浅议胡家河矿井立井井筒施工方法
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立井井筒快速施工技术探析摘要立井井筒的快速施工是影响整个矿井建设的关键一环,从立井快速施工的特点和要求出发,结合作者多年的实践经验,分析立井快速施工的技术要点和组织管理原则,并对快速施工中应注意的一些问题进行探讨,以期与广大同行分享经验,共同进步。
关键词立井井筒;快速施工技术立井井筒是整个矿井的咽喉,断面大,井筒深,施工条件比其它工程困难,虽然其工程量只占矿井工程量的3%~10%,但工期却占总工期的30%~50%,因此加快施工速度是缩短矿井建设总工期的有效途径。
本文探讨了立井快速施工的技术设备和方法,并分析了其中的要点。
1立井快速施工的技术设备概括立井井筒的快速施工主要包括钻眼爆破、装岩和排矸以及砌壁等几个工序,在不同的地质条件、不同的工期要求和不同的施工水平下,应选用不同的施工方案。
下面试就现有的技术、设备水平,讨论其工艺要求和技术要点如下。
1.1钻眼爆破采取中深孔光面爆破技术也可以加快施工速度,具体做法是:1)以操作熟练的专业工人组成稳定的钻爆小组,进行滚班作业,实行定人定钻的制度,调动劳动积极性的同时,保证了每个循环的钻眼爆破时间。
2)认真设计爆破计划图表,以井检孔地质资料为依据,参考现场的岩石条件,对圈距、眼距和眼深等参数做出明确的说明。
3)严格按设计图控制眼间距,调整装药结构炮眼采取向外倾斜的角度钻进可以减少超挖。
另外,调整掏槽眼的起爆顺序,采用连续反向装药结构,都可以提高光面爆破的效果。
4)使用先进的打眼机器。
伞型钻架具有机械化程度高,操作灵活,打眼眼位和角度好控制、质量高,有利于推行光面爆破,安全可靠,劳动强度低的优点;较人工抱钻大大缩短了凿岩时间,减轻了工人劳动强度。
1.2装岩和排矸装岩工序工作繁重,消耗时间长,是制约快速施工进度的一个环节。
在这一环节中,要重视以下设备的选型。
1)选择操作简单、结构紧凑、装岩能力强的抓岩机。
,其主要优点是结构紧凑、动力单一、操作简便、装岩能力大,设计装矸能力为50m3/h,工种熟练后,可再提高5%~10%。
立井井筒装备施工工法1.前言井筒装备施工方法,直接影响矿井建设工期,安全和效益,邯郸设备安装分公司在多年立井井筒装备过程中通过不断的探索、实践和改进,逐渐成了一套完整立井井筒装备施工工艺。
本工法采用的措施系统和施工工艺与其他井筒装备方法比较,以工艺先进、措施合理,作业环境安全、劳动效率高、工程成本低、施工进度快等优点,在本公司具有很大的推广应用价值,特编制本工法。
2.工法特点2.1安装一套适合人员操作,保证测量精度,方便材料人员上下运输,并能保证井筒不淹井的安全措施系统。
2.2采用双层吊盘两下一上即划线、打眼(掏梁窝)、井筒结构件安装的一次成井施工工艺。
2.3编制构件制作表,将加工所需各种信息资料全部填入表中,交与班组作业,做到作业精细分配。
2.4制作一批构件模板胎具,使加工制作和安装过程成流水作业模式,大规模提高劳动生产率。
2.5采用电脑排版下料,提高材料利用率。
2.6编制构件安装表和尺寸定位图,将安装数据简洁、集中的交付作为人员,提高了安装精度。
3.适用范围适用于矿山立井井筒装备。
4.工艺原理为了保证立井井筒装备的安全、质量和进度,需要为此做一系列的措施工程的准备(部分项目可以利用凿井设施改造)。
