专题-厚表土超大断面井筒施工与支护技术.doc

1、专 题 部 分 第29页厚表土超大断面井筒施工与支护技术摘要：麻家梁煤矿主立井井筒净直径9.0 m，副立井井筒净直径9.3 m，为国内罕见大断面井筒。井筒穿过280 m左右的表土层，表土层段矿井涌水量较大。表土段和基岩段采用综合机械化配套的立井混合作业施工方案进行施工，为解决矿井涌水，表土段使用了冻结施工技术、井壁注浆技术，井筒支护采用了高强度高性能混凝土支护。取得了良好的施工速度和效果，具有一定的推广和借鉴价值。关键词：厚表土；超大断面；立井；井筒施工；支护技术Shaft Construction and SupportTechnology of Large Section of The T

2、hick TopsoilAbstract: In MaJialiang coal mine，the net diameter of main shaft diameter is 9.0 m，the net diameter of auxiliary shaft is 9.3 m，is rare large sections shaft at home. the wellbore through the topsoil of about 280 m, topsoil mine discharge has larger mine water. Topsoil segment and the bed

3、rock section Mechanized Shaft mixed operating construction program for the construction, to solve the mine water, freeze the construction process ,borehole wall grouting technology and supporting technology of high performance concrete is used in topsoil segment.Construction speed and good effect ha

4、d been made, with promotion and reference value.Keywords: Thick topsoil；Large section；Shaft；Shaft construction；Support technology0引言麻家梁井田位于山西省朔州城东南部、朔南矿区南部，距离朔州市20 km。井田南北长约11.9 km，东西宽约8.28 km，面积104.2877 km2。矿井设计可采储量183231.75万吨，矿井设计生产能力为12.0 Mt/t，设计服务年限82年。矿井设计采用立井双水平开拓，布置主立井、副立井、回风立井三个井筒。采用中央并列式通风方

5、式，布置两个生产采区，装备两个综采放顶煤工作面。区内地形平坦开阔，为厚层新生界沉淀物所遮盖，地势西南高、东北低；海拔在+1080+1200 m之间，井田最高点位于本区东南部，海拔+1342 m，最低点位于井田东北部的恢河河床，海拔+1060 m，相对高差270 m。主立井设计：井深602.8 m，井筒净直径9.0 m，表土段276 m，基岩段326.8 m。主立井井架高110 m，重量1438 t，为世界最高、最大井架。井筒工程采用冻结法施工；井筒冻结段井壁设计为双层钢筋混凝土复合井壁。主井外壁壁厚650、800 mm，内壁壁厚700、1000 mm，壁座设计厚度1800 mm。副立井设计：净

6、直径9.3 m，副立井提升绞车功率为3600千瓦，属亚洲最大井筒直径之一，井深562.7 m。表土段采用冻结法施工，冻结深度348 m；基岩段采用普通凿井法施工。基岩段设计单层素砼井壁，壁厚600 mm。井筒自上而下穿过新生界、二迭系、上古生界石炭系及下古生界奥陶系地层，主要由粉砂土、粉砂质粘土、细砂、中砂、粘土、粉质粘土等组成，表土层总厚达280 m。井筒揭露的含水层主要为煤系地层及奥陶系岩溶裂隙含水层，预计矿井正常涌水量304 m3/h，最大涌水量464 m3/h，预测奥灰最大突水量为2087 m3/h。1超大断面立井井筒快速施工技术建井期间，井筒工程量虽然只占全矿井井巷工程量的3.55.

7、0，而其施工工期往往占到全矿井建设总工期的3540或更多。其施工工期直接决定着煤矿建设的周期，历来被施工单位和建设单位所重视。立井施工的快慢决定了矿井投产期的迟早，所以，加快立井井筒的施工速度是矿井建设的重要课题。1.1施工方案根据井筒工程地质情况，井筒掘砌施工表土段稳定岩层和基岩段均采用综合机械化配套的立井混合作业施工方案。该方案井帮围岩爆露时间短，不需临时支护，施工安全，施工工序简单，并能实现工种专业化，有利用工人熟练操作、实现正规循环、保证工程质量和进度。1.2机械化作业线及配套设备（1）挖土及凿岩：表土段采用小型挖掘机配合人工挖掘进行掘进，基岩段采用SJZ-6.10型伞型钻架机组凿岩。

8、（2）抓岩（土）：表土段用小型挖掘机配合人工装土，基岩段采用2台HZ-6型中心回转式抓岩机抓岩。（3）提升：采用两套独立的单钩提升系统，其中主提采用2JK-3.5/20型提升机配4 m3吊桶；副提采用XKT-23/20型提升机配3 m3吊桶。（4）排矸：采用钢结构翻矸平台，平台上设两套落地式矸石溜槽，ZL-50F型装载机配合8 m3自卸汽车排矸。（5）混泥土的搅拌及运输：采用混凝土集中搅拌站，配两台带自动计量装置的JS-750强制式搅拌机进行砼搅拌，HTD-2.4型底卸式吊桶运送至井下。（6）砌壁：采用YJM型单缝液压伸缩整体下移式金属模板砌壁。（7）排水：采用DC50-806型卧泵排水。（8

9、）通风：采取压入式通风，选用两台2BKJNO6/44型222kW局扇，配用700 mm胶质阻燃风筒二趟。1.3井筒施工工艺1.3.1井筒表土段施工（1）井筒表土段砂土层时采用短段掘砌，掘砌段高3.6 m，掘进采用YC-35型小挖掘机技术，人工修边，分层进行挖掘，当掘够段高后进行超平找正在底圈梁上组立3.6 m段高金属模板，模板与模板之间用螺杆连接。利用井筒中心线校正固定好模板后，进行混凝土的浇注。（2）井筒表土段风化带掘进采用YT-28型风钻打眼，六角中空钢钻杆，“十”字型合金钻头，钻头直径42 mm,钎杆长2.2 m。当施工到稳定岩层后采用SJZ-6.10型伞钻，配有六台YGZ-70风钻打眼

