立井联合法施工导孔堵孔问题的处理与实践

霍成祥

（山西焦煤西山建筑集团公司，山西省太原市，030056）

立井联合法施工导孔堵孔问题的处理与实践

霍成祥

（山西焦煤西山建筑集团公司，山西省太原市，030056）

针对西山矿区安家沟进风井采用立井联合法施工时导孔堵塞问题，分析了导孔堵塞的主要原因，提出了解决方案，并进行实践，取得了良好的技术经济效益。

联合法施工 立井 堵孔处理

1 概述

立井井筒联合施工技术是山西焦煤西山建筑集团公司在长期生产实践中，将反井钻机施工钻孔与井筒正井施工法有机结合创新的一种安全、快速、经济、高效的大深度井筒施工方法。该方法是在井筒下部巷道系统形成的情况下，先采用HE-83RM罗宾斯反井钻机施工直径1.5 m的措施井，与下部巷道贯通，形成溜矸、排水、通风的小井，然后再进行正井法施工，边刷大边进行混凝土浇筑成井。该施工方法的主要优点是解决了立井施工过程中的通风、排矸、排水等问题。立井联合施工法目前已在西山矿区成功推广，目前施工了9口通风立井，累计深度达3460 m，其中，施工最大井筒深度498 m。之前还从未有过堵孔现象，但是在施工官地矿安家沟进风井时，在338 m与366 m处先后出现了两次堵孔 （措施井）现象，针对安家沟进风井的堵孔现象进行了技术研究与分析，并据此对导孔的疏通工作制定了详细的技术方案，成功地疏通了堵塞的导孔。

2 井田地质构造

官地井田位于西山煤田东部，本井田地质构造复杂程度为中等，受区域构造的控制，井田内地层走向总体上呈单斜构造，倾角4～10°，一般小于10°，为缓倾斜地层，除边界断层外，井田内大中型断层较少，但小型断层较发育，本井田陷落柱十分发育，是影响煤矿正常生产的主要地质因素。

根据该地区地质探孔资料报告，进风井表土段厚度约为10 m，表土段往下310 m主要为砂岩及页岩，320～370 m为节理发育的松软复合破碎岩石，极易风化。

3 进风井井筒导孔堵塞原因及分析

3.1 堵塞位置

安家沟进、回风井设计深度分别为498.5 m和482.8 m，进风井设计井筒净直径为5.0 m，回风井设计井筒净直径为6.0 m，井筒壁厚均为400 mm，井壁采用砼浇筑，两井筒中心距离为69.1m。进、回风井均采用立井井筒联合施工技术施工。首先施工回风井井筒，然后再施工进风井，当回风井井筒施工至272 m，准备施工进风井时，发现进风措施井风流停止。经观测，措施井被破碎掉落的岩石堵塞。采用SJ-2型全景式水井彩色电视检测系统对措施井进行检测，探测发现在井筒338 m深处被堵，坍塌宽度最大达8 m，高度约6 m，如图1所示。

图1 进、回风井联合施工井

3.2 堵塞高度

根据SJ-2型全景式水井彩色电视检测系统探测确定，塌落高度6 m，平均直径4 m，因此，塌落岩体体积约为80 m3。导孔被堵高度约为5.1 m。

3.3 堵塞原因

井筒320～370 m岩层为复合岩层，风化松软的岩石与坚硬的石灰岩互为交替，松软破碎岩石厚度约1.0～1.5 m，石灰岩厚度约为0.8～1.3 m，其中松软岩层经风化垮落后，造成其上较坚硬的石灰岩失去支撑而悬空，当风化岩层垮落到一定程度时，石灰岩因悬空跨度太大而发生断裂，从而使大块的岩石破裂、折断滑落，导致措施井被大块岩石堵塞。

4 疏通方案选择

4.1 疏通方案类型

方案一：震动爆破疏通法。采用传统的震动爆破方法将堵塞的措施井疏通，在被堵的岩石附近安放炸药进行爆破，使堵孔岩石发生位移而疏通措施井。

方案二：钻机疏通法。采用钻机下放钻杆疏通，即在井口安装钻机，利用钻机在导孔堵塞区破碎岩石达到疏通目的。

方案三：重新施工措施井。重新选位再施工一口新措施井取代报废的堵塞井筒。

方案四：施工联络巷进行疏通。利用已刷大的井筒，在另一口措施井被堵位置的同一水平面上，从已刷大的井筒向被堵的措施井水平或按一定角度施工一联络巷到被堵井筒位置下方约1 m处进行疏通。

4.2 方案的比较

方案一，震动爆破疏通法的优点是方便快捷。但由于被堵位置距离下口约100 m之高，无法安放炸药，所以不能采用下部爆破震动的方法疏通；从井口上部下放炸药到被堵位置进行震动疏通，爆破效果不好，且可能造成措施井再次塌方。所以此方法只能是在堵孔高度很小的情况下使用。

方案二，钻机疏通法优点是投资少、快捷，缺点是钻机在封口盘上安装复杂，钻杆稳定性差，易使钻杆弯曲折断。本例中钻杆在深达323 m的措施井中经过钻机施加压力后，钻杆受力方向会发生改变，所产生的横向应力会使钻杆发生弯曲，甚至损坏钻机。

