深冻结井筒的快速施工技术.PDF

河 北 煤 炭 2 0 0 5 年第5 期 深冻结井筒的快速施工技术 张秋 季 , I s 煤河北煤炭建设第四工程处 ．河北 邢 台0 5 4 0 0 0 摘 要 通 过 淮 南顾北 矿 井风 井冻 结 段外壁 施工 管理 过 程 ， 总结 了深 冻结 井 筒的快 速 施工 技术 及 管理 方法 ， 为深 冻结 井 简凿井 施工 ， 实现 快速 、 安 全 、 优质 、 高 效工 程提 供 了先例 。 关键 词 深 冻结 井 ； 井 简 ； 快速 施工 中 图分 类号 T D 2 6 2 文 献标 识码 B 文章 编号 1 0 0 7一l 0 8 3 2 0 0 5 0 5 0 0 4 40 2 T h e q u i c k c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e o f t h e d e e p c o n g e a l we l l c a s i n g Z H A N G Q i u一； i l 概 述 淮南 矿 业 集 团顾 北 矿 井 ， 地 处 淮南 市 凤 台县顾 桥镇 。 设 计 生 产 能 力 4 0 0万 t ／ a ， 远 景生 产 能 力 6 0 0 万 t ／ a ， 立 井 开 拓 ， 主 、 副 、 中 央 回风 井 三 个井 筒 设 计 在 一个工 业广 场 内 ， 由于地 处 淮河 冲积平 原 ， 冲积 层 厚度 均在 4 6 0 m以上 ， 均采 用 冻 结 法 施 工 ， 三 个 井 筒 冻结深 度 都在 5 0 0 m 以上 ， 技 术 参 数 见 表 l ， 矿 井 预 计建设 周 期 2 8 个 月 。在 国 内属 于超 深冻 结井 。 表 1 顾北 矿井井简技术参数 顾 北 风 井 井 筒 工 程 外 壁 掘 砌 4 9 7 m， 平 均 月 进 l 1 0 m ， 质量优 良， 实现了立井深厚冻结段的安全 、 优 质 、 快速 施 工 ， 为实 现立 井深 厚 冻结 段 的快速施 工积 累了宝贵经验。 2 井筒冻结段 的地层特点 1 新生 界地 层 。厚 度 4 6 5 ． 1 5 m， 垂 深 3 0 0 m 以 上 以松 散 的 砂 、 黏 土 及 砂 质 黏 土 为 主。 垂 深 3 0 0 m 以下 ， 岩 性 主要 以 粘 土 为 主 ， 粘 土 含 量 占 8 1 ． 8 8 ％。 特别 是 垂 深 3 7 6 ， 1 5～4 2 0 ． 2 0 m， 为 单 层 厚 达 4 4 ． 0 5 m 的黏 土层 ， 且 具有 极 强膨 胀性 ， 是 冻结 和施 工 的最 大 技 术 难点 及此 井筒 建设 成败 之关键 。 2 二叠系地层 。风井冻结深度 5 0 2 m， 深入二 叠系地层 3 6 ． 8 8 m。岩性主要 由深灰色泥岩 、 紫红色 花斑泥岩 、 粉砂岩 、 细砂岩和中砂岩等组成 。 3 冻结方 案及施工工艺 根 据 资料分 析 和方 案 优 化 ， 采 用外 、 中 、 内三 圈 冻结 孔 布置 方式 ， 外 圈冻 结 孔 主 要 针 对 第 三 系 下 部 黏 土层进 行 加 强 冻 结 ， 孔 深 4 6 5 m， 孔 数 4 6个 ， 布 置 直 径 2 5 m； 中圈冻 结孔 为 主冻 结 孔 ， 采 用差 异 冻 结 ， 深孔 深 度 为 5 0 2 m、 浅 孔 为 4 6 5 m， 孔 数 4 8个 深 浅 孔 各 2 4个 ， 布置 直 径 牵 l 8 ． 8 m； 内圈 冻 结 孔 为 防 片 帮 加强 冻 结 孔 ， 孔 深 为 4 6 5 m， 孔 数 l 8个 ， 布 置 直 径 牵 l 3 ． 