煤矿中央进风立井风积砂流沙层与粘土层过渡段施工安全技术措施培训

煤矿中央进风立井风积砂流沙层与粘土层过渡段施工安全技术措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01工程概况02地质水文概况03施工方案总体概述04密集板桩法临时支护技术CONTENTS目录05井筒掘砌施工工艺06壁后注浆加固技术07施工安全保障措施08施工质量控制与验收标准01工程概况

矿井及井筒基本参数矿井设计生产能力小纪汗煤矿设计生产能力为1000万吨/年。

井筒设计净直径中央进风立井设计净直径为6.5m。

井筒深度中央进风立井井筒深度为357.2m。

支护方式及参数第四系及白垩系采用钢筋混凝土支护，其余白垩系及侏罗系部分采用混凝土支护，支护厚度均为500mm，支护强度为C40。

井筒支护设计要求支护材料强度要求井筒第四系及白垩系采用钢筋混凝土支护，支护强度为C40，支护厚度为500mm；其余白垩系及侏罗系部分采用混凝土支护，支护厚度同样为500mm，支护强度C40。

临时支护方式选择对过流砂层与粘土层过渡段采取密集板桩法临时支护，以强行掘砌通过该复杂地层段，为后续永久支护创造条件。

支护结构稳定性要求临时支护需能有效抵抗流砂层遇水坍塌及流动的压力，保护已施工井壁，防止溃砂对壁后荒壁造成影响，确保掘砌施工期间井壁结构稳定。

支护与注浆协同要求在采用密集板桩法临时支护强行通过后，需对该段井壁进行壁后注浆，通过注浆加固井壁及壁后地层，进一步提升支护结构的整体承载能力和防水性能。外壁施工至-10m时的涌水问题施工初期遇到的问题及处理井外疏干降水法施工至-10m左右时，因降水井水位无法继续下降，导致壁后涌水增大，砂层遇水坍塌，井筒出现下沉现象。掘进至-11m时的溃砂险情井筒掘至-11m接近粘土层时，细砂与水一同从壁后涌出，发生严重溃砂，无法正常掘出段高，对已形成井壁及荒壁安全构成威胁。应急处理措施项目部立即停止井筒掘砌施工，采取二次套壁、工作面注浆及井壁壁后注浆等应急处理措施，以保护现有井壁结构，控制溃砂影响范围。02地质水文概况

井筒揭露地层岩性特征风积砂段岩性（-10.6m以上）井筒-10.6m以上揭露灰黄色、灰黑色中粒砂及粉细砂，砂层稳定性差，遇水易坍塌呈流动状态。

粘土层过渡段岩性（-10.6m以下）井深-10.6m以下揭露亚砂土薄层，岩层结构疏松，与上部砂层形成明显过渡界面。

岩性组合特征自上而下依次为中粒砂、粉细砂过渡至亚砂土薄层，砂层与粘土层交互，地质条件复杂。

水文地质条件分析揭露岩层岩性特征井深-10.6m以上为灰黄色、灰黑色中粒沙及粉细砂，砂层易坍塌，遇水呈流动状态；-10.6m以下为疏松亚砂土薄层。

地下水位及涌水情况实际抽水试验显示，水位位于井深-8.4m左右，单位涌水量约为52m³/h，对施工安全构成较大威胁。抽水试验结果及涌水量情况

地下水位情况根据实际抽水试验结果，井筒地下水位位于井深-8.4m左右。

单位涌水量数据抽水试验显示该段井筒单位涌水量约为52m³/h。

涌水对施工的影响高涌水量导致砂层遇水呈流动状态，增加了流砂层坍塌及溃砂风险，对井筒掘砌施工安全构成严重威胁。03施工方案总体概述方案制定背景与目标原施工受阻情况井筒掘至-11m接近粘土层时，细砂和水从壁后涌出，发生严重溃砂现象，无法掘出段高，项目部立即停止井筒掘砌施工。前期处理措施为防止溃砂影响壁后荒壁及保护已形成井壁，项目部采取二次套壁、工作面注浆和井壁壁后注浆等处理措施，现注浆施工已完成。施工方案选择参考注浆情况，为使井筒提前转入掘砌施工，经研究决定计划采用强行通过法通过该流砂层，并编制此安全技术措施。方案制定核心目标防止在流砂层与粘土层过渡段再次发生严重溃砂，保证施工安全和工程质量，确保井筒顺利掘砌通过该过渡段。

