立井井筒超深冻结钻孔施工工艺
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井巷工程：特殊凿井法
第十四章 立井施工
二. 不稳定表土— 特殊法施工
我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最 大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很 大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行 井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水 、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。
我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、 钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位 法以及其它方法。
第十四章 立井施工
《规程》第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定： （一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩10m以上。基岩 段涌水较大时，应加深冻结深度。 （三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏 斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。 （四）冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接。 （五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只 有在水文孔冒水7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进 行试挖。 （九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。 （十）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆 或混凝土全部充满填实。
第十四章 立井施工
施工工艺：
冻结孔钻进、冻结站安装 →安装冻结设备 →积极ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结 →井筒掘砌（消极冻结）
第十四章 立井施工
（四）注浆法 《验收规范》第3.1.2条 立井井筒施工，当通过涌水量大 于10m3/h 的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。
立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工 程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的 井筒表明，涌水量每增加 10m3/h，平均月进度下降 20％ ，成本提高27.5％。 我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆 取得成功后，我国井筒注浆的最大深度已达1105m。 此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中 ，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。
二. 不稳定表土— 特殊法施工
我国华东、华北等地区煤田的表土层含多层流砂，最 大厚度近800m，一些矿区的基岩裂隙发育，涌水量也很 大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行 井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，制止涌水 、增强岩土稳定性，才能确保工程的顺利进行。
我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：冻结法、 钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位 法以及其它方法。
