全深冻结井筒快速施工技术研究与应用

邱新财 韩宝刚

（内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

随着煤炭工业的发展，煤炭经济增长规模势头强劲。在市场需求的拉动下，新建、改扩建矿井项目不断增加，要求井筒施工工期短、质量高。 但井筒掘进施工面临的地质条件复杂，井筒施工排水能力有限、井筒涌水往往导致井筒施工速度缓慢、井壁质量差等问题。 经过讨论研究采用冻结法施工， 合理安排工序穿插，保证了掘进安全，提高了掘进速度，取得了连续四个月进尺达到百米以上。

1 概况

巴彦高勒井田位于呼吉尔特勘查区的南部， 行政区划属鄂尔多斯市乌审旗乌兰陶勒盖镇管辖。 矿井的设计生产能力为4.00Mt/a。采用立井开拓，井筒采用全深冻结施工，副井井筒深度644.513m，井筒净直径9m。 根据钻孔地质资料显示该井筒表土层深90m，基岩风化带处在白垩系地层年代，白垩系地层厚度为160m，井筒技术特征见表1。

表1 井筒主要技术特征表

2 施工方案及工艺的确定

2.1 施工方案

井筒设计为钢筋砼井壁结构。外壁采用短段掘砌施工方案，整体金属下行模板砌壁， 掘砌段高为2.5/4.0m （表土段段高2.5m），内壁采用金属装配式模板自下而上一次套内壁施工。

2.2 施工工艺

2.2.1 井筒冻结表土段掘砌施工

冻结表土段采用立井冻结表土机械化施工工法组织施工，采用两台中心回转抓岩机配合挖机掘进， 采用整体金属下行钢模板（段高2.5m）。 掘进时，先掘净径以内的土层，段高掘够2.0m左右，刷帮至荒径。 然后在全断面下掘到掘进段高砌外壁，采用挂圈铺网临时支护，防止抽帮事故发生。每段井壁间应做好钢筋及井圈连接，防止井壁下沉。

井壁砼由地面搅拌站配制，封口盘形成前，通过溜槽入模。封口盘形成后，采用底卸式吊桶下料入模，入模砼采用振动棒分层震捣密实。 试挖段深度以30m 左右为宜。

2.2.2 井筒冻结及基岩掘砌施工

（1）掘进。 采用SJZ-8A 型伞钻配YGZ-70 型凿岩机凿岩，B25×5 000mm 六角中空合金钢钎配Φ55mm 十字型合金钻头打眼，爆破材料采用防冻水胶炸药和抗杂散秒延期电雷管，脚线长度6.5m。 采用光面、光底、弱震、弱冲爆破技术，井筒冻结基岩段采用立井机械化快速施工工法进行施工， 该工法已被建设部评为国家级工法。 应用该工法施工，有利于提高工人的操作技术水平及实现正规循环。

（2）装岩排矸。 采用挖机配合中心回转抓岩机出矸装罐，小型挖掘机清底。 布置两套单钩提升，矸石上井后经溜矸槽溜入地矸仓，再由自卸式汽车排入工广指定场地。

（3）砌壁。 双层井壁段外壁采用整体金属下行刃脚模板砌筑，模板由直模和刃脚两部分组成，刃脚通过手拉葫芦与模板连接（另配6 根保险绳），模板由地面稳车悬吊。 模板段高根据围岩稳定性及冻结情况合理确定，采用4.0m 施工段高砌壁。

外壁模板的施工工艺：在工作面掘够一个施工段高找平后，校正刃脚、绑扎钢筋，再用砂子回填竖向钢筋的搭接部分，最后落模板找正、浇灌砼。

砼由地面搅拌站配制， 根据不同深度井壁砼强度设计的要求，及时调整配合比。 砼输送采用底卸式吊桶接砼下井，吊盘上设接灰槽，经吊盘下悬吊的钢丝铠装耐磨胶管对称入模。 入模砼采用插入式震动棒通过合茬窗口进行分层振捣。 每段砼浇筑时，均应进行砼的入模温度及坍落度控制。

井壁竖筋可采用直螺纹机械连接，并严格按照《钢筋直螺纹接头技术规程》标准执行。 环筋采用搭接连接。

砼入模每次浇筑混凝土厚度不得超过300mm， 振捣分布间距一般为300～400mm，不得有漏振和震动棒碰撞钢筋的情况。

3 快速施工工艺

3.1 井筒进入白垩系段后，冻结恰到好处，冻结壁在荒径位置，解决了矿井的涌水，体现冻结一体化优势。 冻结表土段掘砌施工时井筒采用DC-60 挖掘进配合HZ-6 型大抓，不用放炮，省去一道工序。

3.2 冻结壁进入荒径后，采用多上风镐配合挖掘机掘进，配合人工开帮，有时用风镐开槽再用挖掘机开挖，风镐开不成时利用挖掘机安装破碎锤进行开挖。

3.3 井筒井口搅拌站距离井口近， 利用直道下灰罐速度较快，井口也不需要太多人，节约了搅拌下灰时间。 提升采用5m3大吊桶，下灰时采用3m3的灰罐，打灰速度快，节约了打灰时间。

3.4 在大断面施工中， 采用先进的大型设备及合理的工序穿插，提高了掘进速度。

4 效果分析

利用冻结一体化的优势及先进的设备和经验， 合理地采用以上施工方案及施工工艺， 该井筒在不到九个月的时间施工到底，曾连续四个月达到月均百米以上，比计划提前两个月完成施工任务，为公司早日投产创造了条件。