淺談煤礦立井井筒施工方法

徐 楊

（中鐵十九局集團第一工程有限公司第六項管部，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 煤礦立井井筒的概述

1.1 煤礦立井井筒特點

煤礦立井井筒的特點是挖掘深度深一般在100米到800米；開掘斷面積大一般在5米以上；由于挖掘深度大井筒會超越多種地質構造這就造成水文地質條件復雜；同時煤礦立井相對于平巷而言，不僅施工難度大，技術復雜，整體施工工期長一般能占到礦井建設周期的30%～40%。

1.2 煤礦立井的常見施工方法

當煤礦建設在具有第四紀沖積地層的地域時，開鑿立井井筒要穿過表土與基巖兩個部分。在表土穩定時立井的常見施工常采用普通的人工挖掘施工，當立井開掘到表土松軟穩定性較差地質構造時，均須采用特殊鑿井方法如鉆井和沉井方法。

2 立井施工的基本工藝

首先必須在井口安裝鑿井的井架，并在井架上安裝天輪平臺和卸矸平臺。同時進行井筒鎖口施工，在立井井筒進入正常施工之初，不論何種施工方法，都必須進行鎖口，只有鎖口作業完成后才能固定井筒位置，在井口鋪設井蓋封嚴井口和安裝吊掛臨時支架或井壁。另外，在井口周圍安裝鑿井提升機、鑿井絞車，建造空壓機房、通風機房和混凝土攪拌站等輔助生產車間。待一切準備工作完成后，才能進行井筒的掘進工作。立井普通法施工的一般順序是：自上而下掘進，當井筒掘進到一定深度后，再由下向上進行砌壁作業。每一段高內的工藝順序是先打眼放炮、再裝巖出矸，最后進行砌壁。在有橫巷的煤礦建設立井也可采用反井施工法，反井施工法就是在立井建設工程中，不從上向下開挖，而從其下口開始自下而上施工。反井施工時，可全斷面一次掘進，也可采用導井法。采用導井法施工時，是先從其下口向上進行小斷面開挖，待與上口貫通后再從上向下擴挖。

3 立井井筒各階段的施工方法

3.1 立井井筒鎖口施工方法

立井井筒鎖口可以是永久性施工，也可采用臨時鎖口施工。但是立井井筒鎖口工作應在井筒具備開工建設條件后施工，當鎖口處于沖積層，掘進采用挖掘機或人工掘進，吊桶提升應采用提升機；鎖口處于巖石中，采取淺孔控制爆破掘進。鎖口掘進時，應根據井幫周邊地質穩定情況采取錨網噴或掛井圈背板等可靠的臨時支護措施，混凝土支護時可采用裝配式金屬模板、繩捆模板；采用砌磚結構臨時鎖口，則應在施工一段永久井壁后，在其上方砌筑磚墻臨時鎖口，磚墻外側灌防水砂漿；采用磚+混凝土結構的臨時鎖口，則下部按照素混凝土結構施工下部鎖口段，然后在其上砌磚。確定合理的掘砌段高。鎖口段施工時，要求風硐口、安全出口等應采取混凝土或鋼結構等封閉措施。如果鎖口為臨時鎖口，井頸上部的臨時井壁和井口臨時封口框架組成，在后期砌筑永久井壁時還要拆除，常用磚石、砌塊或混凝土砌筑。臨時鎖口的深度一般為2～3m。若是永久鎖口，指井頸上部的永久井壁和井口臨時封口框架。永久鎖口深度視井筒設計而定。

3.2 立井井筒井幫維護方法

隨著立井井筒施工的延續，對于井幫的維護是至關重要的，直接關系到立井掘進的安全，目前我國在井幫支護中常采用井圈背板法和凍結法。

井圈背板法大多用于地質結構穩定的巖層，施工時在掘井工作面架好槽鋼井圈，然后在井圈后插入背板支護。掘進時要嚴格按程序作業，每掘井1～1.5m，就需要安裝一次井圈和背板。

凍結法: 一般用于地質構造松軟和涌水嚴重巖層，施工時先在立井井筒周圍打一定數量的孔，并在孔內安裝凍結器，凍結器內裝有凍結管和供液管，在地面冷凍站的低溫鹽水在凍結管中循環環流動時，吸收其周圍巖層的熱量，將周圍巖層凍結，形成凍結圓筒。

3.3 立井井筒永久支護方法

立井井筒永久支護方法很多，早期立井井筒永久支護一般以料石和青磚砌塊為主，后來逐步發展為噴射混凝土永久支護方法，目前我國立井井筒大多采用現澆混凝土永久支護。

現澆混凝土永久支護根據采用的模板形式劃分，主要分為金屬活動模板短段筑壁和液壓滑模長段筑壁。

金屬活動模板短段筑壁的作業是穿插在掘進出矸工序之中進行的，當工作面掘進夠一個模板高度后，即開始進行筑壁工作。筑壁完成后清除模板下座底矸石，進行打眼放炮和出矸，然后再轉入下一個循環的筑壁工作。

井筒采用機械化作業施工時，混凝土的澆灌作業工藝流程由下列環節組成：①骨料篩洗→②上料→③貯存→④計量→⑤輸送→⑥攪拌→⑦下井→⑧二次攪拌→⑨澆灌、振搗→⑩混凝土掩護。在混凝土下井前，應在上一砌壁段混凝土達到初凝的情況下進行脫模并完成即將砌壁段的立模等工作。上述施工環節中，①～⑥環節組成混凝土的攪拌系統或機組，⑦環節為下料系統，⑧～⑨環節組成澆灌系統。三個系統之間和系統內部的組合形式，應根據井上下空間、施工速度、技術設備條件等因素而定，在確定施工工藝的基礎上，制訂勞動組織。

液壓滑模長段筑壁適用于長段作業方式，它是當井筒完成大段高掘進后，用液壓爬升模板由下而上連續澆筑混凝土井壁的工藝。按液壓爬升的方式，又有壓桿式和拉桿式。前者利用井壁混凝土內的豎向鋼筋為承壓支柱，將模板隨混凝土的澆筑水平不斷地升高。一般每澆灌300mm厚的混凝土上滑一次模板，直到與上段井壁銜接。拉桿式液壓滑模的支承爬桿安裝在兩層吊盤的圈梁上，模板通過液壓千斤頂順承拉爬稈上滑，爬完吊盤層間行程后，再上提吊盤一個段高，繼續澆灌混凝土。

液壓滑模長段筑壁中的澆灌作業流程，與活動模板短段筑壁過程基本相似。不同之處在于：一是液壓滑模筑壁混凝土凝固時間較短，而且在時間上與澆灌混凝土平行；二是脫模與立模工序在模板滑升中同時進行；三是模板連續滑升和澆灌，只有最后一個井壁接茬；四是由于初凝脫模時間較短，剛脫模的混凝土井壁有時有粘塊掉皮等現象。

結語

立井井筒施工方法諸多，筆者按照煤礦立井井筒的施工順序敘述了一些常用的施工方法，隨著開采技術的發展，各種新的施工方法將會不斷得到應用，會大大加快建井速度，并不斷提高施工質量。

[1]煤礦立井井筒延深施工方法與方案選擇[J].中圖科技博覽，2013.