包括:提绞设备稳车和提升机的安装;提绞平台的布置;工作平台即吊盘的制安;保证测量精度的测量平台、测量线、测量钢卷尺制安、挂设;用于运输人员和物料的临时罐笼制安;压风供水管路及排水管路的敷设;这样从上至下形成一套适合人员操作,保证测量精度,方便材料人员上下运输,并能保证井筒不淹井的安全措施系统。
然后进入吊盘两下一上即划线、打眼(掏梁窝)、安装的井筒装备工作中。
井筒装备完毕拆除临时措施系统,整个井筒装备工作结束。
5.工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1总体布置在井口周围至少布置两台单滚筒稳车和一台双滚筒稳车,用于吊装吊盘和压风供水管路。
安装采用吊盘作为操作平台,临时罐笼作为人员和物料通道。
立井井筒的快速施工技术浅析1. 立井井筒的分类立井是从矿井到达地面的主要进出口,是提高煤炭运输、升降人员,材料,设备,以及通风和排水工程的咽喉。
立井井筒按照用途大致可以分为以下几种:(1)主井专门用于提升煤炭的井筒为主井。
在大、中型矿山中,提升煤炭的容器为箕斗,因此主井也被称为箕斗井。
图1—主井(箕斗井)断面图(2)副井用于升降人员,材料,设备和提升煤矸石的井筒叫副井。
副井的提升容器为罐笼,所以副井又叫做罐笼井。
(3)通风井专门用于通风的井称为通风井。
除了用做通风外,还可以作为矿井的安全出口。
2. 立井井筒装备竖井井筒装备是指安设在井筒内的空间结构物,主要包括罐道、罐梁(和托架)、梯子间、管路电缆、防过卷装置以及井口和井底金属支撑结构等。
罐道和罐梁是井筒装备的主要组成部分,保证容器增加设施的安全运行。
井筒装备根据不同结构的可以分为刚性装备(刚性罐道)和柔性装备(钢丝绳罐道)。
2.1罐道罐道是促进容器在井筒内操作的导向装置,具有一定的强度和刚度,以减少容器的横向振动。
有木质罐道、钢轨罐道、型钢组合罐道、整体轧制罐道、复合材料罐道和钢丝绳罐道等,钢丝绳罐道是一个灵活的罐道,与其他刚性导相比,不用罐梁,通风阻力小,安装方便,减少材料消耗,提高运行稳定,因此被广泛应用。
2.2罐梁竖井装备采用刚性罐道时,在井筒内需安设罐梁以固定罐道。
罐梁沿井筒全深每隔一定距离布置一层,一般都采用金属材料,如工字钢、型钢等。
罐梁与井壁的固定方式有梁端埋入井壁和树脂锚杆固定两种,前者需要在井壁上预留或现凿梁窝;后者可以用树脂锚杆将梁支座直接固定在井壁上。
2.3其他隔间当竖井作为矿山安全出口时,井筒内必须设置梯子间,梯子间两平台之间的垂直距离不得大于8m,梯子斜度不得大于80°。
梯子间除作为安全出口外,还可利用它进行井筒检修和卡罐事故处理。
管路间和电缆间安设有排水管、压风管、供水管和各种电缆。
为了安装和检修方便,管路间和电缆间一般布置在靠近梯子间的一侧。
竖井井筒施工竖井井筒施工在地下建筑工程中,竖井与平洞的开挖方向不同,竖井是由上向下开挖的,所以,除凿岩爆破近似相同外,其施工方案、装运方法等与平洞差别较大。
竖井开挖时,首先要进行表土施工,锁好井口,安装必要的设施和设备后再进行基岩掘进,所以有必要先介绍表土施工方法。
井口施工(表土施工)一般竖井井口分基岩层和表土层两类,基岩层比较稳定,开挖比较容易。
表土层地质条件较复杂,稳定性较差,厚度从几米至几十米,又直接承受井口结构物的荷载,因此表土层施工比较困难。
在井口施工前首先要标定井筒中心,因开挖井筒中心会成为虚点,故要在井边四周设立十字线确定中心点。
井口向下开挖2 ~4m 深开始井颈锁口,即加固井壁,防止下坍,并在井口用型钢或木梁搭成井字形,铺上木板,作为提升和运输场所。
