浅析大直径深立井井筒快速施工技术

于清亮

【摘  要】论文以内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司红庆河煤矿主井井筒快速施工为例，简要介绍大直径深立井井筒施工机械化配套施工方案、快速施工方法以及施工经验。

【Abstract】Taking the rapid construction of main shaft in Hongqinghe Coal Mine of Inner Mongolia Yitaiguanglian Coal Chemical Company Limited as an example， this paper briefly introduces the supporting construction scheme， rapid construction method and construction experience of large diameter deep shaft construction mechanization.

【关键词】深立井;机械化作业;快速施工

【Keywords】deep shaft; mechanized operation; rapid construction

【中图分类号】TD262                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）01-0158-02

1 工程概况

红庆河煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗南部，距新街镇11km，国道（包头—茂名）G210高速公路及其辅道从本区东部通过。

主井井筒深度787.000m（不包括锅底铺底厚度），净直径9.5m。井深689m以上采用冻结法施工，689m以下采用普通法施工，井筒支护方式为钢筋混凝土双层复合井壁或单层井壁（见表1）。

井筒穿过岩层情况：本区被第四系所覆盖，井检孔揭露地层层序划分为：第四系（Q）、白垩系（K）、侏罗系（J）、三叠系（T）。

井筒水文地质情况：区内地下水的水力性质及赋存条件的不同，可划分为松散岩类孔隙潜水含水岩组;碎屑岩类孔隙、裂隙承压水含水岩组。

井筒涌水量预算：井筒涌水量预算仅对井筒检查孔揭露的含水岩组为预算范围，井筒总涌水量为386m3/d。

2 施工方案

在准备期内完成地面临时设施、凿井措施工程施工。待冻结钻孔施工完成，破除灰土盘施工冻结沟槽时，同时施工井架基础。待冻结施工单位检测冻结壁已形成，建设单位下发试挖通知后，方可进行井筒试挖。施工临时锁口，短段掘砌井筒至井深30m，安装两盘，吊挂管线，进行井筒的正式掘砌施工。井筒掘砌施工采用立井综合机械化配套作业线，短段掘砌混合作业方法施工。配备三套单钩提升系统，座钩翻矸;表土及强风化基岩段采用人工配合挖掘机掘进;风化基岩和基岩段采用9臂伞钻打眼，中深孔光面光底爆破，2台中心回转抓岩机配合2台CX75挖掘机装岩;液压伸缩整体下移式金属模板砌壁。

冻结段内壁砌筑采用装配式金属模板，自下而上连续砌筑完成。与井筒相连接的硐室开口部分井筒同时施工。

3 机械化作业线配备

在井筒施工中，根据现场条件，凿井装备的选择以满足井筒快速施工、保证施工质量和安全为原则，尽量配备机械化程度高的大型设备，具体配备如表2所示。

4 施工方法

4.1 临时锁口施工

锁口段施工前，首先根据矿方提供的井筒十字桩，标定井中位置，根据中心确定冻结段荒径位置，然后根据水准基点，控制井口高程。

临时锁口绝对标高为+1360.000m，相对标高（±0.000m），设计净直径12706mm，高度12m，厚度400mm，C40钢筋砼浇筑。临时锁口在凿井提升系统形成且冻结交圈满足开挖条件后施工，采取短段掘砌，根据冻土发展情况，合理选择模板段高。

掘进采用小型挖掘机直接破土装罐为主，人工铁锹、风镐刷帮为辅。若土层较稳定，可采用整体模板砌壁，若不稳定，采取井圈背板支护，防止片帮。

4.2 冻结段外壁掘进施工

根据冻结情况合理选择开挖方案，未冻实砂土层以挖掘机抓土为主，先抓取中间罐窝，再抓四周土层，最后人工刷帮至设计尺寸。

已冻实表土层及风化基岩段采用9臂伞钻配YGZ-70型凿岩机凿岩，B25×5000mm六角中空合金钢钎配Φ55mm十字型合金钻头打眼，爆破材料采用防冻水胶炸药和抗杂散秒延期电雷管，脚线长度6.5m;采用地面动力电源起爆。光面、光底、弱震、弱冲爆破技术。

4.3 装岩、提升

抓岩机抓岩的顺序为：抓出罐窝—抓取边缘岩土—抓井筒中间岩土。

采用中心回转抓岩机出矸，挖掘机清底。布置三套单钩提升，矸石上井后经溜矸槽溜入地矸仓，再由自卸式汽车排入工厂指定场地。

4.4 内壁套筑施工

在井筒外壁全部施工完毕后，进行内壁套筑。采用平行作业方式施工，钢筋绑扎、浇筑砼平行作业。内壁套筑施工作业包括：除霜、钢筋绑扎、立模板浇灌砼。在吊盘下层盤钉塑料板、绑扎钢筋、浇灌混凝土。吊盘下层盘悬吊的辅助盘作为洒水养护和拆模工作盘。

模板组立完成操平找正并固定牢靠后即可进行砼浇筑施工，砼浇筑时要对称均匀下灰，每浇筑一定高度后，接长钢筋，绑扎环筋，接着组立模板。如此循环上升，直至套壁施工完成。采用12套1.0m高组合式金属模板自下而上倒模砌筑。

4.5 与井筒相连硐室施工

4.5.1 尾绳更换硐室

由于冻结管穿过了尾绳更换硐室，外壁施工过程中与井筒连接的2m硐室与井筒同时掘进，然后进行内壁套筑时口部成井，剩余部分待套壁后再进行掘砌施工，硐室开口以不破坏冻结管为原则。硐室的剩余部分采用下行式分层掘进，将爆落的矸石用耙斗机擭入井筒，随掘随锚喷作临时支护，并施工锚索进行加强支护，待整个断面掘出之后，由里向外分段连续浇筑混凝土，进行永久支护，组合模板砌壁，并预留钢筋接茬。完成连接处的掘砌施工。

4.5.2 箕斗装载硐室施工

采用与井筒同时施工法。当井筒施工到硐室位置时，采用分层自上而下施工，根据硐室高度分三个分层，上室为第一层，中室为第二层，下室及底部为第三层[1]。整体掘进，到第一分层底板时，开始浇筑混凝土。硐室掘出后，先进行锚网喷+锚索一次支护，确保顶帮安全。永久支护时先绑扎钢筋，然后组装墙体及拱部模板，硐室模板与井筒模板同时组立，并留出钢筋接头，施工中要保证浇灌砼工作的连续性。

5 施工经验

①机械化作业线：井筒施工装备了以三个提升绞车、大吊桶、大模板、新型伞钻、座钩式自动翻矸、中型挖掘机、中心回转抓岩机、汽车排矸为主体的立井机械化配套作业线，综合施工机械化程度高。

②先进的施工工艺：伞钻凿岩，实施中深孔光面爆破，合理设计爆破参数，以提高炮眼利用率和循环进尺。井筒冻结段外壁和基岩段均采用短段掘砌混合作业，液压自动脱模，整体移动式金属模板砌壁，内壁套砌采用组合模板，多层吊盘平行作业，连续不间断施工。

【参考文献】

【1】崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.