第十四章 立井施工
《规程》第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定： （一）冻结深度应穿过风化带延深至稳定的基岩10m以上。基岩 段涌水较大时，应加深冻结深度。 （三）地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内。水文观测钻孔偏 斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。 （四）冻结管应采用无缝钢管焊接或螺纹连接。 （五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。只 有在水文孔冒水7天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进 行试挖。 （九）只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。 （十）不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆 或混凝土全部充满填实。
第十四章 立井施工
施工工艺：
冻结孔钻进、冻结站安装 →安装冻结设备 →积极ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结 →井筒掘砌（消极冻结）
第十四章 立井施工
（四）注浆法 《验收规范》第3.1.2条 立井井筒施工，当通过涌水量大 于10m3/h 的含水岩层时，应采取注浆堵水等治水措施。
立井井筒涌水量的大小直接影响到凿井工期、成本、工 程质量、施工安全和机械效率的发挥。我国70年代施工的 井筒表明，涌水量每增加 10m3/h，平均月进度下降 20％ ，成本提高27.5％。 我国自1955年在新汉矿区张庄立井施工采用工作面预注浆 取得成功后，我国井筒注浆的最大深度已达1105m。 此外，应用注浆技术在处理开滦范各庄矿特大透水事故中 ，堵住了2053m3/h的特大涌水，使矿井很快恢复了生产。
井筒施工工艺和方法
井筒施工工艺和方法1.引言本文档旨在介绍井筒施工的工艺和方法。
井筒是一种用于地下工程中的人工开凿的竖井或立井结构。
井筒施工的目的是为了建造各种类型的井筒以满足地下工程的需求。
本文档将阐述井筒施工的一般步骤和常用方法。
2.井筒施工的一般步骤井筒施工的一般步骤如下：1.确定施工井点：根据需要确定井筒的具体位置，在选择合适的地点进行施工。
2.地面工程准备：对施工井点进行地面工程准备，包括清理废土和平整地表等。
3.钻孔井筒：通过使用钻孔设备进行井筒的钻孔，形成井筒的孔道。
4.井筒加固：对钻孔形成的井筒进行加固处理，以保证井筒的结构安全性。
5.井筒衬砌：在加固井筒的基础上进行井筒的衬砌工作，以进一步巩固井筒结构。
6.井筒设备安装：根据井筒的具体用途和需求，安装相关的井筒设备，如井口设备和井底设备等。
3.常用的井筒施工方法常用的井筒施工方法主要有以下几种：1.钻孔法：通过使用钻孔设备进行井筒钻孔，是一种常用的井筒施工方法。
这种方法施工速度较快，适用于较深的井筒。
2.掘进法：通过挖掘土壤进行井筒的掘进，是一种传统的井筒施工方法。
这种方法比较适用于浅井筒和小直径井筒。
3.爆破法：通过使用爆破药物进行井筒的开凿，是一种高效的井筒施工方法。
这种方法适用于硬质土壤和岩石等的井筒施工。
4.钻杆推进法：通过使用钻杆进行井筒的推进，是一种逐段推进的井筒施工方法。
这种方法适用于较长的井筒和特殊地质条件下的井筒施工。
4.结论井筒施工是地下工程中重要的环节，合理的施工工艺和方法可以保证井筒的质量和安全性。
本文档介绍了井筒施工的一般步骤和常用方法，有助于施工人员了解和掌握井筒施工的要点和技术。
希望本文档对井筒施工工程有所帮助。
以上所述内容仅供参考，具体施工方法应根据实际情况和相关法规进行决策。
*。
立井井筒深厚表土层冻结段内壁掘砌支护技术
西井 田相接。根据地质资料 ， 口孜东矿新生界松散
层 厚 度为 ４ ６ １ ６７ ６１， ２ ．８～ ８． Ｉ矿井 主 、 、 ３个 井筒 Ｔ 副 风
均 需穿 过 ５ ９～６ ４ Ｉ 厚 的新 生 界 松 散 层 和基 岩 风 ８ ０ １ ３ 化带 ， 对穿 过 如此 巨厚 新 生 界 松 散 层 和 大直 径 井 筒
４ ）滑模 盘 为砼振 捣 和绑扎 内层 环筋 的工 作 盘 ， 滑模滑 升后 ， 在砼 浇灌前 立 即绑扎 好环 筋 。 ５ ）滑模 盘 的下层 盘采 用 液压 操 作 ， 时作 为 洒 同
