主井井筒冻结破坏修复例析

主井井筒冻结破坏修复例析
一、塔然高勒矿井主井井筒修复段简述
塔然高勒矿井位于内蒙古鄂尔多斯市境内，行政区隶属杭锦旗及达拉特旗，地处鄂尔多斯高原东北部。

塔然高勒矿井设计年生产能力为10Mt/a。

塔然高勒矿井主、副、风井均在同一工业广场内，主井坐标为X：4429908.711，Y：36602965.936，Z：1493.500；主井井筒设计标高+1493.5m，净径φ8.2m，井筒全深696.9m。

在2008年8月份施工至487m时遇到含水层，涌水量较大，普通无法进行施工，经专家论证采取冻结法进行施工。

并于2009年5月份开始冻结，10月份开始排水，在排水过程中出现井壁因冻结造成的破裂、混凝土大片脱落现象，且局部钢筋弯曲严重，影响井筒的设备安装、提升能力及使用年限，甚至无法正常使用的一连串问题。

所以在2009年12月28日～12月29日，召开了塔然矿井井筒破坏段井壁修复及治水方案论证会，决定采用“先挖后支”方案进行井筒的修复工作，在施工期间继续维持冻结。

井筒修复段为123-488m，工程量为365 m，永久支护均采用双层钢筋砼井壁。

二、井壁破坏原因分析
2009年12月28日～12月29日，神华杭锦能源公司组织国内有关专家，并在内蒙古自治区杭锦旗召开了塔然矿井井筒破坏段井壁修复及治水方案论证会，经过专家分析认为软岩地层扰动、泥化、冻结压力、混泥土水侵冻胀等是造成井壁破坏的主要原因。

三、井筒修复方案
3.1井筒修复段组成部分
井筒修复段工程量由两部分组成，一是拆除部分工程量，二是永久支护工程量。

3.1.1拆除部分工程量
井筒拆除段的工程量为365m，并分为三段，A段（123～288m）为165 m，B段（288～388m）为100 m，C段（388～488m）为100m，A和B段拆除深
度为800mm，C段拆除深度为1000mm，三段原井壁设计为单层钢筋砼支护，并且在排水过程中对此段进行打锚杆、挂网增强支护。

三段原设计均为单层钢筋混凝土结构，壁厚均750mm，混凝土强度等级均为C45，竖筋φ20@300，环筋φ22@200，环搭接长度770m，站筋采用直螺纹连接，钢筋保护层为100mm。

增强支护采用锚杆、网配以钢带进行支护，并在金属网上铺设一层菱形网。

锚杆规格为φ18×1800mm，金属网规格为φ6.5×1100×2500mm，菱形网规格为规格1500×2700mm，钢带采用φ18的圆钢焊接而成，规格为80×2700mm。

3.1.2永久支护部分工程
井筒永久支护修复段的工程量为198m，分为两段A段为290-388m，工程量为98m，内外双层井壁，外壁为单层钢筋砼，砼厚度为300mm，内壁为双层钢筋砼，砼厚度为500mm；外壁砼强度为C50，内壁290-338m段砼强度為C70，338-388m段砼强度为C80；B段为388-488m，工程量为100m，内外双层井壁，外壁为单层钢筋砼，砼厚度为300mm，内壁为双层钢筋砼，砼厚度为700mm；外壁砼强度为C50，内壁388-438m段砼强度为C70，438-488m段砼强度为C80。

3.2 施工方法
先从上往下依次施工外壁，然后再从下往上依次套壁。

3.2.1外壁施工方法
3.2.1.1 A段的施工方法
（1）、当井筒套壁至488m结束后，先把吊盘提至290m处，后拆除290m 以下井壁，段高为1400mm，荒半径为4900mm，此段为过渡段，采用坐底圈配以净半径为3350mm，高度1200 mm的金属模板进行稳模支护。

（2）、紧接着下一模拆除段高为3900 mm，采用半径为4630mm，高度为3700 mm的整体大模板进行稳模支护，这一模也为过渡段，主要考虑到导向板的高度为200mm。

