斜井井筒冻结法凿井的施工实践

第２期　王友新斜井井筒冻结法凿井的施工实践　７３　斜井井筒冻结法凿井的施工实践　王友新　（中煤七十一工程处，安徽宿州２３４０００）　

摘要：介绍了马泰壕矿井斜井井筒采用冻结法凿井Ｌ．ｘ－，并按照５个冻结段高分段掘进、支护的　实践经验。　关键词：斜井；冻结法；凿井；施工　中图分类号：ＴＤ２６５．３４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—７４９Ｘ（２０１１）０２—００７３—０２　

０　引言　马泰壕矿井是鄂尔多斯羊绒集团和永煤集团合　资开发建设的煤炭项目，井田面积为１２３．３２　ｋｍ　，　矿井设计生产能力８００万ｔ／ａ，服务年限１０６　ａ。主　斜井井筒长度１　６６１．８４５　ｍ，倾角１６。，净断面１４．８１　ｍ　，净宽４　８００　ｍｍ，墙高１　２００　ｍｍ，拱高２　４００　ｍｍ。　主斜井井筒工程有明槽段、暗槽段、冻结段、基岩段　及相关硐室掘砌。其中明槽段长度４２．３５８　ｍ，暗槽　段长度１７．５　ｍ，暗槽往下采用冻结法施工即冻结　段，长度为４４０．６４　ｍ，下段普通法施工，斜长１　１６１．　３５５　ｍ。斜井冻结段穿过的地层由上而下依次为：第　四系上更新统风积沙层Ｑ　残坡积物及次生黄土　Ｑ，一　、冲洪积物Ｑ　，白垩系下统志丹群，侏罗系　中统安定组。岩层为粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩，以　软弱岩石为主，岩石饱和单轴抗压强度小于３０　ＭＰａ。井田地下含水层主要为第四系松散层，白垩　系、侏罗系孔隙、裂隙承压水。本文就斜井井筒冻结　法凿井施工实践作简要介绍。　ｌ　冻结段划分冻结管布置及掘进施工方案　１．１　冻结段划分及冻结管布置方案　主斜井冻结共分为５段，第一段５９．８５～１７２．　２１　ｍ，斜长１１２．３６　ｍ；第二段１７２．２１～２８６．９　１ＴＩ，斜　长１１４．６９　ＩＴＩ；第三段２８６．９—３７３．５６　ｍ，斜长８６．６６　ｍ；第四段３７３．５６～４４５．６５　ｍ，斜长７２．０９　ｍ；第五　收稿日期：２ＯＬＯ一０８—２３　作者简介：王友新（１９５５一），男，安徽淮北人，１９８０年毕业于淮南矿　院矿建专业，工程师，主要从事矿山工程施工与管理工作。　段４４５．６５—５００．４９　ｍ，斜长５４．８４　ｍ，合计冻结段斜　长４４０．６４　ｍ。　冻结采用在地面打直孔方案，钻孔深度由浅人　深，最浅孔为２２．５　ｍ，最深孔为１４５　ｍ。采用局部冻　结方式，斜井顶板冻结壁厚度以上为非冻结段。冻　结管每排５根间距２．５　ｍ，排距１．７　ｍ。每排内有３　根冻结管穿过掘进荒断面，另两根分别在巷道两侧。　在每段的终端设置封堵，一排７个冻结管，间距　１．６７　ｍ。所有冻结终孔位置分别穿过斜井井筒荒底　４～５　ｍ。　１．２掘砌施工方案　机械化配置方案：斜井采用ＪＫ一２．５／２０绞车配　合８　ｍ　箕斗提升矸石和运送物料、ＹＣ３５井巷挖掘　机装岩、ＴＳＢ一６轨轮式砼搅拌输送车、矿用混凝土　输送泵为主的机械化作业线。在斜井口设置自动卸　矸架，安装工业电视监控装置确保安全使用。　斜井工作面掘砌施工工艺：斜井明槽段采用多　台挖掘机挖土、自卸汽车排矸；进人冻结风化基岩段　或冻结基岩段，人工或机械挖掘不动时，采用普通钻　爆法浅孔爆破，多台ＹＴ一２９风钻打眼；基岩段采用　普通钻爆法掘进，中深孔光面爆破，风钻打眼，自制　简易凿岩台架辅助作业；采用特制型ＹＣ３５井巷挖　掘机装矸；组合式模板砌筑砼，混凝土输送泵输送混　凝土。在井口设置混凝土搅拌站，搅拌砼及喷浆混　合料。工作面配备ＺＰ—ＷｌＩ型喷浆机两台，一台初　喷，一台用于后方复喷；锚杆采用ＭＱＴ一１３０锚杆钻　机施工；ＦＢＤ—Ｎ０９．６型２×３０　ｋＷ对旋风机，４，８００　ｍｍ胶质风筒通风。　７４　陕西煤炭　２０１１仨　２斜井冻结段施工及主要技术措施　２．