立井井筒施工（前）.ppt

第十章井筒设计与施工,龙志阳.中国煤矿井巷施工技术现状。何东春,黄跃东,邓洪义.煤炭技术.立井井筒机械化配套快速施工.2004年7月第23卷第7期7778张梦彪.深立井综合机械化快速施工技术.建井技术.2002年2月.第23卷第1期3739韩文利.宣东二矿主井井筒优质快速施工.建井技术.2002年2月.第23卷第1期1618杨杰,冯孝生.岱庄矿风井井筒基岩段施工技术.2002年8月.第23卷第4期14,参考文献,第一节概述,一．井筒分类（主井、付井、风井）,1．主井提升煤炭箕斗,2．付井提升矸石、上下人员、设备、材料、进风罐笼,3．风井回风、安全出口梯子,二、井筒结构1.井颈⑴深度15～20m⑵壁厚钢筋混凝土井壁（上段1.01.5m，中段0.6～0.9m，下段0.40.7m）2.井身至进出车水平或箕斗装载水平表土段及风化基岩段双层井壁，总厚800～1000mm基岩段素混凝土井壁，厚400～500mm3.井底付井10m，主井35～75m，风井4～6m,,井颈段的各种孔道,三．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。50年来，经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已达到当代国际先进水平。,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。,立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序井筒正式掘进之前，先在井口上方设置井架，在井架顶部安装天轮平台，在井架第一平台标高处安设卸矸平台。与此同时，掘进井筒上口一段井筒，安设临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘，在井口四周安装凿井提升机、凿井绞车、悬吊凿井用的各种施工设备及管线；建筑凿井用的压风机房、通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。,立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的不同，拆模、立模、浇较混凝土等砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上进行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输送管或底卸式吊桶送至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，依此往复循环直至井街最终深度。,3.安全工作,2004.3.18，山东省枣庄市滕州市东大煤矿副井（基建井，由中国中煤能源集团公司五建公司第二工程处承建）发生提升过卷坠罐事故，井下共有11人（罐内2人，抓岩机内1人，井底工作面8人）作业，其中7人死亡，1人重伤，3人轻伤。事故的主要原因是管理人员违章操作。按照规程，主要提升绞车必须配备正、副司机，正司机操作、副司机监护，但东大项目部分为四个班次进行作业，只有４名绞车司机，特殊工种人员严重不足；此外，绞车本身速度保护装置不全、过卷高度不足也是造成这一事故的重要原因。,1988年1月13日中午，山东省张家洼矿山公司所属的井巷工程公司安装队，发生了一起死亡7人，重伤多人的重大恶性事故。当天上午7点半，安装队到张矿主井执行吊桶改罐施工的落盘任务，要把在井深434米的三层吊盘降到井深506米处。参加施工的职工有18人在井内工作，其中14人在吊盘上工作。吊盘悬吊在井内，直径为7.3米。三层吊盘上分别站有7人、4人、3人，负责放电缆、看稳绳、通讯、指挥。8点左右，开始落盘（井内作垂直下落）。在落盘过程中，盘上工作人员发现有4根钢丝绳悬吊的吊盘下落不平衡。井下指挥人员马上同地面电话联系，随即连续四次进行调整。上午10点40分，吊盘从井下434米处落到井下456米码头门（进巷道的口）时，盘上工人突然听到响声，随即西北角一根直径34毫米的悬吊钢丝绳发生断裂。刹那间，井内灯灭了，盘上与井口的信号联系中断，三层吊盘同时倾斜75以上，有9人坠入离作业面60多米的“深渊”。造成这起事故的直接原因是悬吊吊盘的钢丝绳断裂。,50～60年代，立井施工作业方式以短段单行作业为主，掘砌段高一般30m左右，用挂圈背板作临时支护，料石砌壁。