立井冻结段范文

立井冻结段范文（精选7篇）

立井冻结段 第1篇

1 现代凿井设备与技术的应用

1.1 立井综合机械化配套

东荣一矿风井具有井筒深、断面大、冲积层厚等特点, 根据工程的实况, 装备了能够代表我国建井技术先进水平的综合机械化配套设备:提升选用KZ2.8/15.5型绞车, 配YR143/4610型1 000k W电机, 提均选用11t钩头和3.0m3大吊桶, 提升绞车操作台前均安装了黑白电视监控井口系统。装岩用HZ型中心回抓岩机, 装备了三层吊盘。安装了6k V临时变电所。空压机房安装8L60/8型空压机1台, 5L40/8型空压机1台, 4L20/8型空压机2台。安装2JZ16/800型稳车2台, JZ16/1000型稳车8台。MJY型整体金属模板1套, 组合式钢模板13套, 此外还有FJD6.7型伞钻, 28k W凿井风机、吊泵、8t自卸汽车等。

1.2 立井凿井信号微电脑显示记录仪的研制和应用

汉字显示为动态扫描方式, 字符美观大方, 清晰可靠。打印机采用内含字库的LQ系列汉字打印机。为适应环境条件恶劣的施工现场, 选用了军用级高性能开关电源, 在电压85~375V范围内工作正常, 并能有效地排除来自电网的各种干扰。微电脑显示记录仪研制成功后, 在东荣一矿风井凿井中进行现场装配和试运行, 结果表明, 其性能先进, 技术独特, 实用可靠, 省人省力, 不仅提高了劳动生产率, 而且对立井施工的安全起到了良好的保障作用。

1.3 凿井稳车集中控制技术

凿井稳车布设在南北稳车房, 其控制柜、配电盘、电阻箱等均安设在稳车房的一侧, 吊盘悬吊采用了4台单16t稳车 (吊盘悬吊钢丝绳兼作提升稳绳) , 整体模板悬吊采用了3台单16t稳车。为了使吊盘、模板提落达到快捷、安全、省人等目的, 在井口2个信号房各装置1套集中控制装置, 将集控开关打到“通”位置, 集控指示灯亮, 即可同时提落。操作过程中, 井上信号工可与井下信号工联系, 也可观察提落微电脑指示仪, 了解各台稳车运行的高度差。

1.4 多功能吊盘采用轮胎固定装置

凿井吊盘为三层, 层间距4m, 立柱采用2节钢梁连接结构, 上层盘安装配电盘, 中层盘存放电缆、钢筋等, 下层盘进行信号操作。三层盘各安装了三对轮胎轴承顶丝替代了原来的丝杠式顶丝, 提落吊盘不再松开顶丝, 调平后不用紧固顶丝, 简化了操作程序又保证了安全, 在大抓岩机抓岩时, 可以缓冲上下冲击力, 保护了井壁质量, 尤其是延长了顶丝的使用寿命。

2 施工组织及施工工艺

2.1 临时锁口段

临时锁口4.5m, 掘进半径3 950mm, 防片帮孔圈半径4 750mm, 为了不影响冻结施工, 用风镐和铁锹每掘进1.0m, 采用挂金属网后喷射混凝土作临时支护, 掘够4.8m后打500 (厚) 300 (高) mm混凝土井圈, 并放入直角钢筋以便下部混凝土中钢筋搭接成整体, 防止今后井壁下移, 再从下往上砌筑500mm厚砂浆红砖作临时井壁。

劳动组织为矿建工人60人, 分2个班, 从上午8点至下午8点, 实行6h工作制, 负责施工时锁口。机电工人40人, 分2个班, 从下午8点至次日上午8点, 实行6h工作制, 负责安装天轮平台和翻矸平台。

2.2 冻结段外壁掘砌

由于冻结段外壁采用高度3.0m的整体金属模板, 接茬采用环形上刃角现浇混凝土, 高0.2m, 故掘够4.0m高后, 先在井下工作面组装0.8m高的下刃脚, 绑扎钢筋, 再在井下工作面组装大模板, 并用稳车悬吊坐在下刃脚上抄平找正, 搅拌好的混凝土通过溜槽放入溜灰管, 通过缓冲器入模, 分层振捣。脱模后接茬突出的直角三角形环形部分, 用风镐刷平。施工4个段高后, 安装固定盘和封口盘。

完成“三盘两台”安装后, 转入正常施工, 劳动组织形式为矿建分5个班, 其中1个浇筑班30人, 从事混凝土制作、输送、浇筑和振捣工作, 4个掘进班, 每班33人, 从事掘进、绑扎钢筋和立模工作。掘进实行6h滚班制作业, 混凝土浇筑和掘进平行作业。

2.3 冻结段内层井壁掘砌

当外层井壁掘砌到265.5m位置时, 拆除大模板, 采用钻爆法将9.0m高的整体壁座掘出来, 并作好临时喷射混凝土支护, 按设计绑扎好钢筋, 采用13套高度1.0m的组合式金属模板套筑整体壁座和钢筋混凝土内层井壁, 同样使用2趟溜灰管下混凝土, 矿建分为4个班, 每班22人, 实行“四六”工作制作业。

3 技术经济效果

立井冻结段 第2篇

关键词：立井井筒,冻结基岩段,施工效率,技术创新

0 引言

本文结合工作实际项目, 对立井井筒冻结基岩段的快速施工从技术施工管理和技术创新两方面进行浅析。项目工程于2014年正式开挖, 在此过程由于采用了较为先进的施工技术和机械装备, 并在实施过程中应用了较为科学的施工管理, 使得整个施工团队和技术优势有了较高水准的发挥。与此同时, 实现了冻结基岩段掘外壁的成井200M/30天的成绩, 并经过相关单位的验收, 项目符合设计要求和行业标准。这对于我们立井施工研究和工程经验积累是一个难得的借鉴。本文将从其工程概况出发结合实际施工过程对立井井筒冻结基岩段快速施工管理与技术创新进行探讨。

