快速建井在千米井筒施工中的实践.pdf

4 4 6 全国矿山建设学术会议论文选集 快速建井在千米井筒施工中的实践 赵学平杨家恩 〔 淄博矿业集团济北 建设指挥部山 东济宁 2 7 2 1 0 0 淄博矿业集团 唐Q 矿井筹建处山 东济宁 摘耍运用系 统矜学的誉理理念， 绘合运用各种新技术、 析工艺， 探索了 深井建设的才法， 达到了 迷 度快、 质t高、 投资少的目 的, 3 个超千米立并平均月成井超百米， 三个并两总S期 1 6 个刀， 创国内外纪录。 关祖词千米井筒族工实践 0 引盲 唐口 矿井是淄矿集团在济宁北部新区开发建设的最后一对矿井。也是主、 副、 风三个井 筒布置在同一工业广场， 深度均超千米的矿井。为实现新区的快速建设， 以“ 七最” 方针提出 建设新理念 即最先进可靠技术， 最优布置方式， 最简单生产设施， 最少的投资， 最快的速度， 实现最大的产出， 达到最好的效益。为实现这一理念， 超千米井深的井筒施工便成为建设的 重头戏、 关键点。 1 井简理设概况 唐口矿井设计能力为3 . 0 Mt / a ， 在一个工业广场内三个立井井筒均超过 1 0 0 0 m， 主、 副、 风三个井筒净直径分别为7 . 5 m , 7 . 0 m , 6 . 0 m , 井筒所穿过地层地质条件极为复杂， 第 四系冲击层平均厚度 2 1 5 m， 基岩段中的软岩达5 2 0 m， 单个井筒最大涌水量达7 7 6 m / h , 建井条件十分困难。 在这种情况下达到了月成井超1 1 2 m的快速高效水平， 创井筒建设总 工期1 6 个月的最短纪录， 而且工程质量优良， 安全无事故。井简特征见表 1 , 表 1 井筒特征表 序号井简名称深度/ h 净直径/ m基岩段壁厚/ ， 1 主井1 0 3 07 . 55 5 0 - - 6 5 0 2副井1 0 6 07 . 0 5 0 0 - 6 0 0 3 风井1 0 4 46. 04 5 0 5 5 0 2 建设特点 立井井筒是矿井建设中的关键工程。虽然工程量只占矿井全部工程量的1 0 写以内， 而 工期却占总工期的4 0 左右， 因此， 加快立井施工速度， 是缩短矿井建设周期的关键。 唐口 矿井三个超千米井简的施工实践了加快钻探、 冻结、 注浆、 凿井等几个独立作业的 速度， 同时 尝试了“ 多维平行作业” 方式， 进一步加快了 施工进度和降低了 施工费用。 2 . 1 施工的组织与管理 2 . 1 . 1 公开招标， 择优选择施工单位 在市场经济条件下， 为了实现建设项目 的工期、 质量、 投资的 三大控制， 除实行项目 法人 快速建井在千米井筒施工中的实践 4 4 7 责任制、 建设监理制、 工程合同 制外， 很重要的是对工程项目 进行公开招标， 择优选择施工单 位， 使项目 建设的各方既有各自 的责任和利益， 又有共同目 标。 优秀 施工队伍既是快速建设 的根本， 也是完成项目 建设任务的保证。 2 . 1 . 2 全力做好施工前准备工作的 平行交叉作业 为保证井筒按时开工， 首先要做好施工前的准备工作。由于施工准备期内的工作量大， 项目 繁多， 且冻结施工要占用部分井口 时间， 更增加了 准备工作的难度。 因此， 合理安排施工 工序， 组织好冻结施工， 做好井口和其他外围工程的平行作业， 始终抓住井口施工这条主要 矛盾线， 充分利用时间和空间， 完成土建大临工程和机电 安装工程的合理交替。 如井架地面 组装焊接与冻结站、 绞车房等土建工程平行作业; 井架基础与冻结安装、 环行沟槽施工平行 作业; 井架组立、 夭轮平台、 翻研台安装及纹车安装与井筒积极冻结平行作业 在井筒积极冻 结期结束前， 完成所有的凿井准备工作， 保证井筒按期正式开工。 2 . 1 . 3 井筒施工的目 标控制与动态管理 目 标控制是统一项目 建设的决策层、 管理层、 作业层的行为基础。围绕项目 建设的总目 标， 适时分解为阶段性目标或具体工作目标， 并通过网络计划技术分解为若干接点目标。使 各施工单位或管理人员目 标明确， 并具有了对项目总体目 标从宏观到微观的控制方法。 由于 项目 的施工过程是动态的， 要进行有效的管理， 必须实现动态管理。 通过监理， 建立有效的信 息反馈系统、 监控系统和组织实施系统。 