竖井井筒施工①井内应设梯子,不应用简易提升设施升降人员;②在含水表土层施工时,应及时架设、加固井圈,加固密集背板并采取降低水位措施,防止井壁砂土流失导致空帮;③在流砂、淤泥、砂砾等不稳固的含水层中施工时,应有专门的安全技术措施。
一些常见的施工方法:①井圈背板施工法;②吊挂井壁法;③板桩法或吊挂井璧与斜板桩综合施工法;④井外疏干孔降水,锚喷临时支护吊挂井壁法。
在表土层掘进,应遵守下列规定:竖井井筒施工1、井圈背板施工法井圈背板施工法这是常用的一种施工方法。
施工时用人工或抓斗出土,每掘出一小段距离后(空帮距离一般为0.8~1.5m ),即用井圈背扳作临时支护,以维护井帮。
根据具体条件当掘至一个段高(20~30m)后,拆除临时支护,浇筑混凝土永久支护。
此循环不地进行,或一直掘到基岩,再行拆圈,砌壁。
A :对头型:1——小号联接槽钢;2——顶柱;3——z 形挂钩;4——销钉;5——槽钢井圈;6——对头背板;7——木楔;B :搭接型:1——顶柱;2——搭接背板;3——Z 型挂钩;4——柱子;5——槽钢井;竖井井筒施工2、吊挂井壁法在稳定性很差的表土层或严重风化破碎带,或透水性强的卵石层中,都可采用这种短掘短砌的吊挂井壁法。
浅谈煤矿千米立井井筒电缆敷设施工方法摘要:先在井口布置稳车并缠好钢丝绳,接着利用钢丝绳带电缆下放,人员在井口临时平台上卡设临时电缆卡,等下放到井底管子道位置时,先完成管子道电缆敷设,再上提提升容器,人员站在提前在提升容器顶部搭设好的临时平台上,边拆除临时电缆卡边安设永久电缆卡,直到完成井筒段电缆敷设。
关键词:动力电缆、罐笼、稳车、电缆卡煤矿立井钢结构井筒装备安装完成后,紧接着需要敷设井筒电缆。
随着煤炭开采智能化程度越来越高,开采层次越来越深,井筒电缆的单重也越来越大,同时对电缆敷设的质量要求也越来越高。
现以淮南矿业集团顾桥矿南区副井动力电缆敷设为例,浅谈其施工方法。
一、需敷设的电缆参数MYJV42-8.7/10KV--3×120(直径Φ74mm) 1根(共计1106m) 11.8t/Km二﹑施工方案(一)、提前准备工作1、40t稳车布置及缠绳:1.1用一台汽车吊和一台平板货车配合将40t稳车倒运至井口进车侧道路位置,并用汽车吊配合Φ28mm钢丝绳套将稳车吊到现有稳车基础上,然后人工利用千斤顶及手拉葫芦将稳车组对完毕。
稳车与稳车基础预埋工字钢之间采用20#槽钢焊接牢固可靠。
1.2稳车缠绳。
利用绳盘架将绳盘架设到稳车正前方,将钢丝绳头牢固卡接到稳车上,开动稳车将钢丝绳缠到稳车上。
稳车上缠18×7-1670-Φ44钢丝绳约1000米。
(二)、电缆敷设1、大临布置1.1在井口进车侧,利用32#工字钢加工制作放电缆临时天轮平台。
临时天轮布置完成后,在天轮上方靠前面一点位置再架设一只滚动托辊,作为电缆下放导向轮。
1.2临时卡接位置平台铺设。
临时电缆卡卡接平台位于第一道卡管梁平台位置,该平台需提前利用70mm厚大板将该其铺设平整。
1.3大临布置完成后开动40t稳车,将稳车上钢丝绳人力拖拽至井口,并绕过天轮下放至绳卡卡设平台位置,并将加工制作好的钢管重锤挂设到稳车钢丝绳扣上,钢丝绳扣利用2副Y-45钢丝绳卡卡设而成。
立井井筒工程施工方式一、前期准备工作1.方案设计在进行立井井筒工程施工之前,需要对工程进行详细的方案设计。
方案设计包括确定井筒的位置、深度、直径、施工方式等一系列参数。
设计要考虑到地下水位情况、地质构造、地表环境等因素,以保证井筒工程的稳定性和安全性。
2.土壤勘察在方案设计确定后,需要进行土壤勘察,以获取有关地下土质条件的详细信息。
土壤勘察包括采取岩芯取样、地下水位测定、地质勘探等方式,以确定井筒施工的条件和难点。
