井巷工程：特殊凿井法
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第十四章 立井施工
二. 不稳定表土— 特殊法施工
我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最 大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很 大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行 井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水 、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。
我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、 钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位 法以及其它方法。
第十四章 立井施工
《规程》第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定： （一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩10m以上。基岩 段涌水较大时，应加深冻结深度。 （三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏 斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。 （四）冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接。 （五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只 有在水文孔冒水7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进 行试挖。 （九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。 （十）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆 或混凝土全部充满填实。
第十四章 立井施工
施工工艺：
冻结孔钻进、冻结站安装 →安装冻结设备 →积极ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结 →井筒掘砌（消极冻结）
第十四章 立井施工
（四）注浆法 《验收规范》第3.1.2条 立井井筒施工，当通过涌水量大 于10m3/h 的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。
立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工 程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的 井筒表明，涌水量每增加 10m3/h，平均月进度下降 20％ ，成本提高27.5％。 我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆 取得成功后，我国井筒注浆的最大深度已达1105m。 此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中 ，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。
第十四章 立井施工
㈠ 沉井法 用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二 位，仅次于冻结凿井法。 1981年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井 技术，创造了下沉192.75m的国内最深的记录，沉井偏斜 率仅0.69％ 。
第十四章 立井施工
沉井施工工艺：
沉井法的施工工艺包括：施 工准备工作、制作套井、砌筑 井壁、破土排碴、沉井下沉、 封底固井等主要工序。
第十四章 立井施工
《规程》第二十九条 采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下 列规定：
（一）钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带，并向 不透水的稳定基岩至少延深5m。
（二）钻井期间，采用封口平台时，必须将井口封盖严密 ；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。
（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定， 发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持高于地下静 止水位。
（四）钻井时必须测定井筒的偏斜度。 （五）预制井壁的质量，必须逐节检查鉴定。井壁连接部 位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。
第十四章 立井施工
➢施工工艺：
井筒钻进 →泥浆洗井护壁 →下沉预制井壁 →壁后注浆
为了保证井 筒的垂直度， 在钻头上加铸 铁块配重，而 钻杆用钢丝绳 吊挂在井架上， 以免钻杆弯曲、 钻头偏斜，从 而避免井筒的 垂直度产生不 允许的误差。
控制沉井偏斜是关系沉井质 量与成败的重要工作。封底固 井和沉井与套井间的锁固工作 ，为沉井后的的井筒施工创造 条件。
第十四章 立井施工
㈡ 钻井法 140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿
第一个直径4.25m，深度98m井筒。 1969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南
风井，直径4.3m，深90m。典型工程有：淮南谢桥西风 井，钻井深度464m，通过表土不稳定含水地层厚402m ，最大钻井直径9.3m，成井直径7.0m；淮南潘三西风井 ，钻井深度508m，通过表土层440m，最大钻井直径 9.0m，成井直径6.0m；建设的淮北许疃矿，主、副、风 三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜 率分别为0.2‰和0.1‰，副井钻井直径9.0，成井直径 6.8m。
第十四章 立井施工
㈢ 冻结法 1862年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采 用人工制冷方法加固土壤；1883年德国工程师波茨舒用 冻结法开凿了深度103m的井筒，获得了冻结法凿井技术 专利。前苏联1928年开始采用冻结法，至1990年共开凿 井筒400多个。 我国于1955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第 一个井筒（直径5.0m，深度105m），揭开了我国在表土 不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国冻结法凿井至今 以建成井筒400多个，其中包括一批深300m以上和若干深 400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近7万m。
施工工艺：注浆孔施工— 安装注浆设备 — 压水试验 、测定岩层的吸水率 — 配制浆液 — 注浆施工及效果检 查 — 井筒掘砌
第十四章 立井施工
信号 线
流量 计
水玻璃注浆 泵
水玻 璃
液力变矩器
水泥注浆泵
放浆 阀
混合 器
输浆 管
注浆 管
注浆 孔
止浆 塞 搅拌 机
钻塔
双液注浆工艺图
环形 道
注浆孔 位
第十四章 立井施工
《规程》第三十一条 （二）注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并
深入不透水岩层或硬岩层5～10m。井底的设计位置在注浆 的含水岩层内时，注浆深度必须大于井深10m。
（四）注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压 试验。试验压力必须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时 间不得小于15min，无异常情况后，方可使用。