水 养 护盘对 混 凝 土 进行 洒 水 养 护 ， ３ ｈ洒 水 养 护 每
１ 。 次
收 稿 日期 ：００— ８ ３ ２ １ ２ １ ０ 一ｌ ；０ ０一ｌ — ７修 订 １ ２
１ ）利 用上 层 吊盘在 外壁 敷设 １ ５ｌ 厚 的塑料 ． ｍ ＇ ｎ
板， 使用 冲击 电钻 在 外 壁上 钻 眼 ， 后 用 ｑ Ｉ 膨 然 ｂ １＇ ６ ＴＩ Ｉ １ 胀 螺丝 上 紧 ， 料板错 茬 搭接 １０ｍ 塑 ０ ｍ。塑料 板 敷设
至 一５ ０ｍ 时 （ １ １ ９ 即 ７１ 掘完 ） 止 下 掘 ， 装 滑模 ， ／ 停 组
由下 向上 浇 筑 井 壁 支 撑 圈 和 内外 壁 整 体 浇 筑 段 混
结 法进 行施 工 ， 得 了 良好 的 效 果 。为 保 证 井 筒 施 取
工 的安 全顺 利进 行 ， 需要 各工 序 的相互 配 合 ， 者主 笔
２ １ 年 ４月 ０ １
矿 业 安 全 与 环 保
第３ ８卷第 ２期
立 并 并 筒 深 厚 表 土 层 冻 结 段 内 壁 掘 砌 支 护 技 术
煤矿冻结法开凿立井工程技术
1 混凝土 混凝土强度设计值及有关参数应执行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002中第4.1.1条~第4.1.8条规定。混凝土强度设计值详见表 4.2.1-1，混凝土受压或受拉的弹性模量Ec详见表4.2.1-2；对于素混凝土 结构，强度设计值应执行该规范附录A中的有关规定。
表4.2.1-1
石灰石粉的细度、密度、水分应满足设
计要求。 3 聚苯乙烯泡沫塑料板 冻土与井壁间所采用的聚苯乙烯泡沫塑料 板物理力学性能指标应符合附录D表D中的 规定。 4 可压缩木屑板 可压缩木屑板的厚度应根据所需的压缩量 确定，一般采用6～20mm。板材性能应满 足压应力值为35N／mm2时，压缩率为30 ％～40％。
2．1．15冻土压力 pressure Of freezing wall 井壁支护后，冻结壁蠕变变形及融土回冻冻胀等因素作用 于井壁上的径向压力的统称，是临时荷载，亦称冻结压力。 2．1．16井壁 shaft lining 在井筒开挖围岩的表面构筑一定的厚度、强度和密封性好 的整体构筑物。井壁为圆形断面，材料一般采用现浇钢筋 混凝土或混凝土，混凝土应具有早强高强的特性。井壁结 构形式一般有单层、双层、双层混凝土塑料夹层复合井壁 等。 2．1．17双层井壁 double-layer lining 由外层井壁和内层井壁组合而成。外层井壁由上而下随 井简短段掘砌直至冻结段底部，其厚度和强度应能承受冻 土压力的作用；外层井壁施工结束后，内层井壁由下而上 连续一次浇筑至井口，其厚度和强度应能承受静水压或负 摩擦力的作用。内外层井壁材料，目前我国采用钢筋混凝 土和混凝土。
2．1．18双层混凝土塑料夹层复合井壁 double-layer concrete composite shaft lining with a plastic-plate sandwich 在双层混凝土井壁的内外层井壁之间铺设一层或两层厚 1．5mm聚乙烯塑料板而成。设置塑料板后，制止了内层井 壁的温度裂缝，井壁防水性能好。 2．1．19砌块沥青钢板混凝土复合井壁steel-concrete-bitum sliding lining 外层井壁由混凝土预制块和可压缩板构成，内层井壁为钢筋混 凝土结构，分段构筑。内外层井壁之间设置沥青和钢板。钢 板封水性好，井壁不漏水，沥青柔性好，在外力作用时，有 缓冲均压作用。允许井壁产生一定的曲率半径。故又称柔性 井壁。 21.20装配式铸件混凝土复合井壁 shaft tubbing 装配式铸件混凝土复合井壁又称丘宾筒。由铸铁或钢带有凸 缘和加强肪的弧形板，在井下装配成筒体，并在其后充填混 凝土。
表4.2.1-1
石灰石粉的细度、密度、水分应满足设
计要求。 3 聚苯乙烯泡沫塑料板 冻土与井壁间所采用的聚苯乙烯泡沫塑料 板物理力学性能指标应符合附录D表D中的 规定。 4 可压缩木屑板 可压缩木屑板的厚度应根据所需的压缩量 确定，一般采用6～20mm。板材性能应满 足压应力值为35N／mm2时，压缩率为30 ％～40％。