3.施工方案编制根据方案设计和土壤勘察结果,编制详细的施工方案。
施工方案包括确定施工队伍、施工工期、施工机械设备等一系列内容,以确保施工过程的顺利进行。
二、井筒开挖1.安全防护在进行井筒开挖前,需要建立严格的安全防护措施。
包括设置围挡、安装井筒支护结构、配备氧气检测仪器等措施,以确保施工人员的安全。
2.机械作业井筒开挖通常采用机械作业的方式。
机械设备包括挖掘机、抽水泵、隧道掘进机等。
操作人员需要熟练掌握机械设备的使用方法,并根据施工方案进行作业。
3.地质监测在井筒开挖过程中,需要进行地质监测,以及时掌握地下土质的情况。
根据地质监测结果,及时调整施工方案,以确保井筒的稳定性。
4.抽水处理在井筒开挖过程中,可能会遇到地下水的渗透问题。
需要及时进行抽水处理,以确保井筒的干燥施工环境。
5.质量检查井筒开挖完成后,需要进行质量检查。
检查包括井筒直径、井筒壁厚度、井筒内部的水质情况等内容,以保证井筒的质量符合要求。
6.井筒支护完成井筒开挖后,需要进行井筒支护工作。
支护结构包括混凝土浇筑、钢管支护等,以保证井筒的稳定性和安全性。
三、井筒装备1.井筒设备安装在井筒开挖和支护完成后,需要安装井筒设备。
设备包括水泵、管道、阀门等。
安装需要按照设计要求进行,确保设备正常运行。
2.井筒调试完成井筒设备的安装后,需要进行井筒调试。
调试包括启动设备、检查设备运行情况等工作,以确保井筒设备正常运行。
3.井筒试运行完成井筒设备的调试后,进行井筒的试运行。
浅谈煤矿立井深部井筒施工技术摘要:随着近些年煤矿开采深度的增加和装备技术的不断进步,对煤矿建设施工提出了更高的要求,特别是立井深部井筒施工,由于深部岩石在温度和压力耦合作用下,加上地层的岩石特性和复杂的层理、节理构造,使井筒施工面临着水害、瓦斯、提升运输、坠落等多种灾害,本文就深部井筒施工技术及灾害防治进行分析。
关键词:煤矿;深部井筒;施工技术一、当前深部井筒施工发展现状及面临的主要问题随着近十年来煤矿行业的快速发展,煤炭矿井建设规模和开采深度的不断增加,立井井筒平均深度和断面也逐步增大,800m以上立井井筒建设项目越来越普遍。
目前,我国800m以下井筒施工技术已经比较成熟,施工装备水平、质量都有很大提升,但在千米以上井筒施工上还面临诸多困难:一是地压增大,瓦斯压力相应增大,在施工过程中可能造成瓦斯突出;二是地质构造复杂,突水危险性加大;三是支护难度、片帮现象相应增加;四是由于井筒较深,通风阻力增大,排烟、降温工作难度较大;五是凿井设备配套不能满足快速、安全、高效施工要求。
二、立井深部井筒施工技术(一)凿井设备配套在井筒筹备前期,要确立项目筹备的总体指导思想,按照“经济、实用、耐用、复用”原则,在确保安全的前提下,最大限度降低成本投入,合理对设备进行选型,科学编制综合机械化配套装备表。
综合近年来深部井筒机械化配套实践、探索,立井机械化配套施工呈现了七大、三自、一高、一多、一永久的特点。
即大绞车、大吊桶、大抓机、大模板、大伞钻、大搅拌站、大井架、自动翻矸、自卸汽车排矸、自动管道输送混凝土、高扬程吊泵、多层吊盘。
1、大绞车:在立井深部井筒施工中,双提升提升机至少应为直径3m,其中主提至少为3.5m,其三层缠绕后提升高度都在1000m以上。
2、大吊桶:主、副提升机均配备4m³吊桶。
3、大伞钻:打眼采用AJZ6.9型或FJD-9A、FJD-6型伞钻,配YGZ70型高频重型凿岩机,炮眼深度可达4.5m,有效爆破深度4m以上。
