浅析立井井筒的快速施工

杜瑞臣

摘要：随着我国社会主义现代化建设的不断加快及其改恶开发的不断深入，我国的矿井建设工程也在持续稳定的发展。立井井筒工程量占矿井建设总工程量仅3.5%～5%，但其建设工期却占总工期的40%左右。随着市场竞争及提高经济效益的要求，加快立井施工速度，是缩短矿井建设工期的关键，特别是大于800m的深立井井筒，加快施工速度尤其重要。为此，本文以立井井筒的快速施工方法诶研究对象，浅析立井井筒的快速施工。

关键词：立井、井筒、立井井筒的快速施工、

1. 立井井筒的分类

立井是从矿井到达地面的主要进出口，是提高煤炭运输、升降人员，材料，设备，以及通风和排水工程的咽喉。

立井井筒按照用途大致可以分为以下几种：

（1） 主井

专门用于提升煤炭的井筒为主井。在大、中型矿山中，提升煤炭的容器为箕斗，因此主井也被称为箕斗井。

图1—主井（箕斗井）断面图

（2） 副井

用于升降人员，材料，设备和提升煤矸石的井筒叫副井。副井的提升容器为罐笼，所以副井又叫做罐笼井。

（3） 通风井

专门用于通风的井称为通风井。除了用做通风外，还可以作为矿井的安全出口。

2. 立井井筒装备

竖井井筒装备是指安设在井筒内的空间结构物，主要包括罐道、罐梁（和托架）、梯子间、管路电缆、防过卷装置以及井口和井底金属支撑结构等。罐道和罐梁是井筒装备的主要组成部分，保证容器增加设施的安全运行。井筒装备根据不同结构的可以分为刚性装备（刚性罐道）和柔性装备（钢丝绳罐道）。

2.1罐道

罐道是促进容器在井筒内操作的导向装置，具有一定的强度和刚度，以减少容器的横向振动。有木质罐道、钢轨罐道、型钢组合罐道、整体轧制罐道、复合材料罐道和钢丝绳罐道等，钢丝绳罐道是一个灵活的罐道，与其他刚性导相比，不用罐梁，通风阻力小，安装方便，减少材料消耗，提高运行稳定，因此被广泛应用。

2.2罐梁

竖井装备采用刚性罐道时，在井筒内需安设罐梁以固定罐道。罐梁沿井筒全深每隔一定距离布置一层，一般都采用金属材料，如工字钢、型钢等。

罐梁与井壁的固定方式有梁端埋入井壁和树脂锚杆固定两种，前者需要在井壁上预留或现凿梁窝；后者可以用树脂锚杆将梁支座直接固定在井壁上。

2.3其他隔间

当竖井作为矿山安全出口时，井筒内必须设置梯子间，梯子间两平台之间的垂直距离不得大于8m，梯子斜度不得大于80°。梯子间除作为安全出口外，还可利用它进行井筒检修和卡罐事故处理。管路间和电缆间安设有排水管、压风管、供水管和各种电缆。为了安装和检修方便，管路间和电缆间一般布置在靠近梯子间的一侧。

3.立井井筒的结构

煤矿立井井筒一般为圆形。井筒自上而下可分井颈、井身、井底三个部分。根据需要，在井筒的某个部位还设有壁座。

3.1井颈

井颈是指靠近地表，井壁需要加厚的一段井筒（用于承受井架提升的动荷载及周围建筑物的静荷载，其深度在矿山一般为15—20m。）

3.2井身

井身是井颈以下到罐笼出车水平（副井）或箕斗装载水平（主井）部分，是井筒的主要组成部分。

3.3井底

井身以下部分为井底，其深度取决于提升过卷高度、井底装备要求和井底水窝的深度。主井（用于箕斗提运煤炭或矿石的井筒）的井底深度一般为35m—75m不等；副井（用于人员和部分下料、提升）的井底深度一般为10m左右；风井的井底深度一般为4—5m。