为了减轻笨重的体力劳动和提高砌壁质量，60年代后期井壁结构改为混凝土，用分节小模板支模。进入70年代，由于锚喷技术的发展，临时支护改为锚喷，永久支护改为整体滑动模板及现浇混凝土，为此，作业方式由短段单行作业发展成长段单行作业，段高一般为80～100m。70年代末期，液压滑模得到了成功应用。由于单行作业存在着工序转换时间长和质量差等问题，作业方式逐渐过渡到混合作业。其特点是不需临时支护，掘砌可以适当地平行作业，使掘砌工序在同一循环内完成，工序转换时间少，施工速度快，而且安全。因此，混合作业成为目前我国立井井筒施工的主要作业方式，平均月成井60m左右。,四．我国立井施工技术的发展,钻眼爆破技术，50年代采用手持式凿岩机钻浅眼、硝铵炸药、段发电雷管，到80年代采用伞钻钻中深炮眼、水胶炸药或乳化炸药、高精度毫秒电雷管、非电导爆管等，使爆破效率、循环进度大大提高。井筒治水技术已由60年代的被动治水发展到80年代以地面预注浆为主、结合工作面预注浆和壁后注浆为辅的综合治水，大大改善了井筒作业条件，为加快井筒掘砌速度、保证井壁质量创造了条件。装岩与提升在50～60年代，多用0.11m3的气动抓岩机装岩，1.0～1.5m3吊桶及生产用提升机提升。1974年，煤炭部、冶金部和一机部三部组织立井机械化设备配套攻关，先后研制成功单卷筒和双卷筒凿井提升机、3.0～5.0m3吊桶、0.4～1.0m3抓岩机、六臂和九臂伞钻、500～750m扬程吊泵，以及深井激光指向仪、井筒通讯及信号装置、凿井局部通风机等一系列凿井设备。1988年，使用这套机械化装备在中国承包建设的摩洛哥立井工程中，曾达到平均月成井81.6m、最高月成井107.6m的水平，使中国建井技术跨进了国际先进行列。,60年代，井筒平均深度不超过300m，最深为533m，井筒最大净直径6.5，平均月进度13.52～32.3m。70年代，井筒平均深度超过440m，最深达1059m，井筒最大净直径8.0m，平均月进度16.2～26.1m。1973年二月湖南省桥头河二号立井创月成井174.82m的全国纪录。80年代，井筒平均深度均在600m左右，最深达1072m，井筒净直径6～8m，平均月进度在40m以上。1984年6月，山西省阳泉矿区供水工程进风立井创月成井177.02m的全国纪录。进入90年代，由于推广混合作业、深孔爆破，促进了立井施工速度的提高，鸡西矿区滴道东风井，创月成井210m的全国纪录，平均月进度达120.4m。,特别在立井井筒施工中采用大型配套的立井机械化施工装备，立井施工速度从上世纪80年代的月平均不足30米上升至2001年的55.68米，而2002年一跃突破70米。中煤一建公司49工程处2002年创造了立井基岩段月成井220.6米、全井筒平均月进141米的全国最新记录。,河北宣东二号矿年设计能力90万吨，最高月井创基岩段月进尺141米，打破当年全国记录,山东许厂矿年设计能力150万吨，主、副井最高月成井110.8米和103.6米,山西沙曲矿年设计能力300万吨，连续3个月破百米，最高月成井103.6米,山东岱庄矿年设计能力150万吨，风井最高月成井191.6米，打破冻结段施工记录,河北邢东煤矿年设计能力150万吨，副井井筒净径6米。深842.5米，仅用187天施工到底，平均月成井135.16米，连续7个月超百米。1999年在冻结段施工时月进212.6米，基岩段最高月成井190.8米，创造了三项全国第一，2000年该井获全国首届“太阳杯”奖，2001年10月由中国企业家联合会和中国企业家协会颁发了中国企业新记录证书。,山东唐口矿设计能力300万吨，山东唐口矿设计能力300万吨，副井φ7.0M，井深1061.2M。克服了断面大，地压地温高、涌水量大、岩石破碎重重困难，实现了超千米深井，当年开工当年到底，工程质量全优。在全井筒涌水量达80立方/h的条件下，有7个月成井超百米，冻结段最高月成井186米，基岩段最高月成井133米，全井筒平均有效月成井117米。,第二节井筒断面设计,一.井筒装备,1.罐梁⑴材料和断面防腐材料，b型或c型的2032号热轧普通工字钢型钢焊接或整体轧制的闭合空心截面（强度、刚度、抗腐蚀型和通风、提升效果）,（2）罐道梁的布置方式,通梁双侧方式,通梁单侧方式,通梁端面方式,山梁双侧罐道,悬臂支座双侧罐道,无罐梁端面罐道,在条件允许时宜采用悬臂罐道粱，悬臂罐道粱具有构件小、节省钢材、井筒通风阻力小等优点，但结构受力性能差，所用悬臂长度一般不宜超过700mm。