全深凍結井筒快速施工技術研究與應用

邱新財 韓寶剛

（內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017300）

隨著煤炭工業的發展，煤炭經濟增長規模勢頭強勁。在市場需求的拉動下，新建、改擴建礦井項目不斷增加，要求井筒施工工期短、質量高。 但井筒掘進施工面臨的地質條件復雜，井筒施工排水能力有限、井筒涌水往往導致井筒施工速度緩慢、井壁質量差等問題。 經過討論研究采用凍結法施工， 合理安排工序穿插，保證了掘進安全，提高了掘進速度，取得了連續四個月進尺達到百米以上。

1 概況

巴彥高勒井田位于呼吉爾特勘查區的南部， 行政區劃屬鄂爾多斯市烏審旗烏蘭陶勒蓋鎮管轄。 礦井的設計生產能力為4.00Mt/a。采用立井開拓，井筒采用全深凍結施工，副井井筒深度644.513m，井筒凈直徑9m。 根據鉆孔地質資料顯示該井筒表土層深90m，基巖風化帶處在白堊系地層年代，白堊系地層厚度為160m，井筒技術特征見表1。

表1 井筒主要技術特征表

2 施工方案及工藝的確定

2.1 施工方案

井筒設計為鋼筋砼井壁結構。外壁采用短段掘砌施工方案，整體金屬下行模板砌壁， 掘砌段高為2.5/4.0m （表土段段高2.5m），內壁采用金屬裝配式模板自下而上一次套內壁施工。

2.2 施工工藝

2.2.1 井筒凍結表土段掘砌施工

凍結表土段采用立井凍結表土機械化施工工法組織施工，采用兩臺中心回轉抓巖機配合挖機掘進， 采用整體金屬下行鋼模板（段高2.5m）。 掘進時，先掘凈徑以內的土層，段高掘夠2.0m左右，刷幫至荒徑。 然后在全斷面下掘到掘進段高砌外壁，采用掛圈鋪網臨時支護，防止抽幫事故發生。每段井壁間應做好鋼筋及井圈連接，防止井壁下沉。

井壁砼由地面攪拌站配制，封口盤形成前，通過溜槽入模。封口盤形成后，采用底卸式吊桶下料入模，入模砼采用振動棒分層震搗密實。 試挖段深度以30m 左右為宜。

2.2.2 井筒凍結及基巖掘砌施工

（1）掘進。 采用SJZ-8A 型傘鉆配YGZ-70 型鑿巖機鑿巖，B25×5 000mm 六角中空合金鋼釬配Φ55mm 十字型合金鉆頭打眼，爆破材料采用防凍水膠炸藥和抗雜散秒延期電雷管，腳線長度6.5m。 采用光面、光底、弱震、弱沖爆破技術，井筒凍結基巖段采用立井機械化快速施工工法進行施工， 該工法已被建設部評為國家級工法。 應用該工法施工，有利于提高工人的操作技術水平及實現正規循環。

（2）裝巖排矸。 采用挖機配合中心回轉抓巖機出矸裝罐，小型挖掘機清底。 布置兩套單鉤提升，矸石上井后經溜矸槽溜入地矸倉，再由自卸式汽車排入工廣指定場地。

（3）砌壁。 雙層井壁段外壁采用整體金屬下行刃腳模板砌筑，模板由直模和刃腳兩部分組成，刃腳通過手拉葫蘆與模板連接（另配6 根保險繩），模板由地面穩車懸吊。 模板段高根據圍巖穩定性及凍結情況合理確定，采用4.0m 施工段高砌壁。

外壁模板的施工工藝：在工作面掘夠一個施工段高找平后，校正刃腳、綁扎鋼筋，再用砂子回填豎向鋼筋的搭接部分，最后落模板找正、澆灌砼。

砼由地面攪拌站配制， 根據不同深度井壁砼強度設計的要求，及時調整配合比。 砼輸送采用底卸式吊桶接砼下井，吊盤上設接灰槽，經吊盤下懸吊的鋼絲鎧裝耐磨膠管對稱入模。 入模砼采用插入式震動棒通過合茬窗口進行分層振搗。 每段砼澆筑時，均應進行砼的入模溫度及坍落度控制。

井壁豎筋可采用直螺紋機械連接，并嚴格按照《鋼筋直螺紋接頭技術規程》標準執行。 環筋采用搭接連接。

砼入模每次澆筑混凝土厚度不得超過300mm， 振搗分布間距一般為300～400mm，不得有漏振和震動棒碰撞鋼筋的情況。

3 快速施工工藝

3.1 井筒進入白堊系段后，凍結恰到好處，凍結壁在荒徑位置，解決了礦井的涌水，體現凍結一體化優勢。 凍結表土段掘砌施工時井筒采用DC-60 挖掘進配合HZ-6 型大抓，不用放炮，省去一道工序。

3.2 凍結壁進入荒徑后，采用多上風鎬配合挖掘機掘進，配合人工開幫，有時用風鎬開槽再用挖掘機開挖，風鎬開不成時利用挖掘機安裝破碎錘進行開挖。

3.3 井筒井口攪拌站距離井口近， 利用直道下灰罐速度較快，井口也不需要太多人，節約了攪拌下灰時間。 提升采用5m3大吊桶，下灰時采用3m3的灰罐，打灰速度快，節約了打灰時間。

3.4 在大斷面施工中， 采用先進的大型設備及合理的工序穿插，提高了掘進速度。

4 效果分析

利用凍結一體化的優勢及先進的設備和經驗， 合理地采用以上施工方案及施工工藝， 該井筒在不到九個月的時間施工到底，曾連續四個月達到月均百米以上，比計劃提前兩個月完成施工任務，為公司早日投產創造了條件。