强行通过法的选择依据

前期施工困境井筒施工至-10m时，因降水井水位无法下降，壁后涌水增大导致砂层坍塌、井筒下沉；掘进至-11m接近粘土层时发生严重溃砂，无法掘出段高。

注浆施工完成情况项目部停止掘砌施工后，已完成二次套壁、工作面注浆及井壁壁后注浆施工，为后续施工创造了条件。

工程进度需求为使井筒提前转入掘砌施工，需采取有效方法快速通过流砂层与粘土层过渡段，强行通过法成为可行选择。

过渡段地质条件特点该段上部为易坍塌、遇水呈流动状态的中粒砂及粉细砂，下部为疏松的亚砂土薄层，需针对性措施控制溃砂风险。施工方案总体流程

临时支护施工阶段采用密集板桩法进行临时支护，以强行掘砌方式通过流砂层与粘土层过渡段，为后续施工提供安全作业空间。

井筒掘砌施工阶段在临时支护保护下，开展井筒掘砌作业，严格控制掘砌段高，确保施工质量符合设计要求。

壁后注浆加固阶段完成井筒掘砌后，对该段井壁进行壁后注浆，以加固井壁结构，彻底封堵涌水，保障井筒长期稳定。04密集板桩法临时支护技术板桩材料选型原则板桩材料选择与规格要求

板桩材料应具备高强度、良好韧性及抗水腐蚀性，结合流砂层与粘土层过渡段地质条件，优先选用槽钢或钢板桩，确保临时支护的稳定性和安全性。推荐材料类型及特性

选用Q235B级槽钢，该材料屈服强度≥235MPa，抗拉强度375-500MPa，具有较好的可加工性和经济性，适用于密集板桩法临时支护受力要求。板桩截面规格参数

槽钢选用[20a型，截面高度200mm，腿宽73mm，腰厚7mm，理论重量22.637kg/m，单根长度根据段高需求定制，确保插入流砂层深度不小于1.5m，露出工作面高度不小于0.5m。材料质量验收标准

板桩进场需查验出厂合格证及材质单，表面不得有裂纹、弯曲、扭曲等缺陷，长度偏差≤±50mm，截面尺寸偏差≤±2mm，确保符合《热轧型钢》（GB/T706-2016）标准要求。板桩施工工艺与操作要点板桩材料选择与规格要求选用强度高、韧性好的钢板桩，长度根据流砂层与粘土层过渡段厚度确定，宽度宜为300-400mm，确保插入后能有效阻挡流砂坍塌。板桩密集布置施工工艺采用环形密集布置方式，板桩间搭接长度不小于50mm，形成封闭的临时支护结构；施工顺序为由井口周边向中心推进，确保支护连续性。板桩插入操作要点使用专用打桩机垂直插入板桩，插入深度应穿透流砂层进入下部粘土层不小于1.0m；插入过程中随时调整垂直度，偏差控制在1%以内，防止倾斜影响支护效果。板桩支护质量检查要求施工完成后检查板桩间距、搭接长度及插入深度，确保无漏插、松动现象；通过敲击法检查板桩稳定性，对不合格部位立即补打或加固。

临时支护质量控制标准01板桩材质与规格要求选用强度不低于Q235B级钢材制作密集板桩，单根长度不小于设计段高1.2倍，宽度不小于150mm，厚度不小于8mm，确保具备足够抗弯及抗剪能力。

02板桩安装间距与垂直度标准板桩沿井筒圆周均匀布置，间距严格控制在200-300mm范围内；垂直度偏差不得大于1°/m，相邻板桩搭接长度不小于100mm，形成整体防护圈。