1 工程概况

项目按照施工要求在实际应用中, 设计的生产能力为1Mt/a, 并且拥有主、副和中央井立井单水平开拓, 水平标高为400米。三个井筒都位于同个工业广场内部。本文将重点以副井施工为例对其施工方面的管理和技术创新进行探讨。副井的径净直径为6.3米, 井深400米, 基岩段采用传统的冻结法进行施工, 冻结深度有350米, 掘砌深度为344米, 并采用双层内外钢筋混凝土井壁, 相关技术参数如表1。

副井的井筒表面土段的厚度为344米, 主要由红色黏土、砂质黏土、灰色黏土和砂组成。其中黏土的厚度为180米 (其中包括60米的深层黏土层) ;另一方面, 砂质黏土和其他成分可以分为9层, 总厚度为164米, 地层的倾斜度也较大, 而水文地质条件良好。

2 施工方案

2.1 施工的机械设备

施工的机械设备是实现快速施工和安全施工的第一个要素, 项目根据实际状况选择优良并符合项目施工的机械设备是项目快速施工的关键。因此, 项目在实施过程中, 考虑副井的井筒技术特征、冻结基岩段的施工技术要求以及相关的行业标准, 优化施工技术方案, 采用的设备有如表2。

2.2 施工工艺创新

施工工艺优化和创新是项目效率提高、速度提升的另一个体现, 在实际工程中也属于技术创新的一部分。根据项目的实际情况需求和相关的施工标准要求, 我们在冻结段采用了短段掘砌的混合施工方式。具体实现可以通过, 掘进、排矸、砌壁以及通风进行实施。

在掘进施工上, 项目采用上述的G20风镐和破碎机进行挖掘, 并与此同时采用CX-45挖掘机对相关土方和废料的装载, 指派专人进行专项负责。为了提高施工速度和保证施工质量, 表土段可以采用较小的挖掘机 (CX-45) 和配合HZ-6抓岩机进行配合作业, 同时增加两到四个吊桶实现交替装土运输, 增大施工空间。因此, 在小断面每掘进2m进行刷帮, 施工开始是, 挖掘机进行挖掘方面的规划和位置选择, 尽量靠近井壁处与上述的抓岩机HZ-6同时挖罐窝, 边松动边积土, 最后由HZ-6进行吊桶装土。在爆破上采用伞钻进行钻眼, 并采用风钻进行打眼。伞钻施工前需要进行工程校验和安全检查, 并在打眼前必须确保矸石的清洁, 确定井心位置, 并按照爆破预定设计定出眼的位置并做出标志, 对炮眼的施工上应当再每次施工后进行现场的清理和施工效果的保护。爆破的顺序可以按照相关文献提出的大并联进行, 炮眼分布图可以如图1。

而在排矸上则主要采用凿井架和单钩进行工程相关的提升, 配合采用上述的2JK-3.5/15.5提升机和相关的吊桶。相关的土方被挖掘出来后经过提升后进入10T的排矸货运车运输至指定的场所实现排矸。过程也由相关专项负责人负责并指派监督人员进行督工。

在砌壁上则采用模板对其进行金属模板的砌筑, 在金属模板的选择上采用单缝式液压可伸缩整体下行模板。其拥有的翻转挤压式受灰合茬窗口以及双面刃脚, 可以为井的双壁双层重叠带来施工上的平整和密实。中间实施需要的工具还有上述所说的4m3底卸式吊桶。

最后对井筒进行通风处理, 根据作业的特点以及挖掘面的大小尽可能保证施工的通风环境, 具体实施可以采用上述的风扇等通风措施, 此处不再赘述。

2.3 施工管理创新

在施工管理上, 实轮班平行交叉混合作业的制度, 将人员具体分为6个班, 包括4个班进行挖掘和爆破, 2个班进行砌壁。砌壁段高位4M左右, 正规轮班一个班组大概10个小时。同时, 两个性质的班组可以平行同时施工, 砌壁班可以进行浇筑混泥土, 挖掘和爆破班则按部就班对挖掘进行施工, 实现平行交叉的混合施工。当然施工过程需要注意安全生产、施工速度与施工质量的综合因素。因此现场管理人员必须实现24小时无脱岗全程跟班, 及时发现问题、解决问题。

除此之外, 必须重视新技术的应用, 实现技术创新和施工管理创新的有机结合。例如采用相关的仪器仪表对每天施工完毕的井帮温度和位移量进行监控, 与此同时实现盐水温度和流量的控制, 使掘砌的速度在符合相关标准的情况下与冻结壁发展的现状相适应, 为下一步施工做好准备;或者, 根据不同的地质和地层情况, 采用计算机进行辅助, 编制出相关的施工排班表实现人力资源的最大优化;对传统的施工组织方式进行创新, 对上述所说的平行交叉混合式作业进行优化;施工过程设备的配合进行改进和优化, 例如混泥土搅拌机与吊桶的配合优化、竖向的钢筋进行锥纹连接、模板浇筑窗口的环形设计等等。

3 结束语

本文结合实际工程应用, 对立井井筒冻结基岩段快速施工管理与技术创新进行了浅析。本章分别从施工的工程概况、施工所需的工程机械设备、施工工艺和施工的组织与管理对项目中实现了立井井筒冻结基岩段快速施工的亮点进行探讨, 并与此同时提出自我的一些见解, 希望能为相关应用和经验积累提供一个抛砖引玉的作用。

参考文献

[1]许振龙.顾桥矿南区回风井表土段打钻、冻结快速施工技术[J].水力采煤与管道运输, 2009 (01) .

[2]李飞越.立井井筒外冻结法施工壁快速掘砌技术[J].煤炭工程, 2008 (01) .

