立井井筒不稳定砂土层吊挂井壁法施工技术

黄　金

ＧＯＬＤ２０１４年第１１期／第３５卷立井井筒不稳定砂土层吊挂井壁法施工技术

收稿日期：２０１４－１０－０５

作者简介：李永新（１９７２—），男，内蒙古巴林左旗人，高级工程师，从事金属矿山生产技术及管理工作；内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格苏木，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司，０２６３００

李永新１，马继伟２，周长林１，王晓东１，杨　雄１

（１．锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司；２．中国华冶科工集团有限公司天津第二分公司）摘要：在立井井筒表土段施工中，砂土层具有砂质疏松、承载能力低、对井壁围抱摩擦力极小、极易垮塌等特点，是矿建工程施工的一大难题。总结了常用特殊凿井法及施工特点；以阿尔哈达矿

业公司扩建工程西风井施工为实例，详细介绍了吊挂井壁法安全快速通过较厚砂层的施工技法和

工艺，谨供同行参考。

关键词：立井井筒；砂层；吊挂井壁；施工

中图分类号：ＴＤ２６５．９ 文章编号：１００１－１２７７（２０１４）１１－００５０－０３

文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０１４１１１１

近年来，中国矿产资源开发速度比较快，并呈现

出由内地向边远地区加快拓展的市场走势。内蒙古、

新疆等地区是中国重要的成矿区，矿产资源丰富，是

各大矿产资源开发企业竞逐的新市场。从地质条件

来看，这些地区基岩以上一般都覆盖有较厚的第四纪

风积砂层，含水量较少，对地下开采矿山井筒建设造

成了困难。冻结法、沉井法、帷幕法等特殊施工方法

能够安全有效地通过表土层，但施工工艺复杂、建设

投资大、施工周期长，难以满足市场竞争带来的成本

和工期等压力。采用吊挂井壁法通过不稳定砂层可

有效地解决立井井筒施工的诸多不利因素，且施工效

果好，具有较好的社会和经济效益。

１立井井筒砂层施工难点

在第四纪冲积表土层中，砂土层相对黏土层、砾

石层、风化岩，其黏聚力小、稳定性差、质地疏松、承载

力小，对立井施工造成了诸多困难。

１）开挖成型难：砂层砂质黏聚力小，开挖后自稳

性差；在没有采取有效支护措施的情况下，大段高开

挖极有可能发生垮塌，危及施工安全和工程质量。

２）支护井壁易滑落：不稳定的砂土层砂质疏松，

砂层对井壁围抱力极小；井壁受重力影响，当自重大

于砂层围抱摩擦力时，继续下掘会造成成型井壁整体

坠落，造成极大的安全风险，严重破坏已完工成品工

程。

３）砂土层地面承载力小：凿井期间提升系统荷

载通过井架和基础施加在砂土层上，提升期间形成的

动荷载又对砂层形成扰动，影响井架基础稳定性，一

旦井架基础发生不均匀沉降，将无法继续凿井施工，

造成难以补救的损失。

２常用特殊凿井法及施工特点

２．１冷冻法

冻结法［１］适用于含盐量不大、流速较小的立井

含水表土段。其实质是利用人工制冷，将井筒荒径周

围的含水岩土层冻结，形成封闭的冻土结构———冻结

壁，用以抵抗岩土压力，增强岩土稳定性，隔绝冻结壁

内外地下水联系，然后在冻结壁内进行井筒开凿支

护。冻结法施工需要预先建设冷冻站、凿孔布置冷冻

管路，进行主动冻结，冻结壁交圈后凿井施工，施工期

间需要保持冻结壁温度，维护冻结。

冻结法施工特点是：冻结壁强度大，施工安全可

靠；地下水隔绝好，可有效地控制凿井涌水，施工效果

好。但冷冻站建设周期长、投资大，冻结工艺比较复

杂，对含水不丰富的岩土层冻结效果较差，对表土层

厚度较小的工程施工不经济。

２．２　沉井法

沉井法属于超前支护的一种方法，其实质是在井

筒设计位置上预制底部附有刃角的一段井壁，施工人

员在井壁掩护下掘进出土（渣），井筒靠自重克服外

部摩擦力，随掘进不断下沉，随着井筒下沉在地表制

作接长井壁，直至设计标高。

沉井法施工工艺相对简单，所需设备较少，操作

安全，成本较低。但在不稳定砂层中对沉井垂直度控

制难度大，容易造成井壁偏移、倾斜等质量问题。

２．３帷幕法

帷幕法［２－３］也是一种超前支护方法，其实质是在

井筒设计位置周围建造一个封闭的圆形混凝土帷幕，

其深度超过不稳定表土段，在帷幕的保护下进行立井

井筒安全掘砌作业。