全深凍結(jié)立井相關(guān)硐室開口施工關(guān)鍵技術(shù)

李佳

摘要：本文主要通過(guò)對(duì)全深凍結(jié)井筒相關(guān)硐室施工進(jìn)行方案確定以及采用的一系列技術(shù)，保證了井筒與相關(guān)硐室同時(shí)施工的安全。

Abstract： This paper focuses on the deep frozen shaft related chamber construction project identification and a series of technology adoption， to ensure the safety of wellbore and related chamber construction at the same time.

關(guān)鍵詞：全深凍結(jié)；硐室；開口施工

Key words： deep freezing；chamber；opening construction

中圖分類號(hào)：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）22-0103-03

0 引言

由于井筒現(xiàn)多采用全井深凍結(jié)，且全井深凍結(jié)井筒大多是內(nèi)外壁雙層井壁支護(hù)，施工與井筒相關(guān)硐室?guī)?lái)了一定的難度。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)全深凍結(jié)立井相關(guān)硐室施工主要有以下兩種方案：一是與井筒同步施工，井筒掘進(jìn)到相關(guān)位置時(shí)，停止向下掘進(jìn)，施工硐室；二是井筒外壁施工到硐室位置預(yù)留出硐室口澆素砼，施工到底后，砌筑內(nèi)壁到硐室位置預(yù)留出硐室口澆素砼，內(nèi)壁施工完后，再進(jìn)行硐室施工。

該項(xiàng)目主要目的就在于對(duì)全深凍結(jié)立井相關(guān)硐室開口施工關(guān)鍵技術(shù)的確定，滿足實(shí)際生產(chǎn)和安全的需要。

1 工程概況

雅店礦井隸屬于陜西彬縣煤炭有限責(zé)任公司，礦井位于彬長(zhǎng)礦區(qū)北部東側(cè)。礦井為低瓦斯礦井。副立井井筒井口設(shè)計(jì)標(biāo)高+878.3m，井筒凈直徑8.5m，井筒深度469.7m；凍結(jié)深度480m，井底車場(chǎng)連接處（馬頭門）設(shè)計(jì)凈底板標(biāo)高為：+425.800m（即井深-452.5m），馬頭門呈東西方向（礦井設(shè)計(jì)方向）雙面開口，方位角a=257°30′00″。按照施工合同，東、西馬頭門施工長(zhǎng)度均為11.25m（從井筒中心計(jì)），斷面形狀為直墻半圓拱形，其中半圓拱部分凈半徑3800mm，掘進(jìn)荒半徑為4400mm，凈寬7600mm，掘進(jìn)寬度8800mm，墻高4200～1600mm。馬頭門支護(hù)方式為錨網(wǎng)索噴+雙層鋼筋混凝土支護(hù)，其中錨網(wǎng)索噴厚度100mm。鋼筋混凝土支護(hù)厚度為500mm。

2 地質(zhì)水文概況

井筒穿過(guò)含水層巖性主要為粗、中、細(xì)粒砂巖，含水層富水性弱。井田的直接充水含水層和主要充水含水層，為弱充水層。經(jīng)計(jì)算，副立井井筒涌水量約為394.59m3/h。

雅店副立井井筒根據(jù)地表出露及鉆孔揭露，地層由新至老依次有：第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4），白堊系下統(tǒng)華池組（k1h）、洛河組（K1l）、宜君組（K1y），侏羅系中統(tǒng)安定組（J2a）、直羅組（J2z），延安組（J2y），侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f），三疊系上統(tǒng)胡家村組（T3h）。硐室穿過(guò)的巖石為中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、煤、砂質(zhì)泥巖。

3 施工方案的確定

在施工之初，對(duì)項(xiàng)目存在的技術(shù)方案和安全問(wèn)題進(jìn)行全面研究分析，雅店副井采用全井凍結(jié)的施工方法，針對(duì)安全快速施工井筒內(nèi)相關(guān)硐室，提出了三種施工方案：

一是與井筒同步施工，井筒掘進(jìn)到相關(guān)位置時(shí)，停止向下掘進(jìn)，施工硐室；該方案施工速度快，也不增加破壁成本，但井筒采用全深凍結(jié)，施工硐室時(shí)要割除凍結(jié)管，破壞凍結(jié)壁，有可能凍結(jié)壁出水，而且如果施工速度慢時(shí)，下部未施工的凍結(jié)井筒有可能解凍出水，因而對(duì)整個(gè)井筒施工工期造成影響，風(fēng)險(xiǎn)主要是涌水的影響。