（3）、再下一模的拆除段高为3700 mm，采用半径为4630m，高度为3700 mm的整体大模板进行稳模支护，以掘进段高3700 mm为循环段高往下进行修复外壁，修复至388m处停止施工。

3.2.1.2 B段的施工方法
（1）、修复至388m处时，把整体大模升井，从新加工成半径为4830mm，高度为3700 mm的整体大模，在此同时把吊盘直径扩大为9200mm，然后往下继续施工，第一拆除段高为3900 mm，采用半径为4830m，高度为3700 mm的整体大模板进行稳模支护，这一模为过渡段，主要考虑到导向板的高度为200mm。

（2）、再下一模的拆除段高为3700 mm，采用半径为4830m，高度为3700 mm的整体大模板进行稳模支护，以掘进段高3700 mm为循环段高往下进行修复外壁，修复至488m处结束。

3.2.2内壁施工方法
外壁施工结束后，把吊盘改造直径为7800mm，从488m处往上进行套壁，第一模板采用坐底圈配以1200 mm的金属模板进行稳模支护，以上采用9套1200 mm的钢模板进行套壁支护（备用一套）。

3.3 施工工序
拆除锚杆、金属网——打眼——装药、放炮——刷帮、找平——绑扎钢筋——稳模——浇筑混凝土
3.3.1 拆除锚杆、金属网
吊盘升到位时，在二层吊盘上先使用扳手把锚杆的螺栓卸掉，并把锚杆盖板取下，再把钢带先取下，最后把金属网、菱形网取下放置吊盘上适当位置，并再装至吊桶提升至地面。

如果锚杆螺栓卸不掉或金属网取不下来，采用氧气、乙炔割枪从上往下把锚杆从紧贴井壁处割掉，在取下来，使用烧焊时及时编制措施。

3.3.2打眼
采用YT-28风锤，配以长度为1.5m钎杆及φ42钻头沿井壁一周打水平眼，并及时扫眼，再用麻花钻套眼，钻杆长度为1.2m，钻头φ42。

因段高为3.7 m，一次无法打成全部的炮眼，人员操作高度不够，分为两个段高打眼，先把上部打好，段高控制在2 m，松吊盘，再打下部眼（1.7 m）。

在打下部最底部眼时，两排炮眼间距为300～400 mm，但必须持平，段高要控制好，决不能大或小，以上眼间排距控制在600 mm左右。

3.3.3装药、放炮
一个段高放炮分四次，分为上下左右四个部位。

先放上部的一半井壁，然后松吊盘，放剩下一半，再松吊盘，放下部的一半，最后放剩下一半。

3.3.4刷帮、找平
炮后及时刷帮、找平，采用YT—24风锤及G10 风镐进行施工，起爆上部炮眼可以直接装药放炮，放下部炮时即可把第一炮后的帮同时刷出，即是先刷帮、后装药，特别是最下部一定要找平，不能过高或过低。

严禁段高不够，段高可以放大100～200 mm。

3.3.5钢筋绑扎
段高够时，即可绑扎竖筋，然后扎环筋，环筋的半径一定要够大，扎钢筋时，就可以下黄砂，黄沙用蛇皮口袋装成，找平底板。

3.3.6稳模
钢筋绑好后，即可松大模，在松大模时，要把龙门口清理平整，特别注意刃脚部位，挂、碰到钢筋，松时要慢，多松，少起，如一侧碰到钢筋，即可多松此侧的大模绳。

中线、水平一定要找好。

喷大模油时，要涂喷均匀，并全模板。

如井壁破坏太大，可用风锤打眼，采用短钢筋植入下部井壁内，在上面堆放黄砂袋，但尺寸不能超出井壁。

3.3.7浇筑混凝土
浇筑混凝土时，要下灰均匀、对称，并经常振捣，第一车灰要坍落度取下线，中间可放大，合龙门时取下线。

四、结束语
综上所述，通过反复的试验和摸索，塔然高勒矿井主井在2010年5、6、7三个月施工当中每个月均超出90米的好成绩。

在2012年发布的QC小组成果获得了2012年“全国煤炭建设工程优秀QC小组成果发布会”一等奖。