大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术
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Abstract :Aim at the characteristices of large section , thick clay , instability geology etc1 of deep large shaft , the freezing construction technology was adopted1 And by“Four Large and One Small ”high concentrated mechanization construction technology , accelerated the construction1 The new history record of 17116 m per month at freezing surface soil of large section shaft construction has been made1
自井帮温度降至 0 ℃时开始铺设泡沫板 ,起到井帮让压 作用 ,减轻井壁外压变形 。利用 2～4 架竹梯相向钉泡沫塑 料板 ,泡沫板要紧贴井帮 ,上下左右接缝严密 ,并用 100 mm 铁钉将其固定在井帮上 ,以防浇注砼时掉落至模板内 。 213 钢筋工程
为节约施工时间 ,泡沫板铺设可与绑扎钢筋同步进行 , 竖筋和环筋间排距 250 mm ×200 mm ,竖筋与上部直螺纹接头 用牙钳紧固 ,环筋采用 18 # 铁丝绑扎连接 ,每个接头不少于 3 道扎丝 ,要求做到横平竖直 ,钢筋保护层为外壁外沿 100 mm (以环筋中心线为准) 。 214 模板工程
摘 要 :针对深大立井井筒断面大 、粘土层深厚 、地质条件不稳定等特点 ,采用冻结法施工 。采用“四大一小”机械 化高度集中施工工艺 ,大大加速了冻结表土段掘砌施工 。取得了大断面井筒冻结表土段单月成井 17116 m 的历史 新纪录 。 关键词 :立井井筒 ; 大断面 ; 冻结法 ; 机械化 中图分类号 :TD26 文献标识码 :B 文章编号 :1008 - 8725 (2009) 09 - 0128 - 02
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 9 期 羊群山 ,等 :大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术 ·129·
为便于施工组织与安全 ,每一循环作业为 2 m ,打眼放炮 挑顶至设计高度 ,临时支护后施工锚索 ,预埋注浆锚杆 ,1 排 锚索 ,1 排注浆锚杆 ,砼砌碹 ,注浆加固 。
7 结语
利用瓦斯释放孔预埋注浆管节省了人力 、物力 、财力 。
注浆管注浆后与周围岩石形成一体起到锚杆作用 ,注浆锚杆 与锚索支护相结合提高了整体支护效果 ,充分提高围岩的整 体性 ,控制围岩下沉 、变形 ,减轻了上层岩体对砼支护的压 力 ,保证砼整体性不被破坏 ,有利于泵房长期安全运行 。
砂 、粗砂总厚 77145 m ,占新地层的 4011 %。其中含有厚度 5 m 以上的钙质粘土和粘土层 5 层 。
1 冻结段施工方案
针对井筒的技术特征及工程 、水文地质 ,为加快施工速 度 ,优选最佳施工方案 ,实现安全 、快速 、质优的目的 。井筒 表土段施工采用“四大一小”工艺进行施工 ,即“大绞车”、 “大吊桶”“、大抓岩机”“、大模板”和小型凯斯无尾挖掘机 ,配 以人工 4 个班掘砌滚班制作业 。
