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大断面深立井井筒快速施工技术研究

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  摘要:在立井井筒施工中,根据不同的地质条件采取相对应的施工技术是实现井筒安全、优质、高效掘砌的前提。据此,根据红一煤矿主井井筒工程地质特点,针对大断面深立井井筒冻结段和基岩段快速施工技术进行了探讨,以供同行借鉴。
中国论文网 http://www.xzbu.com/2/view-8423893.htm
  关键词:大断面;立井井筒;快速施工技术
  中图分类号:TB
  文献标识码:A
  doi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.15.093
  1主井井筒概况及工程地质特点
  1.1主井井筒工程概况
  红一煤矿位于宁夏回族自治区银川市东部,矿井设计能力为2.4Mt/a,服务年限56.9a。立井开拓,主、副、回风立井位于中央区工业场地内。本矿井地质条件较为稳定,瓦斯富含量较低为低瓦斯矿井。主井井筒净直径5.5m,井筒全深557m(主井井口+1220m,井底落底标高+663m)。
  1.2工程地质特点
  红一煤矿主井自上而下分别穿过17.42m第四系(Q)冲积层,281.65m古近系(第三系)(E)冲积层,539m石炭二叠系太原组(CPt),116.82m石炭系上统土坡组(Ct),47.93m奥陶系中统克里摩里组(Ok)。
  红一井田是接近于南北走向的红墩子背斜,井筒附近没有发现断裂构造,在井筒1000m距离内有DF10和DF7断层,大的断裂构造区内有F8和黑梁断层。总之,本井筒构造比较简单,困扰井筒施工的地质构造主要是红墩子背斜。因为井筒距背斜轴部比较近,在挤压作用的影响下,揭露出来的钻孔岩芯裂隙比较发育,即岩层不稳定和次生张裂隙导水等两个方面对井筒施工的影响就较大。
  2快速施工方案的选择
  2.1井筒冻结段施工
  2.1.1冻结表土段施工
  掘进:刷帮采用风铲、铁锹、B87型气动破碎机进行,装土采用XE40C挖掘机,装岩采用HZ-6型中心回转抓岩机。若在挖掘时遇到围岩条件比较差的情况时,可先挖掘超前小井,再在井中向周边范围进行扩展,采用台阶方式进行挖掘。在立模前,井壁欠挖的部分务必用风镐刷大,然后把井壁底部的浮矸进行清理出来。开挖时应严格控制冻结壁径向位移量不大于50mm,循�h作业时间符合规范要求。
  提升:在井筒施工的时候,主井采用绞车(型号2JK-3.5/20)加上一个吊桶(单钩3m3)进行主提升提升,副提升采用绞车(型号JK-2.5/20)和一个吊桶(单钩2.5m3)对矸石和物料分别进行提升和下放。先用吊桶把矸石提升到翻矸平台,再使用翻矸台把矸石倒在地面上,最后用装载机(型号ZL-50)把矸石装到自卸汽车进行转运。
  砌壁:依据不同的地层条件,井壁采用整体金属模板(型号:2.4m-3.7m高MJY3.7m)进行砌筑,利用窗口式合茬模板进行混凝土的浇筑。混凝土采用底卸式吊桶下放到指定位置,然后利用分灰器浇进模板,振捣时候一定注意分层进行,短段掘砌混合进行作业。在施工的过程中,务必严格按照相关要求,提前配制出符合设计要求的混凝土,确定好合理的混凝土配合比和外加剂品种及掺量,为下一步混凝土施工做好准备。
  2.1.2冻结基岩段施工
  当井筒掘进到冻结基岩带后,风镐风铲挖掘不顺畅的时候,就要换用钻爆法进行施工。井筒采用伞形钻架(型号:SJZ-5.6型)进行打眼,每个伞钻各配5台独立回转凿岩机(型号:YGZ-70型)。为了控制爆破震动不损坏冻结管,可改变装药结构和装药量、起爆顺序等措施,爆破采用抗冻炸药,炮眼深度不能大于4m,选用6m长脚线毫秒延期电雷管。在打眼时,一定要严格依据爆破图表进行找线,坚持利用光面、光底弱冲减震爆破技术。
  2.1.3内壁浇筑
  内壁采用整体固定式滑模砌筑,滑模由模板、提升架、上层盘、下层盘及液压动力系统组成,高度1.4m。采用底卸式吊桶把砼下放到吊盘,然后通过分灰器和输送管浇筑到滑模里面,切记要分层进行浇筑和振捣,从下往上进行浇筑。