立井冻结段 第3篇

丁家梁矿井工程相对标高为0, 相当于井口绝对标高+1 244 m。该井筒设计净直径6.8 m, 井筒全深929.5 m, 其中, 冻结段深651 m, 表土层厚278.2 m, 井深351~643 m为冻结基岩单层井壁段, 井深643~929.5 m为普通基岩段, 冻结基岩单层井壁段技术特征为:净断面36.32 m2, 壁厚650 mm, 荒断面51.5 m2, 砼等级C50。

2 地质及水文地质情况

矿井场地位于毛乌素沙漠西南边缘, 属低缓的半沙漠丘陵地貌单元;工作区地形属剥蚀丘陵区, 地形较平坦, 地势北高南低, 总体趋势是从东北向西南逐渐降低。根据钻孔揭露, 井筒地层由老至新有:二叠系下统山西组、二叠系石盒子组、二叠系上统石千峰组、古近系和第四系。

根据含水层的岩性、厚度、埋藏条件、分布范围等, 将检查孔穿越的各岩层划分为以下4个含水层 (组) :第四系、古近系松散层及基岩风化裂隙带含水层组、二叠系上统石千峰组砂岩裂隙孔隙承压含水层组、二叠系石盒子组砂岩裂隙孔隙承压含水层组及二叠系下统山西组砂岩裂隙孔隙承压含水层组。因采用冻结施工不考虑水文情况。

3 施工方案

井筒冻结基岩段采用立井机械化快速工法施工, 钻爆法施工, 2套单钩提升, 2台中心回转抓岩机出矸, 人工配合小型挖机清底。井筒内设置三层凿井吊盘, 下层吊盘安设2台中心回转抓岩机出矸, 中上层吊盘设排水卧泵和水箱排水, 吊盘由地面稳车悬吊。同时采用MJY型整体金属下行刃脚模板筑壁, 有效段高为4.0 m, 模板由地面稳车悬吊。砌壁砼由地面搅拌站提供, 再由底卸式吊桶下料到吊盘经分灰器分灰入模。选用YSJZ4.8型伞钻, 配HYD-200型凿岩机凿岩;压风管、供水管、排水管和风筒均沿井壁一侧吊挂, 以加大井内提升空间。

4 冻结基岩段掘进施工方法

采用钻爆法掘进。设备及材料为:YSJZ4.8型伞钻配HYD-200型凿岩机, B25×5 000 mm六角中空合金钢钎, φ42 mm一字合金钻头;二级煤矿许用乳化炸药, 抗杂毫秒延期电雷管, 脚线长度6.5 m。采用光面、光底、弱震、弱冲深孔爆破技术, 反向装药方式。

冻结基岩段施工期间井帮实测温度-3℃~-8℃, 井下空气温度为0~-2℃。根据以往施工冻结基岩段均采用φ45×350 mm防冻型大直径水胶炸药经验, 由于业主仅能提供普通型小直径乳化炸药, 故根据现场条件, 首次尝试在冻结基岩段使用φ32×190 mm普通型小直径乳化炸药, 前期爆破效果不理想, 工程技术人员进行探索, 不断总结优化, 针对不同岩层分别制定出了爆破图表, 取得了良好的爆破效果。冻结基岩段掘进爆破参数如表1、2所示。

爆破原始条件为:井筒荒径8.1 m、掘进断面51.5 m2、主/辅冻结孔圈径分别为17.7/12.1 m、主孔深为651/442 m, 辅孔深为283 m、主/辅冻结孔距离井帮4.1/1.3 m、雷管采用抗杂散毫秒延期电雷管、炸药采用φ32 mm二级煤矿许用乳化炸药 (0.19 m/卷、0.15 kg/卷) 。

细粒、中粗粒砂岩爆破效果:炮眼利用率85%、每循环爆破进尺4 m、单位原岩炸药消耗量1.75 kg/m3、单位原岩雷管消耗量0.77个/m3。

粉砂岩、泥岩爆破效果:炮眼利用率89%、每循环爆破进尺4 m、单位原岩炸药消耗量1.45 kg/m3、单位原岩雷管消耗量0.67个/m3。

5 施工效果

针对现场业主仅能提供普通型小直径乳化炸药实际情况, 首次尝试在冻结基岩段使用非抗冻型乳化炸药, 前期爆破效果不理想, 局部有炸药拒爆现象, 项目部组织工程技术人员进行探索, 在爆破施工中不断总结优化, 针对不同岩层分别制定出了爆破图表, 控制钻眼、装药和起爆时间, 取得了良好的爆破效果。同时选择相匹配的机械化配套设备组织快速施工, 实现了正规循环作业, 取得了连续4个月井筒掘砌成井破百米的好成绩。

6 结语

通过该井筒施工, 总结如下几点施工经验: (1) 打钻、冻结、掘砌由一个综合工程处负责施工, 能便于各分部工程之间的相互协调, 同时按照项目法管理要求严格组织, 为立井井筒冻结法快速施工提供了有力保证。 (2) 优化冻结设计方案, 冻结与掘砌密切配合, 既保证冻结壁厚度、强度, 又能控制井帮温度不低于-5℃, 防止炸药拒爆, 为快速施工创造良好的条件。 (3) 对于底部残眼松动部份清底时撬除干净, 防止打钻时夹钎, 钻孔时控制好各圈眼落底深度, 爆破后底部呈锅底形, 便于支钻、钻孔以及岩粉聚集。 (4) 冻结段采用干式钻眼, 应加强对作业人员的劳动保护。炮孔采用密集布孔方式, 爆破岩石块度不超过300 mm, 有利于抓岩。 (5) 针对非抗冻型乳化炸药, 装药时先装掏槽孔, 其次辅助孔, 最后快速装周边孔, 从装药到响炮控制在2 h以内, 对防止炸药受冻造成拒爆起到了关键的作用。 (6) 针对小直径炸药, 炮孔易采用密集布孔方式, 优化爆破参数, 严控最小抵抗线和单耗, 确保填塞长度与密实度, 才能取得良好的爆破效果。雷管跳段使用, 延长间隔时间, 有利于提高爆破效果。 (7) 采用专业班组滚班作业, 按工序交接班, 定时间、定任务, 以确保快速施工。 (8) 科学的施工组织与管理, 是确保快速、优质、高效、安全施工的关键。根据井筒断面合理选择先进的技术装备, 配套的机械化作业线是组织快速施工的决定因素。

摘要：针对丁家梁矿井副井井筒冻结基岩段工程特征、地质条件和现场业主火工品供应情况, 论述了利用普通型小直径乳化炸药在立井冻结基岩段中的应用, 在爆破施工中不断总结优化, 并选择相匹配的机械化设备组织快速施工, 实现了正规循环作业, 确保了工程施工质量及安全, 并取得了连续4个月掘砌成井破百米的好成绩。