,（3）固定方式①梁端埋入现凿或预留，混凝土充填，牢固可靠、速度慢、破坏井壁完整性②预埋件固定焊有生根钢筋的钢板，保证井壁的完整性和封水性但准确性差，不利于滑模施工（冻结段的钢筋混凝土井壁）③锚杆固定快速、安装简便自1976年在铁法大明二矿新主井使用树脂锚杆固定井简装备后，在全国已普遍推广。其主要优点是（1）不打梁窝，可保证井壁的强度，特别在钢筋混凝土井壁或复合井壁，更具有重要意义；（2）安装操作简单，可减轻劳动强度，改善作业条件，提高工效；（3）锚固力大，安全可靠，且短时间内即可达到较高的锚固力。,锚杆固定的缺点（1）安装工艺比较复杂，锚杆安装位置要求准确，允许施工误差小，调整范围小，与凿梁窝方式比较钢材用量较大；（2）部件加工量大，螺栓连接件多，准备工作量大；（3）对于钢筋混凝土井壁，若钢筋布置较密，锚杆孔位不好选择，钻眼时受阻于钢筋而被迫更换锚杆位或切断钢筋。,70年代以来大型矿井采用组合钢罐道，罐道梁层间距多采用4m。如潘集二、三号井主、副井，兴隆庄主、副井、东滩副井，贵石沟副井，鲍店主、副井，东庞副井，钱家营主井等。采用5m层间距的有钱家营副井、童亭副井、石嘴山三号副井等。采用6m层距的多为无提升设备的风井，如东滩北风井、蒋庄风井、桃园风井、鲍店北风井、孔集西风井等。也有部分大型矿井提升井筒采用了6m层间距，如东欢坨主、副井，东滩主井，晓明副井等。,2.罐道提升容器运行的导轨作用消除提升容器运行过程中的横向摆动，保证提升容器高速、安全运行，阻止提升容器的坠落。,⑴木罐道矩形断面（hb）、160180mm（1吨）或180200mm（3吨）长度6m、三层罐梁半年更换一次⑵钢轨罐道规格38kg/m或43kg/m标准长度12.5m、四层罐梁，每层4.168m（4.5mm伸缩缝）固定罐道卡子和螺栓,1.罐道类型,⑶型钢组合罐道球扁钢组合罐道槽钢组合罐道三个弹性滚轮运行平稳加大层间距6m加工复杂、加工时引起的罐道变形很难调整,型钢组合罐道的侧向弯曲和扭转阻力大、刚性强、截面系数大，配合使用摩擦系数小的胶轮滚动罐耳，容器运行平稳、罐道与罐耳磨损小、使用年限长，是一种比较好的刚性罐道。,球扁钢组合罐道采用球扁钢和扁钢组合焊成，断面尺寸180mm188mm、200mm188mm。槽钢组合罐道一般是用两根16号或18号槽钢和扁钢焊接面成，故又称槽钢组合罐道。断面尺寸一般为180mm160mm、180mm180mm、200mm200mm。,冷弯方管罐道是冷弯方形空心型钢罐道的简称，适用于在树脂锚杆固定托架上安设罐道梁的井筒罐道。该罐道解决了型钢组合罐道的大量焊接加工与加工后质量的控制问题。冷弯方管罐道比同样长度同样抗弯抗变形能力的槽钢组合罐道减轻重量四分之一，节省材料费、加工费、防腐费及其安装费。其截面为封闭形，并将两端头封闭，提高了抗腐蚀寿命。成为型钢组合罐道的更新换代产品。,⑷整体冷弯方管罐道,钢一玻璃钢复合罐道采用内衬钢芯、外包玻璃钢经模压热固化处理制成。它具有成型误差小、耐腐蚀、使用年限长等优点，并可根据强度要求，选择内衬钢芯的厚度。其断面尺寸一般为180mm180mm、200mm200mm，内衬钢芯厚度不宜小于6mm，外包玻璃钢厚度不宜小于4mm。,（5）钢一玻璃钢复合罐道,目前，该路道已应用于邯郸郭二庄马项副井、枣庄副衬煤矿和徐州矿务局张小楼煤矿千米新副井等井筒。,（6）整体热轧异形钢罐道因槽钢组合罐道制作加工费用高，加工时易引起罐道变形，虽然校正其误差仍较大，影响安装质量。整体轧制罐道不仅能克服上述缺点，同时还减轻罐道自身重量，保证罐道安装质量，在国外被广泛采用。,井筒内刚性罐道布置形式有单侧罐道、双侧罐道和端面罐道三种，并应符合下列规定（1）提升速度低、终端荷载小的罐笼，可采用木罐道双侧布置。（2）对提升速度低、终端荷载小的罐笼或箕斗，可采用钢轨罐道单侧或双侧布置。（3）对提升速度高、终端荷载大的罐笼或箕斗。单水平提升的井筒，可采用矩形钢罐道或钢一玻璃钢复合罐道端面布置。,2.罐道的布置方式,罐道布置在容器一侧，一般适用于钢轨罐道长条形罐笼提升的井筒；罐道布置在容器两侧，适用于提升容器长宽比不大，采用钢轨罐道的箕斗井或木罐道罐笼井；罐道布置在容器两端，一般适用于提升速度高、终端荷载大、长条形容器的井筒中。,3.柔性井筒装备包括罐道钢丝绳和防撞钢丝绳，罐道绳和防撞绳的固定与拉紧装置，钢丝绳在井窝的定位装置，提升容器上的导向器，提升容器在井口和井底进出车水平、中间水平或装卸载处的稳罐定位装置。