二. 不稳定表土— 特殊法施工
我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最 大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很 大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行 井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水 、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。
我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、 钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位 法以及其它方法。
第十四章 立井施工
《规程》第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定： （一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩10m以上。基岩 段涌水较大时，应加深冻结深度。 （三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏 斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。 （四）冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接。 （五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只 有在水文孔冒水7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进 行试挖。 （九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。 （十）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆 或混凝土全部充满填实。
第十四章 立井施工
施工工艺：
冻结孔钻进、冻结站安装 →安装冻结设备 →积极ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结 →井筒掘砌（消极冻结）
第十四章 立井施工
（四）注浆法 《验收规范》第3.1.2条 立井井筒施工，当通过涌水量大 于10m3/h 的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。
立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工 程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的 井筒表明，涌水量每增加 10m3/h，平均月进度下降 20％ ，成本提高27.5％。 我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆 取得成功后，我国井筒注浆的最大深度已达1105m。 此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中 ，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。
第十四章 立井施工
㈠ 沉井法 用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二 位，仅次于冻结凿井法。 1981年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井 技术，创造了下沉192.75m的国内最深的记录，沉井偏斜 率仅0.69％ 。
第十四章 立井施工
沉井施工工艺：
沉井法的施工工艺包括：施 工准备工作、制作套井、砌筑 井壁、破土排碴、沉井下沉、 封底固井等主要工序。
第十四章 立井施工
《规程》第二十九条 采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下 列规定：
（一）钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带，并向 不透水的稳定基岩至少延深5m。
（二）钻井期间，采用封口平台时，必须将井口封盖严密 ；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。
（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定， 发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持高于地下静 止水位。
（四）钻井时必须测定井筒的偏斜度。 （五）预制井壁的质量，必须逐节检查鉴定。井壁连接部 位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。
第十四章 立井施工
➢施工工艺：
井筒钻进 →泥浆洗井护壁 →下沉预制井壁 →壁后注浆
为了保证井 筒的垂直度， 在钻头上加铸 铁块配重，而 钻杆用钢丝绳 吊挂在井架上， 以免钻杆弯曲、 钻头偏斜，从 而避免井筒的 垂直度产生不 允许的误差。
控制沉井偏斜是关系沉井质 量与成败的重要工作。封底固 井和沉井与套井间的锁固工作 ，为沉井后的的井筒施工创造 条件。
第十四章 立井施工
㈡ 钻井法 140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿
第一个直径4.25m，深度98m井筒。 1969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南
风井，直径4.3m，深90m。典型工程有：淮南谢桥西风 井，钻井深度464m，通过表土不稳定含水地层厚402m ，最大钻井直径9.3m，成井直径7.0m；淮南潘三西风井 ，钻井深度508m，通过表土层440m，最大钻井直径 9.0m，成井直径6.0m；建设的淮北许疃矿，主、副、风 三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜 率分别为0.2‰和0.1‰，副井钻井直径9.0，成井直径 6.8m。
第十四章 立井施工
㈢ 冻结法 1862年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采 用人工制冷方法加固土壤；1883年德国工程师波茨舒用 冻结法开凿了深度103m的井筒，获得了冻结法凿井技术 专利。前苏联1928年开始采用冻结法，至1990年共开凿 井筒400多个。 我国于1955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第 一个井筒（直径5.0m，深度105m），揭开了我国在表土 不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国冻结法凿井至今 以建成井筒400多个，其中包括一批深300m以上和若干深 400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近7万m。
施工工艺：注浆孔施工— 安装注浆设备 — 压水试验 、测定岩层的吸水率 — 配制浆液 — 注浆施工及效果检 查 — 井筒掘砌
第十四章 立井施工
信号 线
流量 计
水玻璃注浆 泵
水玻 璃
液力变矩器
水泥注浆泵
放浆 阀
混合 器
输浆 管
注浆 管
注浆 孔
止浆 塞 搅拌 机
钻塔
双液注浆工艺图
环形 道
注浆孔 位
第十四章 立井施工
《规程》第三十一条 （二）注浆段长度必须大于注浆的含水岩层的厚度，并
深入不透水岩层或硬岩层5～10m。井底的设计位置在注浆 的含水岩层内时，注浆深度必须大于井深10m。
（四）注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压 试验。试验压力必须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时 间不得小于15min，无异常情况后，方可使用。