4.立井井筒的快速施工技术特点

4.1根据立井井筒直径、深度和地质条件，对机械设备进行合理配置，快速施工；

4.2施工中各工序之间要紧密联系，实现正规循环作业；

4.3井筒开凿后立即进行永久支撑井壁作业，不需要进行临时支护。这样做节省临时支护时间和材料，减少了施工过程，确保施工安全，有利于降低工程成本，提高企业的竞争力；

4.4每种类型的工作实现专业化，充分发挥主观能动性；

4.5掘砌高建造一般为3 ～ 5米，有利于深孔爆破的实施，充分发挥机械设备的优势；

5.预防措施

5.1先让后抗原则

（1）在掘进周边荒径中，开切竖向卸压槽，长度为一模段高，在井帮均匀开挖卸压槽（槽宽×槽深×槽间距=300×200×500～700mm），其内充填芦苇笆当粘土膨胀时，其膨胀土流入槽内空间，体现出“卸压”的效果。

（2）加强支护强度，加密钢筋布置，同时提高混凝土的强度，体现出“抗”的原则，使粘土出现膨胀时，能抗住膨胀压力。

5.2减少井壁的曝光时间

（1）组织足够的人力、材料和机械力快速分步开挖。先挖超前小井，使井筒中心超前小井低于工作面1m以上，以防止空气和井的温度差，然后刷帮，释放一些压力；

（2）在短时期内采用支撑开挖，小断面高速开挖，高度控制在2米，缩短冻土井帮暴露时间，减少位移；

5.3表土冻结段外壁混凝土掺防冻剂高效减水剂，以提高混凝土的早期强度，使混凝土强度24小时超过设计值的50%，72小时内超过设计值的80%，内壁套砌时掺放防裂密实剂，提高抗渗性，提高封水效果；

5.4掘进时井帮遇到异物要剔除，确保不因异物挤占空间致使砼井壁厚度不够；

5.5调整冻结方式，加强井筒外部冻结孔的流动量，减少冻结孔内的流动量，使井帮内冻结总流量不变，冻结温度下降，减少冻胀力的粘土层，且不降低冻结壁厚度；

5.6加强已暴露井壁的位移观测，掌握粘土层膨胀率。在厚粘土层或膨胀粘土层的施工过程中，当井帮位移太快或膨胀量过大时，在混凝土墙和井帮之间铺设50毫米厚的聚苯乙烯泡沫塑料板，以缓解粘土层的扩展空间和减少在低温下对混凝土强度的影响；

5.7进行内冷变形应力，冻结壁变形，井壁钢筋温度等内容的监测，利用科学的方法和可靠的数据来指导施工；

5.8提前准备背板等应急物资，当发现变形膨胀较大时，在外壁和井帮之间的路段采取加厚泡沫塑料板厚度等措施。如井帮位移过大时，每20米添加槽钢威尔斯圈，加强外墙的支持。井圈铺设在钢筋外侧井帮上，当井帮早期混凝土凝固后进行浇注；

5.9通过信息化建设，加强和冻结单位、科研部门的密切合作，做好预测预报，掌握冻结管偏斜和冻结壁的相关参数，观察冻结壁位移的变化，及时采取相应的施工措施；

5.10如果探明含水层的水压力很高，水量是非常大的，并且有供水源时，探放水不能消除水患时，应采取工作面注浆或地面预注浆等措施进行处理，防止淹井。

6.结语

近几年来，我国的煤炭行业基本建设快速发展，建井技术与工艺不断更新进步与完善。我们要适应行业技术变革，优化统一立井掘砌施工的先进模式、技术规范和管理要求，科学指导实施，提高施工水平，促进立井项目管理创新与发展，实现企业管理的“模式化、机械化、标准化、专业化”要求。加快立井施工速度，缩短矿井建设工期，积极为我国的经济建设做贡献。

参考文献：

[1]朱学胜.获各琦銅矿深立井快速施工工艺优化及管理研究.2011-09-01