矿山工程中立井井筒快速施工技术的探讨摘要:立井井筒高效作业工艺非常的繁琐,是矿井施工的关键点以及难点,更是提升矿井作业效益的关键手段,所以,主要针对立井井筒快速作业工艺当中的钻眼破除、装岩、排矸、砌壁、混凝土的拌和以及输送、悬吊设备这几个层面进行研究,并从作业阶段以及其作业注意明细展开整理与讨论,为立井井筒迅速作业提供理论支持与参照。
关键词:立井井筒;快速施工技术;机械化配套立井井筒项目是矿井建设的重要项目,其作业速率的快慢,将会直接作用到矿井建设的整个工期当中。
国际上有很多立井作业的实践经验表明:立井挖掘作业机械化程度、深孔爆破光面工艺以及施工组织设计等是影响立井迅速作业效率的重要工艺。
作业机械化程度高可以减少打眼的时限以及其装岩的时间;借助深孔光面爆破工艺,一个层面提升了循环速率,降低了辅助施工的整体时间,另一层面更大限度的体现了大型凿井装置的生产性能,譬如伞形钻架、中心回转或者是轨道抓岩装置、大容积吊桶、大型提绞装置以及自卸车辆等装置的运作效益,一次来强化其成井速率,减少了井建的时间,节省了项目的资金,经济收益明显。
所以越来越多的为立井挖掘作业所注重。
作用立井掘进深孔爆破效率的影响条件主要是有两个:掏槽爆破以及光面爆破,掏槽爆破可以确立其循环进尺,而光面爆破主要是影响着其最终的安全质量。
1工程实例概况某矿山项目,回风井井筒总深度为997米,井筒净直径5.0米,净断面的面积大致为19.625平方米。
表土段以及其基岩区段掘进断面分别是45.342与25.505平方米。
井筒支护为现浇混凝土以及钢筋混凝土井壁,表土区段以及其基岩区段支护形式分别是C30双层钢筋混凝土与C30素混凝土所构建,附属1个马头门。
回风立井井筒作业进程速率控制在每月100米,实现了月142.2米的成井速率。
2立井井筒快速施工的方案分析表土以及其风化区段使用套壁法作业,基岩区段是普通凿井法作业。
掘砌项目整体步序为:井筒临时锁口→外壁→壁座→内壁→基岩区段井壁→马头门。
井筒施工方法根据井田开拓方式的不同,井筒分为立井、斜井和平硐。
立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。
主井:是专门用作提升煤炭的井筒,在大、中型矿井中,提升煤炭的容器多采用箕斗,所以主井又常称作箕斗井。
副井:是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒,并常兼作入风井,由于副井采用的提升容器是罐笼,所以副井又称为罐笼井。
混合井:在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时,该井筒称为混合井,它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。
风井:主要用于通风的井筒。
风井尽管有时也安设有提升没备,但仍然按其主要用途命名为风井。
井颈的深度可为浅表土的全厚,也可为厚表土深度的一部分。
一般要求井颈的深度为15~20m。
井颈部分的井壁不但需要加厚,而且通常需要配有钢筋。
井颈以下至井底车场水平的井筒部分叫做井身。
井身是井筒的主要组成部分。
井底车场水平以下部分的井筒叫做井底。
罐笼井的井底深度一般为l0m左右;箕斗井井底深度一般为35~75m,风井井底深度4~5m。
施工特点:1. 工程量不大,但工期长。
煤矿建设中,立井井筒施工是关键工程。
虽然立井井筒掘进工程量仅占全矿井工程量的4%~5%,但工期却占至少35%左右。
因此,加快立井掘砌速度,是缩短矿井建设工期的关键。