6 m ， 2 8 0 m 以上 采 用 双 供 液 管 以加 强 浅 部 地 层 的冻 结 ， 冻结 工期 9 0 d 。 经过 优化 比较后 主要 工 艺如 下 1 锁 口及 风道 口的施 工 。 由于 风井 施 工 工 期 较 紧张 ， 风井 到底 后进 行 临 时改绞 ， 作 为 副井 永久 装 备施 工完 成前 井 底 车 场施 工 的 主 要 提 升井 ， 经 过 方 案优选 ， 选 定在 井 筒 冻 结 交 圈 后 试 挖 期 间施 工 出永 维普资讯 2 0 0 5 年第5 期 河 北 煤 炭 4 5 久 锁 口和永 久 风道 口及 安 全 出 口， 待施 工 深 度达 到 2 5 m时 ． 进 行 三盘 吊挂和 施工 机 械 的 安装 ， 从 而 实现 连 续施 工 ， 比以往 的方 案 节省 了施 工期 7～l O d 。 2 冻 结 段 掘 进 。表 土 段 采 用 全 断 面 一 次 掘 进 。3 0 0 m以上 冻 土 进 入 荒 径 较 少 ， 砂 层 较 多 占 到 厚 度 的 5 0 ％ 以上 ， 两 台 H z 一 6型 中心 回转 抓 岩 机 直 接抓 土装 桶 另外 风镐 刷 帮 找 规格 。3 0 0米 以下 的 表 土段 ． 由 于粘 土 占绝 大 多 数 ， 且 基 本 为 固结 黏 土 ， 主要 以多 台风镐 另 配风 动破 碎 机掘进 中心 回转抓 岩 机抓 岩装 装 桶 的 方 法 。进 入 冻 结 风 化 基 岩后 ， 采 用 爆破 法 掘 进 ， F J D 一 6 A 型伞 钻 打 眼 ， 采 用 似5 m m 乳 化炸 药 和 1 6段 毫秒 电磁 雷管 。 3 外壁 砌筑 。① 模 板 。 锁 口采 用 l ml m 金 属组 装模 板 ， 超 过风 道 口后 ， 开始 使 用 M J Y 一2 ． 4 ／ 8 ． 0型 整 体 下 移 式 金 属 模 板 ， 模 板 由 2 ． 4 m直 模 、 0 ． 4 m 封 口模和 刃脚 组 成 ， 翻转 挤压 式 受灰 合茬 窗 口封 口。 三 次增 大断 面后 的模 板 是 以本套 模 板 为基础 通过 加 小块 和更 换 相应 规格 的 刃脚 而 成 ， 循 环 段 高 2 ． 7 5 m； ② 钢筋 帮扎 。立 筋 采 用 等 强 直 螺 纹连 接 ， 环 筋 采 用 绑 扎 方式 ； ③ 浇筑 混凝 土 。 全部 使用 商 品混凝 土 ， 混 凝 土输 送 车把 搅拌 站 生产 的混 凝 土运 送至 井 口卸料 台卸 入底 卸式 吊桶 内 ， 通 过提 升 机送 人井 下 ， 卸 入 吊 盘 分 灰器 内 ， 通 过输 送 管道 人模 。 4施 工 设 备 及 劳 动 组 织 采用 了 当今 国 内最 先 进 的 机 械 化 配 套 的 “ 四大 一 深 ” 大抓 斗 、 大 绞 车 、 大模 板 、 大 吊桶 和伞 钻深 孔 爆 破 ， 且采 用 了双 提 、 双抓 、 双 吊桶 布置 。在冷 冻段 的外壁 施工 中 ， 掘 进 队 实 行 专 业 滚 班 制 即 三个 掘 进 班 和一 个 打 灰 班 ， 可 达 到 定 人 、 定 位 、 定 时 、 定 目标 、 可追 溯 、 可考 核 ， 项 目部 对 掘进 队采 取 的是延 米 工资 单价 另外 和工 程 质 量 及 安 全 挂 钩 ， 掘 进 队对 各 专 业 班组采 取 的是 定 工 作 量 下 的 时 间 超 省 记 分 制 ， 保 证 了快 速优 质施 工 。 