浅谈快速凿井技术在矿山井筒施工中的应用

浅谈快速凿井技术在矿山井筒施工中的应用

辽宁东煤基本建设有限责任公司竖井施工项目部，针对各个施工井筒的工程特征、地质条件和交通、供电等现场实际，采用快速凿井技术，实现了矿山立井井筒的快速施工，取得了好的经济效益和社会效益。

标签：快速凿井技术；合理的施工方案；综合机械化配套；项目法管理

前言

辽宁东煤基本建设有限责任公司系具有国家矿山一级总承包资质的矿山建设施工企业，是一支综合性专业化施工队伍。近几年来由于在矿山凿井施工中采用了快速凿井技术，实行项目法科学管理，采用合理的施工方案，搞综合机械化配套生产线，因地制宜综合治水（井筒综合治水后涌水量小于10m3/h），现在竖井冻结段、基岩段施工中，平均月进尺达到了100m以上。

1 立井井筒快速凿井施工的技术要点

立井井筒施工是矿井建设中的关键一环，井筒断面大，井筒净直径一般为4.5m-8.0m之间，凿井施工工艺也十分复杂，虽然其工程量仅为矿井总工程量的4%～7%，但工期却占总工期的20%～50%，因此加快井筒施工速度是缩短矿井建设总工期的有效途径之一。

1.1 凿井作业方式选择

根据不同的地质、水文条件和井筒深度、净径，选取的施工方案中，竖井井筒作业施工方式主要有四种，即掘砌单行作业、掘砌平行作业、掘砌混合作业和掘、砌、安一次成井。我们的方案一般选取掘砌混合作业的施工方式。

1.2 尽可能选取综合机械化生产作业线

在条件允许情况下，竖井施工方案应尽可能采用机械化综合配套的方案。随着竖井凿井技术的不断进步，掘砌混合作业的凿井方式日臻成熟，已逐步取代了其它作业方式，在我公司已得到广泛应用。在凿井施工组织设计总体方案中，多数采用大井架、滚筒直径3.5m大绞车提升、3-4米3大吊桶装矸、0.6米3中心回转大抓岩机装岩、6臂伞形钻架打眼和段高4-5m的整体金属伸缩式模板、大搅拌机为主要配套设备的综合机械化生产作业线。机械化生产线配套机械设备选取的标准是：清底——打眼——爆破——抓岩——提升矸石——翻矸——运输矸石——立模找正——搅拌混凝土——浇筑混凝土，全过程实现机械化生产线匹配，不出现卡“脖子”现象。

1.3 4～5米段高中深孔爆破技术

为提高施工速度，尽可能发挥机械化生产线的效率，我们大都采用 4.5～5米段高，空邦伞钻凿岩，水胶抗水炸药，毫秒段发电雷管，4.5-5.5m中深孔光爆技术。在施工过程中，如果地质条件好，围岩稳定，一次炮爆破后，有效爆破深度为4.5-5m，达到一炮一模的水平。

1.4 制定科学合理的循环作业图表

制定循环作业图表，就是根据水文、地质条件，作业环境、整体机械化配套水平，维修力量、排水能力、管理层和劳动力配备情况，来实际测定每道工序的作业时间，科学的制定出每个循环总的作业时间，并绘成图表。图表制定后，要用各项有效组织措施，去实现正规循环，这是我公司在凿井作业中，实现快速施工、取得优异成绩的一项主要技术之一。

1.5 采用新材料、新技术、新工艺

在凿井过程中，注浆治水是关键技术，我们除采用常规的水泥、水玻璃注浆材料外，还经常采用马丽散等新型高强度注浆堵漏材料，通过注入马丽散来加固井筒周围松散的围岩结构，提高岩体的整体强度，同时，封堵涌水，为快速施工创造有利条件；在井壁支护过程中，多数还在混凝土中适当添加些早强剂，必要时选用防水混凝土；冶金矿山竖井爆破采用导爆管等新材料；吊盘、井口、提升机房采用电脑集中控制系统等新技术、新工艺。这些新材料、新技术、新工艺的应用，为保证井壁工程质量、施工安全打下了坚实基础。