而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。
2. 施工复杂立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分,其施工技术由于围岩条件不同各有特点。
表土施工方案选择主要考虑工程的安全,而基岩施工主要考虑施工速度。
由于表土松软,稳定性较差,经常含水,并直接承受井口结构物的荷载。
所以,表土施工比较复杂,往往成为立井施工的关键工程。
正确的选择表土施工方案和施工方法,避开雨季施工,预先考虑片帮等突发事故的防范措施,确保立井井筒安全快速地通过表土层,并顺利转入基岩施工具有重要的意义。
三井筒表土特征表土的概念在建井过程中,覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表土层。
立井井筒施工工艺简介一、立井井筒的结构煤矿立井井筒一般为圆形。
井筒自上而下可分井颈、井身、井底三个部分。
根据需要,在井筒的某个部位还设有壁座。
1、井颈:井颈是指靠近地表,井壁需要加厚的一段井筒(用于承受井架提升的动荷载及周围建筑物的静荷载,其深度在矿山一般为15—20m。
)2、井身:井身是井颈以下到罐笼出车水平(副井)或箕斗装载水平(主井)部分,是井筒的主要组成部分。
3、井底:井身以下部分为井底,其深度取决于提升过卷高度、井底装备要求和井底水窝的深度。
主井(用于箕斗提运煤炭或矿石的井筒)的井底深度一般为35m—75m不等;副井(用于人员和部分下料、提升)的井底深度一般为10m左右;风井的井底深度一般为4—5m。
二、立井施工的准备井筒正式掘进之前,需先在井口安装凿井井架,在井架上安装天轮平台和卸矸平台,同时进行井筒锁口施工,安装封口盘、固定盘和可升降吊盘。
(一)立井井筒施工地面设备设施的布置1、凿井井架(施工用临时井架)井架是为提升和悬吊掘进设备而设立的,矿建施工现场常见的井架大都为亭式钢管井架。
根据井架的高度、天轮平台尺寸及适用的井筒直径深度等条件,井架共有六个规格,其型号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、新Ⅳ和Ⅴ型,分别适用于井深200、400、800及1100m的井筒。
随着井筒深度的加大及凿井机械化程度的提高(伞钻和迴转抓岩机的使用),Ⅳ型以下的凿井井架在煤矿已很少使用。
井架由天轮房、天轮平台、主体架、卸矸台、扶梯和井架基础等组成(1)天轮房:安装检修天轮,保护天轮免受雨雪侵袭的作用。
(2)天轮平台:安装天轮梁架设天轮用。
(天轮又分工作轮和导向轮)。
(3)主体架:主要承受天轮平台传递的荷载,并将荷载传递给井架基础。
(4)卸矸台:用于翻卸矸石的工作平台,卸矸台下设矸石仓,矸石通过溜矸槽进入矸石仓后,用排矸设备(矿车或自卸汽车)运至排矸处(过去设有矸石山,现在已经很少用)。
(5)扶梯:为了便于井架上下各平台之间的联系在井架内设置的轻便扶梯。
⽴井井筒施⼯第五章⽴井井筒表⼟施⼯⽴井井筒⼯程是矿井建设的关键⼯程。
我国⽴井井筒的特点:井筒深度⼤、断⾯积⼤、表⼟层厚、⽔⽂地质条件复杂。
因此,导致施⼯难度⼤,施⼯技术复杂、施⼯⼯期长。
虽然井筒⼯程量只占矿井建设⼯程量的5%左右,⽽施⼯⼯期却往往占建井总⼯期的40%~50%,⽽且凿井⼯程的总体布署,对后续⼯程会有很⼤影响。
因此,提⾼⽴井施⼯机械化装备⽔平,采⽤先进的施⼯技术,做好井内涌⽔的综合治理,是加快凿井速度,缩短凿井⼯期,提⾼⼯程质量和⼯效的有效措施,也是加快矿井建设速度和缩短建井总⼯期的关键。
