立井井筒施工.ppt

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1、第十章第十章 井筒设计与施工井筒设计与施工 1.1.龙志阳龙志阳.中国煤矿井巷施工技术现状。中国煤矿井巷施工技术现状。2.2.何东春何东春,黄跃东黄跃东,邓洪义邓洪义.煤炭技术煤炭技术.立井井筒机械化配套快速施立井井筒机械化配套快速施工工.2004.2004 年年7 7 月第月第23 23 卷第卷第7 7 期期:7778:77783.3.张梦彪张梦彪.深立井综合机械化快速施工技术深立井综合机械化快速施工技术.建井技术建井技术.2002.2002 年年2 2 月月.第第23 23 卷第卷第1 1期期:3739:37394.4.韩文利韩文利.宣东二矿主井井筒优质快速施工宣东二矿主井井筒优质快速施工

2、建井技术建井技术.2002.2002 年年2 2 月月.第第23 23 卷第卷第1 1期期:1618:16185.5.杨杰杨杰,冯孝生冯孝生.岱庄矿风井井筒基岩段施工技术岱庄矿风井井筒基岩段施工技术.2002.2002 年年8 8月月.第第23 23 卷第卷第4 4期期:14:14第一节第一节 概述概述 一井筒分类（主井、付井、风井一井筒分类（主井、付井、风井 ）1 1主井主井 提升煤炭提升煤炭 箕斗箕斗 2 2付井付井 提升矸石、上下人员、设备、材料、进风提升矸石、上下人员、设备、材料、进风 罐笼罐笼 3 3风井风井 回风、安全出口回风、安全出口 梯子梯子二、井筒结构二、井筒结构 1.1.

3、井颈：井颈：深度：深度：151520m 20m 壁厚：钢筋混凝土井壁壁厚：钢筋混凝土井壁 2.2.井身：井身：至进出车水平或箕斗装载水至进出车水平或箕斗装载水平平 表土段及风化基岩段：双层井壁，总厚表土段及风化基岩段：双层井壁，总厚8008001000mm1000mm 基岩段：素混凝土井壁，厚基岩段：素混凝土井壁，厚400400500mm500mm 3.3.井底井底 付井付井10m10m，主井主井353575m75m，风井风井4 46m6m三施工特点三施工特点1.1.工程量不大，但工期长工程量不大，但工期长 煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程。虽然立井井筒掘进煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程

4、虽然立井井筒掘进工程量仅占全矿井工程量的工程量仅占全矿井工程量的4 45 5，但工期却占，但工期却占3535左右。因左右。因此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。5050年来，年来，经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已达到当代国际先进水平。度已达到当代国际先进水平。2.2.施工复杂施工复杂 立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由立

5、井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的安全，而基岩施工主要考虑施工速度。安全，而基岩施工主要考虑施工速度。由于由于表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口结构物的荷载。结构物的荷载。所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季施工，预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安施工，

6、预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序 井筒正式掘进之前，先在井口上方设置井筒正式掘进之前，先在井口上方设置井架井架，在井架顶部安装，在井架顶部安装天天轮平台轮平台，在井架第一平台标高处安设，在井架第一平台标高处安设卸矸平台卸矸平台。与此同时，掘进井筒。与此同时，掘进井筒上口一段井筒，安设上口一段井筒，安设临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘，在井口四周，在井口四周安装安装凿

7、井提升机、凿井绞车、悬吊凿井凿井提升机、凿井绞车、悬吊凿井用的各种施工设备及管线；建用的各种施工设备及管线；建筑凿井用的筑凿井用的压风机房压风机房、通风机房和混凝土搅拌站通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。一切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的不同，不同，拆模、立模、浇较混凝土等拆模、立模、浇较混凝土等砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上进行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输

8、送管或底卸式吊桶进行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输送管或底卸式吊桶送至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，送至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，依此往复循环直至井街最终深度。依此往复循环直至井街最终深度。河北宣东二号矿年设计能力河北宣东二号矿年设计能力90万吨，最高月万吨，最高月井创基岩段月进尺井创基岩段月进尺141米，打破当年全国记录米，打破当年全国记录山东许厂矿年设计能力山东许厂矿年设计能力150万吨，主、副井万吨，主、副井最高月成井最高月成井110.8米和米和103.6米米山西沙曲矿年设计能力山西沙曲矿年设计能力300万吨，连续万吨

