shí)，混凝土的澆灌作業(yè)工藝流程由下列環(huán)節(jié)組成：①骨料篩洗→②上料→③貯存→④計(jì)量→⑤輸送→⑥攪拌→⑦下井→⑧二次攪拌→⑨澆灌、振搗→⑩混凝土掩護(hù)。在混凝土下井前，應(yīng)在上一砌壁段混凝土達(dá)到初凝的情況下進(jìn)行脫模并完成即將砌壁段的立模等工作。上述施工環(huán)節(jié)中，①～⑥環(huán)節(jié)組成混凝土的攪拌系統(tǒng)或機(jī)組，⑦環(huán)節(jié)為下料系統(tǒng)，⑧～⑨環(huán)節(jié)組成澆灌系統(tǒng)。三個(gè)系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部的組合形式，應(yīng)根據(jù)井上下空間、施工速度、技術(shù)設(shè)備條件等因素而定，在確定施工工藝的基礎(chǔ)上，制訂勞動(dòng)組織。

液壓滑模長(zhǎng)段筑壁適用于長(zhǎng)段作業(yè)方式，它是當(dāng)井筒完成大段高掘進(jìn)后，用液壓爬升模板由下而上連續(xù)澆筑混凝土井壁的工藝。按液壓爬升的方式，又有壓桿式和拉桿式。前者利用井壁混凝土內(nèi)的豎向鋼筋為承壓支柱，將模板隨混凝土的澆筑水平不斷地升高。一般每澆灌300mm厚的混凝土上滑一次模板，直到與上段井壁銜接。拉桿式液壓滑模的支承爬桿安裝在兩層吊盤的圈梁上，模板通過(guò)液壓千斤頂順承拉爬稈上滑，爬完吊盤層間行程后，再上提吊盤一個(gè)段高，繼續(xù)澆灌混凝土。

液壓滑模長(zhǎng)段筑壁中的澆灌作業(yè)流程，與活動(dòng)模板短段筑壁過(guò)程基本相似。不同之處在于：一是液壓滑模筑壁混凝土凝固時(shí)間較短，而且在時(shí)間上與澆灌混凝土平行；二是脫模與立模工序在模板滑升中同時(shí)進(jìn)行；三是模板連續(xù)滑升和澆灌，只有最后一個(gè)井壁接茬；四是由于初凝脫模時(shí)間較短，剛脫模的混凝土井壁有時(shí)有粘塊掉皮等現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

立井井筒施工方法諸多，筆者按照煤礦立井井筒的施工順序敘述了一些常用的施工方法，隨著開采技術(shù)的發(fā)展，各種新的施工方法將會(huì)不斷得到應(yīng)用，會(huì)大大加快建井速度，并不斷提高施工質(zhì)量。

[1]煤礦立井井筒延深施工方法與方案選擇[J].中圖科技博覽，2013.