⽴井井筒⼀般要穿过表⼟与基岩两个部分,其施⼯技术由于围岩条件不同各有特点。
表⼟施⼯⽅案选择主要考虑⼯程的安全,⽽基岩施⼯主要考虑施⼯速度。
由于表⼟松软,稳定性较差,经常含⽔,并直接承受井⼝结构物的荷载。
所以,表⼟施⼯⽐较复杂,往往成为⽴井施⼯的关键⼯程。
近⼏年来,我国⽴井施⼯技术和机械化装备⽔平有了很⼤的提⾼。
其中表⼟施⼯技术和施⼯⽔平也在不断进步。
但在施⼯中仍然存在⼀些薄弱环节,尤其是深厚表⼟层中⽴井井筒的施⼯⽅法⽐较单⼀,施⼯技术还存在⼀些问题,制约着⽴井井筒的整体质量,因此必须认真总结经验,勇于创新,不断推进深厚表⼟层⽴井井筒的施⼯技术。
在⽴井井筒施⼯中,覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩⽯风化带统称为表⼟层。
由于表⼟层⼟质松软、稳定性差、变化⼤,且⼀般均有涌⽔;⼜因接近地表,直接承受井⼝构筑物的荷载,因此,对⽴井井筒施⼯⽅案的选择影响⽐较⼤。
表⼟通常是以⼟为⾻架(主要是矿物和⼀些有机体),并和⽔、空⽓组成三相体,由于各个煤⽥的地质和⽔⽂条件的不同,⼟的结构性质(矿物成分和颗粒⼤⼩)、含⽔量、⽔压和渗透性,以及⼟层厚度和赋存关系等各项性能指标变化很⼤,反映在⼯程上的稳定性及施⼯时的难易程度差别也⼤。
其中对⼟层稳定性起决定作⽤的是⼟质结构性质和含⽔情况,⽽⽔对⼟的稳定性影响是很⼤的,如井内涌⽔处理不当,不但影响施⼯速度和质量,往往造成井筒⽚帮、壁后空洞、地⾯塌陷,以⾄直接关系到施⼯的成败。
浅议胡家河矿井立井井筒施工方法
介绍了胡家河矿井立井井筒概况,由于胡家河矿井三个井筒均穿过349m的宜君洛河组基岩含水岩组,井筒涌水量大,岩石胶结差,普通法凿井施工风险大,必须采用特殊凿井法施工。
考虑涌水量及附近亭南矿注浆法失败及冻结法成功的施工经验,最终建议选择冻结法施工,同时给出了冻结法凿井井壁结构型式。
标签:施工方法;冻结法;井壁结构
目前国内较成熟的特殊凿井法有:注浆法、钻井法、冻结法。
钻井法在东部松散层较厚的矿区使用较成功,安全性较好,但钻井法占用的施工场地较大,其产生的废泥浆难处理,对于生态环境薄弱的西部来说,是很大的问题,而且就其目前的技术来说,大直径钻进还不太成熟,井筒的垂直度难以保证(影响提升井筒的井筒装备安装),在西部还没有钻井法施工的井筒。
本文就胡家河矿立井井筒施工方法作简要分析。
1 胡家河矿井立井井筒概况
胡家河矿井工业场地位于彬县与长武县交界处泾河西岸阶地的马屋村,年设计生产能力5.0Mt/a,矿井采用立井开拓方式,工业场地内设主、副、风井三个井筒。
主井净直径6.5m,掘进直径8.2m。
副井净直径9.0m,掘进直径11.0m。
风井净直径7.0m,掘进直径8.7m。
主、副、回风立井在同一工业场地,井筒穿过的地层基本相同,以副立井井筒检查孔的地质情况为例。
副立井井筒检查孔,即检1号孔,距副井中心16m,孔口标高为+861.568m。
椐檢1号孔揭露,井筒穿过地层有第四系(Q),白垩系洛河组(K1L)、宜君组(K1y),侏罗系中统安定组(J2a)、直罗组(J2Z)、延安组(J2y)和侏罗系下统富县组(J1f)。
各组地层岩性特征清晰,接触关系明显。
根据《井筒检查孔勘查地质报告》中提供的涌水量按掘进直径为11.0m的实际情况进行换算,计算结果如下:第四系涌水量5.71m3/h;白垩系含水层涌水量185.00m3/h;侏罗系含水层涌水量223.18m3/h。