9、连续3个月个月破百米，最高月成井破百米，最高月成井103.6米米山东岱庄矿年设计能力山东岱庄矿年设计能力150万吨，风井最万吨，风井最高月成井高月成井191.6米，打破冻结段施工记录米，打破冻结段施工记录第二节第二节 井筒断面设计井筒断面设计一一.井筒装备井筒装备 1.1.罐梁罐梁 材料和断面材料和断面：防腐材料，防腐材料，b b型或型或c c型的型的20322032号热轧普通工字钢号热轧普通工字钢 型钢焊接或整体轧制的闭合空心截面（强度、刚度、抗腐蚀型和通风、型钢焊接或整体轧制的闭合空心截面（强度、刚度、抗腐蚀型和通风、提升效果）提升效果）（2 2）罐道梁的布置方式）罐道梁的布置方式通梁双

10、侧方式通梁双侧方式通梁单侧方式通梁单侧方式通梁端面方式通梁端面方式山梁双侧罐道山梁双侧罐道悬臂支座双侧罐道悬臂支座双侧罐道无罐梁端面罐道无罐梁端面罐道 木罐道木罐道 矩形断面（矩形断面（h hb b）、）、160160180mm180mm（1 1吨）或吨）或180180200mm200mm（3 3吨）吨）长度长度6m6m、三层罐梁三层罐梁 半年更换一次半年更换一次 钢轨罐道钢轨罐道 规格：规格：38kg/m38kg/m或或43kg/m43kg/m 标准长度标准长度12.5m12.5m、四层罐梁，每层四层罐梁，每层4.168m4.168m（4.5mm4.5mm伸缩缝）伸缩缝）固定：罐道卡子和螺栓

11、固定：罐道卡子和螺栓2.2.罐道类型罐道类型 型钢组合罐道型钢组合罐道:球扁钢组合罐道、球扁钢组合罐道、槽钢组合罐槽钢组合罐道道（4）柔性井筒装备柔性井筒装备 包括：包括：罐道钢丝绳和防撞钢丝绳罐道钢丝绳和防撞钢丝绳，罐道绳和防撞绳的固定与拉紧罐道绳和防撞绳的固定与拉紧装置装置，钢丝绳在井窝的定位装置，提升容器上的导向器，提升容器在，钢丝绳在井窝的定位装置，提升容器上的导向器，提升容器在井口和井底进出车水平、中间水平或装卸载处的稳罐定位装置。井口和井底进出车水平、中间水平或装卸载处的稳罐定位装置。最早使用最早使用柔性井筒装备柔性井筒装备是抚顺胜利矿主、副井，从是抚顺胜利矿主、副井，从19111

12、911年投产到年投产到19541954年报废，共运行年报废，共运行4343年。目前不论在煤矿或金属矿，在各种用途和年。目前不论在煤矿或金属矿，在各种用途和深度的井筒内，在采用不同提升容器、终端荷重、提升方式和提升速深度的井筒内，在采用不同提升容器、终端荷重、提升方式和提升速度的情况下，都有采用钢丝绳罐道的。度的情况下，都有采用钢丝绳罐道的。钢丝绳罐道在英国得到了广泛的采用，在南非几个深达千米的井钢丝绳罐道在英国得到了广泛的采用，在南非几个深达千米的井筒也装备了钢丝绳罐道，在原苏联，筒也装备了钢丝绳罐道，在原苏联，19701970年以来钢丝绳罐道获得了大年以来钢丝绳罐道获得了大量推广，在井深量推

13、广，在井深1300m1300m以内、提升终端荷重以内、提升终端荷重5050100t100t的井筒中也装备了的井筒中也装备了钢丝绳罐道，在法国、瑞典、美国、波兰、德国都重视采用。钢丝绳罐道，在法国、瑞典、美国、波兰、德国都重视采用。钢丝绳钢丝绳普通（普通（6 67 7、6 61919），不耐磨寿命短），不耐磨寿命短 异型股或密封钢丝绳（贵异型股或密封钢丝绳（贵40%40%，但寿命是，但寿命是2323倍）倍）固定方式：固定方式：重锤拉紧重锤拉紧井底较深井底较深 液压螺杆拉紧下端固定在井底钢梁上液压螺杆拉紧下端固定在井底钢梁上拉紧力和刚度：拉紧力和刚度：每每100m100m的张紧力不小于的张紧力不小

