大直径立井井筒砾石含水层快速施工

煤炭工程　２０１０年第７期　大直径立井井筒砾石含水层快速施工　李金斗，魏金山　（中煤三建三十工程处，安徽宿州２３４０００）　摘要：为了加快矿井建设速度，缩短矿井建设工期，及早发挥投资效益，提高凿井技术水　平，应用新工艺、新设备来加快立井施工速度，就具有特别重要的现实意义。文章根据陕西崔木　煤矿快速通过白垩系砾石含水层的成功实例，总结了强行通过砾石含水层的施工关键技术。　关键词：立井井筒；快速施工；砾石含水层　中图分类号：ＴＤ２６５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—０９５９（２０１０）０７－００３６￣２　副立井井筒全深６０９ｍ，净直径８．４ｍ，净断面积　５５．４ｍ　，井筒表土及基岩风化带１２０ｍ，基岩段４８９ｍ。表土　及基岩风化带段井筒设计为双层钢筋混凝土支护，混凝土　强度等级为Ｃ３５，井筒壁厚为６００ｍｍ；基岩段支护方式为　单层钢筋混凝土支护，混凝土强度等级为Ｃ３５，井筒壁厚　为５００ｍｍ。　１工程概况　崔木煤矿位于陕西省麟游县崔木镇，属于永陇矿区东　端的北湾一太阳寺勘查区。矿井采用主、副、风三立井开　拓，主井、副井、风井三井筒位于同一工业广场内。矿井　设计生产能力４．０Ｍ　ａ。　灰土垫层在规范中建议处理厚度为１～３ｍ，但经与设　计、施工两方讨论，根据其它工程成功的经验，认为现有　挖、填土均采用大型机械施工，施工速度快，质量可靠，　一料为３：７灰土，要求夯实后压实系数不小于０．９７。桩间土　挤密系数不小于０．９３。处理后复合地基承载力特征值不小　于２００ｋＰａ。　般处理厚度在５ｍ以内是可行的。当处理厚度大于５ｍ　小高层建筑地基处理均采用挤密桩法处理的地基，灰　土挤密桩桩径４ｏｏｍｍ，采用等边三角形布置，桩中心距　８５０ｍｍ，排距７３６ｍｍ。桩体填料为３：７灰土，要求夯实后　压实系数不小于０．９７。桩间土挤密系数不小于０．９３。处理　后复合地基承载力特征值不小于２２０ｋＰａ。实际施工时，由　于小高层地基处理厚度达到１０ｍ以上，且地基土含水量偏　时，采用大开挖分层回填压实土方过大，工期过长，可采　用土桩或灰土桩挤密法进行地基处理。挤密法适用于地下　水位以上、土的含水量为１４％一２２％左右，处理深度５—　１５ｍ的湿陷性黄土。由于土桩的施工质量较难控制，所以，　西安地区普遍采用灰土桩。　３．３地基处理实施　根据场地岩土工程条件及建筑物特点，多层建筑（六　层）可采用换填垫层法或灰土挤密桩进行地基处理，小高层　（十层）均采用灰土挤密桩复合地基。多层建筑地基处理后　低，将小高层改为ＤＤＣ灰土桩，桩径４００ｍｍ，采用沉管成　孔，夯锤重１．８ｔ，夯扩至直径不小于５５０ｍｍ，桩体填料为　３：７灰土，要求夯实后压实系数不小于０．９７，桩间土挤密系　数不小于０．９５。　剩余湿陷量不应大于２００ｍｍ（丙类建筑），小高层地基处理　后剩余湿陷量不应大于１５０ｍｍ（乙类建筑）。　多层建筑地基处理深度在５ｍ以内，可以采用大开挖换　垫处理，处理的方法：上部厚２ｍ的三七灰土分层夯实，　２ｍ以下可用素土分层夯实，压实系数均不应小于０．９７。地　４结语　该工程的地基处理原则是以控制基础底部湿陷性黄土　的剩余湿陷量为主，根据建筑物的体量、结构形式及使用　要求，同时结合当地习惯做法区别采用地基处理方案，取　得了良好的技术经济效应，保证了工期。工程目前已经封　基处理的宽度超出建筑物基础外沿应不小于处理垫层厚度　的１／２且不小于２ｍ。多层建筑地基处理深度在５ｍ以上时，　顶竣工投入使用，经沉降观测及使用情况分析，地基处理　效果较好。　（责任编辑章新敏）　采用挤密桩法处理的地基，灰土挤密桩桩径４００ｍｍ，采用　等边三角形布置，桩中心距８５０ｍｍ，排距７３６ｍｍ。桩体填　收稿日期：２０１０—０ｌ一１１　作者简介：李金斗（１９８３一），男，河北献县人，毕业于河南理工大学测量工程系，现从事矿井新工艺、新技术、新设　备的研究工作。　３６　２０１０年第７期　２地质及水文情况　煤炭工程　分，然后利用水的自然流动，将水集中在未浇筑混凝土部　位较低处，利用ｌ临时井壁固定小水箱截水。小水箱底部用　塑料管将水疏导到上层吊盘水箱。在上层吊盘放置两台　ＤＧ８５—８０×６的卧泵（两台卧泵一用一备），通过吊盘卧泵　将吊盘水箱水排到地面。