10、。六角中空钢钻杆，“十”字型合金钻头，钻头直径55 mm，钎杆长4.5 m。装药采用高威力水胶炸药，药卷直径35 mm，I-V段毫秒延期电雷管起爆。放炮采用大并联连线方式，放炮电源采用380V交流电源一次起爆，出碴采用两台中心回转抓岩机，清底采用YC-35型挖掘机配合人工风镐修整。（3）钢筋绑扎采用钢筋滚压直螺纹套筒连接技术，竖筋在地面根据模板段高分段加工好，套丝并安装塑料保护套及连接套。在井下连接钢筋时，先检查丝扣牙型是否完好无损，清洁后把钢筋拧到带连接套的钢筋上，并用力矩扳手按规定的力矩值拧紧。力矩符合相关规定。环筋根据设计要求在地面按所需弧度和搭接要求加工好，采用22#铅丝双股绑扎，钢筋

11、搭接处应在接头两端和中部用铅丝绑扎牢固，接头处每隔200 mm绑扎一道。钢筋的绑扎接头应交错布置，在任一截面内绑扎接头根数不应多于钢筋总数的25%。（4）模板采用YJM型单缝液压伸缩整体下移式金属模板为型钢结构，整个模板仅一条伸缩缝，脱模是靠安装在伸缩缝两侧的数个液压油缸同时向内收缩，带动模板在弹性范围内产生形变，而进行脱模。为确保井壁接茬质量，模板下部设计为45斜面刃脚，模板上部设计接茬模板，进行敞口浇注。考虑到表土段设计为双层钢筋支护，下部刃脚应去掉，在模板落到位置后，进行操平找正工作，在浇筑混凝土以前，模板下部用砂子铺底，铺底形状为斜面，铺底厚度不低于200 mm。接茬为单斜面凸台式接茬

12、，接茬模板直径比井壁内径小200 mm,模板高度超过接茬100 mm,接茬模板安装在整体模板上，接茬时利用模板与井壁之间的空隙浇注砼并捣固，接茬模板高度为为250 mm，接茬凸台在吊盘上人工用风镐刷掉。上下两段井壁之间的接茬高度不大于300 mm。（5）混凝土的搅拌采用在井口附近设置搅拌站，布置两台JS-750强制式搅拌机进行砼搅拌，供井筒浇注砼使用。水、砂子、石子、水泥采用自动计量配比装置上料，外加剂设专人进行计量添加。水泥采用P.O.42.5，砂子选用细度模数大于2.6的中、粗砂，含泥量不大于1.0。石子选用粒径为535 mm连续级配合石灰岩碎石，含泥量不大于0.5；外加剂根据试验室出具的

13、配合比选用级粉煤灰、JQ-B型防裂密实和BR-3型防水剂。混凝土运输采用在搅拌站和井口之间铺设24kg/m、900 mm轨距轨道，搅拌后的混凝土直接流入2.4 m3底卸式吊桶，然后由主、副提升绞车下放到井下。1.3.2井筒基岩段施工采用短掘短砌混合作业方式。掘进选用伞型钻架打眼，4.5 m中深孔光面爆破，5.0 m长脚线毫秒延期电雷管。2台中心回转抓岩机装岩，两套单钩吊桶提升，座钩式自动翻矸，矸石通过翻矸平台溜槽落地，装载机配合自卸汽车排矸。3.5 m段高YJM型液压整体金属模板砌壁，2.4 m3底卸式吊桶下放砼。1）基岩段掘进基岩段采用钻爆法掘进，光面爆破，钻眼采用SJZ-6.10型伞钻，配

14、有六台YGZ-70风钻打眼。六角中空钢钻杆，“十”字型合金钻头，钻头直径55 mm，钎杆长4.5 m。放炮电源采用380V交流电源，一次起爆。炮眼深度为4.2 m，炮眼按同心圆布置，直眼掏槽，周边眼按光面爆破要求设计。装药采用反向集中连续装药,装药前必须用压风吹净炮眼中的岩粉及杂物，清理干净炮眼周围的碎石、杂物等，炸药要装到眼底，药卷间要紧密接触，孔口炮泥要充填好，周边眼炮泥长度不少于500 mm，其它炮眼要充实填满。起爆顺序从中心到周边依次起爆，连线方式采用大并联。钻眼爆破作业严格按爆破设计施工，确保各工序的质量，并根据各岩层的实际情况及时调整爆破参数，提高爆破效果，确保光爆成型。炮眼布置见

15、图1基岩段炮眼布置图，基岩段爆破参数见表1。图1 基岩段炮眼布置图2）基岩段井筒砌壁井筒基岩段砌壁壁厚为650 mm，采用整体金属刃脚下移模板，整体模板由地面四台JZ-10/600A型稳车悬吊，地面集中与单个控制相结合实现支模工作机械化。砌壁前要安装上整体模板的下刃脚，并留座底炮，以调整砌壁段高和有利于下循环打眼。混凝土的浇注同表土段。表1 井筒基岩段爆破参数眼号炮眼名称眼数/个圈径/mm眼深/mm眼距/mm装药量起爆顺序Kg/眼Kg/圈1中空眼1200027掏槽眼6180042009004.527820辅助眼13350040008382.532.52138辅助眼18550040009553543963辅助眼257500400094037564103辅助眼40920040007222.5100103183周边眼601010040005291.590合计163378.51.4劳动组织1.4.1劳动组织采用综合施工队形式，按专业化班组配备，井筒掘砌施工采用滚班作业，辅助人员“三八”制作业。机电班设