选用商品砼以保证井壁质量 ,砼中加入 NF 型高效减水 剂 。冻结段外壁采用 3 个 310 m3 底卸式吊桶经底卸式吊桶 送至工作面自制分砼器经溜槽进入大模 ,采用 6 台插入式电 动震动器震捣 ,分层均匀入模 ,脱模时间不少于 8 h ,以防止 出现蜂窝 、麻面 。浇筑 时 降 低 冷 量 供 应 , 井 内 温 度 不 低 于 0 ℃。砼的入模温度不得低于 20 ℃,冬季可用 60 ℃～70 ℃热 水搅拌 。
锚索和注浆锚杆错开布置 ,1 排锚索 1 排注浆锚杆 。锚 索采用普通钢绞线 ,规格为 7 股 <1512 mm ,4 个树脂药包锚 固 。注浆锚杆采用焊接管制作 ,规格为 <22 mm ×4 000 mm , 封孔止浆采用快硬水泥药包 。浆液采用水泥 、水玻璃双液
浆 ,水玻璃体积分数为 45Be′,水灰比 018～110 ,水玻璃用量 为水泥重量的 4 %。采用 TBW - 50Π15 型泥浆泵注浆 ,注浆压 力 018～112 MPa 。 613 施工工艺
1套
9
局扇
FBDN082 ×45
4台
10
抓岩机
HZ - 6
2台
11
挖掘机
CX55B
2台
2 施工方法及步骤
211 冻土掘进 (1) 锁口施工 深水文孔持续溢水后 ,利用冻结信息技术 ,预测浅水文
孔溢水时间 ,提前快速施工临时锁口 ,设计深 6 m ,内外砌 370 mm、240 mm 普通砖墙 ,中间浇筑 360 mm 混凝土 。底部浇筑 300 ×850 圈梁 。为防止片帮 ,采用木板和立柱临时支护 。锁 口施工结束后 ,次日浅水文孔正常溢水 。
图1 11 主提升钢丝绳 21 副提升钢丝绳 31 稳绳 41 模板悬吊钢丝绳 51 安全梯钢丝绳 61 压风管悬吊绳 71 抓岩机悬吊绳 81 吊盘 悬吊绳 91 放炮电缆用稳车 101 卧泵动力电缆绳
表 1 主要凿井设备
序号
设备名称
规格型号
数量
1
永久井架
R型
1套
2
主提升绞车
参数 。
5 锚注 + 锚索加固方案
合理选择支护结构和参数 ,并在施工中进行检测 、监督 、 旁站 ,保证施工质量 。借助“新奥法”,根据实际情况加以调 整和优化 。孟津煤矿主排水泵房顶板破碎 、煤层较软 、瓦斯 释放孔破坏围岩应力等情况 ,在确定支护体系时 ,使其尽可 能与硐室所处的地层压力相适应 。采用锚注 + 锚索 + 砼支 护方案 。
井筒布置 2 套单钩提升系统 ,主提升机采用大型 2J KZ 410Π15 绞车 ,510 m3 大吊桶 2 个 ,副提使用 J KZ - 218Π1515 绞 车 ,4 m3 吊桶 1 个 。2 台小型凯斯无尾挖掘机 CX55B 、2 台 HZ - 6 中心回转抓岩机挖土装罐 ,配以人工用铁锹 、高效风铲 、 B87 型气动破碎机掘进刷帮 。采用自动挂钩翻矸 ,ZL - 50 装 载机 、10 t 自卸汽车排土 。218～413 m 高 MJ Y 液压金属整体 大模板配以 013 m 高环形斜面接茬模板砌筑外壁 。砌壁砼 由地面设置的矿方集中砼搅拌站制作 ,610 m3 砼输送车送到 井口 ,DX - 310 m3 底卸式吊桶经自制的 2 套分灰器进行浇 注 。井筒立面布置图见图 1 ,主要凿井设备见表 1 。
(责任编辑 徐艳杰)
收稿日期 :2009 - 03 - 06 ;修订日期 :2009 - 06 - 05 作者简介 :羊群山 (1971 - ) ,男 ,安徽庐江人 ,工程师 ,工程硕士 ,MBA 管理硕士 ,中煤七十一处潘一东区项目经理 ,主要从事煤 矿建设技术与管理工作 ,发表论文多篇 ,Tel :15956696422 ,E - mail : hejiebing163 @1631com。
Key words :shaft ; big section ; freezing construction ; mechanization
0 前言