14、于10kN10kN 钢丝绳罐道与刚性罐道比较的优点钢丝绳罐道与刚性罐道比较的优点 （1 1）结构简单、安装方便、节省钢材、施工期短，安装时）结构简单、安装方便、节省钢材、施工期短，安装时只需要固定和拉紧团道绳、安装工作旦小、速度快。只需要固定和拉紧团道绳、安装工作旦小、速度快。（2 2）井筒内不设耀道梁，减小通风阻力，井壁不凿梁窝，）井筒内不设耀道梁，减小通风阻力，井壁不凿梁窝，减轻井壁负荷，有利于提高并壁的整体性和防水性能。减轻井壁负荷，有利于提高并壁的整体性和防水性能。（3 3）钢丝绳耀道具有一定的柔性，提升容器运行平稳，没）钢丝绳耀道具有一定的柔性，提升容器运行平稳，没有冲击碰撞和噪音，

15、在正常段允许采用较高的提刀速度，减少有冲击碰撞和噪音，在正常段允许采用较高的提刀速度，减少断绳、卡罐事故。断绳、卡罐事故。（4 4）钢丝绳耀道便于维护，更换钢丝绳也较简单，对生产）钢丝绳耀道便于维护，更换钢丝绳也较简单，对生产影响较小。影响较小。钢丝绳罐遭与刚性罐道比较的缺点钢丝绳罐遭与刚性罐道比较的缺点 （1 1）钢丝绳耀道要求提升容器之间和容器与井壁之间的安全间隙比刚）钢丝绳耀道要求提升容器之间和容器与井壁之间的安全间隙比刚性耀道大，故井筒断而一般要相应加大。性耀道大，故井筒断而一般要相应加大。（2 2）由于悬挂耀道绳、防撞绳、防坠器制动绳以及拉紧重锤使井架负由于悬挂耀道绳、防撞绳、防坠器

16、制动绳以及拉紧重锤使井架负荷加大也要求较探。荷加大也要求较探。（3 3）在进出车水平还需另设刚性耀道稳罐，中间水平的稳罐装置尚不）在进出车水平还需另设刚性耀道稳罐，中间水平的稳罐装置尚不够理想步解决。够理想步解决。（4 4）在启动和停车时运行速度不宜过大，故对全井提升速度有一定影）在启动和停车时运行速度不宜过大，故对全井提升速度有一定影响。响。二井筒净断面尺寸的确定二井筒净断面尺寸的确定确定井筒净断面尺寸的步骤确定井筒净断面尺寸的步骤 选择井筒装备类型、确定断面布置形式选择井筒装备类型、确定断面布置形式 初步确定罐道、罐梁的规格尺寸，确定出安全间隙初步确定罐道、罐梁的规格尺寸，确定出安全间隙

17、用图解法或解析法求近似直径（用图解法或解析法求近似直径（6.5m6.5m时按时按0.5m0.5m进级；进级；6.5m6.5m时按时按0.2m0.2m进级）进级）验算罐道规格和罐梁型号验算罐道规格和罐梁型号 检查安全间隙及必要的调整检查安全间隙及必要的调整 通风校核通风校核 （人员）、（人员）、12m/s12m/s（物料）、物料）、15m/s15m/s（通风）通风）S S0 0S SA A，A A为梯子间面积为梯子间面积2.0m2.0m2 2；不设梯子间时不设梯子间时 S S0 00.9A0.9A三井壁结构和井壁厚度的确定三井壁结构和井壁厚度的确定1 1井壁结构选择井壁结构选择 承受地压、封堵涌

18、承受地压、封堵涌水、防止围岩风化水、防止围岩风化2 2井壁厚度确定井壁厚度确定四、编制井筒工程量及材料消耗量表四、编制井筒工程量及材料消耗量表井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井筒工程量和材料井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井筒工程量和材料消耗量。井筒工程量的统计自上向下分段（如表土、基岩、壁座等）进消耗量。井筒工程量的统计自上向下分段（如表土、基岩、壁座等）进行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土锚杆等）进行，最后汇行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土锚杆等）进行，最后汇总列表。某矿罐笼井井筒工程量及材料消耗量。总列表。某矿罐笼井井筒工程量及材料消耗量。六、绘

