煤炭系统竖井施工工艺

1、煤炭系统竖井施工工艺在水电工程中的应用与发展郑煤集团工程有限公司是煤炭系统内的一支专业建井队伍，具有 30多年的施工经验和18座大、中型煤矿的建设史，尤其擅长竖井开 挖和用滑模衬砌施工，有一套完整的竖井施工工艺和严密的科学施工 组织。特别是多年来与水电系统合作，分别在北京十三陵抽水蓄能电 站、丰满III期扩建工程、山西万家寨引黄工程等承担了竖井开挖和 砼衬砌工程施工，成功地将煤炭系统中竖井开挖的施工工艺应用到水 电工程中，取得了良好的效果，为水电竖井的开挖和混凝土衬砌开辟 了广阔的前景。1竖井开挖施工工艺及成果在煤炭竖井施工中，根据煤层的埋藏深藏度，竖井深浅不一，一 般在300500in左右。

2、近年来随着深部煤层的开采，有的井深达到 1000m以上，且穿过的地层复杂，地质条件多变，给竖井开挖增加了 难度，但也锻炼了施工队伍，丰富了施工经验，提高了施工技术。无 论是水电工程，还是煤炭工程，竖井开挖都是施工难度大、劳动强度 高、危险性大的工程。郑煤集团工程有限公司利用自身的优势，结合 水电系统的具体情况，通过多年水电施工的实践，将竖井的一套完整 的施工技术和施工工艺予以充分发挥，通过施工实践发展了自己。现 介绍在竖井施工中所采用的施工工艺和通过严格管理、科学组织所取 得的成果。1.1山西万家寨引黄I、II级泵站竖井施工我公司1989年10月一 1999年7月在山西引黄工程一条电缆井 (D

3、=10.5m)、一条调压井(D=12m)、两条进(出)水压力井(D=5.8m) 开挖施工中，利用煤炭系统竖井施工工艺、施工设备，结合水电工程 的特点，均取得了较好效果。现以2#电缆井的扩挖为例来介绍其施 工工艺。2#电缆井开挖直径10.5m，井深135m，临时支护采用挂网锚喷 支护，锚杆长度4m,喷混凝土厚度15cm。在井口布置“门”形桁架 梁，在地面布置两台10t卷扬机和一台3t卷扬机，一台10t门机，负 责人员、材料和工作盘的提升。在井内工作面上方45m处悬挂一 工作吊盘，在打眼出渣时，工作盘起保护作用，防止井口坠物；锚喷 支护时，工作盘作为工作平台，打锚筋孔、喷混凝土都在此工作台上 进行

4、。1.1.1施工方法 用导井法施工。先用反井钻机开挖2.4m导井，然后自上而下进行扩挖。利用 YT27手风钻进行人工打眼，炮眼深4m，最小抵抗线6070cm。为 了作好光面爆破，周边眼眼间距30cm，非电毫秒雷管起爆(四段)， 电雷管引爆。采用人工扒渣，落人小导井底部的渣由装载机配合汽车 外运。每炮进尺3.23.5m，采用“三掘一喷方式，即开挖三炮进尺 9.610.5m左右时打锚杆、挂金属网喷砼。砼喷射机设在井口的料棚 中，由输料管送到工作面。砼喷射机安放在井口的优点是改善了工作 面的工作环境、减少了粉尘对工人的危害。当砼喷射到开挖工作面附 近时，进行下一循环。l.l.2劳动组织及劳动力配备采

5、用定人定岗“滚班”作业方式：打眼班15人（负责打眼，包 括打锚杆孔和装药连线）；出渣12人；喷砼10人；其它辅助5人； 管理后勤5人；共计47人。2#电缆井的开挖通过精心组织，科学管理，平均日进尺达到 4.5m,月进尺120m。开挖断面成型好，通过断面测量验收和砼浇筑 量校核，超挖量控制在10%以内，做到了快捷优质。和相邻的1#电 缆井开挖相比，由于采用的施工工艺不同，劳动组织的差异，工期缩 短了 50%，超挖量减少了 1/3，得到建设单位和监理的一致好评。通 过2#电缆井的开挖取得的成绩，总承包单位相继把l#、2#出水调 压井（压力井）交付我公司施工，我们都顺利快捷地完成了任务。通过山西万家