二是井筒外壁施工到硐室位置預(yù)留出硐室口澆素砼，施工到底后，砌筑內(nèi)壁到硐室位置預(yù)留出硐室口充填低標(biāo)號(hào)混凝土，內(nèi)壁施工完后，再進(jìn)行硐室施工；此方案先用低標(biāo)號(hào)砼支護(hù)再破除增加了成本，但是保證了井壁整體性，節(jié)省硐室出渣的時(shí)間，縮短了凍結(jié)工期。

三是井筒外壁施工到硐室位置預(yù)留出硐室口澆素砼，施工到底后，砌筑內(nèi)壁到硐室位置充填沙袋預(yù)留出硐室口，內(nèi)壁施工完后，再進(jìn)行硐室施工；此方案即保證了井壁整體性，又減少了破除內(nèi)壁工序。

綜合考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)，決定采用第三種方案：井筒外壁掘砌期間硐室開口按設(shè)計(jì)外壁厚度正常掘進(jìn)，硐室開口處澆筑素混凝土，套壁時(shí)充填沙袋預(yù)留出硐室口，井筒與硐室相貫線處模板、碹胎提前準(zhǔn)備。但此方案是停止凍結(jié)后施工硐室，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，密切掌握硐室所處巖層含水情況，內(nèi)壁砌筑完落盤時(shí)需對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行壁間、壁后進(jìn)行注漿。優(yōu)點(diǎn)是降低了施工成本，加快了施工速度，施工質(zhì)量得到了保證。

4 具體施工方案

4.1 探注施工

①硐室及凍結(jié)管環(huán)形空間探水、注漿、加固：利用井筒外壁作為止?jié){墻，根據(jù)凍結(jié)管實(shí)測(cè)布置圖和凍結(jié)管偏斜度在硐室輪廓線上打眼，采用風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)配Φ130mm鉆頭鉆進(jìn)3.5m后，用壓風(fēng)吹凈孔內(nèi)巖粉，1：1砂漿加固孔口管，外露井壁50mm，埋設(shè)14根Φ108mm×6mm×3.0m孔口管（孔距2000mm）。配Φ50mm鉆桿、75mm鉆頭施工，眼深根據(jù)凍結(jié)管位確定（眼深到超過(guò)凍結(jié)管位100mm即可），對(duì)鉆孔進(jìn)行涌水量觀測(cè)，有水立即進(jìn)行注漿，無(wú)水繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔，進(jìn)行凍結(jié)管環(huán)形空間注漿加固。

②預(yù)埋環(huán)形注漿管：硐室澆筑混凝土?xí)r，在硐室荒徑與井筒外壁之間預(yù)埋一根環(huán)形注漿管，硐室澆筑完混凝土后，及時(shí)對(duì)環(huán)形注漿管進(jìn)行注漿加固，防止井筒壁間出水。環(huán)形注漿管由塑料花管和穿井壁鋼管組成，塑料花管：用？準(zhǔn)25×2.3mmPE-RT地板輻射采暖管制成，每隔15cm在管壁上打4個(gè)？準(zhǔn)8mm十字花孔，然后用膠帶將十字花孔覆蓋住。穿井壁鋼管：采用？準(zhǔn)20×3.0mm無(wú)縫鋼管。注漿系統(tǒng)引出井壁用的高壓膠管的公稱壓力為16MPa，通徑為10mm，引出井筒內(nèi)壁長(zhǎng)度不小于0.5m。塑料花管和穿井壁鋼管連接采用套接固定方式，即穿井壁鋼管套入塑料花管一定長(zhǎng)度，然后綁扎牢固。穿井壁鋼管和高壓膠管之間采用快速接頭連接，即：穿井壁鋼管與快速接頭焊接在一起，高壓膠管再與快速接頭連接；或者采用螺紋連接，但要保證其密封性。