19、制井筒施工图六、绘制井筒施工图井简施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断井简施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布置情况，用置情况，用1 12020或或1 15050比例尺绘制井筒的横断面施工图。比例尺绘制井筒的横断面施工图。一稳定表土的施工一稳定表土的施工 普通法施工普通法施工第三节第三节 表土施工表土施工u1.井圈背板普通施工法1井壁；2井圈背板；3模板；4吊盘；5混凝土输送管；6吊桶u2.吊挂井壁施工法1井壁；2吊挂钢筋；3模板；4吊桶u3.板桩法，适用于表土层薄的地方二二.不

20、稳定表土不稳定表土 特殊法施工特殊法施工u我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。u我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法。u用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻结凿井法。沉井法沉井法u沉井施工工艺包括：施工准备工作、制作套井、砌筑井壁、破土排碴、沉井下沉、封底固井等主要工序。其中砌筑井壁和破土排碴工序与沉井下沉

21、过程同时进行。控制沉井偏斜是关系沉井质量与成败的重要工作。封底固井和沉井与套井间的锁固工作，为沉井后的的井筒施工创造条件。140140年历史，年历史，18541854年德国工程师年德国工程师KindKind采用冲击钻钻凿第一个直径采用冲击钻钻凿第一个直径4.25m4.25m，深深度度98m98m井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤公司钻进的疏干井就有公司钻进的疏干井就有20002000多个，多个，365000m365000m。前苏联是应用钻井法的主要国家前苏联是应用钻井法的主要国家之一，之一，1979197

22、9年创造月成井年创造月成井160m160m的记录。美国的记录。美国19101910年才引进钻井法，年才引进钻井法，5050、6060年年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在委员会内华达洲地下核试验场，在1960198319601983年期间钻凿年期间钻凿600600多个，其中在阿多个，其中在阿留审群岛的井筒深达留审群岛的井筒深达1829m1829m。19691969年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径4

23、3m4.3m，深深90m90m。典型工程有：淮南谢桥西风井，钻井深度典型工程有：淮南谢桥西风井，钻井深度464m464m，通过表土不稳定含水通过表土不稳定含水地层厚地层厚402m402m，最大钻井直径最大钻井直径9.3m9.3m，成井直径成井直径7.0m7.0m；淮南潘三西风井，钻井深淮南潘三西风井，钻井深度度508m508m，通过表土层通过表土层440m440m，最大钻井直径最大钻井直径9.0m9.0m，成井直径成井直径6.0m6.0m；建设的淮北建设的淮北许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜率

24、分别为率分别为0.20.2和和0.10.1，副井钻井直径副井钻井直径9.09.0，成井直径，成井直径6.8m6.8m。钻井法钻井法潘三西风井，成井直径潘三西风井，成井直径6.0m，钻井直径钻井直径9.0m，深度深度508.2m，穿过穿过440m表土层，表土层，其中有其中有168m强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性中煤特殊工程公司在山东巨野矿区龙固煤矿以井径8.7米，钻井深度582.75米，建成了主井1号井，打破了我公司所创造的安徽淮南潘集3号井西风井508米的全国大钻机建井记录，同时也创造了世界同类竖井的最深记录，从而把中国特殊凿井施工技术推向了更为前沿的

25、位次。7月12 日,中煤特殊工程公司在山东龙固煤矿施工的风井井筒壁后充填工程顺利结束,创造了该公司同时用三台大钻机在同一煤矿优质、安全地承建主1、主2、风井三个井筒的国内记录,582.75米的主井成井深度,也创造了国内钻井法凿井的最深记录。板集矿是一座年产原煤300万吨的大型现代化煤矿。主井和中央风井均是由中煤特殊工程公司采用新改进的L40/1000型竖井钻机同时施工，其中主井最大荒径9.5米，设计钻井深度660米。中央风井最大荒径9.85米，设计钻井深度656米，穿越表土层厚584.10米。属深大型矿井，分三级钻进，一级超前钻直径4米，计划工期210天。2005年1-10月份，先后完成主井一