立井冻结段 第4篇

立井冻结段施工在我国已有50年的历史, 对于400m以上的深厚冲积层一般采用双层钢筋混凝土复合井壁施工方式。随着井筒深度的增加, 冲积层土压、水压的增大, 井筒内、外壁井壁厚度, 砼强度、钢筋规格尺寸等材料相应加大。因此, 为有效增加内层井壁厚度, 确保满足冲积层水压、土压等相关载荷, 在立井井筒深厚表土层冻结段外壁施工过程中, 应根据合理的地质层位采用变径掘砌施工。通过杨村煤矿副井井筒在绝对标高-169.6m、-269.6m和-379.6m三次变径掘砌施工过程中, 对地质条件、冻结情况等技术参数统计分析, 为立井井筒深厚表土层冻结段外壁大断面变径掘砌施工技术积累了经验。

1 工程概况

国投新集能源股份有限公司杨村煤矿, 位于安徽省淮南市凤台县杨村乡。设计年生产能力5.0Mt/a, 覆盖于煤系地层之上的新生界松散层较厚。

副井井筒设计净直径Ф7.5m, 井深1000.7m。表土层厚度536.65m, 冻结深度725 m, 掘砌井深715m。其中锁口 (+26.7~+21.7m段) ;冻结段内/外井壁支护:钢筋混凝土井壁;内/外壁厚: (+21.7~-169.6m段) 600mm/600mm、 (-169.6m~-269.6m段) 750mm/750mm、 (-269.6~-379.6m段) 950mm/950mm、 (-379.6~-541.1m段) 1150mm/1150mm、 (-541.1~-551.1m段) 整体浇筑2300mm;内/外壁砼强度:从上向下依次为C30、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75;外层井壁与冻结壁之间铺设25~75mm聚苯乙烯泡沫板;内外壁间设计敷设两层δ=1.5mm2HDPE塑料板; (-670~-680m段) 1000mm/300mm、 (-680~-715m段) 700mm/300mm, 砼强度为C50。

主井井筒设计净直径Ф7.5m, 井深986.7m。表土层厚度538.25m, 冻结深度725 m, 掘砌井深715m。冻结段内/外井壁支护:钢筋混凝土井壁;其中冻结段外壁三次大断面变径施工施工位置及井壁厚度与副井相同。

2 变径施工基础资料分析

2.1 地质条件影响

冲积层地质条件和水文状况与井壁结构设计、冻结施工和井筒施工息息相关, 合理统计分析地层情况是决定变径施工方法的重要因素之一, 变径断面控制设计范围之内, 根据地质预想柱状图详细分析粘土层与砂层地质特性, 将此段变径地层含水量、膨胀性做好分析。

2.2 冻结情况

在井筒外壁掘砌过程中, 应对掘砌工作面冻结状况进行监测, 主要监测的参数有冻结壁径向位移、井帮温度、底鼓、已施工外壁的变形、受力等。严格将径向位移量控制在50mm以内, 保证铺设泡沫板、绑扎钢筋及浇筑砼期间的井壁厚度, 严格观测底鼓现象, 统计数据, 合理采用更换小模板, 控制变径期间井帮暴露时间。掘进期间保持观测井帮温度, 冻土进入荒径距离, 确定变径过程井筒掘进期间片帮情况。

3 变径施工方案确定

3.1 大模板一次变径

为保证变断面施工进展迅速, 缩短井帮外露时间保证变断面在一个施工段高内完成。采用液压伸缩整体移动式金属模板 (模板高3.8m~4.2m) 进行变径。掘进过程中, 先按原荒半径控制, 掘进至最后一模刃角下一定位置时, 下落模板拆除提至井口, 模板全部拆除后开帮至设计荒径, 绑扎外层搭接钢筋, 然后继续掘进至设计段高并刷帮到位, 最后下落刃角组装、铺设泡沫板、绑扎双层钢筋、组装新模板、浇筑混凝土。

施工顺序:掘进一定段高 (一般控制在1.6m~2m) 刷帮至变径前断面荒半径下落模板拆除升井将段高开帮至设计变径后断面荒半径绑扎外层搭接筋继续掘进至设计段高固定聚苯乙烯泡沫板井口下落刃角组装校正刃角绑扎双层钢筋下落高液压伸缩整体移动式金属模板组装校正模板浇筑砼, 变断面结束。

3.2 小模板二次变径

1) 第一段高成井将双层钢筋先变为变径后要求尺寸, 首先向下掘进, 掘进过程中将井筒外壁掘进荒半径逐渐刷大变径后设计荒半径, 刷至小模板段高 (一般2m~2.2m) 。开始铺设泡沫板将刃脚拆除升井下放座底圈进行操平找正绑扎钢筋下落模板校核下放分灰器开始浇筑混凝土;

2) 钢筋变径浇筑完混凝土后, 从井筒中心向外以辐射方式进行掘进、开帮, 向下掘进至设计尺寸、段高。当荒半径、段高符合设计要求后下放新刃脚进行操平找正更换模板夹块开始铺设泡沫板绑扎钢筋浇筑混凝土。

4 实例施工应用分析

4.1 杨村矿井副井-269.6m变径施工

1) 技术参数对照

施工至-269.6m位置时砼标号不变仍为C60, 聚苯乙烯泡沫仍为75mm, 双层钢筋间、排距均为250mm不变, 内层竖筋由Φ20mm变为Φ22mm且外扩200mm (距中线4768mm) , 外层竖筋由Φ20mm变为Φ22mm且外扩400mm (距中线5538mm) , 环筋由Φ22@250 mm变为Φ25@250 mm。掘进至最后一模刃角下1.8段高后将荒径扩至R=5728mm进行外层钢筋丝扣预留与下模钢筋丝扣连接。

2) 地质情况

根据地质资料和检查孔资料显示:-261.9m至-269.1m (相对标高-288.8m至-296m) 厚度7.2m为粉砂, -269.1m至-272.6m (相对标高-296m至-299.5m) 厚度3.5m为砂质粘土, -272.6m至-277.5m (相对标高-299.5m至-304.4m) 厚度4.9m为粉砂。

3) 冻结情况

通过现场每段高循环实测, 井帮温度达-8℃, 冻土进入荒径1.5m, 井帮径向位移和底鼓均为0m/h。

4) 施工方案

由于-269.6m此段地层处于砂质粘土段, 土层地质结构稳定, 不易片帮, 且冻结状况稳定未发生井帮径向位移和底鼓现象, 决定采用大模板一次变径施工方案。合理组织施工人员, 定期检修运转设备, 确保满足施工安全生产需要。 (附-269.6m变断面切面图)