03支护深度与嵌入要求板桩底端必须嵌入下部稳定粘土层不小于500mm，顶部与已施工井壁有效连接，确保在流砂层段形成全封闭临时支护结构，阻止砂体流动。

04支护强度与稳定性检测安装完成后采用锤击法检查板桩牢固度，用测斜仪检测垂直度，每循环段高施工前必须进行支护强度验算，确保承载力满足52m³/h涌水及流砂冲击荷载。05井筒掘砌施工工艺掘进参数选择与优化段高控制标准针对流砂层与粘土层过渡段地质条件，单次掘进段高严格控制在0.5m-0.8m，较正常段高降低40%-50%，以减少暴露面积和时间，降低溃砂风险。循环作业时间优化实行"短掘短砌"作业模式，掘砌循环时间控制在8小时以内，其中掘进作业不超过3小时，支护作业紧随其后，确保围岩及时封闭。掘进速度控制要求采用低速均衡掘进方式，炮掘时控制装药量，单循环进尺不大于0.6m；机械掘进时刀盘转速不超过2r/min，保证开挖面稳定。空顶距离限定掘进后至临时支护完成的空顶距离严格控制在0.3m以内，临时支护采用密集板桩法，板桩间距不大于150mm，深度嵌入下部稳定土层不少于0.5m。

混凝土浇筑施工技术要求混凝土材料质量控制混凝土支护强度等级需达到C40标准，严格控制原材料配比及搅拌质量，确保满足井筒支护承载要求。

浇筑工艺要点采用分层浇筑方式，每层浇筑厚度不宜超过500mm，振捣密实，防止因振捣不充分出现蜂窝、麻面等质量缺陷。

浇筑连续性保障确保混凝土浇筑过程连续进行，避免因中断造成施工缝，必要时采取应急措施维持浇筑作业的连贯性。

与临时支护协同作业在密集板桩法临时支护保护下进行混凝土浇筑，浇筑过程中密切关注板桩稳定性，防止流砂层坍塌影响浇筑质量。01掘砌施工过程中的监测要点井壁位移监测重点监测井壁水平位移及下沉量，采用水准仪和测斜仪进行实时观测，每掘砌1米至少监测1次，位移量超过5mm时立即停止施工并分析原因。02涌水量与水压监测在工作面及井壁周边布置涌水量观测点，使用流量计每小时记录涌水量，同时监测水压变化，当单位涌水量超过52m³/h或水压突增时启动应急措施。03砂层稳定性监测通过观察工作面砂层坍塌情况、流砂涌出速度及形态，结合地质雷达探测荒壁松散范围，判断砂层稳定性，发现流砂呈连续流动状态时立即加强临时支护。04板桩受力状态监测对密集板桩临时支护的挠度及应力进行监测，采用应变片传感器实时采集数据，当板桩弯曲变形超过设计值10%或出现裂缝时，及时增补板桩数量。06壁后注浆加固技术注浆材料选择原则注浆材料选择与配比设计结合流砂层与粘土层过渡段高涌水（单位涌水量约52m³/h）、易坍塌的特点，选择兼具快速凝固、高强度及良好止水性能的注浆材料。推荐注浆材料类型优先选用水泥-水玻璃双液浆，该材料可快速凝固（初凝时间可调节），适用于封堵动水条件下的涌水和溃砂；辅助采用超细水泥浆，增强浆液渗透性。水泥-水玻璃双液浆配比设计水泥浆水灰比宜为1:1~1.5:1，水玻璃浓度35~45Be′，水泥浆与水玻璃体积比1:0.8~1:1.2，具体配比需根据现场注浆试验调整，确保凝胶时间控制在30~90秒。超细水泥浆配比设计超细水泥粒径≤20μm，水灰比0.8:1~1:1，可掺入适量早强剂（如氯化钙），提高早期强度，满足壁后充填加固需求。配比调整与试验要求施工前必须进行现场配比试验，根据不同深度（如-10.6m上下地层差异）的地质条件和涌水情况，动态优化配比参数，确保注浆效果。

注浆施工工艺与参数控制注浆施工工艺选择针对小纪汗煤矿中央进风立井流砂层与粘土层过渡段施工需求，采用工作面注浆与井壁壁后注浆相结合的工艺，先通过注浆加固围岩、封堵涌水，为后续强行掘砌创造条件。

