立井聯合法施工導孔堵孔問題的處理與實踐

霍成祥

（山西焦煤西山建筑集團公司，山西省太原市，030056）

立井聯合法施工導孔堵孔問題的處理與實踐

霍成祥

（山西焦煤西山建筑集團公司，山西省太原市，030056）

針對西山礦區安家溝進風井采用立井聯合法施工時導孔堵塞問題，分析了導孔堵塞的主要原因，提出了解決方案，并進行實踐，取得了良好的技術經濟效益。

聯合法施工 立井 堵孔處理

1 概述

立井井筒聯合施工技術是山西焦煤西山建筑集團公司在長期生產實踐中，將反井鉆機施工鉆孔與井筒正井施工法有機結合創新的一種安全、快速、經濟、高效的大深度井筒施工方法。該方法是在井筒下部巷道系統形成的情況下，先采用HE-83RM羅賓斯反井鉆機施工直徑1.5 m的措施井，與下部巷道貫通，形成溜矸、排水、通風的小井，然后再進行正井法施工，邊刷大邊進行混凝土澆筑成井。該施工方法的主要優點是解決了立井施工過程中的通風、排矸、排水等問題。立井聯合施工法目前已在西山礦區成功推廣，目前施工了9口通風立井，累計深度達3460 m，其中，施工最大井筒深度498 m。之前還從未有過堵孔現象，但是在施工官地礦安家溝進風井時，在338 m與366 m處先后出現了兩次堵孔 （措施井）現象，針對安家溝進風井的堵孔現象進行了技術研究與分析，并據此對導孔的疏通工作制定了詳細的技術方案，成功地疏通了堵塞的導孔。

2 井田地質構造

官地井田位于西山煤田東部，本井田地質構造復雜程度為中等，受區域構造的控制，井田內地層走向總體上呈單斜構造，傾角4～10°，一般小于10°，為緩傾斜地層，除邊界斷層外，井田內大中型斷層較少，但小型斷層較發育，本井田陷落柱十分發育，是影響煤礦正常生產的主要地質因素。

根據該地區地質探孔資料報告，進風井表土段厚度約為10 m，表土段往下310 m主要為砂巖及頁巖，320～370 m為節理發育的松軟復合破碎巖石，極易風化。

3 進風井井筒導孔堵塞原因及分析

3.1 堵塞位置

安家溝進、回風井設計深度分別為498.5 m和482.8 m，進風井設計井筒凈直徑為5.0 m，回風井設計井筒凈直徑為6.0 m，井筒壁厚均為400 mm，井壁采用砼澆筑，兩井筒中心距離為69.1m。進、回風井均采用立井井筒聯合施工技術施工。首先施工回風井井筒，然后再施工進風井，當回風井井筒施工至272 m，準備施工進風井時，發現進風措施井風流停止。經觀測，措施井被破碎掉落的巖石堵塞。采用SJ-2型全景式水井彩色電視檢測系統對措施井進行檢測，探測發現在井筒338 m深處被堵，坍塌寬度最大達8 m，高度約6 m，如圖1所示。

圖1 進、回風井聯合施工井

3.2 堵塞高度

根據SJ-2型全景式水井彩色電視檢測系統探測確定，塌落高度6 m，平均直徑4 m，因此，塌落巖體體積約為80 m3。導孔被堵高度約為5.1 m。

3.3 堵塞原因

井筒320～370 m巖層為復合巖層，風化松軟的巖石與堅硬的石灰巖互為交替，松軟破碎巖石厚度約1.0～1.5 m，石灰巖厚度約為0.8～1.3 m，其中松軟巖層經風化垮落后，造成其上較堅硬的石灰巖失去支撐而懸空，當風化巖層垮落到一定程度時，石灰巖因懸空跨度太大而發生斷裂，從而使大塊的巖石破裂、折斷滑落，導致措施井被大塊巖石堵塞。

4 疏通方案選擇

4.1 疏通方案類型

方案一：震動爆破疏通法。采用傳統的震動爆破方法將堵塞的措施井疏通，在被堵的巖石附近安放炸藥進行爆破，使堵孔巖石發生位移而疏通措施井。

方案二：鉆機疏通法。采用鉆機下放鉆桿疏通，即在井口安裝鉆機，利用鉆機在導孔堵塞區破碎巖石達到疏通目的。

方案三：重新施工措施井。重新選位再施工一口新措施井取代報廢的堵塞井筒。

方案四：施工聯絡巷進行疏通。利用已刷大的井筒，在另一口措施井被堵位置的同一水平面上，從已刷大的井筒向被堵的措施井水平或按一定角度施工一聯絡巷到被堵井筒位置下方約1 m處進行疏通。

4.2 方案的比較

方案一，震動爆破疏通法的優點是方便快捷。但由于被堵位置距離下口約100 m之高，無法安放炸藥，所以不能采用下部爆破震動的方法疏通；從井口上部下放炸藥到被堵位置進行震動疏通，爆破效果不好，且可能造成措施井再次塌方。所以此方法只能是在堵孔高度很小的情況下使用。

方案二，鉆機疏通法優點是投資少、快捷，缺點是鉆機在封口盤上安裝復雜，鉆桿穩定性差，易使鉆桿彎曲折斷。本例中鉆桿在深達323 m的措施井中經過鉆機施加壓力后，鉆桿受力方向會發生改變，所產生的橫向應力會使鉆桿發生彎曲，甚至損壞鉆機。

