矿井大井径立井井筒套内壁的安全施工

武建华 魏兴果

1 矿井立井井筒套内壁不同施工方案的比较

在目前我国矿井立井井筒施工建设中，根据地质条件的不同，一般分冲积层(表土层)掘进及外壁永久支护、套内壁永久支护、基岩段掘进及永久支护三个阶段。冲积层(表土层)套内壁永久支护施工是表土层井筒成井分部工程中最后一个工序环节，其质量优劣直接影响整个矿井质量及提升安全的使用年限。目前国内立井井筒套内壁施工常见的方法大致有两种:一种是液压滑模套内壁法，另一种是拼块组装模板套壁法，包括结构模板和绳捆模板。采用哪种套内壁方案，要根据矿井具体的地质条件、区域特征、混凝土的来源以及当地的资源、政策环境和施工环境对施工的影响来决定。两种方法各有优缺点:滑模套壁法，速度快、性能稳定，混凝土入模连续性强，劳动力便于整合，劳动强度相对较低。但这种施工法受气候条件、入模温度、混凝土质量及坍落度影响较大。尤其在滑模过程中，由于入模初凝时间短，脱模后井壁易出现“打嘟”、裂隙现象，影响井壁质量。另外在整个滑模施工过程中，必须连续进行，一次成井。

拼块组装结构模板套壁法，是在扎筋后用钢模板拼装组合加之螺丝紧固后浇筑混凝土的施工方法。脱模时间可根据混凝土终凝时间后的强度来确定。可上面支模浇筑混凝土，在下面预留若干模(由终凝时间确定)后同时进行脱模，立体交叉作业。遇到特殊情况如停工停电影响等，能够停止套壁。恢复套壁时，对接槎部分可进行加砂浆铺垫等处理防止出现施工缝。脱模后井壁外表光洁度好，井壁质量高，二次注浆量小，受地面温度、气候条件影响相对较小。但这种套壁法人力物力投入较大，立模、找线、加固模板、浇筑混凝土、翻模、拆模工序转换频繁，而且脱模间隔时间较长，必须等井壁混凝土终凝且达到一定强度后才能拆模。拆模、翻模劳动强度大，上下吊盘都有人作业，安全隐患多等，必须加强工序和现场安全管理。

2 优化立井井筒套内壁施工方案的必要性

现以我国内蒙银宏集团泊江海子煤矿副井井筒套壁为例阐述优化方案的必要性。泊江海子煤矿副井套壁采用的是拼块组合钢模板套壁法。之所以采用这种套壁法:1)该矿位于内蒙鄂尔多斯市东胜区西北55 km，109国道北侧。这里海拔1 380多米，属高寒地区。冬季来得早，时间长，昼夜温差大，最低气温可达－35℃以上，加之井筒表土段采用冻结法施工，若冬季使用滑模套壁法，地面井下保温设施投入大、成本高;2)该矿所用的混凝土的骨料如石子、砂子等均来自当地，石子、砂子含水量低成分较杂，作为骨料对井壁质量将会产生一定不利影响;3)该矿由安徽淮南矿业集团与天津银宏集团共同投资兴建属跨区域经营的股份企业，建设期间受当地资源环境、政策环境影响因素较多，因此选用拼块模板套壁方案有利于克服这些不利因素。

3 优化方案后的施工过程及其效果

泊江海子副井井筒净径10.5m，井深611.7 m，属国内大井径矿井。井口绝对标高1 386 m，井筒设计冻结段深度550 m，采用双层钢筋混凝土复合井壁结构。套壁深度及壁厚分别为:支撑圈3 m，壁厚1 300 mm，壁座12 m，壁厚1 750 mm，下内壁185 m，壁厚1 050 mm，变径后的上内壁350 m，壁厚800 mm。商供混凝土设计标号C30～C50，外加添加剂。采用三层吊盘施工。在施工过程中按照矿井施工组织设计的要求，制定并完善了具体施工安全技术措施。同时对商供混凝土的混凝土配合比、组合模板的强度、侧应力、组合模板所用的高强螺丝的拉力强度、辅助盘悬吊绳的牵拉力和冲击力进行科学验算与实验，确保符合施工要求。在施工过程中，施工单位劳动组织实行三班滚班作业制和以质量标准考核计资为基础的劳动组合方式。每班安排34人～36人，其中一层盘安排8人～10人，主要负责除冰、钉内外壁夹层铺设的隔水塑料板，向二层盘供混凝土、竖环筋、协助二层盘人员扎竖筋等;三层盘(辅助盘)安排7人，主要任务是拆模、对井壁进行洒水养护、将拆卸下来的大模板刷油并吊装至上层盘备用。其余人员全部安排在二层盘上进行扎筋、支模、混凝土入模振捣等。现场管理实行队管跟班签名的安全质量责任制，突出抓好钢筋的绑扎、模板加固、混凝土入模振捣、混凝土初凝时间及坍落度控制、大模找线、除冰、作业防坠、钢筋保护层壁距等安全质量关键工序环节。