注浆材料选择标准选用水泥浆作为主要注浆材料，具有良好的结石强度和封堵性能，可有效填充砂层孔隙，固化流砂，增强围岩稳定性，适应该过渡段复杂地质条件。

注浆压力控制参数根据现场地质情况，注浆压力宜控制在1.5-2.0MPa，既能保证浆液有效扩散，又可避免压力过大对已施工井壁及围岩造成破坏，确保施工安全。

注浆量与注浆孔布置结合单位涌水量约52m³/h的水文条件，合理计算注浆量，采用密集布孔方式，确保浆液均匀填充流砂层与粘土层过渡段，形成有效止水帷幕。注浆效果检查与评价方法注浆后涌水量检测通过现场抽水试验，测定注浆后井筒单位涌水量，要求控制在安全施工允许范围内，对比注浆前52m³/h的单位涌水量，评估堵水效果。井壁强度检查采用超声波检测或钻孔取芯等方法，检查注浆后井壁混凝土强度是否达到设计C40标准，确保井壁承载能力满足施工要求。地层稳定性观察通过井筒掘进过程中对荒壁的观察，检查流砂层与粘土层过渡段是否仍有坍塌、涌砂迹象，评估注浆对地层加固的稳定性效果。注浆孔检查对已施工的注浆孔进行扫孔检查，观察孔内有无渗水、涌砂，检查注浆结石体的充填密实情况，判断注浆是否饱满。07施工安全保障措施

危险源辨识与风险评估01流砂层坍塌风险井深-10.6m以上为灰黄色、灰黑色中粒沙及粉细砂，砂层易坍塌，遇水呈流动状态，强行通过时可能发生突发性坍塌，导致井筒失稳。

02涌水溃砂风险水位位于井深-8.4m左右，单位涌水量约52m³/h，流砂与水混合可能从壁后涌出，造成溃砂事故，影响已施工井壁安全。

03过渡段地质突变风险井深-10.6m处为流砂层与亚砂土薄层过渡带，岩层岩性由松散砂层变为疏松亚砂土，地质条件突变易引发支护失效或涌水通道变化。

04临时支护失效风险采用密集板桩法临时支护时，若板桩间距过大、打入深度不足或连接不牢固，可能无法抵抗流砂压力，导致临时支护失稳。防溃砂安全技术措施密集板桩法临时支护采用密集板桩法进行临时支护，以增强流砂层与粘土层过渡段的稳定性，抵抗砂层坍塌和涌水压力，为强行掘砌施工提供安全作业空间。壁后注浆加固措施在井筒掘砌通过过渡段后，立即对该段井壁实施壁后注浆，通过注入浆液填充壁后空隙、加固围岩，有效封堵涌水通道，防止溃砂现象再次发生。实时监测与预警机制施工过程中对井壁位移、涌水量、砂层流动状态等关键参数进行实时监测，设置预警阈值，一旦发现异常立即停止施工并采取应急处理措施。应急物资储备与预案配备充足的应急注浆设备、加固材料等物资，制定详细的溃砂应急处置预案，明确应急响应流程和人员职责，确保突发情况能得到及时有效处置。施工人员安全防护要求

个人防护装备配备施工人员必须按规定佩戴安全帽、安全带、防水工作服及防护靴，针对流砂层施工特性，需额外配备防尘口罩及防滑手套，确保全身防护无遗漏。安全培训与技术交底施工前对所有人员进行专项安全培训，内容包括流砂层溃砂应急处置、注浆作业安全注意事项等，培训合格后方可上岗，每日施工前开展班前安全技术交底。井下作业安全规范井下作业人员必须两人以上同行，严禁单独作业；作业时密切关注井壁涌水、砂层稳定性等情况，发现异常立即撤离并报告项目部，严格执行“先支护后掘进”原则。应急处置能力要求施工人员需熟悉溃砂、涌水等突发事故的应急逃生路线及自救互救方法，定期参与应急演练，确保在紧急情况下能迅速、有序撤离危险区域。

应急处置预案与演练溃砂事故应急处置流程发生溃砂时，立即停止作业，启动报警系统，组织人员沿安全通道撤离至地面安全区域；同时切断井筒电源，防止触电事故。

涌水突增应急响应措施当单位涌水量超过52m³/h预警值时