2 快速凿井具体做法

2.1 大临工程要按网路图科学管理筹备施工

在项目开工前，组织项目负责人、工程技术、机电、调度、供应采购等部门人员一起研究，根据大临工程施工内容，进行工期排队，由工程技术人员绘制切实可行网络图。然后，按照网络规划进行场地平整，基础开挖浇筑施工及职工用房、施工设备安装、调试等，以尽可能地提高效率，缩短筹备工期。

2.2 表土段施工方案

表土段施工是否顺利对竖井施工总工期影响较大，为此，我们针对不同情况采用不同方法解决这一问题。表土段含几米流沙层的，采用短掘短砌的板桩法，抽水留沙，施工通过；20-80米以内不稳定地层，采用地表深井疏干，加帷幕法，短掘短砌施工；第四系冲基层厚、流沙，涌水量大的，宜采用冻结法施工，经济、安全、可靠。

2.3 竖井施工机械化生产线配套技术和快速凿井实例

2.3.1 综合机械化生产线配套技术，设备选取时应考虑的因素

竖井综合机械化配套技术主要围绕打眼、爆破、出矸、提升、运输和浇筑混凝土井壁、清底、通风、压风、排水等环节，根据井筒的技术特征、地质水文条件、合同工期要求的施工速度等综合考虑，采用计算的方式，采取不同的配套方案，确定不同的机械设备、型号及施工工艺。且机械设备的选型必须满足循环图表和各个工序能力的要求。

2.3.2 机械化生产线配套技术快速凿井实例

由我公司矿建二处承建的山东招远大尹格庄金矿北部回风井井筒，设计井深1154m，井筒净直径 6.5m，围岩硬度f>8，井筒支护为20#素混凝土，壁厚400-500mm，按项目法组织施工，采用快速凿井技术，实现月月超百米好成绩，其中两个月超160m，最高月进尺达到了168m。井筒相关参数和设备型号选取如表1、表2。

2.4 快速凿井施工要注意的几个问题

一是基岩掘进要根据不同的岩石性质，随时调整爆破图表，使炮眼爆破效率要达到至少85%以上。二是立模要加固好，不要跑盒子，混凝土由井口封口盘下4米的固定盘上，装入底卸式吊桶，通过绞车运输到下层盘上入分灰器，经高压胶管入模板，浇筑要做到分层均匀，保证井壁质量。三是机电维修要实行包机制度，备足易损部件，确保各种设备始终处于完好状态。

2.5 井筒施工安全管理必须到位

竖井施工是一项复杂的系统工程，安全威胁极大。因此，必须坚持“以人为本，安全第一”的原则，建立健全各项安全管理制度，落实安全岗位责任制，加强提升悬吊设备的检查与保养，上齐提升绞车的各种保护，全面落实各类规程的各项规定，严防各类事故发生。

3 综合治水、瓦斯治理是实现井筒快速施工的保障

我公司多年施工实践证明，井筒施工必须要遵循“有疑必探，先探后掘”的治水原则。井筒涌水小于10米3/小时，可用出岩吊桶带水；涌水量大于10米3/小时，小于30米3/小时，可用水泵综合排水；涌水量大于30米3/小时，必须要采用工作面预注浆，壁厚注浆，井壁设接水槽等综合治水措施，使工作面涌水量小于10米3/小时，才能实现快速凿井施工。

井筒如果穿越煤系地层，必须加强瓦斯监测监控，加强通风，严格执行瓦斯管理制度，避免瓦斯超限，过煤层必须按《煤矿安全规程》的有关要求，编制揭煤措施，避免发生瓦斯事故。

4 项目管理是实现竖井井筒快速凿井施工的组织保证

项目管理法，就是针对工程特点成立相应的项目经理部，设立相关职能部门