井巷特殊施工

特殊施工：在松散不稳定的地层，或涌水量很大的稳定裂隙岩层中，采用围岩加固，堵水超前支护或大型机械施工的技术。主要有冻结法，注浆法，钻井帷幕沉井降水

分类：按其实质和特点分为三类：超前支护围岩加固机械破岩

超前支护：在井巷和地下工程挖掘前，采用超前支护以隔绝或减少流沙和地下水的涌入，然后在超前支护的保护下掘进。属于此法的有沉井帷幕板桩管棚盾构

围岩加固：将在井巷和地下工程开挖前，采用措施暂时或永久地加固围岩，改善围岩的稳定性，而后进行掘起作业。冻结注浆降低水位

机械破岩：应用大型机械直接破岩。出矸和砌壁，是全部的掘砌作业机械化如钻井

冻结法：是利用人工制冷技术，是地层中的水结冰，把天然土变为冻土，增强其稳定性和强度，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。实质就是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。适用于地下地层不稳定或含水级丰富的裂隙地层，

冻结壁用以抵抗地下水压地压隔绝地下水与井筒联系。

冻结圈逐渐扩大并连接成封闭的冻结壁，直至达到其设计厚度和强度为止。通常将冻结壁扩展到设计厚度所需要的时间称为积极冻结期。将维护冻结壁的期间叫消极冻结期

过冷现象：在制冷系统中，应尽可能提高制冷效率，。。。由于过冷可以减少节流后的饱和蒸汽量即增加了蒸发器中的液氨量，从而提高了制冷系数。通常利用深井水源冬季施工或在贮氨器后面节流阀前面加逆流式过冷器来提高制冷效率。

过热现象，在制冷系统中，应尽量避免不必要的冷量损失。过热后有状态1变为1’，等熵压缩后到2’，比容下降，使得单位容积理论制冷量下降，从而制冷系数下降解决过热的方法是给压缩机吸气管加一个冷凝器--回热器。1点表示饱和蒸汽状态，经压缩机后等熵压缩变为高温高压过热氨蒸汽2在经过冷凝器等压冷却，冷凝为高压常温的液态氨3在经节流阀，高压液态氨变为地压液态氨4，进入蒸发器中蒸发，吸收其周围的盐水之热量变为饱和蒸汽氨周而复始构成氨循环系统。

冻结井筒掘进特点：冻结井筒较普通井筒简单无淋水涌水不需井筒排水设备。由于冻结壁起临时支护作用一般无需支护，挖掘工具如装载机用风镐风铲抓岩机或冻土挖掘机等在低温环境下挖掘冻土相当艰苦。为了防止风动机具冻死，在地面安装出事设备，压风在入井前应先除去其中的水份，否则风动机具因冰赌气孔无法正常工作，掘进速度将大大降低。当掘进风化基岩或其他冻土时，也可以使用钻爆技术实行浅眼少装药。放小炮，因此安装机械通风设备，一般情况人工掘进时采用自然通风。