最早使用柔性井筒装备是抚顺胜利矿主、副井，从1911年投产到1954年报废，共运行43年。目前不论在煤矿或金属矿，在各种用途和深度的井筒内，在采用不同提升容器、终端荷重、提升方式和提升速度的情况下，都有采用钢丝绳罐道的。钢丝绳罐道在英国得到了广泛的采用，在南非几个深达千米的井筒也装备了钢丝绳罐道，在原苏联，1970年以来钢丝绳罐道获得了大量推广，在井深1300m以内、提升终端荷重50～100t的井筒中也装备了钢丝绳罐道，在法国、瑞典、美国、波兰、德国都重视采用。,①钢丝绳普通（67、619），不耐磨寿命短异型股或密封钢丝绳（贵40，但寿命是23倍）②固定方式重锤拉紧井底较深液压螺杆拉紧－下端固定在井底钢梁上③拉紧力和刚度每100m的张紧力不小于10kN,钢丝绳罐道与刚性罐道比较的优点（1）结构简单、安装方便、节省钢材、施工期短，安装时只需要固定和拉紧团道绳、安装工作旦小、速度快。（2）井筒内不设耀道梁，减小通风阻力，井壁不凿梁窝，减轻井壁负荷，有利于提高并壁的整体性和防水性能。（3）钢丝绳耀道具有一定的柔性，提升容器运行平稳，没有冲击碰撞和噪音，在正常段允许采用较高的提刀速度，减少断绳、卡罐事故。（4）钢丝绳耀道便于维护，更换钢丝绳也较简单，对生产影响较小。,钢丝绳罐遭与刚性罐道比较的缺点（1）钢丝绳耀道要求提升容器之间和容器与井壁之间的安全间隙比刚性耀道大，故井筒断而一般要相应加大。（2）由于悬挂耀道绳、防撞绳、防坠器制动绳以及拉紧重锤使井架负荷加大也要求较探。（3）在进出车水平还需另设刚性耀道稳罐，中间水平的稳罐装置尚不够理想步解决。（4）在启动和停车时运行速度不宜过大，故对全井提升速度有一定影响。,第三百八十八条钢丝绳罐道应优先选用密封式钢丝绳。每个提升容器（或平衡锤）设有4根罐道绳时，每根罐道绳的最小刚性系数不得小于500N/m，各罐道绳张紧力之差不得小于平均张紧力的5，内侧张紧力大，外侧张紧力小。1个提升容器（或平衡锤）只有2根罐道绳时，每根罐道绳的刚性系数不得小于1000N/m，各罐道绳的张紧力应相等。单绳提升的2根主提升钢丝绳必须采用同一捻向或不旋转钢丝绳。,（1）梯子间突发事故或停电时的安全出口检修井筒装备、处理提升设备或容器故障梯子、梯子梁、梯子平台和隔板组成当井深超过300m的井筒，一般每隔200m左右设置一休息点。休息硐室般采用拱形断面，宽一般为1.5m，氏一般为2.0m。休息硐室不应设在不稳定含水土层段井筒内。,4.其他隔间,管路布置应考虑安装、检修和更换方便，尽可能集中在一侧布置，以利于用同一托管梁。在设有梯子间的井筒中，管路应尽量靠近梯子间主梁或罐道梁，并与罐笼长边平行布置。两管路之间、管路与井壁之间以及管路与容器之间要有足够的安全间隙，根据矿井实际要求还必须考虑留有增设管路的余地。。,2.管路电缆间,井简中的管路设施包括有排水管、压风管、洒水管，有的矿井还设有充填管和泥浆管。对于水力采煤的矿井，在井筒内还布置有煤水管。,1.箕斗c提升不均衡系数，有煤仓时取1.10，无煤仓时取1.20；A设计生产能力；a提升富裕系数，1.2；N矿井年工作日，300天；t每天净提升时间，14h。T一次提升循环时间，s/次；α速度乘数，1.2；θ休止时间，即装卸载时间，12～30吨箕斗按每吨1s计算；u减速附加时间，10s；vp平均提升速度，m/s；vm实际最大提升速度，不得超过规定，即q（吨/次）4、6、8、12、16、20、24,二.提升容器的选择,2.罐笼按矿车规格初选，然后进行验算。验算是按40min最大班工人下井时间要求，即m/s，T按规程规定，V12m/s计算,①提升容器②罐道及罐道梁单侧、双侧、正面布置1.断面布置内容③梯子间④管路电缆间⑤安全间隙,,三.井筒断面的布置方式,2.布置方式刚性罐道的布置方式有单侧布置、双侧布置和端面布置三种钢丝绳罐道的根数在大中型矿井中常为4根，多采用四角布置,1－箕斗；2－罐笼；3－罐梁；4－托架；5－木罐道；6－钢轨罐道；7－矩形罐道；8－钢丝绳罐道；9－防撞钢丝绳；10－平衡锤；11－梯子间；12－管路电缆间,杨村矿副井井筒无罐道梁层格布置1－梯子间主梁；2－表土段井壁；3－排水管；4－通讯电缆；5－基岩段井壁；6－动力电缆；7－压风管；8－托架；9－树脂锚杆；,四．井筒净断面尺寸的确定确定井筒净断面尺寸的步骤⑴选择井筒装备类型、确定断面布置形式⑵初步确定罐道、罐梁的规格尺寸，确定出安全间隙⑶用图解法或解析法求近似直径（≤6.5m时按0.5m进级；＞6.5m时按0.2m进级）⑷验算罐道规格和罐梁型号⑸检查安全间隙及必要的调整⑹通风校核（人员）、12m/s（物料）、15m/s（通风）S0＝S－A，A为梯子间面积2.0m2；不设梯子间时S0＝0.9A,五．