5 对 特殊施工关键环 节的控制方 法 1 建立 安 全 管理 体 系 和 质 量 管 理 体 系 ， 重 点 抓好工序控制 ， 上一道工序不合格不进行下一道 工 序 ， 质 量控 制环 环 相扣 ， 工 程优 良品率 1 0 0 ％。 2 设 备 设 施 及 时 安 装 调 试 、 各 类 人 员培 训 到 位， 各种措施编制 、 贯彻完成 ， 各种手续 、 资料齐备。 3 搞好机械设备的配套 。 4 解决好冻结和掘进 的关 系。一是冻结方案 的科学 合 理 ， 二 是 施 工 中 冻 结 和 掘 进 的相 互 配 合 。 井 筒 0 ～ 一4 3 0 m 冻土 进 入 荒 径 0～1 2 0 0 m m， 井 帮 温 度 0 ℃ ～ 一8 ℃既 能保 证 井 壁 的 强 度 ， 井 筒 掘进 又 不 很 困难 ， 较 好 的满 足 了快 速施 工 的需 要 。 一4 3 l m～ 一 4 6 6 m为 保 证 井 帮 安 全 ， 采 取 加 强 冻 结 措 施 ， 井 帮 温 度 达到 一l 5 ℃左 右 ， 井筒 全部 冻 实 ， 采 取 风镐 配 合 风 动 破碎 机 ， 单 循环 四班作业 改 为 单循 环六 班作 业 ， 用 了 1 4 d快 速 通 过 。进 入 一4 6 6 m ～ 一4 9 7 m风 化 基 岩施 工 ， 采 用 伞 钻 打 1 ． 8 m 深 浅 眼 并 根 据 岩 层 状 况 及 时调整 装药 量 的办 法 1 5 d掘砌 完成 。 5 在 冻 结 段 外 壁 施 工 过 程 中 ， 单 层 厚 达 4 4 ． 0 5 m 的粘土 层 是本 井筒 施 工 成 败 的关 键 ， 采 取 了 小指 标 竞 赛 在 内 的经 济措 施 ， 在 井 壁 膨 胀 量 达 4 5 m n Jd的情 况 下 ， 仅 用 1 2 d快 速安 全通 过 。 6 组织 好井 筒 施工 中非 掘砌 工 作 。 在施 工 过 程 中变 断面 三次 ， 每 次变 断面 过 程 的非 掘砌 工 作 时 间 不超 过 8 h ， 有 效保证 了掘砌 工 作时 间 。 6几 点 认 识 1 循环段 高 问题 ， 可 根 据 上 述地 层 分 层情 况 、 稳定状 况 、 冻结 壁 情 况 、 施 工 速 度 等 因 素 综 合 分 析 ， 适 当加大 段 高 在 外壁 施工 过 程 中采 用 2 ． 7 5 m循 环 段 高 对快 速 通过 不稳 定地 层 非常 有 利 。 2 在制定 施 工 方案 时必 须 参 考 附 近 已完 和 在 建工程 。在 施工 前 ， 考 察 了附 近 几 对 在 建 矿 井 的施 工 情 况 ， 采 用 了 l 5项 新 工 艺 ， 为顾 北 矿 井 风 井 冻结 段 外 壁 的快 速 施工 起 到 了很大 的 作用 。 3 保 证 均 衡 施 工 。在 浅 部施 工 时 ， 提 升是 主 要 矛 盾 ， 在 中 部施工 时 混凝 土供 应 是 主要 矛盾 使用 的是商 品混 凝 土 ， 在 深 部 施 工 时 掘 进 是 主要 矛 盾 。 在 施工 前要 意 识到 这些 问题 ， 做 到 有 的放 矢 。 4 要 充分 考 虑到 商 品混 凝 土 和现 场 自制 混凝 土 的差 别 ． 且 商品 混凝 土 的 供 应 能 力 、 运 输 条 件 、 商 品 混凝 土塌 落度 要求 等 因素 都 对施 工进 度 及质 量产 生 重要 的 影响 。 作者简介 张秋季 1 9 6 4一 ． 男 ， 河 北 饶 阳 县 人 ， 中 煤 河 北 煤 炭建 设 第 四 工 程 处 顾 北 项 目部 经 理 ， 国 家 注 册 监 理 工 程 师 ， 国家 一级 项 目经理 资 质 。 收 稿 日期 2 0 0 50 62 2；编 辑 吕桂 安 维普资讯