组织设计、 施工、 监理等单位进行研究、 分析、 掌握各 种动态变化， 并分析预测动向。 从定性、 定量两个方面直观的描述出施工过程的运行状况， 对 出现的问题及时纠正偏差。实现目 标、 计划、 施工的有机结合。 2 . 2 冻、 据结合， 大型机械化配套， 实现井筒快速施工 唐口矿井主、 副、 风三个千米井筒均采用“ 上冻下注” 法施工。 开工顺序为风一副一主， 依 次间隔为两个月， 布置一个冻结站。 冻结方式采用正圈加辅助孔的强化冻结方案。 利用“ D J B 软件包，， 把握冻结壁形成及其温度分布， 用微机对井筒冻结实行科学管理， 以“ 最佳冻结墙” 测控为合理开挖时间、 段高的确定依据。在保证冻结壁强度满足施工安全的前提下， 通过控 制盐水流量， 减缓冻土向内扩展速度， 使掘进少挖冻土， 达到快速施工的目的。 井筒掘进表土 层中采用抓岩机直接破土装罐为主， 人工铁锹、 风镐掘进和刷帮为辅， 实现两班掘进， 每班掘 进高度2 . 0 m， 一班砌壁， 段高4 . 0 m 。当井筒进人基岩段时， 采用综合机械化配套， 短段掘 砌混合作业方式。 伞钻打眼， 采用集群电磁雷管、 高威力炸药， 优化爆破参数， 使4 . 3 m深孔 光面光底爆破。 中心回转抓岩机装岩， 两套单钩吊 桶提升， 座钩式自 动翻歼, 1 0 t 自 卸汽车排 砰, 4 . 0 m高液压伸缩整体下移式金属模板砌壁， 一掘一砌。 使凿井工程在时间、 空间上实现 有机结合， 形成强大的快速建井综合工艺技术保障能力。 根据总工期的安排， 三个井筒冻结开机至试挖时间为6 0 天， 开机至停机主井1 7 。 天、 副 井1 6 6 天、 风井1 5 1 天。冻结工期分别比设计提前了3 2 天、 3 9 夭、 3 4 夭， 共计 1 0 5 天。累计 节约电量1 7 0 万度左右， 节约电费8 5 万元。 综合成井速度主井1 0 1 m / 月、 副井1 1 4 m / 月、 风 井 1 1 5 m/ 月。 2 . 3 截、 堵、 封治水方案 井筒防治水方案在掘砌施工前， 采取“ 下注上冻” ， 即基岩段采用地面预注浆， 表土段采 用冻结法。 井筒掘砌施工中， 采用“ 截、 导、 堵、 排” 等综合防治水措施， 使井筒工作面涌水量降 至1 0 m / h以下。 井简掘砌期间， 由于井筒涌水量大， 采用明截水槽、 暗截水槽和井筒中间转 4 4 8 全国矿山建设学术会议论文选集 水站进行截水， 采用井筒壁后注浆进行堵水; 采用井下工作面至吊 盘水箱、 吊 盘水箱至中间 转水站、 中间转水站至地面的三级排水。 在井筒掘砌至设计标高后， 由 于地质条件特殊， 总涌 水量高达 1 0 7 . 1 m / h 。针对这种情况， 在井筒壁后采用“ 注锚法” 堵水加固方法对井筒进行 了综合治水。治水后井筒剩余涌水量为9 . 2 m / h ， 取得了较好的堵水效果， 为提高建井速 度， 降低排水费用提供了有利条件。 3 建井速度与效益 唐口矿井三个井筒快速凿井的实践， 创井深超千米， 单一井筒月进国内纪录 平均月进 超过 1 1 2 m, 最高月进大于1 3 0 m; 破单一井筒掘进月出土石方量8 0 0 0 m “ 的世界纪录， 达 到月出土石方8 9 7 0 m ; 创同一工业广场内， 三立井同时超千米， 同时平均月成井超百米的 国内纪录; 在三个超千米深立井条件下， 创井筒建设总工期1 6 个月的最短纪录。 三个井筒建设费用， 投资控制效益明显， 比概算直接费用节支3 3 5 7 万元。由于快速凿 井， 建井工期预计提前投产2 2 . 3 个月， 其间接经济效益按3 . 0 Mt / a 计， 可创5 . 5 亿元的效 益。 4 结语 千米立井的成功建设说明了我国建井技术已 进人成熟阶段， 千米钻孔定向钻进及综合 纠偏技术、 “ 最佳冷冻墙” 技术、 大型机械化设备配套及“ 多维平行作业” 方式的成功应用， 为 千米深立井快速建设积累了经验， 闯出了一条新路， 这对我国深井开发建设具有良好的推广 前景和借鉴价值。 参考文献 [ 1 ] 淄博矿业集团公司， 山东科技大学 济北矿区快速高效建设新技术 鉴定资料 作者简介赵学平 淄博矿业集团济北 建设指挥部计划预算室主任， 高级经济师。 杨家恩, 淄博矿业集团 唐口 矿井筹建处技术科科长， 工程师。