掘进段高：掘进段未进行支护的高度。地压大段高小，塑性岩土较非塑性压力大，段高应相应减少，井筒直径冻结壁厚度形状等对段高的选取都有影响。

冻结壁施工特点：1井壁应有足够的强度和防水性能，以适应不稳定表土层含水丰富和地压大的特点

2井壁在矿井投产后能承受采动压力的影响。3井壁在低温的环境下施工，但混凝土

井壁的养护条件差，水化不充分，影

响强度增长，不能达到预期强度等级。

4 井壁在冻结壁环保下施工，从一开

始承受冻结压力要求井壁有较高的初

期强度来限制冻结壁的径向变形。

冻土的形成：实质上就是岩土中的水

结冰胶结，充塞岩土颗粒间隙的过程。

冻土的力学性质主要指抗压强度抗

剪强度流变特征

1冻土的抗压强度①受温度的影响，

在一定温度范围内，冻土抗压强度与

负温的绝对值成线性关系②岩土中含

水量对冻土抗压强度影响甚大当岩土

含水量未达到饱和之前，冻土抗压强

度随含水量增加而增高但当含水量达

到饱和之后含水量达到饱和之后含

水量的增加时，冻土抗压强度反而降

低。③岩土颗粒越大相同冻结温度的

条件下，其抗压强度就越大。

2抗剪强度

冻土的粘接力与冻土温度的绝对值成

线性关系

3流变

冻土压力不变是应变随时间变化，

随荷载作用时间延长而降低称为强度

松弛

注浆法：将浆液注入到岩土的空隙裂

隙或空洞中。浆液经扩散凝固硬化

以减少岩土的渗透性增加其强度和稳

定性达到加固和堵水的目的。

采用按注浆工作与井巷崛起工序的先

后时间次序进行分类分为预注浆和后

注浆

预注浆是在凿井前或井筒掘到含水层

之前所进行的注浆工程

依施工地点而异，与注浆法又分为渗

透割裂压密充填

立井地面预注浆：井筒开凿前从地面

钻孔到含水层并利用设置在地面上的

注浆设施，将浆液经注浆孔压入含水

层浆液在岩土的裂隙或空隙中经渗

透扩散和凝固充塞在井筒四周形成

具有一定强度的基本不透水的注浆帷

幕。

地面预注浆凿井施工方案的主要工序

有：①注浆孔施工②安装注浆设备③

压水试验测定岩层的吸水率。④配制

浆液注浆施工及效果检查⑤井筒掘砌

压水实验目的有3检查止浆管头并着

重检查止浆塞的止浆效果;把未重净

残留在孔底或粘滞在孔壁的岩粉或杂

物挤到注浆范围外，以提高浆液结实

体与裂隙面的结合强度及抗渗能力：

根据测定钻孔的是吸水量，核实岩层

的透水性，为注浆设计与确定注浆泵

的泵量，泵压并决定单液或双液注浆

浆液的起始浓度。

沿地层深度分段施工的顺序有分段

上行分段下行一次注全深注浆方

式。

地面预注浆的优点：在地面制备和压

注浆液，作业条件好可采用大型钻机

和注浆设备，可提高钻孔速度和注浆

效率，注浆工作在准备期进行有利于

缩短建井工期

缺点：钻孔工作量大，尤其是分段下

行注浆更为突出。

井筒工作面预注浆是在井筒掘至含水

层之前暂停掘进工作，利用含水层上

部的不透水岩层作为防护岩帽或修筑

止浆垫，然后从工作面打钻注浆封堵

含水层涌水再继续进行井筒掘砌的方

法

注浆段高因根据受注岩层产状及注浆

孔状况的因素确定。注浆段高应与注

浆泵的供浆能力相适应，泵量小段高

宜小，以保证浆液有足够的扩散半径

考虑地层情况，只有裂隙性相同，距

离相近的岩层才能划分在同一段高

呢，以保证浆液的均匀扩散。

影响注浆效果的因素：

注浆压力浆液注入量注浆段高

注浆压力和注浆量的变化试分析判断

注浆进程和注浆质量的主要依据。

钻井法：是以钻头刀具破碎岩石，用

泥浆或其他介质进行洗井，护壁和排

渣，一般在井筒钻至设计直径和深度

后，再经行永久支护的一种机械凿井

的方法。

钻井法按钻井机工作机构的驱动装置

安装的位置不同有地面驱动的转盘钻

机和井下驱动钻机

井下动力钻机有潜入式涡轮钻机和井

筒掘进机。

按照破岩方式不同可分为全断面，多

次扩孔和取岩心钻机

。。。钻进工艺。。。。。。。。立井钻机钻井，

反井钻进法井筒掘进机钻井法

钻井技术特点：施工机械化；施工地

面化或远距离控制操作；适用于各种

不同地质和工程条件。

立井钻机工艺流程钻进洗井支护。

钻进；以钻头刀具连续破碎岩石，钻

成井筒空间的工艺过程。

洗井：钻进过程中井底破碎了的石渣，

用循环泥浆的方法排除，并排至地面

的过程。

支护：当井筒钻进至设计直径和深度，

完成全部钻井工作之后，进行下沉井

壁和壁后充填等支护固井工作。《漂浮

下沉法，分段下沉的砌井》

钻井临时锁口的作用；①形成必要的

空间以供钻井开始时放置钻头和泥浆

循环之用②承受土压力和钻塔以及其

它设备荷载；③在钻井初期和钻井完