2．1．15冻土压力 pressure Of freezing wall 井壁支护后，冻结壁蠕变变形及融土回冻冻胀等因素作用 于井壁上的径向压力的统称，是临时荷载，亦称冻结压力。 2．1．16井壁 shaft lining 在井筒开挖围岩的表面构筑一定的厚度、强度和密封性好 的整体构筑物。井壁为圆形断面，材料一般采用现浇钢筋 混凝土或混凝土，混凝土应具有早强高强的特性。井壁结 构形式一般有单层、双层、双层混凝土塑料夹层复合井壁 等。 2．1．17双层井壁 double-layer lining 由外层井壁和内层井壁组合而成。外层井壁由上而下随 井简短段掘砌直至冻结段底部，其厚度和强度应能承受冻 土压力的作用；外层井壁施工结束后，内层井壁由下而上 连续一次浇筑至井口，其厚度和强度应能承受静水压或负 摩擦力的作用。内外层井壁材料，目前我国采用钢筋混凝 土和混凝土。
2．1．18双层混凝土塑料夹层复合井壁 double-layer concrete composite shaft lining with a plastic-plate sandwich 在双层混凝土井壁的内外层井壁之间铺设一层或两层厚 1．5mm聚乙烯塑料板而成。设置塑料板后，制止了内层井 壁的温度裂缝，井壁防水性能好。 2．1．19砌块沥青钢板混凝土复合井壁steel-concrete-bitum sliding lining 外层井壁由混凝土预制块和可压缩板构成，内层井壁为钢筋混 凝土结构，分段构筑。内外层井壁之间设置沥青和钢板。钢 板封水性好，井壁不漏水，沥青柔性好，在外力作用时，有 缓冲均压作用。允许井壁产生一定的曲率半径。故又称柔性 井壁。 21.20装配式铸件混凝土复合井壁 shaft tubbing 装配式铸件混凝土复合井壁又称丘宾筒。由铸铁或钢带有凸 缘和加强肪的弧形板，在井下装配成筒体，并在其后充填混 凝土。
立井井筒外冻结法施工壁快速掘砌技术
条件 。
２ ２ ２ 冻结 孔布置 ．．
１ ）主冻结孔圈径计算
＝Ｄ ＋２ ＋ａ （ ）
４ ）当井筒 掘砌 施工至各控制层位时 ，冻结 壁强度要 满
足设 计要 求。冻结 孔平面布置见图 １ 。
式 中
一 冻结孔 布置 圈直径 ，ｍ； Ｄ ——井筒掘进最大直径 ，ｍ；
卜 冻结壁计算厚度 ，ｍ；
２２ 冻结 参数设 计 ．
２ ２ １ 冻结壁厚度 ．．
ｌ ｌ ——冻结壁 向内侧扩展系数 ，０ ５～ ． ５ ． ０５ ；
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ０ ７— ６— １
作者简介 ：李飞越 （９ ９一） １６ ，男 ，工程 师，现在河南 神火煤电股份有限公 司负责技术管理工作 。
３ ９
控制地层 的地压 ，Ｐ ｛：５０ Ｍ ａ ．８ Ｐ ； ［ ］——控 制地 层 的冻 土计 算 强度 ，冻结 壁平 均
温 度 取 一１ ℃ ，砂 层 单 轴 抗 压 强 度 取 ４
Ｉ ห้องสมุดไป่ตู้ ＝ ． ７ ａ ６ ６ ＭＰ 。
２ ）各控制 层位 冻结 壁平均温度均满足设计要求 。
３ ）井筒 开挖后 ，上部冻结壁接近井帮 ，满 足井筒 开挖
维普资讯
２０ ０ ８年第 １ 期
煤
炭
工
程
立 井井 筒 外 冻 结 法 施 工壁 快 速 掘砌 技 术
李飞越
（ 河南神火煤 电股份有 限公 司 ，河南 永城 ４ ６０ ） ７ ６ ０
摘
度。
要 ：薛湖矿立井井筒表土层厚 ，膨胀粘土层所 占比例较 大，施工难度大，文章介绍 了井
。 ——冻结孔 内侧径 向允许偏斜值 ，取 ０ ８ ． ｍ。
经计算
２ ２ ２ 冻结 孔布置 ．．
１ ）主冻结孔圈径计算
＝Ｄ ＋２ ＋ａ （ ）
４ ）当井筒 掘砌 施工至各控制层位时 ，冻结 壁强度要 满
足设 计要 求。冻结 孔平面布置见图 １ 。
式 中
一 冻结孔 布置 圈直径 ，ｍ； Ｄ ——井筒掘进最大直径 ，ｍ；
卜 冻结壁计算厚度 ，ｍ；
２２ 冻结 参数设 计 ．
２ ２ １ 冻结壁厚度 ．．
ｌ ｌ ——冻结壁 向内侧扩展系数 ，０ ５～ ． ５ ． ０５ ；
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ０ ７— ６— １
作者简介 ：李飞越 （９ ９一） １６ ，男 ，工程 师，现在河南 神火煤电股份有限公 司负责技术管理工作 。
３ ９
控制地层 的地压 ，Ｐ ｛：５０ Ｍ ａ ．８ Ｐ ； ［ ］——控 制地 层 的冻 土计 算 强度 ，冻结 壁平 均
温 度 取 一１ ℃ ，砂 层 单 轴 抗 压 强 度 取 ４
Ｉ ห้องสมุดไป่ตู้ ＝ ． ７ ａ ６ ６ ＭＰ 。
２ ）各控制 层位 冻结 壁平均温度均满足设计要求 。
３ ）井筒 开挖后 ，上部冻结壁接近井帮 ，满 足井筒 开挖
维普资讯
２０ ０ ８年第 １ 期
煤
炭