淮南矿业集团潘一煤矿东区工程 ,位于安徽省淮南市潘 集区境内 ,该项目由煤炭工业合肥设计研究院设计 ,工厂内 现暂设有主 、副 、回风井 3 个井筒 。3 井筒表土段均采用冻结 法施工 ,基岩段采用地面预注浆封水 。副井井筒采用永久井 架提升 ,设计净直径 <816 m ,井筒全深 90412 m ,冻结段深度
Quick Construction Technology of Big Section Deep Shaft with
Freezing Surface Soil
YANG Qun - shan , YUAN Hao , HE Jie - bing
(No171 Engineering Dept1 China Coal Third Building Company , Suzhou 234000 , China)
3 生产辅助系统
311 通风系统 采用压入式通风 ,由建设单位永久压风机房接入井口 ,
布置 2 路 <110 m 压风管接到吊盘上 ,再通过高压胶管经分风 器接入工作面 。 312 照明系统
选用 DGC175Π127 型隔爆投光灯 ,投光距离 40 m ,各班组 均配备矿灯以防停电备用 。 313 通讯系统
井下吊盘设置抗噪音电话 ,井下通过井口可以方便地同 压风机房 、绞车房 、调度室进行联系 。
4 劳动组织
6 锚注 + 锚索加固施工措施
611 加固措施 利用瓦斯释放孔预埋注浆锚杆 ,针对泵房破坏状况及支
护原则 ,采用锚索及注浆锚杆联合加固泵房硐室 ,见图 1 。
图 1 锚索及注浆锚杆联合加固泵房硐室
一方面注浆锚杆和锚索将原锚喷支护加强 ,形成复合支护 , 提高了围岩承载能力 ,增强了硐室的稳定性 。另一方面 ,利 用预埋注浆锚杆向围岩注浆 ,将松散 、蜂窝状破碎围岩胶结 成一体 ,提高围岩的整体性和本身强度 ,防止顶板进一步下 沉 ,提高围岩的自身承载能力 。 612 锚索 、锚注参数及注浆设备
(2) 掘进施工
合理控制冻结站冷量分配 ,适时改变循环方法 ,使冻结 和掘砌达到最佳匹配 ,保证可以挖“淌芯”,利用冻土还未进 入荒径这一有利时机 ,采用 2 台小挖 、2 台 HZ - 6 中心回转抓 岩机 、3 个 5 m3 吊桶同时施工 , 充分发挥断面大机械化高度 集中优势快速施工 。采用挖超前小井控水 ,台阶式掘进 ,帮 部配合人工风镐和高效风铲进行刷帮 ,吊盘副圈内布设一圈 <54 mm 钢管 ,均匀布设 20 对闸阀 ,形成环状供气系统 ,可同 时连接 18～20 台风镐或风铲在相应的区位进行作业 ,以扩 大施工空间 ,改善施工环境 。 212 泡沫板铺设
第 28 卷第 2009 年 9
9期 月
煤 炭 技 术 Coal Technology
Vol128 ,No109
Sep ,2009
大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术
羊群山 , 袁 浩 ,wenku.baidu.com何杰兵
(中煤三建第 71 工程处 , 安徽 宿州 234000)
严格按照地质条件和冻结信息 ,冻土未进入荒径前采用 218 m 高模板 ,冻土进入荒径后 ,首次选用 413 m 大模板 ,严 格控制空帮时间在 24 h 之内 ,加强井帮位移监测 ,控制在 50 mm 之内 ,以防片帮 。地面由 3 台 25 t 稳车悬吊 ,起松大模时 3 台稳车应尽量同步 ,严禁生拉硬拽 ,以防模板变形 ,立模半 径 419 m。 215 外壁砌筑
288 mm ,风化带厚度 20～25 m ,基岩段深度 623 m。表土段内 外双层钢筋砼井壁结构 ,外壁为单排钢筋砼井壁 。外壁净直 径 <918 m ,壁厚 550 mm ,外壁与井帮间铺设 25 mm 聚苯乙稀 泡沫板 ,混凝土强度 C30～C60 ,掘进半径 515 m ,掘进断面 95 m2 。井筒自上而下穿过新生界松散层和石炭二叠系 ,主要由 钙质粘土 、粉砂 、细砂 、粘土 、粗砂等组成 ,粘土总厚 115155 m ,占新地层总厚的 5919 % ,具有吸水膨胀特性 ,粘质粉砂 、细