26、级超前钻直径4.0米深660米和直径6.8米的扩孔钻井深度390.98米，风井完成直径4.0米深656米超前钻和直径8.0米扩孔钻井深度295.28米。两井钻井深度均创特凿钻井之最.同时，两井共预制钢筋砼井壁149节（不包括主、风井井壁锅底），其中：主井86节、风井63节，月平均预制井壁20余节，最高达月预制井壁30节。井筒名称井筒名称钻井深度钻井深度/m钻井直径钻井直径/m竣工时间竣工时间临涣西风井临涣西风井张双楼东风井张双楼东风井童亭副井童亭副井朱仙庄南风井朱仙庄南风井潘三西风井潘三西风井谢桥东一风井谢桥东一风井任楼中央风井任楼中央风井谢桥东二风井谢桥东二风井谢桥西风井谢桥西风井陈四楼风井

27、陈四楼风井祁南矿中央风井祁南矿中央风井 祁南南风井祁南南风井 许瞳矿主井许瞳矿主井许瞳矿风井许瞳矿风井城郊北风井城郊北风井 308.6306.6300.0301.0508.0474.5351.0478.2469.2417.5389.7437.0347.0365.0436.0 7.96.38.86.69.05.78.08.09.37.37.87.77.58.07.3 1979.4 1979.111981.21982.6 1984.11 1985.121986.81988.81989.41991.8 1993.11 1998.111998.91999.21999.6 我国钻井法施工我国钻井法施工3

28、00m以上深井明细表以上深井明细表在竣工的在竣工的57个井个井筒中，深筒中，深300m以以上的大型井筒有上的大型井筒有15个，其中深个，其中深400m以上的有以上的有7个，深个，深500m以上以上的的2个，总长度个，总长度1.4万万m.规程规程 第二十九条第二十九条 采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定：采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定：（一）钻井的设计与施工最终位置（一）钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带必须通过风化带，并向不透水的稳定，并向不透水的稳定基岩至少基岩至少延深延深5m5m。（二）钻井期间，采用封口平台时，必须二）钻井期间，采用封口平台时，必须将井口封盖严密将井口封盖

29、严密；采用井口梁；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。时，必须有可靠的防坠措施。（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定，发现问题立即（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定，发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持调整。井筒内的泥浆面，必须保持高于地下静止水位高于地下静止水位。（四）钻井时必须测定井筒的（四）钻井时必须测定井筒的偏斜度偏斜度。（五）（五）预制井壁的质量预制井壁的质量，必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠，必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。施工工艺：井筒钻进施工工艺：井筒钻进

30、泥浆洗井护壁泥浆洗井护壁下沉预制井壁下沉预制井壁壁后注浆壁后注浆1.1.井筒钻进：井筒钻进：l l）全断面一次钻进全断面一次钻进 曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次成功钻进深成功钻进深112.8m112.8m、钻径钻径6.2m6.2m、成井净径成井净径5.0m5.0m的立井。的立井。2 2）全断面分级扩孔钻进）全断面分级扩孔钻进 我国煤矿立井常采用一次超前、多次扩孔的我国煤矿立井常采用一次超前、多次扩孔的方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度则方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度则相

31、应降低。相应降低。但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故。如淮北矿区童亭主井和淮南如淮北矿区童亭主井和淮南矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将8.0m8.0m直径扩孔钻头或直径扩孔钻头或刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗了刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗了9.59.5个月，给施工造成了很大的个月，给施工造成了很大的损失。损失。3 3）取芯式钻进）

32、取芯式钻进 对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命和设备能对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命和设备能力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、效率高的特点，但终未被采用。效率高的特点，但终未被采用。超前钻头超前钻头扩孔钻头扩孔钻头洗井洗井循环泥浆方式排渣（压气排液器压气升液原理）循环泥浆方式排渣（压气排液器压气升液原理）护壁护壁泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮冷却钻具冷却钻具2.泥浆洗井护壁：泥浆洗井护壁：3.下沉预制

33、井壁：下沉预制井壁：带底预制钢筋混凝土井壁（钢板井、带底预制钢筋混凝土井壁（钢板井、钢板混凝土复合井壁）钢板混凝土复合井壁）其内注水其内注水下沉下沉地面接长地面接长边下沉、边测边下沉、边测量、边接长。量、边接长。在井壁吊运上采用了新的吊运吊具，即液压自平衡井壁专用吊具。位于山东巨野县境内的龙固煤矿是山东新汶矿业集团投资，由中煤特殊工程公司采用钻井法施工位于山东巨野县境内的龙固煤矿是山东新汶矿业集团投资，由中煤特殊工程公司采用钻井法施工的特大型煤矿，该矿设计年产量的特大型煤矿，该矿设计年产量600600万吨。万吨。中煤特殊工程公司曾在中煤特殊工程公司曾在20042004年采用钻井法成功完成该矿主