井壁结构和井壁厚度的确定,1．井壁结构选择承受地压、封堵涌水、防止围岩风化,2．井壁厚度确定,恒荷载自重、井口构筑物荷载；井壁荷载活荷载地层压力、冻结压力、温度应力、施工时的吊挂力特殊荷载断绳荷载和地震力,,基岩段井壁厚度确定⑴P＜0.1MPa，d0.20.3mm⑵P0.10.15MPa，⑶P＞0.15MPa，q侧压力设计值。fc井壁抗压强度设计值；⑷喷射混凝土井壁厚度现浇混凝土井壁的1/3选取。,六、编制井筒工程量及材料消耗量表井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井筒工程量和材料消耗量。井筒工程量的统计自上向下分段（如表土、基岩、壁座等）进行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土锚杆等）进行，最后汇总列表。某矿罐笼井井筒工程量及材料消耗量。,皖北五沟矿主副风三个井筒设计参数,七、绘制井筒施工图井简施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布置情况，用1︰20或1︰50比例尺绘制井筒的横断面施工图。,台北的国际金融中心大厦101摩天大楼将在2004年4月落成了，以508米的高度，超越马来西亚的国油双峰塔（452米），成为世界最高楼,目前拍摄的台北市景，比周围建筑高四倍。不过，到2007年，在上海落成的另一座高楼就将超越101大楼。预计将开放的89楼（室内）及91和101楼（室外）3个观景台，游客可以在5楼买票，再搭全世界最快的电梯，只要39秒就可以到89楼，再顺着楼梯走到91楼观景。,金茂大厦主楼1～52层为办公用房，53～87层为五星级宾馆，88层为观光层，裙楼为金融、商业、服务、康乐等多功能设施。大厦同时又是一座集智能化、信息化、现代化于一体的大楼，当代最先进的高新技术在大厦中得到最为完善的体现。,金茂大厦是由中国上海对外贸易中心股份有限公司独家投资5.6亿美元建设的一座88层的超高层大厦，建筑高度420.5米，建筑面积28.9万平方米，是目前世界第三、中国第一高楼，于1998年8月28日竣工。她是中国改革开放、经济腾飞的象征之一。,国家石油公司双塔大楼位于吉隆坡市中心美芝律，高88层，是当今世界名冠第一的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。包含74.32万㎡以上办公面积，13.935万㎡购物与娱乐设施，4500辆车位的地下停车场，一个石油博物馆，一个音乐厅，以及一个多媒体会议中心。它以452.3米的高度打破了美国芝加哥希尔斯大楼保持了22年的最高记录，成为当今世界独一无二的巨型建筑。这个工程于1993年12月27日动工，1996年2月13日正式封顶，1997年建成使用。,,,美国芝加哥,西尔斯大厦有110层，一度是世界上最高的办公楼。443米的高度直冲蓝天。它是为西尔斯一娄巴克公司建造的，于1973年竣工。每天约的1.65万人到这里上班。在第103层有一个供观光者俯瞰全市用的观望台。它距地面412米，天气晴朗时可以看到美国的4个州。,第2.3.2条主要井巷工程的施工顺序一、主井、副井井筒宜按先深井后浅井的顺序开工，2个井筒完工的时间，相差不应多于3个月；二、主要贯通线上的风井、先期投产的采区风井，宜与主井或副井同时开工；三、立井井筒应利用凿井设施一次施工完成，箕斗装载硐室宜与井筒同时施工；四、主、副井筒到底后，必须先行贯通；五、2个井筒永久设施的施工，应交替进行，宜先副井后主井，需要临时改装提升系统时，宜改装箕斗提升的主井；,第三节表土施工,第2.2.1条井筒开工前，应完成检查钻孔，并具有完整的检查钻孔资料。当井筒不通过含水冲积层和无有害气体突出危险,第2.2.1条井筒开工前，应完成检查钻孔，并具有完整的检查钻孔资料。第2.2.9条检查钻孔的地质报告，应包括以下主要内容一、沿井筒中心线的预测地质剖面；二、井筒的水文地质条件，包括含水层组数量、含水层组的埋藏条件、静水位与水头压力、涌水量、渗透系数、水质、水温、含水层间及与地表水的联系、地下水的流向及流速等；三、井筒通过的岩土层的物理力学性质、埋藏条件和断层破碎带、老空、溶硐、裂隙的特征，以及第四纪典型土层状态下的力学性能试验资料；四、井温曲线；五、井筒穿过矿层的有害气体涌出资料；六、检查钻孔测斜资料及测斜图；七、检查钻孔实测图及封孔资料。