大斷面深立井井筒快速施工技術(shù)研究

許子龍

摘要：在立井井筒施工中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取相對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)井筒安全、優(yōu)質(zhì)、高效掘砌的前提。據(jù)此，根據(jù)紅一煤礦主井井筒工程地質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)大斷面深立井井筒凍結(jié)段和基巖段快速施工技術(shù)進(jìn)行了探討，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：大斷面；立井井筒；快速施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.15.093

1主井井筒概況及工程地質(zhì)特點(diǎn)

1.1主井井筒工程概況

紅一煤礦位于寧夏回族自治區(qū)銀川市東部，礦井設(shè)計(jì)能力為2.4Mt/a，服務(wù)年限56.9a。立井開拓，主、副、回風(fēng)立井位于中央?yún)^(qū)工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)。本礦井地質(zhì)條件較為穩(wěn)定，瓦斯富含量較低為低瓦斯礦井。主井井筒凈直徑5.5m，井筒全深557m（主井井口+1220m，井底落底標(biāo)高+663m）。

1.2工程地質(zhì)特點(diǎn)

紅一煤礦主井自上而下分別穿過(guò)17.42m第四系（Q）沖積層，281.65m古近系（第三系）（E）沖積層，539m石炭二疊系太原組（CPt），116.82m石炭系上統(tǒng)土坡組（Ct），47.93m奧陶系中統(tǒng)克里摩里組（Ok）。

紅一井田是接近于南北走向的紅墩子背斜，井筒附近沒有發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造，在井筒1000m距離內(nèi)有DF10和DF7斷層，大的斷裂構(gòu)造區(qū)內(nèi)有F8和黑梁斷層。總之，本井筒構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，困擾井筒施工的地質(zhì)構(gòu)造主要是紅墩子背斜。因?yàn)榫簿啾承陛S部比較近，在擠壓作用的影響下，揭露出來(lái)的鉆孔巖芯裂隙比較發(fā)育，即巖層不穩(wěn)定和次生張裂隙導(dǎo)水等兩個(gè)方面對(duì)井筒施工的影響就較大。

2快速施工方案的選擇

2.1井筒凍結(jié)段施工

2.1.1凍結(jié)表土段施工

掘進(jìn)：刷幫采用風(fēng)鏟、鐵鍬、B87型氣動(dòng)破碎機(jī)進(jìn)行，裝土采用XE40C挖掘機(jī)，裝巖采用HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)。若在挖掘時(shí)遇到圍巖條件比較差的情況時(shí)，可先挖掘超前小井，再在井中向周邊范圍進(jìn)行擴(kuò)展，采用臺(tái)階方式進(jìn)行挖掘。在立模前，井壁欠挖的部分務(wù)必用風(fēng)鎬刷大，然后把井壁底部的浮矸進(jìn)行清理出來(lái)。開挖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制凍結(jié)壁徑向位移量不大于50mm，循環(huán)作業(yè)時(shí)間符合規(guī)范要求。

提升：在井筒施工的時(shí)候，主井采用絞車（型號(hào)2JK-3.5/20）加上一個(gè)吊桶（單鉤3m3）進(jìn)行主提升提升，副提升采用絞車（型號(hào)JK-2.5/20）和一個(gè)吊桶（單鉤2.5m3）對(duì)矸石和物料分別進(jìn)行提升和下放。先用吊桶把矸石提升到翻矸平臺(tái)，再使用翻矸臺(tái)把矸石倒在地面上，最后用裝載機(jī)（型號(hào)ZL-50）把矸石裝到自卸汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

砌壁：依據(jù)不同的地層條件，井壁采用整體金屬模板（型號(hào)：2.4m-3.7m高M(jìn)JY3.7m）進(jìn)行砌筑，利用窗口式合茬模板進(jìn)行混凝土的澆筑?；炷敛捎玫仔妒降跬跋路诺街付ㄎ恢?，然后利用分灰器澆進(jìn)模板，振搗時(shí)候一定注意分層進(jìn)行，短段掘砌混合進(jìn)行作業(yè)。在施工的過(guò)程中，務(wù)必嚴(yán)格按照相關(guān)要求，提前配制出符合設(shè)計(jì)要求的混凝土，確定好合理的混凝土配合比和外加劑品種及摻量，為下一步混凝土施工做好準(zhǔn)備。

