浅谈煤矿立井井筒施工方法

徐 杨

（中铁十九局集团第一工程有限公司第六项管部，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 煤矿立井井筒的概述

1.1 煤矿立井井筒特点

煤矿立井井筒的特点是挖掘深度深一般在100米到800米；开掘断面积大一般在5米以上；由于挖掘深度大井筒会超越多种地质构造这就造成水文地质条件复杂；同时煤矿立井相对于平巷而言，不仅施工难度大，技术复杂，整体施工工期长一般能占到矿井建设周期的30%～40%。

1.2 煤矿立井的常见施工方法

当煤矿建设在具有第四纪冲积地层的地域时，开凿立井井筒要穿过表土与基岩两个部分。在表土稳定时立井的常见施工常采用普通的人工挖掘施工，当立井开掘到表土松软稳定性较差地质构造时，均须采用特殊凿井方法如钻井和沉井方法。

2 立井施工的基本工艺

首先必须在井口安装凿井的井架，并在井架上安装天轮平台和卸矸平台。同时进行井筒锁口施工，在立井井筒进入正常施工之初，不论何种施工方法，都必须进行锁口，只有锁口作业完成后才能固定井筒位置，在井口铺设井盖封严井口和安装吊挂临时支架或井壁。另外，在井口周围安装凿井提升机、凿井绞车，建造空压机房、通风机房和混凝土搅拌站等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，才能进行井筒的掘进工作。立井普通法施工的一般顺序是：自上而下掘进，当井筒掘进到一定深度后，再由下向上进行砌壁作业。每一段高内的工艺顺序是先打眼放炮、再装岩出矸，最后进行砌壁。在有横巷的煤矿建设立井也可采用反井施工法，反井施工法就是在立井建设工程中，不从上向下开挖，而从其下口开始自下而上施工。反井施工时，可全断面一次掘进，也可采用导井法。采用导井法施工时，是先从其下口向上进行小断面开挖，待与上口贯通后再从上向下扩挖。

3 立井井筒各阶段的施工方法

3.1 立井井筒锁口施工方法

立井井筒锁口可以是永久性施工，也可采用临时锁口施工。但是立井井筒锁口工作应在井筒具备开工建设条件后施工，当锁口处于冲积层，掘进采用挖掘机或人工掘进，吊桶提升应采用提升机；锁口处于岩石中，采取浅孔控制爆破掘进。锁口掘进时，应根据井帮周边地质稳定情况采取锚网喷或挂井圈背板等可靠的临时支护措施，混凝土支护时可采用装配式金属模板、绳捆模板；采用砌砖结构临时锁口，则应在施工一段永久井壁后，在其上方砌筑砖墙临时锁口，砖墙外侧灌防水砂浆；采用砖+混凝土结构的临时锁口，则下部按照素混凝土结构施工下部锁口段，然后在其上砌砖。确定合理的掘砌段高。锁口段施工时，要求风硐口、安全出口等应采取混凝土或钢结构等封闭措施。如果锁口为临时锁口，井颈上部的临时井壁和井口临时封口框架组成，在后期砌筑永久井壁时还要拆除，常用砖石、砌块或混凝土砌筑。临时锁口的深度一般为2～3m。若是永久锁口，指井颈上部的永久井壁和井口临时封口框架。永久锁口深度视井筒设计而定。

3.2 立井井筒井帮维护方法

随着立井井筒施工的延续，对于井帮的维护是至关重要的，直接关系到立井掘进的安全，目前我国在井帮支护中常采用井圈背板法和冻结法。

井圈背板法大多用于地质结构稳定的岩层，施工时在掘井工作面架好槽钢井圈，然后在井圈后插入背板支护。掘进时要严格按程序作业，每掘井1～1.5m，就需要安装一次井圈和背板。

冻结法: 一般用于地质构造松软和涌水严重岩层，施工时先在立井井筒周围打一定数量的孔，并在孔内安装冻结器，冻结器内装有冻结管和供液管，在地面冷冻站的低温盐水在冻结管中循环环流动时，吸收其周围岩层的热量，将周围岩层冻结，形成冻结圆筒。

3.3 立井井筒永久支护方法

立井井筒永久支护方法很多，早期立井井筒永久支护一般以料石和青砖砌块为主，后来逐步发展为喷射混凝土永久支护方法，目前我国立井井筒大多采用现浇混凝土永久支护。

现浇混凝土永久支护根据采用的模板形式划分，主要分为金属活动模板短段筑壁和液压滑模长段筑壁。

金属活动模板短段筑壁的作业是穿插在掘进出矸工序之中进行的，当工作面掘进够一个模板高度后，即开始进行筑壁工作。筑壁完成后清除模板下座底矸石，进行打眼放炮和出矸，然后再转入下一个循环的筑壁工作。

井筒采用机械化作业施工时，混凝土的浇灌作业工艺流程由下列环节组成：①骨料筛洗→②上料→③贮存→④计量→⑤输送→⑥搅拌→⑦下井→⑧二次搅拌→⑨浇灌、振捣→⑩混凝土掩护。在混凝土下井前，应在上一砌壁段混凝土达到初凝的情况下进行脱模并完成即将砌壁段的立模等工作。上述施工环节中，①～⑥环节组成混凝土的搅拌系统或机组，⑦环节为下料系统，⑧～⑨环节组成浇灌系统。三个系统之间和系统内部的组合形式，应根据井上下空间、施工速度、技术设备条件等因素而定，在确定施工工艺的基础上，制订劳动组织。

液压滑模长段筑壁适用于长段作业方式，它是当井筒完成大段高掘进后，用液压爬升模板由下而上连续浇筑混凝土井壁的工艺。按液压爬升的方式，又有压杆式和拉杆式。前者利用井壁混凝土内的竖向钢筋为承压支柱，将模板随混凝土的浇筑水平不断地升高。一般每浇灌300mm厚的混凝土上滑一次模板，直到与上段井壁衔接。拉杆式液压滑模的支承爬杆安装在两层吊盘的圈梁上，模板通过液压千斤顶顺承拉爬秆上滑，爬完吊盘层间行程后，再上提吊盘一个段高，继续浇灌混凝土。

液压滑模长段筑壁中的浇灌作业流程，与活动模板短段筑壁过程基本相似。不同之处在于：一是液压滑模筑壁混凝土凝固时间较短，而且在时间上与浇灌混凝土平行；二是脱模与立模工序在模板滑升中同时进行；三是模板连续滑升和浇灌，只有最后一个井壁接茬；四是由于初凝脱模时间较短，刚脱模的混凝土井壁有时有粘块掉皮等现象。

结语

立井井筒施工方法诸多，笔者按照煤矿立井井筒的施工顺序叙述了一些常用的施工方法，随着开采技术的发展，各种新的施工方法将会不断得到应用，会大大加快建井速度，并不断提高施工质量。

[1]煤矿立井井筒延深施工方法与方案选择[J].中图科技博览，2013.