34、年采用钻井法成功完成该矿主1 1、主、主2 2号井的施工，并创造了钻井法施号井的施工，并创造了钻井法施工井筒工井筒582.75582.75米井深的世界记录。目前施工的风井是其中之一，井深米井深的世界记录。目前施工的风井是其中之一，井深580580米，该井日前已结束钻井工米，该井日前已结束钻井工作并于作并于20052005年年5 5月月2626日开始下沉井壁，预计日开始下沉井壁，预计6 6月下旬完成井壁下沉工作。月下旬完成井壁下沉工作。4.4.壁后注浆：壁后注浆：调整、纠正调整、纠正壁后注浆充填、置换泥浆壁后注浆充填、置换泥浆排水排水壁后注浆壁后注浆 壁后管路壁后管路4 48 8根根钻井法凿井壁

35、后充填系统钻井法凿井壁后充填系统泥浆处理问题：泥浆处理问题：固化处理固化处理水泥、高炉矿渣、石膏和石灰等水泥、高炉矿渣、石膏和石灰等水土分离处理水土分离处理 钻井法凿井过程中泥浆护壁是必不可少的，但成井时泥浆成了废物，废弃钻井法凿井过程中泥浆护壁是必不可少的，但成井时泥浆成了废物，废弃泥浆的处理，一直是施工中的一个问题。大直径探井井筒施工中废浆总排出泥浆的处理，一直是施工中的一个问题。大直径探井井筒施工中废浆总排出量可达量可达3 3万万m m3 3以上，问题显得更加突出。以上，问题显得更加突出。7070年代钻年代钻300m300m井简时，开始研究采用井简时，开始研究采用降低泥浆中固体含量的低相

36、对密度泥浆，取得一定效果。降低泥浆中固体含量的低相对密度泥浆，取得一定效果。“七五七五”期间经国期间经国家重点科技项目攻关，技术上又有很大的发展，通过改进泥浆处理配方和工家重点科技项目攻关，技术上又有很大的发展，通过改进泥浆处理配方和工艺流程，地面造浆量减少了艺流程，地面造浆量减少了2020，同时研究废浆处理的新技术，先后研制成，同时研究废浆处理的新技术，先后研制成功了功了GP-1GP-1型造粒机和型造粒机和GTl800GTl800TXTX型固液分离机，结合泥浆的具体特点，优选型固液分离机，结合泥浆的具体特点，优选絮凝剂与配方，采用絮凝剂与配方，采用一级快速二级慢速的分级絮凝工艺一级快速二级慢

37、速的分级絮凝工艺，大规模处理废浆的，大规模处理废浆的工艺体系得以实现。经工程应用证明，这变技术的泥浆处理能力大，泥浆性工艺体系得以实现。经工程应用证明，这变技术的泥浆处理能力大，泥浆性能调控方便，是一变比较完善的废浆处理方法。能调控方便，是一变比较完善的废浆处理方法。参考文献：杨爱东，邹淑平.巨野煤田郭屯矿井钻井法凿井技术研究.中国矿业.2003年.第12卷第6期：5153王志永,张敬恩,袁德铸.钻井法施工深厚粘土层及硬岩井筒.建井技术.2002 年12月.第23 卷第6期：45周真云.钻井法凿井井壁预制质量控制.建井技术.2004年2月.第25卷第5期：79冻结法冻结法18621862年英国

38、南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采用人工制冷方法加年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采用人工制冷方法加固土壤；固土壤；18831883年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度103m103m的井筒，获的井筒，获得了冻结法凿井技术专利。前苏联得了冻结法凿井技术专利。前苏联19281928年开始采用冻结法，至年开始采用冻结法，至19901990年共年共开凿井筒开凿井筒400400多个。多个。国名国名英国英国加拿大加拿大波兰波兰比利时比利时德国德国前苏联前苏联法国法国中国中国荷兰荷兰最大冻深，最大冻深，m930915725638628620550435338我