,每个井筒1个800～1000元/m,稳定表土非饱和水粘土层、少量含水的砂质粘土、含水不大的砾石层不稳定表土含水的沙土、饱和水粘土层、淤泥特殊法施工一．稳定表土的施工普通法施工㈠砌筑锁口1.作用固定井筒位置、铺设井盖封严井口、悬挂临时支架2.分类临时锁口先用砖砌筑或采用钢结构，后用钢筋混凝土砌筑永久锁口钢筋混凝土砌筑（永久井壁＋临时锁口框架）3.要求⑴标高与永久井口的标高一致⑵锁口框架位置避开测量位置（中线和边线）⑶强度（基础的强度）⑷避开雨季施工，防地表水,,㈡表土掘进1.掘进（小段高0.5m1.5m）人工挖掘、人工装土（岩）,第3.2.2条凿井井架的选择宜符合下列规定一、表土坚硬稳定，允许承载力大于2.5MPa，可直接安装凿井井架；二、表土松软、不稳定，允许承载力小于2.5MPa，应先利用简易提升设备，完成井颈掘砌后，再安装凿井井架；三、利用简易提升设备，井筒施工的深度不应超过15m。,2.提升⑴汽车起重机＜30m，0.5～1.0m3吊桶⑵三脚架＜20m，Ф159mm钢管，高度＞6m，1.0m3吊桶⑶简易龙门架＜40m，1.5～2.0m3吊桶，Ф0.6m天轮,⑷标准凿井井架砌筑锁口竖立井架布置凿井设备掘进40m吊挂稳绳和吊盘⑸利用永久井架,3.支护先自上向下掘进临时支架支护（锚喷、井圈和背板）后自下向上永久支护㈢水的处理1.超前小井510m3/h2.降低水位Ф100700mm，36个,规程第二十七条立井井筒穿过表土层、砂层、松软岩层或煤层时，必须有专门措施。采用井圈或其他临时支护时，临时支护必须安全可靠、紧靠工作面，并及时进行永久支护。在建立永久支护前，每班应派专人观测地面沉降和临时支护后面的井帮变化情况；发现危险预兆时，必须立即停止工作，撤出人员，进行处理。,图11-6井圈背板普通施工法,1－井壁；2－井圈背板；3－模板；4－吊盘；5－混凝土输送管；6－吊桶,图11-7吊挂井壁施工法,1－井壁；2－吊挂钢筋；3－模板；4－吊桶,二.不稳定表土特殊法施工,我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。新中国建立以后，随着煤炭开采和表土深度的不断增大，各种特殊施工技术相继出现，经历了由简单到复杂、从零星到系统和由人工操作到机械化施工的发展过程。我国煤矿采用的特殊施工技术主要有冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法。用这些方法开凿的矿井井筒迄今已逾700个，由这些矿井所形成的煤炭生产能力超过2亿t，在煤炭工业发展中占有重要地位。随着施工、设计、科研和教学水平的不断提高，我国煤炭工业的特殊施工技术已跻身于世界前列。,㈠沉井法用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻结凿井法。1981年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井技术，创造了下沉192.75m的国内最深的记录，沉井偏斜率仅0.69％。由于工艺简单、施工设备少、造价较低等优点，沉井法在国内外的地下工程中得到广泛巨用。日本的三井矿业公司开发海底煤田，用壁后气囊沉井法完成了4个深沉井。日铁矿业公司有明三井沉井的下沉深度达200.3m，偏斜率小于1％。原苏联在地铁和其它工业民用建筑中大量采用了触变泥浆沉井。上海在黄浦江引水工程、越江隧道和其它工程中都采用了大断面沉井的新工艺。,淹水沉井法凿井,沉井施工工艺沉井法的施工工艺包括施工准备工作、制作套井、砌筑井壁、破土排碴、沉井下沉、封底固井等主要工序。其中砌筑井壁和破土排碴工序与沉井下沉过程同时进行。控制沉井偏斜是关系沉井质量与成败的重要工作。封底固井和沉井与套井间的锁固工作，为沉井后的的井筒施工创造条件。,⑴套井施工是沉井正式施工前在井口的地表以下预先建造的直径稍大于沉井的一段井筒。套井一般为钢筋混凝土结构，少量为钢木结构。,直径比井筒直径大1.5m～2.0m深度8～15m作用①防止土层塌陷②导向、纠偏；③储存泥浆。,⑵刃脚组装要求容易切入土层，减少下沉阻力，防止壁后的流沙和泥浆翻入井内。外台阶贮存泥浆或作为压气通道，减少沉井侧面阻力。,⑶安装导向装置为保持沉井的垂直度，应十分重视下沉时的导向装置。