立井井筒深厚冻结表土段快速施工实践

立井井筒深厚冻结表土段快速施工实践
江军
【摘要】郭屯煤矿副井井筒冻结表土段凿井施工中,采用小型挖掘机配合中心回转式抓岩机进行掘进,降低了劳动强度,加快了施工速度,取得了掘砌外壁最高月成井达193m的好成绩.该项技术已被评为国家级工法,我国建井行业正在积极推广应用.【期刊名称】《建井技术》
【年(卷),期】2008(029)006
【总页数】2页(P8-9)
【关键词】立井井筒;冻结表土段;小型挖掘机;中心回转式抓岩机;快速施工
【作者】江军
【作者单位】中煤第五建设公司第三工程处,江苏,徐州,221140
【正文语种】中文
【中图分类】TD265.3+4
1 工程概况
山东巨野矿区郭屯煤矿设计生产能力2.4Mt/a，立井开拓，主、副、风3个井筒
均处于同一工业广场内，其中副井井筒掘砌工程由我处施工。

该井筒净直径6.5m，井深879.3m，冲积层和风化基岩段采用冻结法施工，冻结深度702m；冻结段掘砌深度为688m，钢筋混凝土井壁。

井筒冻结段井壁主要技术参数见表1。

表1 副井井筒冻结段井壁主要技术参数序号垂深/m井壁厚度(内/外)/mm配筋规
格混凝土强度等级10～140650/550ϕ25@250C302140～
230650/650ϕ28@250C403230～330800/800ϕ28@250C504330～
450950/950ϕ30@250C605450～5101200/1050ϕ32@250C606510～6171200/1200ϕ32@250C757617～6881400/500ϕ28@250C75
副井井筒自上而下穿过第四系、上第三系冲积层和二叠系上石盒子组地层。

冲积层总厚度为587.1m，其中第四系为137.4m，上第三系为449.7m。

第四系地层由
细砂、粉砂、粘土质砂、粘土、砂质粘土等组成，其中粘土层累计厚度为83.80m。

上第三系地层由粗砂、中砂、细砂、粉砂、粘土质砂及粘土、砂质粘土、钙质粘土相间沉积而成，其中粘土层累计厚度为287.0m。

2 施工方案
副井井筒冻结表土段采用小型挖掘机配合中心回转式抓岩机进行掘进，整体下行金属模板浇筑外壁，掘砌段高2.5/3.6m(一般情况下，井筒掘砌段高为3.6m；膨胀
粘土段及冻土进入荒径前，掘砌段高为2.5m)；采用1.2m高的装配式金属模板浇筑内壁，倒模法施工。

井筒主要施工机械化配套设备见表2。

表2 副井井筒主要施工机械化配套设备序号设备名称规格型号数量1永久井架1)1架2主提升机JKZ 2 8/15 51台3副提升机2JK 3 5/18E1台4矸石吊桶
5/4/3m33/3/2个5混凝土吊桶DX 33个6稳车JZA，JZ2共17台7抓岩机
HZ 62台8装载机ZL 501台9排矸汽车10t4辆10扇风机TFJ 9 252台113层
吊盘2)ϕ6 2m，层间距4m1个12外壁模板3)ϕ7 8/8 1/8 4/8 9m各1套13内
壁模板4)ϕ6 2m(块模)15套14空压机5L 40/8，SA120A各2台15挖掘机
CX55B1台
注：1)业主提供；2)增加圈梁；3)段高2.5/3.6m；4)段高1.2m。