39、国于我国于19551955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒（直径（直径5.0m5.0m，深度深度105m105m），），揭开了我国在表土不稳定含水地层建设揭开了我国在表土不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国井筒的序幕。我国冻结法凿井至今以建成井筒冻结法凿井至今以建成井筒400400多个，其中包括多个，其中包括一批深一批深300m300m以上和若干深以上和若干深400m400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近以上的深大井筒，累计冻结延米长近7 7万万m m。包括包括8080年代最大冻深年代最大冻深415m415m的潘三东风井的潘三东风井，河南

40、陈四楼副井冻河南陈四楼副井冻结深度结深度435m435m，山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达378.3m378.3m，山东济山东济宁宁3 3#井副井冻结深度井副井冻结深度395m395m，成井直径成井直径8m8m，内蒙古榆树林子矿斜井冻内蒙古榆树林子矿斜井冻结斜长结斜长114.5m114.5m，宁夏王洼矿最大斜井深度宁夏王洼矿最大斜井深度88m88m，这些工程代表了我这些工程代表了我国当今冻结法凿井的技术水平，目前我国已成为世界上冻结法应用国当今冻结法凿井的技术水平，目前我国已成为世界上冻结法应用最广的国家之一。最广的国家之一。河南程村煤矿主、副井冻结深度均为河南

41、程村煤矿主、副井冻结深度均为485m485m，是目前已完工的是目前已完工的国内同行业之最。于国内同行业之最。于20022002年年6 6月月1919日正式开机运转，主、副分别于日正式开机运转，主、副分别于20032003年年5 5月月1818日和日和20032003年年9 9月月2020日完成冻结，圆满完成了井筒的掘进、日完成冻结，圆满完成了井筒的掘进、复壁任务。复壁任务。中煤特殊工程公司施工的河南焦煤集团赵固一矿副井冻结工程于2005年2月28日正式充氨运转。焦煤集团赵固一矿位于太行山南麓河南新乡市境内，是焦煤集团近年来新开发的第一对大型矿井，年产量240万吨，是河南省重点工程项目，其中由中

42、煤特殊工程公司赵固项目部施工的副井冻结深度达575米，属国内次深冻结井。赵固工地打钻全景赵固工地夜景规程规程第三十条第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定：采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定：（一）冻结深度应穿过风化带（一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩延深至稳定的基岩10m10m以上以上。基岩段。基岩段涌水较大时，应加深冻结深度。涌水较大时，应加深冻结深度。（三）（三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏斜不。水文观测钻孔偏斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。（四）冻结管应采用（四

43、冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接无缝钢管焊接或螺纹连接。（五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。（五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只有在只有在水文孔冒水水文孔冒水7 7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进行试挖天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进行试挖.（九）（九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。（十一）（十一）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆或不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆或混凝土全部充满填实。混凝土全部充满填实。施工工艺：冻结孔钻进、冻结站安施工工艺：冻结孔钻

44、进、冻结站安装装安装冻结设备安装冻结设备积极冻结积极冻结井井筒掘砌（消极冻结）筒掘砌（消极冻结）1 1钻孔：钻孔：冻结孔、水位观察孔、测温孔冻结孔、水位观察孔、测温孔 （1 1）冻结孔（施工费：）冻结孔（施工费：140140元元/m/m）圈径：圈径：比井筒直径大比井筒直径大1.0m1.0m3.0m3.0m 间距：间距：1.0m1.0m1.3m1.3m 直径：直径：200mm200mm250mm250mm（开孔开孔101020m20m直径要大直径要大202040mm40mm）深度：深度：比冻结深度大比冻结深度大5m5m10m10m，控制控制偏斜值偏斜值0.50.51.0m1.0m潘北煤矿风井井筒

45、冻结钻潘北煤矿风井井筒冻结钻（2 2）水位观察孔（）水位观察孔（1212个）：个）：位置：位置：距离井筒中心距离井筒中心1m1m，不影响井筒掘进时测量。不影响井筒掘进时测量。深度：深度：穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒 作用：作用：观察冻结圈是否交圈观察冻结圈是否交圈 （3 3）测温孔：）测温孔：位置：位置：冻结壁内、外沿界面冻结壁内、外沿界面 数目：数目：3 34 4个个 作用：作用：确定冻结壁厚度和开挖时间确定冻结壁厚度和开挖时间 冷冻站位置以供冷、冷冻站位置以供冷、供电、供水、排水方便供电、供水、排水方便为原则。同时，应不影为原则。同时，应