蔡园副井在沉井与套井之间设有导向木装置，引导沉井垂直下沉。通常在开始，沉井处于垂直状态时，导向木与井壁间留有3cm的间隙。沉井一旦发生偏斜，即用木顶柱或油压干斤顶（30～50t）进行纠偏。,⑷井壁砌筑沉井自重是下沉的主要动力，我国经验表明沉井的下沉力应大于下沉阻力的1.15倍。因此，当下沉深度＜100m时，要求沉井井壁厚度为0.7～1.0m；下沉深度＞100m时，井壁厚度应为1.0～1.2m。井筒建成后，沉井井壁即成为永久井壁，为此它应具有足够的强度和不透水性。,井壁内注水平衡地下水压力，防止涌砂冒泥。壁后灌注泥浆润滑井壁,竖筋,泥浆注浆管,环箍,环筋,接茬混凝土块,固定模板卡尺,⑹封井固底稳定井筒、防止继续（不均匀）下沉水下封底→沉井与套井间的封闭→壁后充填→注浆和砌筑刃脚基座,⑸水下掘进与出矸机械破土抓斗、钻机或高压水枪压气排矸,参考文献丁日晓.徐州矿区浅表土层沉井施工经验.建井技术.2000年4月.第21卷第2期.811,㈡钻井法140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿第一个直径4.25m，深度98m井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤公司钻进的疏干井就有2000多个，365000m。前苏联是应用钻井法的主要国家之一，1979年创造月成井160m的记录。美国1910年才引进钻井法，50、60年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在19601983年期间钻凿600多个，其中在阿留审群岛的井筒深达1829m。1969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径4.3m，深90m。典型工程有淮南谢桥西风井，钻井深度464m，通过表土不稳定含水地层厚402m，最大钻井直径9.3m，成井直径7.0m；淮南潘三西风井，钻井深度508m，通过表土层440m，最大钻井直径9.0m，成井直径6.0m；建设的淮北许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜率分别为0.2‰和0.1‰，副井钻井直径9.0，成井直径6.8m。,潘三西风井，成井直径6.0m，钻井直径9.0m，深度508.2m，穿过440m表土层，其中有168m强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性,板集矿是一座年产原煤300万吨的大型现代化煤矿。主井和中央风井均是由中煤特殊工程公司采用新改进的L40/1000型竖井钻机同时施工，其中主井最大荒径9.5米，设计钻井深度660米。中央风井最大荒径9.85米，设计钻井深度656米，穿越表土层厚584.10米。属深大型矿井，分三级钻进，一级超前钻直径4米，计划工期210天。2005年1-10月份，先后完成主井一级超前钻直径4.0米深660米和直径6.8米的扩孔钻井深度390.98米，风井完成直径4.0米深656米超前钻和直径8.0米扩孔钻井深度295.28米。两井钻井深度均创特凿钻井之最.,同时，两井共预制钢筋砼井壁149节（不包括主、风井井壁锅底），其中主井86节、风井63节，月平均预制井壁20余节，最高达月预制井壁30节。,我国钻井法施工300m以上深井明细表,在竣工的57个井筒中，深300m以上的大型井筒有15个，其中深400m以上的有7个，深500m以上的2个，总长度1.4万m.,规程第二十九条采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定（一）钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带，并向不透水的稳定基岩至少延深5m。（二）钻井期间，采用封口平台时，必须将井口封盖严密；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定，发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持高于地下静止水位。（四）钻井时必须测定井筒的偏斜度。（五）预制井壁的质量，必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。,施工工艺井筒钻进→泥浆洗井护壁→下沉预制井壁→壁后注浆,1.