１斜井冻结段施工　本冻结段共分５段，采用分段打钻、冻结、掘砌　的施工工艺，掘砌时根据冻结段高分段掘进。　冻结表土段施工：斜井冻结段采用分区段分期　冻结施工工艺，冻结和掘砌平行施工。每个冻结区　段在斜井内设置２个水文观测孔，通过测温孔、水文　孔和试挖检测来掌握各个区段冻结壁扩展情况。试　挖阶段施工时应尽量缩短掘砌段长，以不片帮为原　则。通过测温孑Ｌ和试挖证实冻结壁已有一定的厚　度，井帮温度能满足连续施工速度的需要时转入正　常掘进。斜井进入冻结段施工时，分上下两个工作　面正台阶法开挖，采用人工风镐及高效风铲挖掘为　主，上下层台阶同时掘进，冻结段使用挖掘机配合装　入箕斗出矸，组织足够的人力和机械设备，快速挖　掘。ＪＫ一２．５／２０绞车配备８　ｎｌ　前卸式箕斗提升。　根据设计要求和现场地质情况，为保证工程质量及　施工安全，采用锚网＋１８　槽钢支架作为临时支护，　为防止冻结壁变形，挖掘时施工段长初步定位１．５　２　ｍ（施工时可视具体情况进行调整，若冻结井壁　抗压强度高，未发现蠕变现象，可增大掘进段高以加　快施工速度）。墙、拱砌完后，按照月进度指标自下　而上一次掘砌底拱。　冻结风化基岩段施工：当斜井井筒掘进进入冻　结基岩风化带后，巷道开挖仍然采用台阶法开挖，以　人工风镐及高效风铲挖掘为主，风镐风铲挖掘困难　时，需采取钻爆法施工。采用简易凿岩台架，８—１０　台ＹＴ一２９型风钻分上、下层同时打眼，为防止爆破　震动损坏冻结管，可采取控制装药量，浅孔爆破、分　上下层掘进。周边眼距相对应的冻结管不得小于　Ｉ．２　ｍ，炮眼深度在冲击层中不得大于１．６　ｉｎ，基岩　中不得大于Ｉ．８　ｍ。爆破采用防冻安全炸药，秒延　期段发电雷管，分２～３次爆破。打眼时要严格按照　爆破图表认真找线，分片包干，定人定钻，做到“准、　直、齐”，坚持光面弱冲减震爆破技术。打周边眼时　要根据各段冻结管的偏斜图合理布置炮孔，确保炮　孑Ｌ与冻结管有一定安全距离。对安全距离不能满足　爆破冻结管安全时，周边炮眼应适当向内收，爆破后　欠挖部分可采用风镐处理。　永久支护：冻结段砌碹采用ｌ４　槽钢作为模板，　１８　槽钢作为碹胎，碹胎中到中间距为１．５　１ＴＩ，模板　长１．５　ｍ。混凝土制作由地面设置的两台ｊｓ一５００　型搅拌机集中搅拌，采用ＴＳＢ～６型轨轮式砼搅拌　运输车，由ＨＢＭＤ１２／４—２２Ｓ型混凝土输送泵直接　浇筑入模。适时进行起底和砼封底施工：选择适宜　段长后退式清底至设计位置，边清底边撤除轨道。　然后使用砼输送泵后退式浇筑底板混凝土。冬季施　工时应采用热水拌制混凝土，确保混凝土的入模温　度为１５℃左右。　掘砌段长安排：掘砌段长可由两方面因素确定：　①临时支护后，巷道是否变形；②因在掘进时截断了　穿过巷道的３根冻结管（负责巷道顶底板冻结），仅　剩下巷道左右各一根冻结管，巷道周圈的冻结壁强　度维持大为减弱，尤其是巷道顶底板部分。按照冻　结设计要求，冻结段第一分段解冻时间为１５　ｄ，第二　分段解冻时间为３０　ｄ，往后解冻时间为４５　ｄ左右。　因而掘进到永久支护完成（包括底板砼）的循环时　间在不同冻结段内应分别按１５　ｄ，３０　ｄ和４５　ｄ考　虑。依据现场实际生产效率，在采用风镐挖掘和炮　掘时分别确定合理的一次掘到永久支护的段长。在　同时满足以上两个条件基础上，段长选择越大工序　转换越少对生产效率的提高越有利。　２．２主要技术措施与经验　措施经验：①放炮前要通知冻结站关闭冻结管　路，停止盐水循环。放炮后应先检查盐水箱水位及　井帮有无漏盐水现象，特别要检查靠近井帮的冻结　管情况，当确定无损坏时，再恢复盐水循环；②本次　冻结斜井揭穿的地层多为泥岩、粉砂岩等软岩，冻结　后围岩稳定性较好，可适当简化临时支护方式；③通　过冻结单位的密切配合，和自身生产系统和施工队　伍稳定性的有效控制，选择最佳的掘砌段长是保证　施工速度和安全的关键；④切除斜井中冻结管时应　与冻结单位配合，将冻结管中的盐水循环全部排干　后方可继续掘进，避免盐水泄露到掘进工作面影响　施工。　