2J KZ - 410Π15
1台
3
副提升绞车
J KZ - 218Π1515
1台
4
提升吊桶
5 m3Π4 m3
5个
5
底卸式吊桶
DX - 310m3
3个
J Z - 25Π1320
9台
6
稳车
J Z - 16Π1000
4台
J Z - 10Π600A
2台
J ZA - 5Π1000A
1台
7
双层吊盘
自制
1个
8
模板
MJ Y液压
自井帮温度降至 0 ℃时开始铺设泡沫板 ,起到井帮让压 作用 ,减轻井壁外压变形 。利用 2～4 架竹梯相向钉泡沫塑 料板 ,泡沫板要紧贴井帮 ,上下左右接缝严密 ,并用 100 mm 铁钉将其固定在井帮上 ,以防浇注砼时掉落至模板内 。 213 钢筋工程
为节约施工时间 ,泡沫板铺设可与绑扎钢筋同步进行 , 竖筋和环筋间排距 250 mm ×200 mm ,竖筋与上部直螺纹接头 用牙钳紧固 ,环筋采用 18 # 铁丝绑扎连接 ,每个接头不少于 3 道扎丝 ,要求做到横平竖直 ,钢筋保护层为外壁外沿 100 mm (以环筋中心线为准) 。 214 模板工程
摘 要 :针对深大立井井筒断面大 、粘土层深厚 、地质条件不稳定等特点 ,采用冻结法施工 。采用“四大一小”机械 化高度集中施工工艺 ,大大加速了冻结表土段掘砌施工 。取得了大断面井筒冻结表土段单月成井 17116 m 的历史 新纪录 。 关键词 :立井井筒 ; 大断面 ; 冻结法 ; 机械化 中图分类号 :TD26 文献标识码 :B 文章编号 :1008 - 8725 (2009) 09 - 0128 - 02
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 9 期 羊群山 ,等 :大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术 ·129·
为便于施工组织与安全 ,每一循环作业为 2 m ,打眼放炮 挑顶至设计高度 ,临时支护后施工锚索 ,预埋注浆锚杆 ,1 排 锚索 ,1 排注浆锚杆 ,砼砌碹 ,注浆加固 。
7 结语
利用瓦斯释放孔预埋注浆管节省了人力 、物力 、财力 。
注浆管注浆后与周围岩石形成一体起到锚杆作用 ,注浆锚杆 与锚索支护相结合提高了整体支护效果 ,充分提高围岩的整 体性 ,控制围岩下沉 、变形 ,减轻了上层岩体对砼支护的压 力 ,保证砼整体性不被破坏 ,有利于泵房长期安全运行 。
砂 、粗砂总厚 77145 m ,占新地层的 4011 %。其中含有厚度 5 m 以上的钙质粘土和粘土层 5 层 。
1 冻结段施工方案
针对井筒的技术特征及工程 、水文地质 ,为加快施工速 度 ,优选最佳施工方案 ,实现安全 、快速 、质优的目的 。井筒 表土段施工采用“四大一小”工艺进行施工 ,即“大绞车”、 “大吊桶”“、大抓岩机”“、大模板”和小型凯斯无尾挖掘机 ,配 以人工 4 个班掘砌滚班制作业 。
选用商品砼以保证井壁质量 ,砼中加入 NF 型高效减水 剂 。冻结段外壁采用 3 个 310 m3 底卸式吊桶经底卸式吊桶 送至工作面自制分砼器经溜槽进入大模 ,采用 6 台插入式电 动震动器震捣 ,分层均匀入模 ,脱模时间不少于 8 h ,以防止 出现蜂窝 、麻面 。浇筑 时 降 低 冷 量 供 应 , 井 内 温 度 不 低 于 0 ℃。砼的入模温度不得低于 20 ℃,冬季可用 60 ℃～70 ℃热 水搅拌 。
锚索和注浆锚杆错开布置 ,1 排锚索 1 排注浆锚杆 。锚 索采用普通钢绞线 ,规格为 7 股 <1512 mm ,4 个树脂药包锚 固 。注浆锚杆采用焊接管制作 ,规格为 <22 mm ×4 000 mm , 封孔止浆采用快硬水泥药包 。浆液采用水泥 、水玻璃双液