  在浇筑内层井壁的时候,要先把外层井的霜冻杂物进行清理,采取错茬铺设两层塑料薄板。同时进行平行作业,搭接钢筋和浇筑砼、模板滑升。
  为了防止滑模偏斜出现卡模现象,务必在施工过程中使滑模运行平稳,滑升时间要进行合理把握,控制好砼凝固时间和砌筑速度的对应关系,分层浇筑厚度通常在0.3-0.4m之间,脱模时砼强度通常在0.05~025Mpa之间。但是这些常识数据在现场不好把握,根据多年施工经验,滑升速度是否合适依据如下:未发现砼流淌或拉裂,砼表面比较湿润、没有发生变形现象,滑升的时候可以听到“沙、沙、沙”的声音,用手按的时候比较硬、同时可以留下大约1mm深的指印,可以利用抹子进行抹平等等。
  2.1.4内外井壁夹层注浆
  依据施工经验,一般在井壁夹层空间温度达到正常数值、内壁具有足够强度、冻结壁还没有解冻出水的时候进行壁内注浆是最好时机,在现场我们采用在套壁时预埋测温元件进行监控温度。在注浆材料的时候,本工程采用单液水泥浆为主,以水泥――水玻璃双液浆或化学浆为辅。夹层注浆是在冻结壁解冻前、夹层空间与外界尚无水力联系的情况下进行的,注浆压力取该注浆点静水压力的1.2~1.4倍,且最大注浆压力不得超过内层井壁允许抗压强度。注浆方式采用自下而上逐段进行,注浆泵布置在吊盘下层盘上。
  2.2井筒基岩段施工
  2.2.1钻眼爆破
  主井采用伞形钻架(型号:SJZ-5.6)型进行打眼,每个伞钻加上5台独立回转凿岩机(型号:YGZ-70型)。爆破采用矿用二级炸药,炮眼深度为4.0m。选用中空六角钻杆(型号:B25×4700mm),合金钢十字形钻头(型号:φ55mm)。选用脚线长为6m的毫秒延期雷管,起爆采用380V动力电源。在施工的过程中,若采用减震缓冲深孔爆破新技术一定要根据掘进工作面岩石性质的变化,有效的对爆破参数进行调整,从而提高爆破效率。
  2.2.2抓岩排矸
  出矸采用中心回转抓岩机(型号:HZ-6型),或者采用防爆挖掘机进行出矸。主井主提升采用绞车(型号2JK-3.5/20)和一个单钩3m3吊桶进行提升,副提升采用绞车(型号:JK-2.5/20)和一套单钩2.5m3吊桶进行提升。采用自动座钩式把矸石进行翻倒,矸石通过溜槽溜到10t自卸式汽车里面,然后运到指定场地。
  2.2.3砌壁
  锚网喷临时支护:在施工时候根据地质情况采用锚网喷进行临时支护,安装锚杆时先采用风钻(型号:YT28)进行钻眼,利用风动搅拌器进行安装;混凝土喷射机型号为PC-7I,混凝土先在地面搅拌好后,然后用底卸式吊桶把它下放到指定位置。
  混凝土永久支护:下行模板砌壁采用整体金属刃角(型号:MJY型),为了减少立模的时间,用8根工字钢在模板上口进行导向,采用窗口方式进行合茬,保证接茬连接度完好,砌壁模板高度为3.7m,可根据不同的地质条件调整段高。砌壁使用的混凝土采用底卸式吊桶(型号:DX-3/2)进行下放,液压支撑臂的伞形结构和双分料管实现对称浇筑,提高井壁浇筑质量。利用插入式高频振捣器(型号:ZNQ-50型)对混凝土进行振捣。在寒冷冬季施工的时候,应用热水拌制混凝土,把入模的温度控制在15℃以上。
  3关键部位施工技术及安全技术措施
  (1)为提高井壁质量和减少井壁解冻后井壁漏水,可在搅拌混凝土的同时把高效抗裂抗渗增强防水剂添加进去,现在市场上各种混凝土添加剂很多,本工程添加的外加剂都对混凝土具有缓凝、增强、抗裂防渗、抗冻融性能好等功能。
  (2)在井筒掘砌的过程中,为了防止井筒片帮,确保快速安全进行施工,掘进时应根据围岩的破碎情况,利用减小周边眼圈、严格控制装药量等措施进行放炮,从而减少对围岩的震动。
  (3)工作面应超前探水、预注浆。若在施工现场发现实际揭露的岩性条件不良,可以考虑采用止浆岩垫+混凝土止浆垫。止浆垫上部井壁应根据注浆最终压力加厚井壁或提高砼标号,并对壁后进行注浆进行加固。
  4结束语
  在红一煤矿大断面主井井筒的施工中,通过采用立井快速施工技术和先进的配套机械设施,合理的组织设计实施,加快了建井的速度,确保了井筒掘砌安全和工程施工的质量。

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