施工单位还结合施工作业实际自创了施工工艺方法，效果显著。如:1)井筒采用外壁冻结法施工后，由于冻结时间长、外壁冰霜厚、给套壁除冰带来困难，施工单位利用矿方提供的供气点，将暖气引至井口，用直径38 cm的高压软管敷设在安全梯的钢丝绳上，将暖气引至上层吊盘。在吊盘上安装紧贴井壁的环形散热管，散热管用闲下来的四根大模绳悬吊于上层盘上方2.5 m处，散热管随吊盘上提缓慢上移，从而将外壁上的冰霜均匀缓慢地融化，起到清除冰霜的作用。2)针对作业人员在吊盘上钉井壁夹层塑料板费时费力仍钉不好的状况，加工一个带底盘加立柱并能固定放倒立起的转车，将成捆的塑料板套在转车柱上立起，徐徐展开，再在散热管上悬吊若干个小挂钩，将展开的塑料板钩住吊起，并用钉子固定在指定的位置。所钉的塑料板不仅接槎好，横平竖直，紧贴井壁，且大大节省人力。3)在加固辅助盘和辅助盘悬吊绳承载力的基础上，将辅助盘周边加工成四块月弦形筛箅盘，若有大量的流态混凝土不慎落在辅助盘上，混凝土便从箅缝中淌入井底，从而减轻辅助盘的承载重量，避免人身安全事故的发生。4)将用来支撑钢模板的方木撑改为金属丝杠撑，既加强了钢模板的支撑力，又能反复使用，节约木材。通过松紧丝杠，既方便大模板的快速找线，又克服了木撑在使用中因受潮变形、弯曲影响井筒井壁的设计要求。5)辅助盘上方用来防坠物的伞檐防护篷由连环篷改为分段支撑篷，避免了人员在下面拆模作业时防护篷一处塌落造成整体篷被拉倒的现象且有利于修复。6)混凝土入模方式由溜灰槽人工入模改为用溜灰管自动入模，节省了人力物力。7)人员在辅助盘上拆模时，在模板上方预留一颗螺丝，同时再加装两个双连环挂钩挂在上一模的把手上，避免了模板挤手砸脚的安全隐患。泊江海子煤矿副井井筒套内壁自2010年9月11日开始至11月7日结束，仅用57 d，累计套壁539.58 m，混凝土用量17 677 m3，竣工后经验收该分部工程全部达到优良等级。

4 对套内壁质量安全的思考

立井井筒套内壁是一个复杂的施工过程。影响井筒套壁质量安全的因素较多，如套壁时壁内掉木块、木楔、编织袋、积水、冰块等;入模混凝土振捣不均匀不到位导致石子等骨料堆积，轻则出现气泡、麻面，重则出现蜂窝、狗洞等;撑模不认真导致钢筋保护层太薄或太厚大大超出允许尺寸;扎筋不能做到横平竖直，间排距有大有小，竖筋接头丝上得不紧，环筋绑扎不牢缺箍，搭接筋过短或长短不对称、露筋;支模不按要求紧固螺丝或缺丝，造成错槎漏浆、鼓模，甚至炸模;找线不认真造成井筒椭圆无法弥补的质量问题等，必须严格控制这些工序环节。井筒套内壁施工是冻结段井筒成井的最后一个关键环节，质量至关重要。一位建井专家指出，井筒建成投入生产后，井筒永久支护出现问题就是安全上的一大隐患。一旦矿井发生灾变事故，井筒就是抗灾救援、抢救伤员的主要通道。若因井筒永久支护质量出现问题而影响救灾，后果将不堪设想。必须从井筒质量安全百年大计的高度去选用合适的施工方案、制定安全措施、加强现场管理、采用科学合理的施工工艺和施工方法组织施工，才能确保井筒施工质量和施工安全。

［1］ 赵国源.煤矿建设安全规定解读［M］.北京：煤炭工业出版社，2010：36.

［2］ 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［Z］.2009：11.

［3］ MT 5009-94，煤矿井巷工程质量检验评定标准［S］.