3 施工工艺
(1)掘进
根据井筒表土层厚、荒径大(最大荒径11.3m)的特点，为了加快施工速度，表土段采用小型挖掘机挖掘和配合中心回转式抓岩机装土。

挖掘机与中心回转式抓岩机配合作业时，井下2个吊桶交替装土提升，为挖掘机
提供足够的作业空间。

每个段高掘进时，先以小断面掘进1.8m左右，然后刷帮，再全断面掘进至设计段高。

小断面掘进施工刚开始时，挖掘机位于两喇叭口连线的垂直方向上，靠近井壁处，与中心回转式抓岩机同时挖罐窝，然后在吊桶两侧同时装土。

如遇致密强塑性粘土，先用挖掘机松动后堆在罐窝旁边，边松动边积土，下罐后，由抓岩机装入吊桶中；刷帮时，挖掘机边刷边积土，抓岩机装土。

(2)铺设泡沫塑料板
每个段高掘进完毕并找够荒径后，用铁钉将聚苯乙烯泡沫塑料板钉在井帮上。

泡沫塑料板可延缓冻结压力作用，并起到保温隔热，改善现浇混凝土井壁养护条件的作用。

(3)绑扎钢筋
工作面找平后，按照规范及设计要求绑扎好钢筋。

钢筋绑扎要做到横平竖直。

(4)立模
采用3.6m高的单缝式液压可伸缩整体下行金属模板浇筑外壁。

该模板设有双面刃脚和翻转挤压式受灰合茬窗口，能保证合茬部位混凝土井壁双层重叠，平整密实。

工作面找平后，将模板落至工作面，由专人按井筒中心线校正后，开始浇筑混凝土。

(5)混凝土浇筑
混凝土由地面搅拌站拌制，底卸式吊桶下料。

底卸式吊桶入井后，先将混凝土卸入吊盘下层盘上的受灰分灰器中，之后经吊盘下悬吊的6路橡胶软管和模板上口的
弯管入模。

入模后的混凝土用风动振动棒振捣密实。

4 施工情况
副井井筒冻结施工单位为兖矿集团新陆冻结安装公司。

井筒采用一次冻全深方案，共布置外(孔深605m)、中(孔深702/605m)、内(孔深702/590m)及防片帮(孔深235m)4圈冻结孔。

井筒于2005-06-28开机冻结，10月18日冻结壁交圈，随后进行试挖，试挖
30m后进行正式开挖。

到2005-12-25，井筒掘进至垂深320m处。

该段工作面
井帮温度为正温，冻土未进入荒径，掘砌外壁月成井平均为145m，最高为193m。

据专家分析，此时的井筒冻结情况不能满足井筒继续掘进的要求，故决定停止掘进，进行第1次套内壁施工。

到2006-01-22，套内壁施工结束。

320m深以上井筒套内壁施工完毕，又经过一段时间冻结，于2006-03-05开始
继续向下掘进，此时工作面井帮温度为-1℃，冻土刚进入荒径。

到2006-04-28，井筒掘进至垂深495m处，工作面井帮温度为-10℃，冻土进入荒径3m。

到
2006-06-14，井筒掘进至垂深585m处，已接近风化基岩段(壁座上口位置)；此
时井筒已冻实，工作面井帮温度达到-17℃。

该段冻土进入荒径太多，掘进难度较大，已发挥不了机械化的优势，掘砌外壁月成井平均仅为80m。

接着进行壁座段
掘砌施工，随后进行第2次套内壁施工。

到2006-07-24，第2次套内壁施工结束。

冻结基岩段采用钻爆法掘进，于2006-08-01开始施工；到2006-09-08掘进至
垂深678m处后，进行10m壁座段掘砌施工(至垂深688m位置)，随后进行第3
次套内壁施工。

到2006-09-28，套内壁施工结束。

至此，冻结段688m井筒掘
砌施工全部结束。

5 结语
郭屯煤矿副井井筒冻结表土段凿井施工中，实现了挖掘机和中心回转式抓岩机的配套使用，提高了机械化程度及劳动效率，降低了劳动强度，加快了施工速度，取得了冻结表土段掘砌外壁最高月成井达193m的好成绩。

该项技术已被评为国家级
工法(立井冻结表土段机械化快速施工工法(YJGF224-2006))，我国建井行业现正在积极推广应用。

该项技术(工法)适用于大直径井筒(净直径大于等于6m)冻结表土段凿井工程；尤其是冻土进入荒径前，其快速施工的优势更为明显。

该项技术存在柴油挖掘机尾气重、作业环境较差的缺点。

为此，我处在施工中逐步对挖掘机进行改进，现已将其改造成了电动挖掘机，克服了这一缺点。

另外，我处在淮南矿业集团朱集煤矿副井等大直径立井井筒冻结表土段施工中，已成功地采用了2台电动挖掘机配合中心回转式抓岩机进行掘进；并且实践表明，采用这种施工方法，该项技术快速施工的优势更加突出。