4.2 硐室開口施工

①掘進(jìn)：待硐室及凍結(jié)管環(huán)形空間探注施工完成后，開始對(duì)硐室進(jìn)行鉆爆施工。硐室掘進(jìn)方式為上、下臺(tái)階式施工，先炮掘上臺(tái)階，然后下臺(tái)階起底。割除凍結(jié)管時(shí)，將管內(nèi)凍結(jié)鹽水放入吊桶排至地面，并及時(shí)封堵。②出矸：爆破后將矸石攉到井筒內(nèi)，硐室施工完后抓巖機(jī)裝巖吊桶出矸。③支護(hù)：鉆爆后及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，待硐室掘進(jìn)結(jié)束后，利用溜灰管和混凝土輸送泵下灰，整體金屬模板配合組合模板、木模板聯(lián)合永久支護(hù)。

硐室施工期間增加臨時(shí)盤，臨時(shí)盤上加裝折頁(yè)板防護(hù)開門墜人，臨時(shí)盤下加裝尼龍網(wǎng)防止人員墜入井底。

4.3 涌水防治措施

硐室注漿施工期間采用二級(jí)排水即：工作面→吊盤→地面。

①吊盤上布置兩臺(tái)DC50-50×12型高揚(yáng)程臥泵（一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，遇到突發(fā)情況具備兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力）。排水能力為40m3/h。②吊盤水箱至地面排水管路采用一趟Ф108mm無(wú)縫鋼管，采用一臺(tái)2JZ-10/600A型鑿井絞車懸吊。③工作面至吊盤水箱采用兩臺(tái)QKS50-400-120kW礦用排沙潛水電泵，單臺(tái)流量50m3/h潛水泵，通過(guò)3'膠管排水。④如因井下涌水量變大而兩臺(tái)臥泵能力達(dá)不到施工所需求，則增加吊桶排水，排水量40m3/h。

5 勞動(dòng)組織

硐室施工中，勞動(dòng)組織采用綜合施工隊(duì)形式，按專業(yè)化班組配備，井下實(shí)行四個(gè)專業(yè)化班制作業(yè)，地面輔助人員“三·八”制作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)組織設(shè)立大抓、傘鉆、壓風(fēng)、水泵、運(yùn)轉(zhuǎn)包機(jī)組，進(jìn)行設(shè)備的動(dòng)態(tài)檢修，確保設(shè)備完好運(yùn)行。項(xiàng)目部管理人員實(shí)行安全帶班制度，確保安全順利施工。

6 創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)施效果

6.1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

①井筒外壁施工到硐室（馬頭門）位置預(yù)留出硐室口澆素砼技術(shù)。

井筒外壁施工到馬頭門位置時(shí)候，由工程技術(shù)人員放線畫出馬頭門輪廓線，井筒正常鋼筋綁扎（井筒與硐室連接處預(yù)留鋼筋），整體金屬模板按設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)（C70）澆筑混凝土。

②砌筑內(nèi)壁到硐室（馬頭門）位置充填沙袋預(yù)留出硐室口技術(shù)。

外壁到底、水窩施工完成后，開始進(jìn)行內(nèi)壁套筑，砌筑到硐室位置時(shí)，由工程技術(shù)人員畫出馬頭門輪廓線，井筒正常鋼筋綁扎（井筒與硐室連接處預(yù)留鋼筋），利用組合模板按設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)進(jìn)行澆筑混凝土，硐室位置澆筑時(shí)用木模板隔開，用沙袋充填，既保證了井壁的整體性，又在施工硐室（馬頭門）時(shí)省時(shí)省力。

③利用外壁作為止?jié){墻對(duì)硐室（馬頭門）圍巖進(jìn)行探水、注漿、加固技術(shù)。

井筒工程全部施工完成后，凍結(jié)結(jié)束。開始落盤進(jìn)行硐室（馬頭門）施工，開口前利用外壁作為止?jié){墻對(duì)硐室及凍結(jié)管環(huán)形空間進(jìn)行探水、注漿、加固。

④預(yù)埋環(huán)形注漿管注漿加固技術(shù)。

硐室澆筑混凝土?xí)r在硐室荒徑與井筒外壁之間預(yù)埋一根環(huán)形注漿管，硐室混凝土澆筑完后及時(shí)對(duì)環(huán)形注漿管進(jìn)行注漿加固，防止井筒壁間出水。

6.2 實(shí)施效果

雅店煤礦副立井井筒施工采用該技術(shù)后施工工期提前了21天，采用此技術(shù)確保了安全生產(chǎn)，且提高了立井井筒施工速度，縮短了建設(shè)周期。

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