5) 循环时间统计

在施工人员充足, 设备运转正常的情况下, 变径施工自掘进开始至浇筑砼结束, 共用时49小时30分钟。

4.2 杨村矿井主井-379.6m变径施工

1) 技术参数对照

施工至-379.6m位置时砼标号不变仍为C75, 聚苯乙烯泡沫仍为75mm, 双层钢筋间、排距均由250mm变为200mm, 内/外层竖筋直径均为Φ22mm不变, 环筋由Φ25@250 mm变为Φ25@200 mm。

Applied Technology应用技术

2) 地质情况

根据地质资料和检查孔资料显示:-377.91m至-382.46m (相对标高-404.61m至-409.16m) 厚度4.55m为粉砂, -382.46m至-420.51m (相对标高-409.16m至-447.21m) 厚度38.05m为砂质粘土。

3) 冻结情况

根据井筒冻结设计, 掘砌至此标高井帮温度应达到-8℃, 冻土入荒1.2m~1.6m。通过现场实测, 井帮温度在-13.2℃~14.8℃之间, 冻土进入荒径3.3m~3.4m, 满足施工生产需要。井帮径向位移平均在1.1mm/h, 底鼓6.25mm/h。

4) 施工方案

由于-379.6m此段地层处于砂层, 虽然地质结构稳定, 不易片帮, 冻结温度及冻土进入荒径均已达到设计要求, 但通过持续实测数据显示有小量井帮径向位移和底鼓现象, 为减少井帮暴露时间, 快速施工井壁浇筑砌碹工序, 决定采用小模板二次变径施工方案。

5) 循环时间统计

在施工人员充足, 设备运转正常的情况下, 变径施工第一段高自掘进开始至第二段高浇筑砼结束, 共用时65小时30分钟, (其中钢筋变径段高循环用时30小时, 模板变径段高循环用时35小时30分钟) 。

4.3 施工结论

1) 冻结效果的好坏是保证井筒表土段冻结段外壁大断面变径施工速度的关键。首先冻结要满足施工安全要求, 其次在安全不造成“片帮”前提下, 考虑变径施工方案;

2) 施工中要加强立井施工机械换作业线, 合理组织劳动用工配备, 满足工序转换运转顺畅, 减少井帮暴露时间, 确保循环时间;

3) 收集井筒地质水文相关资料, 通过现场实测与其相互比照, 分析变径施工地层含水量和膨胀性等特点;

4) 每段高实测井筒井帮径向位移、底鼓、井帮温度及冻土入荒等数据统计, 严格按照建井手册及施工规范标准要求, 确保在范围内进行变径施工。

5 结论

在立井井筒深厚表土层冻结段外壁大断面变径掘砌施工过程中, 经几方面技术数据统计分析, 得出:

1) 在地质土层稳定, 井帮温度及冻土入荒均达到设计要求, 且揭露土层未发现井帮径向位移和底鼓现象情况, 可采用液压金属大模板一次变径施工, 此方案优点为整体循环时间较短, 工序转换相对简单, 提高冻结段外壁掘砌速度。缺点为掘进段高控制较高, 井帮暴露时间较长, 易发生片帮现象, 由于片帮可能导致二次清底, 再者由于整体模板一次变径完成, 模板刃角未采用拆除跟换座底圈方式而采取更换大刃角形式, 从而出现井壁接茬较大, 段高控制合理可满足规范要求;

2) 在地质土层稳定, 井帮温度及冻土入荒均达到设计要求, 但实际揭露地层出现井帮径向位移和底鼓现象情况时, 建议采用液压金属小模板加块二次变径施工, 此方案优点为掘进过程中井帮暴露时间较短, 一般不会发生片帮现象, 在合理段高范围内井帮和井底均开泄压槽, 有效防止井帮位移和底鼓现象对成井井壁质量的影响, 由于首次变钢筋段高将模板刃角拆除更换座底圈的施工方式, 有效控制井壁接茬, 更好的保证井壁质量。缺点为循环时间较长, 工序转换繁琐, 经济、劳动用工投资较大。

548m深立井全基岩冻结施工技术 第5篇

胡家河煤矿是由陕西彬长矿区开发建设有限公司开发的矿井, 设计生产能力为500万吨/年, 立井开拓, 工业场地内布置主、副、风三个井筒。我单位承建风井井筒冻结工程。风井净直径7m, 深538.4m, 表土层埋深17.51m (含7m回填土) , 根据风井井筒地质特征, 风井井筒需全基岩冻全深, 冻结深度为548m (含7m回填土) 。

2 冻结施工设计

针对胡家河煤矿风井井筒的地质特征, 为了保证冻结壁有效厚度, 以冻结壁能够保证连续安全掘砌施工为原则, 采用主冻结孔加防片帮孔的冻结方式。冻结设计参数见表1。

3 冻结施工

3.1 钻孔施工

风井冻结孔施工于2007年10月26日开钻, 于2008年4月9日竣工, 采用2台DZJ-500/1000冻注钻机和2台TSJ-2000E水源钻机作业, 完成钻孔54个, 总进尺21721m, 200m以上最大孔间距为1.993m, 终孔最大孔间距为2.854m, 均小于“设计”要求, 主冻结孔下置冻结管规格为:200m以上为Φ1405mm无缝钢管, 200m至300m为Φ1406mm无缝钢管, 300m以下为Φ1407mm无缝钢管。防片帮孔下置冻结管规格为Φ1405mm无缝钢管, 经打压试漏, 全部合格。

3.2 冻结站安装

(1) 胡家河煤矿风井冻结站采用新型螺杆压缩机双级压缩制冷, 安装H J L GⅢTA250型螺杆冷冻机6台作为低压机, 安装HLG20ⅢDA185型螺杆压缩机6台作为高压机, 设备总装标准制冷能力为1038万大卡/小时。附属设备见表2。

盐水系统:管路采用Φ3779mm无缝钢管单去单回方式。盐水泵选择12SH-6型水泵2台, 备用一台。盐水总循环量608m3/h, 其中主冻结孔盐水流量为12m3/h～14m3/h, 防骗帮冻结孔盐水流量为10m3/h。