方案三，即重新施工措施井。該方案優點是安全性好，缺點是投資大，而且改變井筒位置需重新布置井下風道，增加了巷道工程量，施工工期加長。

方案四，施工聯絡巷疏通法。采用小斷面快速掘進，簡單可行，施工速度快，費用低，缺點是增加了聯絡巷施工費用，另外，進、回風井之間還需封閉隔離。

4.3 方案的確定

分析現場被堵情況，方案一、二均不符合安家溝措施井疏通，因此，只能從方案三、四中選一個方案，兩種施工方案成本及工期見表1。

表1 兩種施工方案成本及工期比較

從表1看出，方案四無論從技術角度、施工難度、經濟效益及工期等方面都比較合理，故選用方案四。

5 方案的實施

5.1 施工準備

（1）確定開口位置。進風井被堵位置標高1122 m，因為被堵深度為5.1 m，根據回風井井口標高為1451 m，聯絡巷設計高度為2.0 m，則開口位置底板標高為1113.9 m，聯絡巷 （回風井井筒側）方位開口位置深度為337.1 m。

（2）定向。在地面先用一根細鋼絲將兩井筒中心連接，延長至進風井筒另一側，然后用帶有重錘的兩根細鋼絲沿回風井井壁引至井下，根據兩點一線確定聯絡巷中心線方向。

5.2 快速施工聯絡巷工藝

（1）聯絡巷設計原則。巷道斷面盡量小，能滿足行人、排矸即可。故聯絡巷斷面設計為直墻半圓拱形，巷寬2.0 m，巷高2.0 m，墻高1.0 m。

（2）支護設計。由于聯絡巷選擇在較穩定的巖層中，加之斷面較小，因此拱部支護采用?20 mm×1600 mm樹脂錨桿支護，共打3根錨桿，正頂一根，兩邊各一根，間距、排距均為900 mm。

（3）施工組織。采用 “三八”作業制，循環進尺1.8 m，每班2個循環，聯絡巷長度64.3 m，工期6 d。

（4）施工方法。鉆眼采用YT29A型風動鑿巖機配合2.0 m釬桿打眼。毫秒延期電雷管引爆巖石乳化炸藥爆破，采用MFB100發爆器起爆，全斷面一次爆破。由于斷面較小，爆破時采用五花型直眼掏槽，再加一圈輔助擴槽眼，保證爆破效果，見圖2，掏槽眼深度2.2 m，中間1號眼裝藥5卷，2～5號眼為空眼，6～9號眼裝藥各5卷；炮眼封泥長度不小于500 mm，并搗實。2～5號眼距1號眼中心距不超過70 mm，6～9號擴槽眼距掏槽眼中心距不超過420 mm。矸石耙至回風井措施井進入井底，再從井下運出。

（5）安全注意事項。如果測到被堵措施井內有積水時，按照探放水有關原則及規定進行探放水。當聯絡巷掘至60.3 m時，斜向上45°打探放水孔。放出的積水沿聯絡巷從回風井導孔流至井下，待水全部排放完畢，方可繼續掘進直至貫通措施井。施工前，在井筒吊盤上安裝5.5 k W的通風機，風筒直徑為400 mm，每次放炮前要將通風機吊起，以免放炮崩壞。

5.3 疏通措施井

聯絡巷與進風井措施井打通后，首先確認被堵的位置，按照測算，貫通后堵孔巖石應該在距離貫通處聯絡巷頂板1 m左右地方，采取聯絡巷挑頂的方法，按照堵孔位置，確定向上挑頂角度，挑頂后，使鑿巖機釬桿能直接對準大塊巖石打眼為準，然后采用爆破方法破碎巖石達到疏通目的。

5.4 聯絡巷封閉隔離

為保證進、回風井筒的正常通風，在進風措施井疏通后，聯絡巷已成無用巷道，需將聯絡巷進行密閉處理。密閉方法是在聯絡巷靠近進、回風井筒兩頭分別做一道5 m長的黃土充填密閉帶，黃土充填帶兩側分別砌筑500 mm厚的料石擋墻。施工時先砌筑料石墻再充填黃土，邊砌筑、邊充填、邊搗固，保證不漏風。具體施工時可從進、回風井筒兩側分別施工兩道黃土充填密閉帶，方便施工運料。

6 結語

通過采用小斷面聯絡巷施工，解決了立井聯合法施工過程中井筒措施井堵塞的問題，不需要重新施工措施井，既節省了建設工期，節約了工程費用，又提高了處理措施井的安全性和可靠性，為今后處理類似問題提供了寶貴經驗。另外，堵孔位置靠近井下巷道時也可以從井下施工小斷面巷道至堵孔位置進行疏通處理。

［1］楊懷敏 .復雜條件下立井施工方案決策方法的探討［J］.采礦技術，2006 （2）

［2］王金平 .反井鉆機技術在溜煤立井施工中的應用［J］.河北煤炭，2011 （4）

Disposal and practice on plugged guide hole in shaft construction with combined method

Huo Chengxiang
（Xishan Construction Group Co.，Ltd.，Shanxi Coking Coal Group，Taiyuan，Shanxi 030056，China）

Aiming at the problem of guide hole plugging in shaft construction with combined method in the air-intake shaft in Anjiagou Mine of Xishan colliery，the paper analyzed the main reasons for guide hole plugging，put forward and practiced the solution，from which good technical and economic benefits have been obtained.

construction with combined method，shaft，plugged hole disposal

TD262.11

A

霍成祥 （1963-），男，山西祁縣人，礦建高級工程師，現任西山煤電建筑集團總經理，長期從事礦建工程管理工作。

（責任編輯 張毅玲）