2 立井井筒施工方法选择
根据富水性评价标准及井筒各含水层段涌水量结果,Q含水层的水量中等,K1L及J2y含水层分层涌水量中等~强。
在井筒施工过程中,三个井筒均需穿过厚约349m的宜君洛河组基岩含水岩组,依据已施工的井筒1号检查孔资料,预计副立井井筒涌水量414m3/h。
井筒涌水量大,岩石胶结差,假如采用普通法凿井施工,风险性太大,不可取,必须采用特殊凿井法施工。
同时,采用工程类比法,参照国内淮南张集矿(主、副、风井)、开滦徐家楼矿(主、副井)以及相邻的亭南矿井(主、副井)井筒施工的成功经验,设计确定本矿井井筒采用地面高压预注浆或冻结法施工。
地面高压预注浆施工井筒支
护厚度小,掘进断面小,虽在别的矿区多次使用注浆堵水效果好,但在本矿区亭南矿井采用低压预注浆技术施工井筒,堵水效果差。
亭南矿井副井井筒预计涌水量为336 m3/h,主要含水层在白垩系洛河、宜君组;亭南矿井壁后注浆效果不理想,主要原因是:一是地层软且为泥质胶结,水泥浆注不进去;二是涌水量大,井壁质量难以保证,井壁的渗漏水多;三是地层的裂隙多位高角度裂隙,孔隙水易沿壁后裂隙导入工作面,影响工程进度和质量;最后亭南矿井井筒改为冻结法施工,冻结深度395m,最后获得成功,为此,本矿井井筒施工方法确定采用冻结法施工。
根据井筒检查钻孔资料,以及相邻的亭南矿井井筒冻结施工情况,我们确定本矿井井筒采用全深冻结,冻结深度为550m。
3 立井井筒结构选择
冻结法凿井技术在我国运用以来,其井壁结构型式经过了三个阶段:
3.1 单层井壁阶段(1955~1963年)
表土浅,冻结深度均小于200m、平均小于100m,多数用C15或C20钢筋混凝土浇筑,壁200~700mm;在井壁施工中产生的混凝土收缩缝、沉降缝、温度裂缝,特别是接茬缝使单层井壁几乎都漏水。
此期间,因表土较浅,井筒虽有漏水发生,但经注浆堵水后,多数井筒尚能基本满足封水要求。
3.2 双层井壁阶段(1964~1975年)
随着表土深度加大至100~200m时,不少单层井壁虽经注浆处理,漏水量仍达几十~上百m3/h,不满足使用要求。
60年代在开滦矿区范庄煤矿主井,为解决井壁淋水问题,在原建成的井壁内又套砌一层井壁(井径由 5.5m缩小到5m),取得较好效果。
此后,1964年从邢台煤矿主、副井开始,改为双层井壁支护形式。
双层井壁防水性能有所改善,曾一度是我国冻结井壁结构的基本形式。
3.3 带夹层的复合井壁阶段(1976~至今)
1976~1985年,两淮地区几个在建冻结井内壁由于温度应力出现了大量的环向裂缝,井筒漏水严重。
其间,借鉴波兰经验,在内、外壁间铺设塑料薄板,以削弱外壁对内壁的约束,减小温度应力,进而防止内壁开裂—温度裂缝。
带塑料板夹层双层复合井壁成功解决了井壁大量漏水问题,在我国得到广泛应用。
综上所述,根据目前已经成功实施的冻结法凿井技术井筒的井壁结构型式,本矿井各井筒冻结段井壁结构采用双层复合钢筋混凝土井壁型式。
4 結论及建议
①针对涌水量大,含水层以孔隙含水为主的岩层,冻结法凿井是一种很好的
施工方法。
②冻结法凿井用于东部厚冲击层的井筒施工较多,井壁结构及厚度的理论公式及规范均是针对厚冲击层段的冻结,基岩段冻结施工的井壁结构及厚度均是参考冲击层段的理论公式,偏保守,应针对基岩段冻结法凿井的井壁结构及厚度进行理论研究及科学试验。
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郭光乔(1983- ),男,河北邢台人,工程师,本科学历,从事采矿技术方面的设计工作。