2.1.2凍結(jié)基巖段施工

當(dāng)井筒掘進(jìn)到凍結(jié)基巖帶后，風(fēng)鎬風(fēng)鏟挖掘不順暢的時(shí)候，就要換用鉆爆法進(jìn)行施工。井筒采用傘形鉆架（型號(hào)：SJZ-5.6型）進(jìn)行打眼，每個(gè)傘鉆各配5臺(tái)獨(dú)立回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)（型號(hào)：YGZ-70型）。為了控制爆破震動(dòng)不損壞凍結(jié)管，可改變裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量、起爆順序等措施，爆破采用抗凍炸藥，炮眼深度不能大于4m，選用6m長(zhǎng)腳線毫秒延期電雷管。在打眼時(shí)，一定要嚴(yán)格依據(jù)爆破圖表進(jìn)行找線，堅(jiān)持利用光面、光底弱沖減震爆破技術(shù)。

2.1.3內(nèi)壁澆筑

內(nèi)壁采用整體固定式滑模砌筑，滑模由模板、提升架、上層盤、下層盤及液壓動(dòng)力系統(tǒng)組成，高度1.4m。采用底卸式吊桶把砼下放到吊盤，然后通過(guò)分灰器和輸送管澆筑到滑模里面，切記要分層進(jìn)行澆筑和振搗，從下往上進(jìn)行澆筑。

在澆筑內(nèi)層井壁的時(shí)候，要先把外層井的霜凍雜物進(jìn)行清理，采取錯(cuò)茬鋪設(shè)兩層塑料薄板。同時(shí)進(jìn)行平行作業(yè)，搭接鋼筋和澆筑砼、模板滑升。

為了防止滑模偏斜出現(xiàn)卡模現(xiàn)象，務(wù)必在施工過(guò)程中使滑模運(yùn)行平穩(wěn)，滑升時(shí)間要進(jìn)行合理把握，控制好砼凝固時(shí)間和砌筑速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分層澆筑厚度通常在0.3-0.4m之間，脫模時(shí)砼強(qiáng)度通常在0.05～025Mpa之間。但是這些常識(shí)數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)不好把握，根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)，滑升速度是否合適依據(jù)如下：未發(fā)現(xiàn)砼流淌或拉裂，砼表面比較濕潤(rùn)、沒有發(fā)生變形現(xiàn)象，滑升的時(shí)候可以聽到“沙、沙、沙”的聲音，用手按的時(shí)候比較硬、同時(shí)可以留下大約1mm深的指印，可以利用抹子進(jìn)行抹平等等。

2.1.4內(nèi)外井壁夾層注漿

依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般在井壁夾層空間溫度達(dá)到正常數(shù)值、內(nèi)壁具有足夠強(qiáng)度、凍結(jié)壁還沒有解凍出水的時(shí)候進(jìn)行壁內(nèi)注漿是最好時(shí)機(jī)，在現(xiàn)場(chǎng)我們采用在套壁時(shí)預(yù)埋測(cè)溫元件進(jìn)行監(jiān)控溫度。在注漿材料的時(shí)候，本工程采用單液水泥漿為主，以水泥——水玻璃雙液漿或化學(xué)漿為輔。夾層注漿是在凍結(jié)壁解凍前、夾層空間與外界尚無(wú)水力聯(lián)系的情況下進(jìn)行的，注漿壓力取該注漿點(diǎn)靜水壓力的1.2～1.4倍，且最大注漿壓力不得超過(guò)內(nèi)層井壁允許抗壓強(qiáng)度。注漿方式采用自下而上逐段進(jìn)行，注漿泵布置在吊盤下層盤上。