6、寨引黄工程2#电缆井的施工不难看出，在施工中 我们做到了以下几点：（1）搞好扩挖和支护的关系扩挖和支护是相辅相承的，两者不 能相互影响，我们的措施是“三掘一喷”（根据当时的地质条件），即 每炮进尺必须达到3.2m3.5m，三炮9.610.5m喷一次，整个循环时 间为48h。（2）扩挖不“堵井”扩挖能否顺利进行，不堵井是关键。2# 电缆井初期由其他队伍施工深8m左右时，曾几次堵井，影响工期3 个月而无法施工才改由我公司承担。我们在施工中为了防止堵井，采 取了 “多打眼少装药”的措施，控制爆破岩块的粒径，并且做到导井 下口及时清渣。1.1.3锚喷支护速度快，质量好由于冬季施工，为了喷砼的质量，在

7、井口搭设砼保温棚、设置水加热器，井口采用敷设岩棉被保温，井内 采用炉火加温，使井内温度始终不低于5C。1.1.4合理的劳动组织和经济政策 按人员情况、技术要求，组成打眼、 扒渣、锚喷3个专业组，采用滚动作业方式，减少了工序时间，实现 了正规循环。采用延米单价、工资承包责任制，使工人报酬和工程量、 安全、质量密切挂钩。1.2十三陵抽水蓄能电站竖井扩挖由我公司承担十三陵蓄能电站中的7条竖井施工，其中出线竖井 和两条尾水调压井施工难度较大。由于地质条件不好，这些竖井都处 在复杂成分砾岩中，岩石较为坚硬，但有3条较大的断层f30、f22、 f23均穿过竖井。有的竖井地下水较活跃，特别是由于自然条件的限

8、制， 使大型凿井设施无法使用，这些都给竖并扩挖增加了难度。现介绍出 线竖井和尾水调压井的扩挖施工。1.2.1出线竖井 位于地下厂房主变室下游，下口与交通廊道相联，上 口与中支洞相接，V45. 00209. 00In，设计井深164m，直径8.6m。 在90.00m处有一断面为4m X5m、深50.5m的消防水池。整个井 筒处于复成分砾岩中，设计采用 20mm，L=3.5m系统砂浆锚杆及 10cm厚C20喷射砼作为临时支护，70cm厚C20砼永久衬砌。在该 工程扩挖、锚喷施工中，平均超挖11crn，最高日进尺2.83m，总工 期 72d。1.2.1 1#、2#尾水调压井施工 上口100. 40m

9、，下口29.50m，井 深为 70.90m，扩挖断面 85.6 m2, D = 8.6 9.6m,25, L=3.6m 砂 浆锚杆，15cm厚C20喷射砼临时支护；70cm厚C20永久衬砌。该 程扩挖前已形成2mX2m的导井，1993年9月10日开工，同年10月 17日竣工，历时107d，有效工作日72d，最高日进尺3.3m，平均日 进尺1.99m，平均超挖仅8.8cm。1.2.3竖井扩挖质量好，材料消耗省 我们仅用6个月的时间，完成 了 3个竖井累计241m （不含消防水池56.5m）的扩挖、锚喷任务， 平均日进尺2.0m.最高日进尺3.3m。炸药单耗仅0.89kg / m3 （定额 为 1

10、.17kg / m3）、雷管 1.31 发 / m3 （定额 1.54 发 / m3），钻头 0.06 个/ m3 （定额0.075个/ m3），钻杆0.43kg/ m3 （定额0.46）；平均 超挖仅17cm （规范20cm）；无任何安全事故。由上述可知，3条竖井的扩挖不仅速度快，而且施工质量好、材 料消耗低、劳动效益高，没有发生人身伤亡事故，真正做到了安全、 优质、高效、低耗。2特殊地质条件下的特殊竖井施工近年来，我国煤矿竖井施工技术 发生了巨大变化，其技术水平和施工速度有了大幅度提高，施工机械 和工艺得到不断改进和完善。对于复杂地层，用正常竖井方法无法施 工时，创造了多种施工方式。当竖井