井筒钻进l）全断面一次钻进曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次成功钻进深112.8m、钻径6.2m、成井净径5.0m的立井。2）全断面分级扩孔钻进我国煤矿立井常采用一次超前、多次扩孔的方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度则相应降低。但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故。如淮北矿区童亭主井和淮南矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将8.0m直径扩孔钻头或刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗了9.5个月，给施工造成了很大的损失。3）取芯式钻进对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命和设备能力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、效率高的特点，但终未被采用。,超前钻头,扩孔钻头,洗井循环泥浆方式排渣（压气排液器压气升液原理）护壁泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮冷却钻具,2.泥浆洗井护壁,3.下沉预制井壁带底预制钢筋混凝土井壁（钢板井、钢板混凝土复合井壁）其内注水下沉地面接长边下沉、边测量、边接长。,4.壁后注浆调整、纠正→壁后注浆充填、置换泥浆→排水→壁后注浆壁后管路4～8根,钻井法凿井壁后充填系统,泥浆处理问题固化处理水泥、高炉矿渣、石膏和石灰等水土分离处理钻井法凿井过程中泥浆护壁是必不可少的，但成井时泥浆成了废物，废弃泥浆的处理，一直是施工中的一个问题。大直径探井井筒施工中废浆总排出量可达3万m3以上，问题显得更加突出。70年代钻300m井简时，开始研究采用降低泥浆中固体含量的低相对密度泥浆，取得一定效果。“七五”期间经国家重点科技项目攻关，技术上又有很大的发展，通过改进泥浆处理配方和工艺流程，地面造浆量减少了20％，同时研究废浆处理的新技术，先后研制成功了GP-1型造粒机和GTl800／TX型固液分离机，结合泥浆的具体特点，优选絮凝剂与配方，采用一级快速二级慢速的分级絮凝工艺，大规模处理废浆的工艺体系得以实现。经工程应用证明，这变技术的泥浆处理能力大，泥浆性能调控方便，是一变比较完善的废浆处理方法。,参考文献杨爱东，邹淑平.巨野煤田郭屯矿井钻井法凿井技术研究.中国矿业.2003年.第12卷第6期5153王志永,张敬恩,袁德铸.钻井法施工深厚粘土层及硬岩井筒.建井技术.2002年12月.第23卷第6期45周真云.钻井法凿井井壁预制质量控制.建井技术.2004年2月.第25卷第5期79,㈢冻结法1862年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采用人工制冷方法加固土壤；1883年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度103m的井筒，获得了冻结法凿井技术专利。前苏联1928年开始采用冻结法，至1990年共开凿井筒400多个。,我国于1955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒（直径5.0m，深度105m），揭开了我国在表土不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国冻结法凿井至今以建成井筒400多个，其中包括一批深300m以上和若干深400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近7万m。包括80年代最大冻深415m的潘三东风井，河南陈四楼副井冻结深度435m，山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达378.3m，山东济宁3井副井冻结深度395m，成井直径8m，内蒙古榆树林子矿斜井冻结斜长114.5m，宁夏王洼矿最大斜井深度88m，这些工程代表了我国当今冻结法凿井的技术水平，目前我国已成为世界上冻结法应用最广的国家之一。,