(2) 冻结站运转及监测:冻结站于2008年6月17日开机运转, 运转后, 合理调节机组及附属设备运行, 是盐水温度降温符合“设计”和“规范”要求;为了保证冻结站设备及盐水系统正常运转, 按照设计使理想的冻结壁早日形成, 确保施工安全, 在施工中及时对各项指标进行检测, 主要有: (1) 盐水温度检测, 在盐水去、回路干管上各安装一个温度计, 以检测去回路温度, 检查整个盐水系统的工作状况。 (2) 各冻结器检测, 在每个冻结孔回路上安装一个温度计, 以检测每个冻结孔回路温度, 检查每个冻结器工作状况。 (3) 盐水流量检测, 使用流量计对每个冻结孔的盐水流量进行检测, 以保证每个冻结孔的流量在满足设计要求下运转。 (4) 测温孔温度检测, 使用CW-2型计算机测温系统对测温孔温度进行实测, 以掌握各水平不同时间冻结壁温度场及其变化规律。 (5) 水文孔水位检测, 通过水文孔水位检测, 与参考井水位相比较, 掌握冻结状况及水位变化情况。 (6) 纵向温度检测, 使用点温计对冻结管内盐水进行纵向温度检测, 反应冻结器是否畅通, 掌握各水平上的整体扩展状况。 (7) 井帮温度监测, 在每个掘进段高, 使用半导体单点数字温度计, 实测测井帮温度, 以直观掌握冻结状况, 判断冻结壁的可靠性, 预测工作面以下冻土发展情况, 及时调整冷量, 为掘进创造良好、安全的施工条件。

3.3 冻结效果

胡家河风井冻结站于2008年6月17日运转, 水文孔孔深117m, 报道117m以上含水层交圈情况, 于2008年7月21日水文孔水位冒出地面管口。经分析, 冻结壁厚度和强度达到设计要求, 满足掘砌需要, 于2008年7月28日开挖, 较设计提前14天。开挖后, 为确保掘砌多挖“糖心”, 且确保下部冻结壁厚度及强度, 于2008年8月8日掘进至20m时关闭防片帮孔, 加大了主冻结孔流量。从实测井帮温度 (见表3) 及井筒掘砌过程的各项指标显示, 冻结效果良好。

4 经验与体会

胡家河矿井属全基岩冻结, 在保证井筒掘砌安全的条件下, 实现了井筒提前开挖, 快速施工。

(1) 合理的设计是缩短工期, 确保井筒冻结质量的关键。胡家河矿布置主、副、风三个井筒, 其中主副井均采用单排孔冻结方式, 冻结管距荒径距离分别为2.5m、3m。风井采用主冻结孔加防片帮孔方式, 主冻结孔距荒径距离为2m, 防片帮孔距荒径距离为1m。在三个井筒掘进至17m, 即表土层与基岩交接处, 地层为碎石、河卵石, 含水量较大, 主井出现严重偏帮现象, 经处理掘砌通过;副井不但出现偏帮现象, 在砌外壁时出现“脱裤子”情况, 严重影响了施工速度, 且存在安全问题;而风井由于设计合理未出现类似现象, 掘砌正常。 (2) 提高钻孔质量, 严格控制钻孔偏斜是加快井筒冻结速度的前提。 (3) 合理分配冷量, 是加快冻结速度的有效途径。风井施工过程中, 根据测温数据分析后, 在掘进20m时准确及时的关闭防片帮孔, 以控制冻土向内发展, 加大下部地层的供冷量, 即为掘进提供了良好的掘进条件, 且确保了下部冻结壁厚度及强度。 (4) 工程技术人员在施工过程中, 对各项指标的认真检测、分析, 发现问题及时解决, 是确保冻结质量和速度的有力保障。风井冻结施工, 由于防片帮孔与主孔孔深相差496m, 防片帮孔只有52m, 盐水循环速度快, 在检测冻结孔盐水流量时, 发现防片帮孔流量远大于设计的10m3/h达到18m3/h, 而主孔却达不到要求, 为此, 采取措施降低防片帮孔盐水流量, 增大主孔盐水流量, 使之达到设计要求。 (5) 重视关键地层风井井筒在509m～535m有26m深的深厚煤层, 为确保井筒掘砌安全, 在该层合理调整机组, 加强冻结, 并检测冻结孔纵向温度, 确保该煤层冻结质量。 (6) 科学管理, 与甲方、监理、掘砌单位密切配合, 是施工顺利的保障。

摘要：胡家河煤矿风井冻结深度548m, 冲积层只有17.51m, 属全基岩冻结, 通过科学设计, 精心施工, 提前达到开挖条件, 满足井筒连续掘砌施工。本文介绍了胡家河煤矿风井冻结施工的技术措施, 为今后类似地层施工提供参考。

立井冻结段 第6篇

冻结管断裂是深厚冲积层冻结法凿井施工中的严重安全事故,对矿山的安全生产造成严重威胁,是深厚冲积层冻结法凿井施工必须认真考虑和避免的问题[1,2,3]。本文以千米深厚冲积层中立井冻结壁设计为背景,利用FLAC2D数值分析软件对涉及影响冻结壁位移的因素进行数值模拟分析,并与实测工程结果进行比较,为类似的工程施工提供借鉴。

1计算模型的建立

1.1工程概况

山东某煤矿设计年生产能力3.0 Mt。工业广场内设主、副、风三个井筒,呈三角形分布,相距约90～110 m。主井深1 030 m,副井深1 061 m,风井深1 044 m。井口标高+39 m,井底车场标高-990 m。该矿副井是一个特大型千米立井,井筒净直径7 m,冲积层埋深526.55 m。设计采用三圈管冻结方案,冻结深度560 m。从该矿副井冻结井筒400 m以下至520 m土层中选择了10个土层作为计算模型,由于黏土层是冻结壁设计的控制层位,计算时选取开挖处的土性为黏土[4]。