施工中井筒每隔３０～５０ｍ做一个　崔木煤矿位于太峪背斜以南、遥远背斜以北含煤凹陷　区，一井田内沉积地层由老到新依次有三叠系中统铜川组、　侏罗系、白垩系、上第三系、第四系。　下白垩统宜君一洛河组（Ｋ　Ｙ＋１）砂砾岩孔隙裂隙含水　嵌入式截水槽，每次接压风管时顺便接长塑料管。有效的　解决了井壁淋水的施工难题，保证井筒作业面正常施工。　层。在区内低山丘陵及各沟谷中广泛分布，厚度２３．０５—　３６２．００ｍ。岩陛为紫红色及暗棕色巨厚层状砾岩、巨砾岩夹粗　４．２风泵的选型及改造　粒砂岩、砂砾岩薄层或透镜体，浅棕红色、棕灰色巨厚层状粗　粒砂岩、含砾粒砂岩及少量砂质泥岩条带。成份多为长石、石　英碎屑，泥砂质充填，其富水性及水力性质受地貌控制。钻孔　抽水试验结果：单位涌水量　０ｏ８９９～０．０３５１２￣ｓ・ｍ，渗透系　数０．０１４６～Ｑ　ｌ￣８ｍ／ｄ，流量为０．０３～０．０６Ｉ／ｓ。　副立井砾石含水层属于白垩系地层。砾石层的主要成　分为花岗岩，变质岩及少量石英岩，粒径多为５～８０ｍｍ，　最大达３００ｍｍ，呈基底式胶结无明显裂隙。副立井施工到　垂深４２６．５ｍ时迎头最大涌水量达到９０ｍ。／ｈ。井筒穿过砾　石含水层进入泥岩层施工。井筒涌水量实测详见表１。　表１井筒涌水量实测表　３强行通过砾石含水层技术难点　井筒穿过该地层绝大部分为鹅卵石型的砾石，呈基底　式胶结，井筒无明显裂隙，无集中出水点，井壁岩石整体　向外淋水，注浆堵水效果不明显。　１）强行通过含水层，首先考虑截水、导水、排水综合　治水措施，采用井壁上螺丝固定的截水槽，这种截水槽放　炮时易炸毁，起落吊盘时不方便，耽误时间使迎头积水，　影响正常施工。　２）排水采用卧泵，但是卧泵摆放需用空间大，需调整　上吊盘上设备布置格局，若用吊泵，需把吊泵放置在迎头，　存在安全隐患，而且不利于中心回转抓岩机工作。　３）砾石含水层大部分为鹅卵石型砾石，打眼容易卡　钎，打好炮眼拔钎时容易堵眼，甚至使炮跟报废。炮眼充　水后，装药困难。　４砾石含水层关键施工技术　４．１截、导、排水施工技术　崔木副立井砾石含水层为井帮全断面淌水。强行通过　含水层时，为了方面施工，需采用截水槽将水截住，但传　统的截水槽不满足施工要求。后采用嵌入式截水槽，即浇　筑混凝土时将两模混凝土之间间隔２０ｏ一３００ｒａｍ不进行浇　注混凝土施工，将井壁淋水引入两模之间未浇筑混凝土部　井壁淋水得到了解决，但是井筒迎头涌水每次需用吊　桶向上提，浪费很多时间。ＢＱＦ—Ｉ系列风泵体积小，重　量轻，结构紧凑，便于移动，零部件少，便于维修，可直　接把作业面的积水排到吊盘水箱中。　４．３　卧泵改装　由于积水浑浊夹砂岩颗粒，卧泵的平衡环、平衡盘容　易损坏。因此，需要把平衡套车掉３０丝，使其串水量能准　许小颗粒通过，并且推开平衡环。　４．４改进打眼、装药操作方法　砾岩含水层打炮眼时容易卡钎，打好炮眼拔钎时容易　堵眼，有时会使炮眼报废。因此需要改进操作要领，刚一　打眼时要慢，炮眼打到深３００ｍｍ左右时在加快转速，根据　每一个炮眼情况，选择使用十字钎花或一字钎花打眼，每　个炮眼都要先选眼位。　砾石层装药困难，有时无法装药，特别是个别炮眼深　度达５．５ｍ深，炮眼内一旦进水，装药时间长，劳动强度　大，极大降低生产效率。通过改进炮椎，把钢管一端车细　加工成炮锥形，打完眼拔出钎子后及时用加工好的钢管将　炮眼塞住，通过钢管把水挡在炮眼外面，为装药争取时间。　４．５安装语音报警装置　为保证安全快速提升，在井口打点室加设一语音报警　装置。当绞车向上提升至应打开井盖门最低位置时，从绞　车房发出一信号给语音报警装置，语音报警装置接到信号，　开始语音报警，提示打点工开启井盖门，直到绞车运行到　提升吊桶离开井盖门上口时语音报警结束。　５实施效果　采用快速通过砾石含水层的施工方法避免了工作面注　浆、地面注浆或重新采用冻结法施工的浪费，节省了时间，　降低了费用。副立井６月１０日施工至井筒垂深２４６．７ｍ，８　月２２日施工至井筒垂深４２６．５ｍ，穿过了白垩系砾石含水　层，历时７３ｄ，进尺１７９．８ｍ，平均月进尺７４ｍ。　６结语　此次陕西崔木矿副立井快速通过白垩系巨厚砾石含水　层的成功实践，探索出了一套快速通过砾石含水层的施工　方法，该施工方法施工方便，截、导水快捷，投入小，为　国内同类型立井砾石含水层施工提供了借鉴经验。　（责任编辑李泽荃）　３７