工
程
立 井井 筒 外 冻 结 法 施 工壁 快 速 掘砌 技 术
李飞越
（ 河南神火煤 电股份有 限公 司 ，河南 永城 ４ ６０ ） ７ ６ ０
摘
度。
要 ：薛湖矿立井井筒表土层厚 ，膨胀粘土层所 占比例较 大，施工难度大，文章介绍 了井
。 ——冻结孔 内侧径 向允许偏斜值 ，取 ０ ８ ． ｍ。
经计算
浅谈安居煤矿立井井筒冻结法施工方案与实践
罗系（３ 、 Ｊ ） 二迭 系 （ ２ 、 １ 、 １ ） 石炭 系 （ ３ Ｃ ） Ｐ １Ｐ２ Ｐ１ 、 Ｃ 、２ 、
奥陶系 。第 四系 底深 分别为 ２ ３ ７ ｍ 和 ２２ ９ ｍ， ３ ．５ ３ ．９ 主 要有粘土 、 质粘土 和粘土质砂 组成 。风 化带 底深 分 砂 别为 ２４ ０ ｍ 和 ２ ２ ４ ｍ， １２ ｍ， 接 高 厚 度 泥 ４ ．０ ４ ． ７ 厚 ０５ 下 岩， 硬度较小 ， 易碎 ， 裂隙不发育。
文献标识码 Ｂ
冷情 况和冻结效果的分析总结， 为今后新的矿井建设 积累了经验。 关键词
中图分类号 Ｔ ２５ ３ Ｄ ６ ． ４
济宁矿业集团安居煤矿设计 生产 能力 ４ ５万 ｔａ ／， 采用立井开拓方式 ， 工业广场 内布置主副井两个 井筒 ，
主井井筒直 径 ５ ５ 副井井 简直 径 ６ ０ ．ｍ， ． ｍ。表 土段 采 用冻结法施工 ， 双层钢筋混凝 土井壁 ， 砼强 度为 Ｃ ０一 ３ Ｃ ０ 冻 结 段 井 壁 厚 度 ９ ０—１５ ｍ 外 壁 厚 ４ ０— ５， ０ ０ ０ ｍ， ５ ５０ ｍ， ０ ｒ 内壁 厚 ４ ０～ ５ ｒ ａ ５ ５ ０ ｍ。外壁 外侧 增 加厚 ５ ｒ ａ ０ｍ ａ 的聚苯乙烯泡沫板。
作者 简介 ： 赵杰 （ ９２一 ） 男 ， １７ ， 大学 文化 ， 东济 宁人 ， 程师 ， 山 工 １ ７ ９ 年毕业于太 原理工大学（ ９ 原山西矿业学院） 煤田地质勘查专业 ， 现为济宁矿业集团安居井 田资源 开发有限公 司生产科 主任工程师 ， 主要从事矿井地质及物探 管理工作。
２ ０ 第２ ０年 期 １
童体布孔情 况见表 １ 。 （ ）主冻结孔 ： １ 采用差异冻结 方式 ， 主井冻 结深度 ２ ８ ２ １ 副井冻结深度 ２ ８ ２ ０ 深浅孔间隔布置 。 ７ ／ ５ ｍ， ７ ／ ５ ｍ， （ ）加强 冻结孔 ： 井冻 结 孔深 ２ ４ 副井 冻结 ２ 主 ３ ｍ，
奥陶系 。第 四系 底深 分别为 ２ ３ ７ ｍ 和 ２２ ９ ｍ， ３ ．５ ３ ．９ 主 要有粘土 、 质粘土 和粘土质砂 组成 。风 化带 底深 分 砂 别为 ２４ ０ ｍ 和 ２ ２ ４ ｍ， １２ ｍ， 接 高 厚 度 泥 ４ ．０ ４ ． ７ 厚 ０５ 下 岩， 硬度较小 ， 易碎 ， 裂隙不发育。
文献标识码 Ｂ
冷情 况和冻结效果的分析总结， 为今后新的矿井建设 积累了经验。 关键词
中图分类号 Ｔ ２５ ３ Ｄ ６ ． ４
济宁矿业集团安居煤矿设计 生产 能力 ４ ５万 ｔａ ／， 采用立井开拓方式 ， 工业广场 内布置主副井两个 井筒 ，
主井井筒直 径 ５ ５ 副井井 简直 径 ６ ０ ．ｍ， ． ｍ。表 土段 采 用冻结法施工 ， 双层钢筋混凝 土井壁 ， 砼强 度为 Ｃ ０一 ３ Ｃ ０ 冻 结 段 井 壁 厚 度 ９ ０—１５ ｍ 外 壁 厚 ４ ０— ５， ０ ０ ０ ｍ， ５ ５０ ｍ， ０ ｒ 内壁 厚 ４ ０～ ５ ｒ ａ ５ ５ ０ ｍ。外壁 外侧 增 加厚 ５ ｒ ａ ０ｍ ａ 的聚苯乙烯泡沫板。
作者 简介 ： 赵杰 （ ９２一 ） 男 ， １７ ， 大学 文化 ， 东济 宁人 ， 程师 ， 山 工 １ ７ ９ 年毕业于太 原理工大学（ ９ 原山西矿业学院） 煤田地质勘查专业 ， 现为济宁矿业集团安居井 田资源 开发有限公 司生产科 主任工程师 ， 主要从事矿井地质及物探 管理工作。
２ ０ 第２ ０年 期 １
童体布孔情 况见表 １ 。 （ ）主冻结孔 ： １ 采用差异冻结 方式 ， 主井冻 结深度 ２ ８ ２ １ 副井冻结深度 ２ ８ ２ ０ 深浅孔间隔布置 。 ７ ／ ５ ｍ， ７ ／ ５ ｍ， （ ）加强 冻结孔 ： 井冻 结 孔深 ２ ４ 副井 冻结 ２ 主 ３ ｍ，
关于立井冻结法施工的说法
关于立井冻结法施工的说法
立井冻结法施工是一种特殊的施工方法，适用于冰点高于-2℃、地下水流速小于5m/d、地温低于35℃、冲积层厚度小于700m、冻结深度小于950 m的立井井筒。
这种方法通过制冷技术暂时冻结加固立井井筒周围的不稳定地层，隔绝地下水后进行凿井。