1.2计算基本假设

钢筋混凝土外层井壁、冻结壁、土体和外部荷载均假定为轴对称分布、均质材料、各向同性;表土下卧基岩为刚性体;计算模型中不考虑地层中冻结管的影响。计算中分析黏土层位建立计算模型进行FLAC2D数值模拟,计算区域的半径取为63.9 m,深为565.0 m(表土段)。 施加在模型上的荷载为土体的自重荷载,模型中的重力加速度取为9.8 m/s2;模型的上边界为地表取为自由边界,基岩处取固定端约束,模型右侧约束其径向位移,允许模型因自重应力而产生沉降。

1.3确定冻土蠕变模型

冻土蠕变方程形式如下[5]

$E{}_{{\rm Z}}=A\left(S{}_{{\rm Z}}-S{}_R\right){}^{B}t{}^C(1)$

式(1)中:A、B、C分别为有限变形表征的冻土蠕变参数,见表1。Sz为轴向应力;SR为径向应力。

将公式(1)转化为等效蠕变应变$\overline{E}$与等效应力$\overline{S}$的形式

$\overline{E}=A\overline{S}{}^{B}t{}^C(2)$

对时间t求导可得

$\overline{E}=AC\overline{S}{}^{B}t{}^{C-1}(3)$

比较式(2)与式(3)可得:C1=AC,C2=B,C3=C-1,C4=0。把A、B、C的值分别代入可得C1,C2,C3,C4的值。

蠕变模型计算参数见表2所列。

2数据分析

通过对不同冻结壁厚度(δ)、不同冲积层厚度(H)、不同开挖段高(h)、和不同开挖半径(R)的10个计算模型的计算分析,得出了每个计算模型的冻结壁井帮最大径向位移(Ur)随时间(t)的变化值如表3所示。

对表3中的50组数据进行回归分析,得出冻结壁井帮最大径向位移(Ur)的关系表达式如下

$U{}_r=0.000685\left(\frac{{\rm H}}{\delta }\right){}^{2}h{}^{}R{}^{2}t{}^{0.1}(4)$

式(4)中:Ur为井帮最大径向位移(mm);δ为冻结壁厚度(m);H为冲击层厚度(m);h为开挖段高(m);t为段高暴露时间(h);R为井筒开挖荒半径(m)。

公式(4)是根据冻结壁有限元计算结果回归得到的,为了检验该公式的合理性,利用公式(4)的计算结果与徐州某煤矿主井施工过程中实测冻结壁位移结果进行比较,结果见表4。

由表4可知,实测结果与计算值差有2个测量水平超过10%,其余测量水平的实测结果与计算值差的绝对值均在10%以内。证明得到的冻结壁井帮最大径向位移公式符合实际,可以为相似地质条件下深厚冲积层冻结壁设计提供参考。

3结论

(1) 采用FLAC2D数值分析软件,对千米深厚冲积层的立井400 m以深冻结壁的最大径向位移进行数值模拟,得出冻结壁最大径向位移的50个数据。

(2) 对数据进行回归分析,得到考虑冻结壁厚度、冲积层深度、开挖段高、开挖半径等因素的冻结壁最大径向位移数值计算模型,通过与工程实测数据的对比证明公式的合理性。

参考文献

[1]洪伯潜.特殊凿井技术在我国的发展与前景.中国煤炭,2000;26(4):5—9

[2]汪仁和,李栋伟,王秀喜.井筒开挖下非线性冻结壁的应力场和位移场计算.上海交通大学学报,2005;39(110):1862—1865

[3]郭瑞平,霍雷声.冻结壁位移计算及冻结施工优化设计.矿冶工程,1999;19(4):6—8

[4]王明远,张寿利,孙希奎.济北矿区快速建设新技术.北京:煤炭工业出版社,2005:15—20

立井冻结段 第7篇

关键词：冻结大断面立井,爆破炮烟中,CO体积分数监测,保障通风安全

0 引言

煤炭在较长时间内仍是我国主要的能源和化工基础原料。随着社会经济、技术的发展,煤矿井型越来越大,特别是华东、华北地区开采深度越来越深,井筒直径越来越大,传统的单路风筒供风风量已达不到《煤矿安全规程》规定的最低风速要求。目前采用的双局扇、双风筒供风能否满足安全生产要求,本文就超大断面深立井井筒冻结法施工中爆破后烟流中CO气体体积分数实时监测情况进行分析,对如何保障通风安全提出了针对性的建议。

1 新时期立井施工的特点

1.1 井筒深度大、断面大

2008年国内仅有2~3个超千米的立井,而到2013年仅中煤第五建设有限公司在建超千米深井就达8个。其中包括亚洲最深煤矿井筒———深达1 341 m的河北磁西一号井。目前国内矿井主要井筒直径普遍超8 m,如中天合创门克庆、联海煤业白家海子井筒净直径达10.5 m。

1.2 爆破使用炸药量大

为满足立井快速施工要求,目前井筒掘进普遍使用伞钻凿眼,有效爆破深度达4 m,加之断面大,单次爆破消耗炸药量达800 kg以上,由此产生的爆破后有害气体量巨大。

2 立井井筒施工中通风安全面临的难题

2.1 井筒施工需风量大

按岩巷掘进工作面最低风速0.15 m/s、探揭煤施工时最低风速0.25 m/s计算,白家海子矿副立井井筒施工基岩段荒径达13 m,需风量19.9~33.17 m3/s。白家海子副井井筒采用冻结法施工,单次爆破炸药使用量为774.2 kg,爆破后通风时间安排45 min,最低需风量为32.68 m3/s。

2.2 低温寒冷困扰着施工人员

冻结井筒正常作业时井壁温度保持在-2℃以下[1]。特别是冬季,西北地区地面温度低,局部通风供入井下的风温低,井下作业环境恶化,不仅会冻伤施工作业人员,还大大降低了工作效率。

2.3 井筒结冰、结霜,安全隐患大

冻结井筒井壁低温,致使空气中水汽冷凝,形成雾气和霜,能见度低,井壁、悬吊钢丝绳等地点时常结冰,对于立体化施工作业的井筒,提升频繁、冰渣坠落、视线不通明,安全隐患加大。