2.2井筒基巖段施工

2.2.1鉆眼爆破

主井采用傘形鉆架（型號(hào)：SJZ-5.6）型進(jìn)行打眼，每個(gè)傘鉆加上5臺(tái)獨(dú)立回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)（型號(hào)：YGZ-70型）。爆破采用礦用二級(jí)炸藥，炮眼深度為4.0m。選用中空六角鉆桿（型號(hào)：B25×4700mm），合金鋼十字形鉆頭（型號(hào)：φ55mm）。選用腳線長(zhǎng)為6m的毫秒延期雷管，起爆采用380V動(dòng)力電源。在施工的過(guò)程中，若采用減震緩沖深孔爆破新技術(shù)一定要根據(jù)掘進(jìn)工作面巖石性質(zhì)的變化，有效的對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而提高爆破效率。

2.2.2抓巖排矸

出矸采用中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)（型號(hào)：HZ-6型），或者采用防爆挖掘機(jī)進(jìn)行出矸。主井主提升采用絞車（型號(hào)2JK-3.5/20）和一個(gè)單鉤3m3吊桶進(jìn)行提升，副提升采用絞車（型號(hào)：JK-2.5/20）和一套單鉤2.5m3吊桶進(jìn)行提升。采用自動(dòng)座鉤式把矸石進(jìn)行翻倒，矸石通過(guò)溜槽溜到10t自卸式汽車?yán)锩?，然后運(yùn)到指定場(chǎng)地。

2.2.3砌壁

錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)：在施工時(shí)候根據(jù)地質(zhì)情況采用錨網(wǎng)噴進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，安裝錨桿時(shí)先采用風(fēng)鉆（型號(hào)：YT28）進(jìn)行鉆眼，利用風(fēng)動(dòng)攪拌器進(jìn)行安裝；混凝土噴射機(jī)型號(hào)為PC-7I，混凝土先在地面攪拌好后，然后用底卸式吊桶把它下放到指定位置。

混凝土永久支護(hù)：下行模板砌壁采用整體金屬刃角（型號(hào)：MJY型），為了減少立模的時(shí)間，用8根工字鋼在模板上口進(jìn)行導(dǎo)向，采用窗口方式進(jìn)行合茬，保證接茬連接度完好，砌壁模板高度為3.7m，可根據(jù)不同的地質(zhì)條件調(diào)整段高。砌壁使用的混凝土采用底卸式吊桶（型號(hào)：DX-3/2）進(jìn)行下放，液壓支撐臂的傘形結(jié)構(gòu)和雙分料管實(shí)現(xiàn)對(duì)稱澆筑，提高井壁澆筑質(zhì)量。利用插入式高頻振搗器（型號(hào)：ZNQ-50型）對(duì)混凝土進(jìn)行振搗。在寒冷冬季施工的時(shí)候，應(yīng)用熱水拌制混凝土，把入模的溫度控制在15℃以上。

3關(guān)鍵部位施工技術(shù)及安全技術(shù)措施

（1）為提高井壁質(zhì)量和減少井壁解凍后井壁漏水，可在攪拌混凝土的同時(shí)把高效抗裂抗?jié)B增強(qiáng)防水劑添加進(jìn)去，現(xiàn)在市場(chǎng)上各種混凝土添加劑很多，本工程添加的外加劑都對(duì)混凝土具有緩凝、增強(qiáng)、抗裂防滲、抗凍融性能好等功能。

（2）在井筒掘砌的過(guò)程中，為了防止井筒片幫，確保快速安全進(jìn)行施工，掘進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)圍巖的破碎情況，利用減小周邊眼圈、嚴(yán)格控制裝藥量等措施進(jìn)行放炮，從而減少對(duì)圍巖的震動(dòng)。

（3）工作面應(yīng)超前探水、預(yù)注漿。若在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際揭露的巖性條件不良，可以考慮采用止?jié){巖墊+混凝土止?jié){墊。止?jié){墊上部井壁應(yīng)根據(jù)注漿最終壓力加厚井壁或提高砼標(biāo)號(hào)，并對(duì)壁后進(jìn)行注漿進(jìn)行加固。

4結(jié)束語(yǔ)

在紅一煤礦大斷面主井井筒的施工中，通過(guò)采用立井快速施工技術(shù)和先進(jìn)的配套機(jī)械設(shè)施，合理的組織設(shè)計(jì)實(shí)施，加快了建井的速度，確保了井筒掘砌安全和工程施工的質(zhì)量。