46、不影响井口凿井设备布置和响井口凿井设备布置和永久建筑施工，尽量少永久建筑施工，尽量少占地。为了减小冷量损占地。为了减小冷量损失，冷冻站应尽量靠近失，冷冻站应尽量靠近井口，当冷冻站仅为一井口，当冷冻站仅为一个井筒冻结服务时，其个井筒冻结服务时，其距离以距离以303050m50m为宜为宜。2.冻结站及冻结管的安装冻结站及冻结管的安装低压机低压机高压机高压机中间冷却器中间冷却器集油器集油器氨油氨油分离器分离器储氨器储氨器冷凝器冷凝器氨氨液分离器液分离器蒸发器蒸发器2005年4月，由山东鲁能集团投资、中煤特殊工程公司承建的山东郓城郭屯煤矿风井冻结站主体工程安装已全部结束。该矿设计年产量240万吨，主、

47、副、风井均采用冻结法立井开拓，冻结深度达702米，其中穿越表土层580多米，其技术难度及冻结深度均在国内处于领先水平。正在安装盐水管路正在安装盐水管路焊接冻结管柱焊接冻结管柱直径直径139mm139mm，20kg/m20kg/m，60006000元元/吨吨-20-35-10-150.155MPa蒸汽，蒸汽，801200.81.2MPa1520液态，液态，25-350.81.2MPa积极冻结期间冻结器进出口温度相积极冻结期间冻结器进出口温度相差差37，消极期间相差，消极期间相差13。0.155MPa饱和蒸汽饱和蒸汽 3.3.冻结原理：冻结原理：盐水循环；盐水循环；氨循环；冷却水循环氨循环；冷却水

48、循环 4.4.掘进：掘进：开挖时间确定：开挖时间确定：水文观测孔的水位溢出管外水文观测孔的水位溢出管外 风镐、风铲、抓岩机风镐、风铲、抓岩机除湿除湿 钻爆法钻爆法浅眼少装药（小于浅眼少装药（小于1.5m1.5m，每次每次10kg3m3m）。）。取取消临时支护，减少砌壁作业所占的成井工时。消临时支护，减少砌壁作业所占的成井工时。立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备的研立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备的研究为国家究为国家“六五六五”重点攻关项目，形成了以伞钻、大重点攻关项目，形成了以伞钻、大斗容抓岩机和斗容抓岩机和MJYMJY型整体金属模板为主体的立井施工机型整体金属模板为主体的立井施工机

49、械化作业线，使短段掘砌混合作业法成为一种工艺简械化作业线，使短段掘砌混合作业法成为一种工艺简单、施工安全、成井速度快、成本较低的施工作业方单、施工安全、成井速度快、成本较低的施工作业方式，很快被推广使用。进入式，很快被推广使用。进入9090年代，国内使用短段掘年代，国内使用短段掘砌混合作业法施工的立井比例不断提高，目前已达到砌混合作业法施工的立井比例不断提高，目前已达到8080左右，施工中取得了较好的经济效益印社会效益。左右，施工中取得了较好的经济效益印社会效益。打打眼眼放放炮炮第第一一次次出出矸矸砌砌壁壁第第二二次次出出矸矸清清底底参考文献：李景杰,孟庆江.立井混合作业快速优质施工.煤炭技术

50、2002年3月.第21卷第3期：1617王志刚,赵玄栋.浅谈立井混合作业机械化配套施工.建井技术.2002 年8 月.第23 卷第4 期:2832 掘、砌、安一次成井掘、砌、安一次成井 这种作业方式是把井简永久装备的安装与这种作业方式是把井简永久装备的安装与掘砌同时施工。这种作业方式井筒施工布置比掘砌同时施工。这种作业方式井筒施工布置比较复杂，必须在一定条件下方可采用，其施工较复杂，必须在一定条件下方可采用，其施工井简数量有限。井简数量有限。鹤壁矿区梁峪煤矿副井净直径鹤壁矿区梁峪煤矿副井净直径6.0m6.0m，开开凿深度凿深度291m291m，井筒施工段高井筒施工段高303040m40m，采