3 爆破后CO气体体积分数监测与分析

如何确定井筒施工时期的通风风量,既保障排除炮烟、又能创造较适宜的工作环境(温度、湿度和风速),减小施工中的安全风险,对爆破后有害气体体积分数进行监测是必要的。煤矿许用炸药爆破产生的炮烟中最主要的有害气体成分是CO、NO、NO2等[2,3]。由于NO性质不稳定、易氧化产生NO2,NO2又易溶于喷雾或雾气的水滴中,检测不方便、不准确,特定炸药产生的各有害气体的比例是基本确定的。通过对性质比较稳定的CO气体监测情况进行分析,从而掌握正常情况下炮烟流动规律及CO气体体积分数变化情况,为合理确定井筒施工通风风量提供参考。

3.1 实施项目概况

新庄矿井位于甘肃省宁县西南部,由华亭煤业集团有限责任公司投资建设,采用主斜井-副、风立井综合开拓方式开拓。副立井井筒净直径9.0 m,冻结基岩段内壁厚度1.55 m,井筒深度1 025.3 m,冻结深度950 m。井深936 m处揭露一层厚度7.26 m的煤层,瓦斯含量0.06 m L/g.daf。井底原岩温度32℃。

冻结段采用钻爆法掘进,光面爆破。使用XFJD6.11S型伞钻钻眼,眼深4 m,使用抗冻水胶炸药,冻结基岩段每循环炸药量为830 kg,引爆雷管为毫秒延期电雷管。

通风方式为压入式。地面安设2组FBD№7.1/37×2型对旋式局部通风机,每组中2台局扇能自动切换,确保不间断向井下工作面供风。风筒为2路直径800 mm的强力阻燃胶质风筒,采用井壁固定的方式。

井筒施工时期安装了1套KJ-65N型安全监测监控系统,井口封口盘下方12 m和吊盘下各设置CO、CH4传感器1组,CO报警值设置为0.002 4%[4],吊盘下方传感器在爆破前随吊盘提升至距工作面40 m处。

2013年6月份和7月份,局扇为工作面实际供风量分别为19.92 m3/s和19.45 m3/s。

3.2 炮烟中CO气体体积分数监测与分析

2个月份中,4次爆破中监测监控系统监测到的CO体积分数变化情况如图1所示。

为便于比较分析,根据图1分析编制出的CO体积分数峰值变化情况如表1所示。

从图1、表1可以看出:①爆破后,工作面传感器监测到CO体积分数均较高,对于本井筒施工,最高体积分数范围在0.045%~0.051%之间,回风流中传感器监测到CO体积分数范围在0.010 9%~0.016 2%之间。②爆破后,工作面CO传感器监测到CO体积分数在1~2 min时间迅速上升至最高值,6月份2次爆破工作面风流中CO气体体积分数有2个峰值,都是第1次峰值略低于第2次峰值。经过分析认为,井筒爆破采用毫秒延发雷管,井筒中心眼至井筒周边眼爆破用了4个段雷管,尽管时差不超过130 ms[4],井筒中心先起爆,井筒周边最后起爆。由于在相对狭小空间内爆破冲击波对炮烟的抛掷作用和工作面空气压力极短时间内的巨大变化,传感器监测到2次CO体积分数峰值。③按6、7月份供风量,井筒中风流平均风速为0.172~0.176 m/s,井筒深度793.6~869.6 m,粗略计算井筒内完全排出烟流需要75~84 min,与回风流中监测到CO体积分数至显示最大值需要1 h左右时间基本吻合;但从爆破开始到回风流中CO体积分数降到安全值,历时4.5~7 h。其主要原因为近井壁风速原本就低,井壁低温对气体的冷却,又降低烟流上行速度,不利于烟雾团扩散,并增加了排烟时间。

通过以上分析可以得出以下结论:①炮烟中CO体积分数在工作面爆破时数值最高,随风流流到封口盘位置时,CO体积分数已较大幅度降低,但体积分数仍然超过《煤矿安全规程》规定的0.002 4%,说明井筒中炮烟烟雾团随风流逐渐扩大,并不能被风流充分冲散和较均匀地稀释,解决炮烟中CO体积分数超限问题靠加大通风风量很难实现。②常规施工中,作业规程中规定炮后通风时间为30~60 min,从以上数据分析中可以看出是远远不够的。计算的排烟时间与实际炮烟完全排出时间相差甚远,说明大断面井筒近井壁风流风速很低,井壁对风流降温,敷设在井壁的管路、电缆、风筒等加重了烟流滞留效果,在生产中必须考虑该因素。③实际生产过程中,爆破后通风30 min左右,职工进入工作面,没有发生炮烟熏人事故,主要是因为职工下井时,乘坐的罐笼迅速穿过炮烟烟雾团,到达工作面后,由于风筒出风口紧邻工作面,工作面处于新鲜风流中。

4 几点体会及建议

(1)大断面(直径超8 m)、深立井施工宜采用双局扇、双风筒供风,两路风筒出口在井筒中互为对侧布置,爆破后双路风筒同时供风,通过较大风量快速稀释、排出炮烟以及除去井筒中的雾气。炮烟排尽后,若单路风筒满足人员呼吸、井筒最低风速等要求时,应使用1趟风筒供风,避免工作面风速大,施工人员寒冷的情况。

(2)爆破后炮烟烟流一直保持较稳定的烟雾团,到达井筒出口时,炮烟中CO体积分数仍超过规程规定,所以爆破后通风时间越长越好。应尽可能等炮烟烟雾团排出井筒后再施工作业,在生产工序中合理安排调整。

(3)安设CO监测系统是防止炮烟熏人事故发生的重要手段,爆破或升降吊盘作业时,极有可能损坏风筒或造成风筒脱节。应通过观测工作面CO传感器监测的CO体积分数变化情况,判断工作面通风情况是否良好,若工作面CO体积分数超过安全指标,人员严禁入井。

(4)近井筒井壁风流风速较小,炮烟沿井筒上升过程中一直保持较稳定的烟雾团。有条件时,可采用脉动通风,加大风流对炮烟雾团的扰动,加快炮烟稀释扩散速度。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿冻结法开凿立井工程技术规范:MT/T 1124-2011[S].北京:煤炭工业出版社,2011.

[2]吴翠香.炸药爆炸产生的有毒气体对人体危害及对策[J].煤矿安全,2003,34(6):37-39.

[3]李勇.岩巷爆破有害气体分析及防范措施[J].中州煤炭,2015(2):37-38.