在立井冻结法施工过程中，制冷站是关键设施，它集中设置了制冷设备和设施，为地层冻结提供负温循环盐水。
冲积层是覆盖在基岩露头之上的第三系第四系地层。
通过人工制冷方法，使松散不稳定含水地层冻结，形成含有冰的土（岩）。
冻结壁是立井冻结法施工中形成的封闭冻结帷幕，具有一定的厚度、强度和深度。
冻结壁形成期是从开始冻结至达到冻结壁设计要求的时间，也称为积极冻结期。
而冻结壁维持期是冻结壁达到设计要求后，为维持其设计性能的时间。
立井冻结法施工及质量验收应符合国家标准《GBT51277-2018矿山立井冻结法施工及质量验收标准》的规定，同时还要符合国家现行有关标准的规定。
在施工过程中，应实行现代化科学管理，实施绿色施工，积极推广应用成熟的新工艺、新技术、新设备和新材料。
采用全深冻结的立井井筒安全快速施工实践
平均温度均满足设计要求 ，而且能保证井筒开挖 时表土段冻结壁接近井帮， 避免出现跨帮 、 抽 帮现 象， 满足 井筒 安全 、 快速 、 连续 施工 。
２ ． ２ 井 简开挖 条件 当井筒冻 结具 备下 列条 件 ， 方 准 开挖 ： ① 井筒 内水文 观测孔 的水 位 由开始 缓升 、后 下 降而 趋 于
壁座 位 置 ， 进 行第一 次套 内壁 施 工 ； 再 掘砌 施 工至
时支护 ， 装配式金属模板 自下而上砌壁。 表 土段 采用 小 型挖掘 机挖 土 。 掘进 时 ， 先 挖井 筒净径 以内的土体 ， 然后逐渐刷大至设计荒径。 工作面掘够砌壁段高找平后 ，开始绑扎井壁 钢筋 ， 最后找正整体金属模板浇筑混凝土。 ４ ． ２ 井筒基 岩段 施工 井 筒基岩段采用光面 、 光底 、 弱震 、 弱冲爆破 技术钻爆法掘进 。 Ｆ Ｊ Ｄ 一 ６ Ｇ型伞钻配 Ｙ Ｇ Ｚ 一 ７ ０ 型凿
２ 施工方案
２ ． １ 井简 冻结 方案
霉 号 垂 ／ ｍ 深 （ 内 ／ 夕 ） ／ 度 ｒ ａ ｍ配 筋 规 格 … 等 级 （ 外 ， 内 ）
该井筒采用两圈冻结孔共 同运转 的施工方 案。外圈冻结孔作为主冻结孔 ， 采用差异冻结 ， 其
中２ １个 深 孔 孔 深 ６ ０ ０ ｍ、 ２ １个 浅 孔 孔 深 ２ ４ ２ ｍ； 内圈冻结 孑 Ｌ １ ４个 作 为辅 助冻 结孔 ， 孔深 ９ ３ ｍ； 并 设有 ３个 测温孔 和 １ 个 水文 观测孔 。 特 点 ：既 能保证 各控 制层 位 的冻结 壁厚 度 和
能 源 技 术 与 管 理
１ ３ ０
ｄ ｏ ｉ ： ｌ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ４ ． Ｏ １ ． ０ ５ ２
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高" 为保证钻孔垂直度和便于钻机移位 " 必须构筑 * * 灰土盘 % 牢固平整的钻场基础 * 灰土盘 构 筑 是 钻 孔 施 工 前 的 一 项 基 础 性 工 作 % 其基本构筑方法为 $ 先以井筒中心为中心 " 构 筑直径比外圈冻结 孔 布 置 圈 径 大 ) 厚度 -") / E& 然后在三七灰土盘上 , U /", U 1 E 的三七 灰 土 盘 ’ 厚 构筑直径比外圈冻 结 孔 布 置 圈 径 大 ) ,") E& 度, 混 凝土 强 度 等 级 U /", U 2 E 的混凝土灰土 盘 ! 一般为 H # " 并 根 据 设 计 孔 位" 预留出钻孔窝和 0 , 冲洗液循环沟槽 % 三七灰土盘顶面一般高出地表 , 石灰和 U E" 干性粘土的混合比为 0n." 分层夯实 % @! 施工设备与钻具基本组合 @ E ?! 冻结钻孔施工设备 超深冻结钻孔施工常用的设备主要有 $ ! # 钻探设备 $ ) J & ! , , , 型或 J & ! ) , , ,型钻 ! ! 机" + J QV + 2 , 2 型 泥 浆 泵" U 2 E 高的四角钻塔 ! 或 # 形钻塔等 % ! # 测 斜 设 备$ ! C J 0 #" ! C J 2型陀螺测斜 ! ! 仪’ 蔡司 , ) , Q 型灯光测斜器具 % ! # 定向纠偏设备 $ 0 ! C J 0 C" ! C J 2" ! C J 1型 ! ! ! 陀螺定向仪 ’ 2 W L ) 1 2f. U ," 2 W L ) ,f. U , 型 螺杆 ! ! 钻具及定向楔等 % @ E @! 钻孔结构 钻孔结构依据冻结管外径 & 钻孔深度 & 钻具组 合等而定 % 一般 情 况 下 " 钻孔直径应比冻结管外
B! 防偏与纠偏技术措施
万方数据 防偏与纠偏是超深冻结钻孔施工中保证钻孔
! 第 ) 期 !!!!