３　结语　冻结法凿井施工是根据斜井长度、地层、支护方　式的特点，采用绞车配合箕斗、挖掘机、轨行式混凝　土输送车、矿用混凝土输送泵为主的机械化作业线。　按照５个冻结段采用分段打钻、分段冻结、分段掘　砌、支护的施工工艺，只要方案正确，技术措施到位，　就会取得理想的效果。　（上转第ｌ９页）　第２期　高伯贤　高　雪合阳县新池镇坡南村供水工程可行性分析　１９　金水沟位于本村以西，发源于黄龙山南坡，一般水量　较小。　经济状况：粮食作物以小麦为主，其次为玉米、　红薯、豆类。经济作物以棉花为主，其次为大葱、烤　烟。　２．２地质概况　地层：本区为第四系覆盖，根据区域地质资料资　料可知，地层由新到老依次为①第四系中上更新统　Ｑ　＋，。岩性上部为浅黄色含粉砂质黄土，不显层理。　岩性下部为浅黄色、黄褐色黄土夹粉砂和钙质结核。　厚度３００—４００　ｍ；②第三系中上新统Ｎ　。不整合覆　盖于奥陶系中统上马家沟组地层之上。岩性为棕红　色亚粘土。厚度０～５０　ｍ；③奥陶系中统０　。岩性　上部以灰色白云岩、灰质白云岩为主，中部为深灰色　白云岩，中厚层状，下部为浅灰色白云岩、灰质白云　岩。厚度３００　ｍ。　地质构造：陕西关中在地质构造上属汾渭断陷　盆地，形成于自垩纪末第三纪初，是喜山运动的产　物。燕山期前的主要构造为北东向或北东东向，本　区虽为黄土台塬，但仍属山前浅断陷带。主要特点　是古生界地层以地堑、地垒形式向渭河地堑陷落，这　些地堑、地垒内部结构复杂，堑中有垒、垒中有堑。　使本区处于复杂的断裂发育地段，形成良好的富水　地段。　２．３水文地质条件　主要含水层：本区地下水主要含水层为孔隙水、　岩溶水。①第四系孔隙水。主要赋存于第四系黄土　层中，一般黄土台塬上水位深，水量小；②奥陶系灰　岩岩溶水。主要赋存于奥陶系碳酸盐岩中，由较纯　的碳酸盐岩与不纯的碳酸盐岩构成相间互层状剖　面。前者形成岩溶裂隙含水层段，其富水性一般较　好。后者形成相对隔水层段，二者构成复杂的含水　层段。　本次供水工程取水的目的层是奥陶系灰岩岩溶　水，属于渭北岩溶水系统，合耀水文地质单元。　地下水的补给、径流、排泄条件：渭北“前山”一　带的铜川、耀县、富平、蒲城至合阳一线，因构造影响　形成的低山丘陵地貌景观。奥陶系灰岩得以出露，　组成本单元的主要补给区。本单元的断裂部分使奥　陶系灰岩呈断块状浅埋于地下，北东向或北东东向　的断裂延伸，形成了岩溶水的径流带和主要通道。　由于地下水受北东东向的构造控制，流向北东东，向　黄河排泄。　地下水的水化学特征：由补给区一径流区一排　泄区水化学类型由ＨＣＯ　型过度为ＨＣＯ　·ＳＯ　型　到ＨＣＯ３·ＳＯ４·ＣＩ型水，矿化度由０．２５　ｇ／Ｌ到１　ｇ／　Ｌ　

３供水工程可行性分析及建议　３．１供水工程可行性分析　坡南村位于韩城大断裂南东侧（上盘），周围为　黄土覆盖区，村北西１　ｋｍ处有韩城大断裂通过，断　裂北西侧（下盘）金水沟沟底有奥陶系灰岩出露。　若在村附近布井，供水距离近，但具有一定的盲目　性。若在断裂附近布井，供水距离虽远，但奥灰岩溶　水补给条件好，地下水资源丰富，承压水头高，是坡　南村供水工程的理想水源地。　３．２建议　由于构造控水作用，加之奥灰岩溶水的不均一　性。建议布井前先进行地面电法勘探，确定第四系　黄土层厚度及奥灰岩顶界面深度，选择构造发育部　位进行布井为宜。