浆 ,水玻璃体积分数为 45Be′,水灰比 018～110 ,水玻璃用量 为水泥重量的 4 %。采用 TBW - 50Π15 型泥浆泵注浆 ,注浆压 力 018～112 MPa 。 613 施工工艺
1套
9
局扇
FBDN082 ×45
4台
10
抓岩机
HZ - 6
2台
11
挖掘机
CX55B
2台
2 施工方法及步骤
211 冻土掘进 (1) 锁口施工 深水文孔持续溢水后 ,利用冻结信息技术 ,预测浅水文
孔溢水时间 ,提前快速施工临时锁口 ,设计深 6 m ,内外砌 370 mm、240 mm 普通砖墙 ,中间浇筑 360 mm 混凝土 。底部浇筑 300 ×850 圈梁 。为防止片帮 ,采用木板和立柱临时支护 。锁 口施工结束后 ,次日浅水文孔正常溢水 。
图1 11 主提升钢丝绳 21 副提升钢丝绳 31 稳绳 41 模板悬吊钢丝绳 51 安全梯钢丝绳 61 压风管悬吊绳 71 抓岩机悬吊绳 81 吊盘 悬吊绳 91 放炮电缆用稳车 101 卧泵动力电缆绳
表 1 主要凿井设备
序号
设备名称
规格型号
数量
1
永久井架
R型
1套
2
主提升绞车
参数 。
5 锚注 + 锚索加固方案
合理选择支护结构和参数 ,并在施工中进行检测 、监督 、 旁站 ,保证施工质量 。借助“新奥法”,根据实际情况加以调 整和优化 。孟津煤矿主排水泵房顶板破碎 、煤层较软 、瓦斯 释放孔破坏围岩应力等情况 ,在确定支护体系时 ,使其尽可 能与硐室所处的地层压力相适应 。采用锚注 + 锚索 + 砼支 护方案 。
井筒布置 2 套单钩提升系统 ,主提升机采用大型 2J KZ 410Π15 绞车 ,510 m3 大吊桶 2 个 ,副提使用 J KZ - 218Π1515 绞 车 ,4 m3 吊桶 1 个 。2 台小型凯斯无尾挖掘机 CX55B 、2 台 HZ - 6 中心回转抓岩机挖土装罐 ,配以人工用铁锹 、高效风铲 、 B87 型气动破碎机掘进刷帮 。采用自动挂钩翻矸 ,ZL - 50 装 载机 、10 t 自卸汽车排土 。218～413 m 高 MJ Y 液压金属整体 大模板配以 013 m 高环形斜面接茬模板砌筑外壁 。砌壁砼 由地面设置的矿方集中砼搅拌站制作 ,610 m3 砼输送车送到 井口 ,DX - 310 m3 底卸式吊桶经自制的 2 套分灰器进行浇 注 。井筒立面布置图见图 1 ,主要凿井设备见表 1 。
(责任编辑 徐艳杰)
收稿日期 :2009 - 03 - 06 ;修订日期 :2009 - 06 - 05 作者简介 :羊群山 (1971 - ) ,男 ,安徽庐江人 ,工程师 ,工程硕士 ,MBA 管理硕士 ,中煤七十一处潘一东区项目经理 ,主要从事煤 矿建设技术与管理工作 ,发表论文多篇 ,Tel :15956696422 ,E - mail : hejiebing163 @1631com。
Key words :shaft ; big section ; freezing construction ; mechanization
0 前言
淮南矿业集团潘一煤矿东区工程 ,位于安徽省淮南市潘 集区境内 ,该项目由煤炭工业合肥设计研究院设计 ,工厂内 现暂设有主 、副 、回风井 3 个井筒 。3 井筒表土段均采用冻结 法施工 ,基岩段采用地面预注浆封水 。副井井筒采用永久井 架提升 ,设计净直径 <816 m ,井筒全深 90412 m ,冻结段深度
Quick Construction Technology of Big Section Deep Shaft with
Freezing Surface Soil
YANG Qun - shan , YUAN Hao , HE Jie - bing