孙玉超 ! 立井井筒超深冻结钻孔施工工艺
*
采取以下措施 ! # 确定定向方位时 $ 应根据钻孔的不同弯曲 " ) 形态 $ 选用不同的定向方案 % " 定 向 纠 偏 钻 进 时$ 应 根 据 钻 孔 原 顶 角& 设 -# 计纠偏后的反偏 顶 角 及 螺 杆 钻 具 的 降 斜 强 度 $ 确 并根据岩性 $ 确定纠偏钻进 定定向纠偏钻进段长 ’ 的钻压 % 钻进段长按下式计算 ! 分%
" # 保证实际钻孔深度超过设计深度 )"E% # 配置振动除砂器 $ 除去泥浆中的大颗粒成 " 0 " # 下管前调换泥浆 $ 泥浆性能指标要能有效 / 地防止粘土层段 钻 孔 缩 径 & 泥浆失水粘泥化和保 并使其在孔内充分循环 $ 保证岩粉沉 证孔壁安全 ’ 淀高度不超过规定 % " # 下管时 $ 待 下 到 孔 底 后 再 进 行 打 压 试 漏$ 2 以防过早试压后 $ 冻结管下不到孔底 % 灰土盘塌陷的防治 G! 钻孔坍塌 " 灰土盘塌陷的危害 G E ?! 钻孔坍塌 ! 表土段砂层结构松散 $ 孔壁较难维护 $ 易发生 钻孔坍塌 % 钻孔坍塌的危害主要表现在以下几个 方面 ! " # 影 响 钻 孔 的 正 常 钻 进& 测斜和冻结管下 ) 放% # 由于冻结孔间距较小 $ 钻孔坍塌部位易出 " 现孔与孔之间连 通 现 象 $ 致使坍塌钻孔邻近的钻 孔钻进时泥浆泄漏 $ 不能正常返浆 $ 严重影响钻孔 的正常施工 % " # 钻孔坍 塌 破 坏 了 坍 塌 部 位 附 近 原 有 地 层 0 使 得 钻 孔 垂 直 度 难 以 控 制$ 易发生钻孔偏 结构$ 斜% " # 钻孔坍塌部位涌出物量大时 $ 表明坍塌空 / 间大 $ 易造成上覆地层塌落 $ 严重时会造成地表灰 使钻机安装 & 移位和钻孔施工难以正常 土盘塌陷 $ 进行 % 灰土盘塌陷的防治措施 G E @! 钻孔坍塌 ! " # 确保泥浆性能指标满足钻进和护壁要求 % ) " # 钻孔漏水时 $ 及时采取相应的堵 & 封措施 $ 保证钻进时泥浆正常循环 % " # 钻 孔 施 工 期 间$ 起钻时用泥浆将钻孔灌 0 满% " 冻 结 管& 测 温 管 下 入 孔 内 后$ 壁外充填满 /# 泥浆或粘土水泥浆等材料 % " # 钻孔坍 塌 部 位 用 粘 土 或 粘 土 水 泥 浆 等 材 2 料充填 % H! 结 !! 语 从目前已完工的几个超深冻结钻孔工程施工 情况看 $ 钻孔施工质量均能满足要求 $ 单机钻进效 率一般为 ). (月 % 这 说 明 超 深 冻 结 , ,"-, , E 钻 孔施 工工艺和 技术已 基本成 熟 $ 但对钻孔的防 " 下转 * 页 #
万方数据
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建 ! 井 ! 技 ! 术 !!!!!!!!!!!!!!, , . 年第 +卷