成后下沉井壁施工时起导向作用。

防偏：①针对偏斜原因应用防范的办

法②保证钻机的制造和安装质量③在

钻头上的导向器④减压钻进

偏斜原因：1地质因素：钻井遇到了倾

斜岩层，以及软硬岩性交替变化时，

容易发生

2设备因素：如果钻机的提吊中心，转

盘中心，井筒中心在一条铅垂线上，

转盘安装不平钻头刀盘与中心管不垂

直，钻进就难于避免偏斜的发生。

3操作因素：钻井参数的确定掌握不

当，尤其钻压过大或钻机转速过高都

可能造成钻具晃动。

纠偏

发现偏斜后以原级钻头于偏斜位置上

方0.5-1米处，用慢给进小钻压以

10-15cm的低速扫孔纠正

当采用多级扩孔时，前一级钻孔发生

偏斜可在下一级扩孔钻进中得到纠

正。

钻井故障：泥包钻头，跳钻卡钻井内

落物

泥包钻头产生的原因，刀具布置过密

形式不合理，泥浆浓度过大，或冲洗

量不足

跳转问题：井内有异物，刀具不合理

工作面形成锯齿状。清理井底，重新

合理布置刀具，调整钻进参数（卵石

层）

卡钻：表土层多有泥包钻头，井帮坍

塌井筒缩颈的原因引起。井斜不规则，

井底有异物，都可能触发卡钻事故。

洗井方式：根据浆液流动去向洗井可

分为正循环洗井反循环洗井混合

洗井。

正循环洗井：优点刀具和工作面冲洗

效果好。其缺点是洗井液沿井筒上升

的流速慢，由于更换钻头或接长钻杆

而停钻时，岩渣便会下沉。

反循环洗井：钻杆中洗井液携带岩渣

上升的速度高，可以排出较重的岩块。

但是洗井液的径向流速低可能造成岩

渣的重复破碎，或泥包钻头现象。

泥浆作用：洗井护壁冷却钻头等功能，

泥浆的洗井功能可归纳为冲洗井底携

带岩渣悬浮岩屑。

井壁要求:①具备足够的强度，并具有

较强的防水性不仅能承受地压水压等

永久荷载还要承受施工安装荷载；②

可以是实现砌壁施工的机械化，保持

井壁的垂直度。

分类钢板井壁，钢板混凝土复合井

壁，钢筋混凝土井壁其他类型

沉井法：在井筒设计位置上，预制好

底部附有刃脚的一段井筒，在其掩护

下，随着井内的掘进出土，井筒靠其

自重，克服其外壁与土层间的摩擦阻

力和刃脚下部的正面阻力而不断下

沉，随着井筒下沉，在地面相应接长

井壁，如此周而复始，直至沉到设计

标高。

套井作用：①防止沉井下沉过程中可

能导致井壁四周土层坍塌，保护井架

和附近建筑物的地基基础

②套井与沉井之间的环形空间可作为

触变泥浆的贮浆槽，或沉井壁厚压气

的泻出通道。

③在上述环形空间内安设导向装置或

加载千斤顶，以便利用套井作支撑对

下沉中的沉井井壁进行导向，纠偏或

加大下沉力

减少沉井侧面阻力的方法：一壁后充

填泥浆减租二壁后施放压气减阻。

混凝土帷幕法：预先在井筒或其他地

下结构设计位置的周围，建造一个封

闭的圆形或其他形状的混凝土帷幕其

深度应穿过不稳定表土层，并嵌入不

透水岩层3-6m在帷幕的保护下可进

行安全掘砌作业达到顺利通过不稳定

含水层简成井筒或在不稳定地层中建

成地下结构物的目的。

帷幕法施工具有以下特点1施工方法

简单，无需复杂的机械设备施工准备

期短，2适应性强可有效的穿过含有卵

石层，砾石和流沙等复杂的含水冲积

地层，甚至可使帷幕嵌入一定深度的

稳定基岩中，不另进行封底即可做到

封堵地下水改善作业环境安全进行井

筒开挖。

3工艺技术较成熟质量较可靠，防渗效

果显著

4可使用多台设备施工速度快。

5刚才木材耗用量小所需大宗材料--

水泥沙石等容易就地取材降低成本。

6选用适当的凿孔机械可做到无噪声

无振动在城市和密集的建筑群中用该

法较突出

不足

1立井帷幕叫深，对施工技术要较高，

尤其是接头部分

2表土深度太大或承压水头较高的极

不稳定地层中，使用该法尚欠经验

3泥浆制备与处理系统占地较大，管理

不善易使现场泥泞影响土建部分的施

工

护井的作用：1固定钻孔的位置2再

造孔初始阶段起导向作用3储存触变

泥浆4作为检测钻孔质量的基准5避

免孔口塌方维护孔口稳定6承托钻机

减轻钻机震动对土壁的影响

降低水位法实质：在井筒或地下工程

的基坑的开挖前，预先在其周围或在

其中布置一定数量的滤水管；用抽水

的设备排水使地下水位降低到要求的

水平同时在开挖过程不断抽水。

这种方法可使所开挖范围内的土层保

持干燥状态，从根本上防止流沙现象

的发生，改善了工作条件，由于抽水

造成渗流向下，动水压力的作用增加

土颗粒间的压力使坑底土更加密实，

此外对于某些地下工程由于动水压力

的减小或消除，可以用较陡的边

坡，减少挖土量。