(No171 Engineering Dept1 China Coal Third Building Company , Suzhou 234000 , China)
3 生产辅助系统
311 通风系统 采用压入式通风 ,由建设单位永久压风机房接入井口 ,
布置 2 路 <110 m 压风管接到吊盘上 ,再通过高压胶管经分风 器接入工作面 。 312 照明系统
选用 DGC175Π127 型隔爆投光灯 ,投光距离 40 m ,各班组 均配备矿灯以防停电备用 。 313 通讯系统
井下吊盘设置抗噪音电话 ,井下通过井口可以方便地同 压风机房 、绞车房 、调度室进行联系 。
4 劳动组织
6 锚注 + 锚索加固施工措施
611 加固措施 利用瓦斯释放孔预埋注浆锚杆 ,针对泵房破坏状况及支
护原则 ,采用锚索及注浆锚杆联合加固泵房硐室 ,见图 1 。
图 1 锚索及注浆锚杆联合加固泵房硐室
一方面注浆锚杆和锚索将原锚喷支护加强 ,形成复合支护 , 提高了围岩承载能力 ,增强了硐室的稳定性 。另一方面 ,利 用预埋注浆锚杆向围岩注浆 ,将松散 、蜂窝状破碎围岩胶结 成一体 ,提高围岩的整体性和本身强度 ,防止顶板进一步下 沉 ,提高围岩的自身承载能力 。 612 锚索 、锚注参数及注浆设备
(2) 掘进施工
合理控制冻结站冷量分配 ,适时改变循环方法 ,使冻结 和掘砌达到最佳匹配 ,保证可以挖“淌芯”,利用冻土还未进 入荒径这一有利时机 ,采用 2 台小挖 、2 台 HZ - 6 中心回转抓 岩机 、3 个 5 m3 吊桶同时施工 , 充分发挥断面大机械化高度 集中优势快速施工 。采用挖超前小井控水 ,台阶式掘进 ,帮 部配合人工风镐和高效风铲进行刷帮 ,吊盘副圈内布设一圈 <54 mm 钢管 ,均匀布设 20 对闸阀 ,形成环状供气系统 ,可同 时连接 18～20 台风镐或风铲在相应的区位进行作业 ,以扩 大施工空间 ,改善施工环境 。 212 泡沫板铺设
第 28 卷第 2009 年 9
9期 月
煤 炭 技 术 Coal Technology
Vol128 ,No109
Sep ,2009
大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术
羊群山 , 袁 浩 ,wenku.baidu.com何杰兵
(中煤三建第 71 工程处 , 安徽 宿州 234000)
严格按照地质条件和冻结信息 ,冻土未进入荒径前采用 218 m 高模板 ,冻土进入荒径后 ,首次选用 413 m 大模板 ,严 格控制空帮时间在 24 h 之内 ,加强井帮位移监测 ,控制在 50 mm 之内 ,以防片帮 。地面由 3 台 25 t 稳车悬吊 ,起松大模时 3 台稳车应尽量同步 ,严禁生拉硬拽 ,以防模板变形 ,立模半 径 419 m。 215 外壁砌筑
288 mm ,风化带厚度 20～25 m ,基岩段深度 623 m。表土段内 外双层钢筋砼井壁结构 ,外壁为单排钢筋砼井壁 。外壁净直 径 <918 m ,壁厚 550 mm ,外壁与井帮间铺设 25 mm 聚苯乙稀 泡沫板 ,混凝土强度 C30～C60 ,掘进半径 515 m ,掘进断面 95 m2 。井筒自上而下穿过新生界松散层和石炭二叠系 ,主要由 钙质粘土 、粉砂 、细砂 、粘土 、粗砂等组成 ,粘土总厚 115155 m ,占新地层总厚的 5919 % ,具有吸水膨胀特性 ,粘质粉砂 、细
2J KZ - 410Π15
1台
3
副提升绞车
J KZ - 218Π1515
1台
4
提升吊桶
5 m3Π4 m3
5个
5
底卸式吊桶
DX - 310m3
3个
J Z - 25Π1320
9台
6
稳车
J Z - 16Π1000
4台
J Z - 10Π600A
2台
J ZA - 5Π1000A
1台
7
双层吊盘
自制
1个
8
模板
MJ Y液压