全深凍結(jié)井筒快速施工技術(shù)研究與應(yīng)用

邱新財(cái) 韓寶剛

（內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤炭經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)規(guī)模勢(shì)頭強(qiáng)勁。在市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下，新建、改擴(kuò)建礦井項(xiàng)目不斷增加，要求井筒施工工期短、質(zhì)量高。 但井筒掘進(jìn)施工面臨的地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒施工排水能力有限、井筒涌水往往導(dǎo)致井筒施工速度緩慢、井壁質(zhì)量差等問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)討論研究采用凍結(jié)法施工， 合理安排工序穿插，保證了掘進(jìn)安全，提高了掘進(jìn)速度，取得了連續(xù)四個(gè)月進(jìn)尺達(dá)到百米以上。

1 概況

巴彥高勒井田位于呼吉爾特勘查區(qū)的南部， 行政區(qū)劃屬鄂爾多斯市烏審旗烏蘭陶勒蓋鎮(zhèn)管轄。 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為4.00Mt/a。采用立井開拓，井筒采用全深凍結(jié)施工，副井井筒深度644.513m，井筒凈直徑9m。 根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料顯示該井筒表土層深90m，基巖風(fēng)化帶處在白堊系地層年代，白堊系地層厚度為160m，井筒技術(shù)特征見表1。

表1 井筒主要技術(shù)特征表

2 施工方案及工藝的確定

2.1 施工方案

井筒設(shè)計(jì)為鋼筋砼井壁結(jié)構(gòu)。外壁采用短段掘砌施工方案，整體金屬下行模板砌壁， 掘砌段高為2.5/4.0m （表土段段高2.5m），內(nèi)壁采用金屬裝配式模板自下而上一次套內(nèi)壁施工。

2.2 施工工藝

2.2.1 井筒凍結(jié)表土段掘砌施工

凍結(jié)表土段采用立井凍結(jié)表土機(jī)械化施工工法組織施工，采用兩臺(tái)中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)配合挖機(jī)掘進(jìn)， 采用整體金屬下行鋼模板（段高2.5m）。 掘進(jìn)時(shí)，先掘凈徑以內(nèi)的土層，段高掘夠2.0m左右，刷幫至荒徑。 然后在全斷面下掘到掘進(jìn)段高砌外壁，采用掛圈鋪網(wǎng)臨時(shí)支護(hù)，防止抽幫事故發(fā)生。每段井壁間應(yīng)做好鋼筋及井圈連接，防止井壁下沉。

井壁砼由地面攪拌站配制，封口盤形成前，通過(guò)溜槽入模。封口盤形成后，采用底卸式吊桶下料入模，入模砼采用振動(dòng)棒分層震搗密實(shí)。 試挖段深度以30m 左右為宜。

2.2.2 井筒凍結(jié)及基巖掘砌施工

（1）掘進(jìn)。 采用SJZ-8A 型傘鉆配YGZ-70 型鑿巖機(jī)鑿巖，B25×5 000mm 六角中空合金鋼釬配Φ55mm 十字型合金鉆頭打眼，爆破材料采用防凍水膠炸藥和抗雜散秒延期電雷管，腳線長(zhǎng)度6.5m。 采用光面、光底、弱震、弱沖爆破技術(shù)，井筒凍結(jié)基巖段采用立井機(jī)械化快速施工工法進(jìn)行施工， 該工法已被建設(shè)部評(píng)為國(guó)家級(jí)工法。 應(yīng)用該工法施工，有利于提高工人的操作技術(shù)水平及實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)。

（2）裝巖排矸。 采用挖機(jī)配合中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)出矸裝罐，小型挖掘機(jī)清底。 布置兩套單鉤提升，矸石上井后經(jīng)溜矸槽溜入地矸倉(cāng)，再由自卸式汽車排入工廣指定場(chǎng)地。

（3）砌壁。 雙層井壁段外壁采用整體金屬下行刃腳模板砌筑，模板由直模和刃腳兩部分組成，刃腳通過(guò)手拉葫蘆與模板連接（另配6 根保險(xiǎn)繩），模板由地面穩(wěn)車懸吊。 模板段高根據(jù)圍巖穩(wěn)定性及凍結(jié)情況合理確定，采用4.0m 施工段高砌壁。

外壁模板的施工工藝：在工作面掘夠一個(gè)施工段高找平后，校正刃腳、綁扎鋼筋，再用砂子回填豎向鋼筋的搭接部分，最后落模板找正、澆灌砼。

砼由地面攪拌站配制， 根據(jù)不同深度井壁砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求，及時(shí)調(diào)整配合比。 砼輸送采用底卸式吊桶接砼下井，吊盤上設(shè)接灰槽，經(jīng)吊盤下懸吊的鋼絲鎧裝耐磨膠管對(duì)稱入模。 入模砼采用插入式震動(dòng)棒通過(guò)合茬窗口進(jìn)行分層振搗。 每段砼澆筑時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行砼的入模溫度及坍落度控制。

井壁豎筋可采用直螺紋機(jī)械連接，并嚴(yán)格按照《鋼筋直螺紋接頭技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 環(huán)筋采用搭接連接。

砼入模每次澆筑混凝土厚度不得超過(guò)300mm， 振搗分布間距一般為300～400mm，不得有漏振和震動(dòng)棒碰撞鋼筋的情況。

3 快速施工工藝

3.1 井筒進(jìn)入白堊系段后，凍結(jié)恰到好處，凍結(jié)壁在荒徑位置，解決了礦井的涌水，體現(xiàn)凍結(jié)一體化優(yōu)勢(shì)。 凍結(jié)表土段掘砌施工時(shí)井筒采用DC-60 挖掘進(jìn)配合HZ-6 型大抓，不用放炮，省去一道工序。

3.2 凍結(jié)壁進(jìn)入荒徑后，采用多上風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)掘進(jìn)，配合人工開幫，有時(shí)用風(fēng)鎬開槽再用挖掘機(jī)開挖，風(fēng)鎬開不成時(shí)利用挖掘機(jī)安裝破碎錘進(jìn)行開挖。

3.3 井筒井口攪拌站距離井口近， 利用直道下灰罐速度較快，井口也不需要太多人，節(jié)約了攪拌下灰時(shí)間。 提升采用5m3大吊桶，下灰時(shí)采用3m3的灰罐，打灰速度快，節(jié)約了打灰時(shí)間。

3.4 在大斷面施工中， 采用先進(jìn)的大型設(shè)備及合理的工序穿插，提高了掘進(jìn)速度。

4 效果分析

利用凍結(jié)一體化的優(yōu)勢(shì)及先進(jìn)的設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)， 合理地采用以上施工方案及施工工藝， 該井筒在不到九個(gè)月的時(shí)間施工到底，曾連續(xù)四個(gè)月達(dá)到月均百米以上，比計(jì)劃提前兩個(gè)月完成施工任務(wù)，為公司早日投產(chǎn)創(chuàng)造了條件。