方案三，即重新施工措施井。该方案优点是安全性好，缺点是投资大，而且改变井筒位置需重新布置井下风道，增加了巷道工程量，施工工期加长。

方案四，施工联络巷疏通法。采用小断面快速掘进，简单可行，施工速度快，费用低，缺点是增加了联络巷施工费用，另外，进、回风井之间还需封闭隔离。

4.3 方案的确定

分析现场被堵情况，方案一、二均不符合安家沟措施井疏通，因此，只能从方案三、四中选一个方案，两种施工方案成本及工期见表1。

表1 两种施工方案成本及工期比较

从表1看出，方案四无论从技术角度、施工难度、经济效益及工期等方面都比较合理，故选用方案四。

5 方案的实施

5.1 施工准备

（1）确定开口位置。进风井被堵位置标高1122 m，因为被堵深度为5.1 m，根据回风井井口标高为1451 m，联络巷设计高度为2.0 m，则开口位置底板标高为1113.9 m，联络巷 （回风井井筒侧）方位开口位置深度为337.1 m。

（2）定向。在地面先用一根细钢丝将两井筒中心连接，延长至进风井筒另一侧，然后用带有重锤的两根细钢丝沿回风井井壁引至井下，根据两点一线确定联络巷中心线方向。

5.2 快速施工联络巷工艺

（1）联络巷设计原则。巷道断面尽量小，能满足行人、排矸即可。故联络巷断面设计为直墙半圆拱形，巷宽2.0 m，巷高2.0 m，墙高1.0 m。

（2）支护设计。由于联络巷选择在较稳定的岩层中，加之断面较小，因此拱部支护采用ø20 mm×1600 mm树脂锚杆支护，共打3根锚杆，正顶一根，两边各一根，间距、排距均为900 mm。

（3）施工组织。采用 “三八”作业制，循环进尺1.8 m，每班2个循环，联络巷长度64.3 m，工期6 d。

（4）施工方法。钻眼采用YT29A型风动凿岩机配合2.0 m钎杆打眼。毫秒延期电雷管引爆岩石乳化炸药爆破，采用MFB100发爆器起爆，全断面一次爆破。由于断面较小，爆破时采用五花型直眼掏槽，再加一圈辅助扩槽眼，保证爆破效果，见图2，掏槽眼深度2.2 m，中间1号眼装药5卷，2～5号眼为空眼，6～9号眼装药各5卷；炮眼封泥长度不小于500 mm，并捣实。2～5号眼距1号眼中心距不超过70 mm，6～9号扩槽眼距掏槽眼中心距不超过420 mm。矸石耙至回风井措施井进入井底，再从井下运出。

（5）安全注意事项。如果测到被堵措施井内有积水时，按照探放水有关原则及规定进行探放水。当联络巷掘至60.3 m时，斜向上45°打探放水孔。放出的积水沿联络巷从回风井导孔流至井下，待水全部排放完毕，方可继续掘进直至贯通措施井。施工前，在井筒吊盘上安装5.5 k W的通风机，风筒直径为400 mm，每次放炮前要将通风机吊起，以免放炮崩坏。

5.3 疏通措施井

联络巷与进风井措施井打通后，首先确认被堵的位置，按照测算，贯通后堵孔岩石应该在距离贯通处联络巷顶板1 m左右地方，采取联络巷挑顶的方法，按照堵孔位置，确定向上挑顶角度，挑顶后，使凿岩机钎杆能直接对准大块岩石打眼为准，然后采用爆破方法破碎岩石达到疏通目的。

5.4 联络巷封闭隔离

为保证进、回风井筒的正常通风，在进风措施井疏通后，联络巷已成无用巷道，需将联络巷进行密闭处理。密闭方法是在联络巷靠近进、回风井筒两头分别做一道5 m长的黄土充填密闭带，黄土充填带两侧分别砌筑500 mm厚的料石挡墙。施工时先砌筑料石墙再充填黄土，边砌筑、边充填、边捣固，保证不漏风。具体施工时可从进、回风井筒两侧分别施工两道黄土充填密闭带，方便施工运料。

6 结语

通过采用小断面联络巷施工，解决了立井联合法施工过程中井筒措施井堵塞的问题，不需要重新施工措施井，既节省了建设工期，节约了工程费用，又提高了处理措施井的安全性和可靠性，为今后处理类似问题提供了宝贵经验。另外，堵孔位置靠近井下巷道时也可以从井下施工小断面巷道至堵孔位置进行疏通处理。

［1］杨怀敏 .复杂条件下立井施工方案决策方法的探讨［J］.采矿技术，2006 （2）

［2］王金平 .反井钻机技术在溜煤立井施工中的应用［J］.河北煤炭，2011 （4）

Disposal and practice on plugged guide hole in shaft construction with combined method

Huo Chengxiang
（Xishan Construction Group Co.，Ltd.，Shanxi Coking Coal Group，Taiyuan，Shanxi 030056，China）

Aiming at the problem of guide hole plugging in shaft construction with combined method in the air-intake shaft in Anjiagou Mine of Xishan colliery，the paper analyzed the main reasons for guide hole plugging，put forward and practiced the solution，from which good technical and economic benefits have been obtained.

construction with combined method，shaft，plugged hole disposal

TD262.11

A

霍成祥 （1963-），男，山西祁县人，矿建高级工程师，现任西山煤电建筑集团总经理，长期从事矿建工程管理工作。

（责任编辑 张毅玲）