11、穿过流砂、淤泥、卵石、砂砾等 含水的不稳定地层时，采取特殊的施工方法。在水电施工中大部分亦 应采用此类技术，如坝基渗漏就应采用注浆法和砼注浆帷幕法施工2. 1冻结施H注冻结法竖井施工是在井筒开挖之前，用人 工制冷的方法，将井筒周围的岩层冻结成封闭 的圆筒一一冻结壁，以抵抗地应力，隔绝地下 水和井筒的联系，然后在冻结壁的保护下进行 掘砌工作的一种特殊施工方法。其工艺流程 为冻结设计一打冻结孔，安装冻结器一安装冻 结站一积极冻结一维护冻结一井筒掘砌一收 尾工作。冻结法施工冻结管一般采用十108 159rum无缝钢管，其耐压强度应不小于 7MP。制冷剂多采用液氨，冷媒采用氯化钙 等。冻结法施工要求开

12、挖深度比井筒的冻结 深度浅5sin。冻结段可采用铝喷支护作临 时支护，但喷枉中应加防冻剂。衬砌础要求人 模温度为1520C。冻结法适用于各种不稳定的冲积层、含水 层和溶洞、断层等复杂地层施工，而且基本上 不受深度限制。实践证明它是一种行之有效 的施工方法。其缺点是准备时间长，前期投入 量大，设备多，成本高。2. 2钻井法施工钻井法是用钻头破碎岩石，用洗井液进行 现并排渣和护壁，当井筒钻至设计直径和深度 以后，在洗井液中进行支护的机械化施工方 法。其施工工艺是：安装钻机一预制井壁、钻 井一加护壁泥浆一下放预制井壁一壁后充填、 钻机搬迁。钻井法施工适用于各种含水的冲积层及 中等硬度下的岩层，缺点是

13、井筒直径受扩孔钻 头的限制，钻井的偏斜率应满足要求。2. 3砂帷慕法施工改帷干法就是预先在设计井筒周围造成 一封闭圆筒状吐帷幕，深度必须穿过含水不稳 定地层进入稳定基岩层，在其保护下安全地进 行井筒掘砌作业。一般情况下，沿井筒圆周划 分23段圆弧，依次在各圆弧段内用造孔机 械向下造孔，并连通形成槽孔，然后在槽孔内 灌注旺。各段槽孔内进互相嵌接起来，即形成 需要的佐帷认其施工工艺为：安装钻机轨 道J如饥槽孔清孔换浆一浇筑枉一开挖 井筒。进帷幕法施工适用于冲积层中有流砂、淤泥、卵石、砂砾等含水的不稳定岩层。用室的 边墙、大坝防渗等选用该项技术。对于井筒施 工深度不宜超过80In。2. 4注大法注浆

14、法是在裂隙含水层和松散的含水砂 土层中，注人可凝结的浆液，充填裂隙堵水或 固结砂土，减少漏水从而改善工程条件，利用 井筒施工，注浆法根据施工时间可分为预注浆 和后注浆。注浆工艺流程：一般是在井筒开凿之前， 在井筒周围钻进一定数量的注浆孔至含水岩 层，将配制好的浆液经注浆泵通过招浆管和注 浆管注入到含水层，经检验达到封水目的后， 进行井筒掘砌。注浆技术应用很广，在水电施工中也常常 采用，如十三陵抽水蓄能电站尾水调压井及压 力管道，就是采用了后注浆施工技术，取得了 良好的效果。3结语多年来，我公司在煤炭系统施工后又与水 电系统合作，将煤炭施工工艺应用到水电工程 中取得了良好效果。在井筒开挖施工中，在岩 石条件许可的情况下，一般采用先利用反井钻 机开挖小导并，然后进行扩挖，是比较经济的 施工方法。而当井筒下口没有贯通或下口是交通要道而不能出渣时，必须采用从上而下全 断面或导井提前的正井法施工。在岩石条件 复杂的情况下，用普通施工方法