径大 ,"2 , EE! @ E F! 钻具基本组合 钻具基本组合为 " 主 动钻杆 # + * EEf) ) EE ! $ 或! 钻 杆# 或 . 0 EE f* EE% ) 2 * EE f2 ) EE $ ! 导 向 管# 或! ) . + EEf2 2 EE% ) * , EE$ ) 2 EE% ! ! 三牙轮钻头 ! F! 钻进参数 $ % 钻压 " 砂层 & 粘 土 质 砂 层 2"+ 粘土层 ) X $’ 基岩 ) +") X $’ -") 1 X $! $ % 转速 " ( ) ) ,") * , B E 5 9! $ % 泵量 " ( 0 2 , ,"+ 2 , W E 5 9! A! 冲洗液 冲洗液是钻探工程的 ) 血液 * ’ 对钻进效率 & 钻 孔质量和钻孔施工安全有着重大影响 ! 冲洗液的 作用主要表现在以下几个方面 " % 清除 孔 底 岩 粉 ! 利 用 循 环 着 的 冲 洗 液 将 $ ) 岩粉携带到地面 ’ 以保持孔底清洁 ! $ % 冷却 钻 头 ! 利 用 循 环 着 的 冲 洗 液 将 钻 头 与岩石摩擦而产生的热量带走 ’ 以冷却钻头 ! $ % 润滑钻具 ’ 减少摩擦 ! 借助冲洗液本身的 0 使钻具表面吸附 ) 层薄膜 ’ 以减少钻具与孔 性能 ’ 壁的摩擦 ! $ % 保护 孔 壁 ! 孔 内 冲 洗 液 柱 所 形 成 的 静 压 / 力和冲洗液本身 的 造 壁 性 能 可 防 止 孔 壁 坍 塌 & 掉 起到保护孔壁作用 ! 块及漏水等 ’ 冲洗液可 选 用 清 水 & 泥 浆’ 也可选用其他浆 液 ! 应根据工程地质条件选用适宜的冲洗液及其 配比 ! 对于地层 条 件 较 好 ’ 有自造浆能力的浅部 钻孔段 ’ 可选 用 清 水 作 冲 洗 液 ! 当 地 层 条 件 较 差 $ 如砂层 & 砾石层 等 地 段 % ’ 或 钻 进 至 深 部 孔 段’ 尤 其是钻进至深部基岩段时 ’ 必须用泥浆作冲洗液 ! 常选用低固相泥浆 ’ 其主要成分是膨润土 ’ 视实际 情况选用添加 剂 ! 添 加 剂 主 要 有 纯 碱 $ 添加量为 & 纤维素$ 添加量为 膨润土用量的 , U 2a ") U 2a % 膨润土用量的 , ’ 或聚丙烯睛$ 添加 U 0a ", U 2a % 量为 膨 润 土 用 量 的 , & 聚丙烯酰胺 U )a ", U 0a % $ 添加量为膨润土用量的 , 等几 U , -a ", U )a % 种 ! 泥浆 的 主 要 性 能 指 标 " 粘度) ’ 密度 +"2 > ( 失 水 量 () ( 含砂量 ) U ) ,") U 2 6 E’ , E W 0 , E 5 9’ 胶体率 $* 2a ’ ’ 值 ."*! (2a ’ D
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! 问题探讨 !
立井井筒超深冻结钻孔施工工艺
孙玉超
0
垂直度的关键技术问题 ’ 它决定着钻孔施工质量 ’ 对施工效率 有 着 重 要 的 影 响 ! 钻 孔 施 工 过 程 中 ’ 孔斜控制采用 ) 以防为主 ’ 以纠为辅 ’ 防纠结合 * 的 原则 ! B E ?! 防 ! 偏 如地层的软硬 造成钻孔偏斜 的 原 因 有 很 多 ’ 变化 ’ 岩 层 倾 角 的 大 小’ 钻 压 和 泵 量 的 大 小’ 泥浆 性能的好坏 ’ 钻头结构形式 ’ 导向管的长短 & 轻重 & 粗细等 ! 钻压过 大 ’ 易使钻具弯曲而造成钻孔偏 斜+ 钻压突增 ’ 易使钻头在孔底滑动而造成钻孔偏 斜 ! 泵量小或泥浆稀时 ’ 孔内岩粉便会增多 ’ 易造 成钻孔偏斜 ! 钻 头 切 削 & 研磨的岩屑颗粒大或有 掉块 ’ 不 便 于 泥 浆 携 带’ 大 量 堆 积 于 孔 底 时’ 易造 成钻孔偏斜 ! 导向管过短 & 过轻或过细时 ’ 不能起 到应有的导向作用 ’ 易造成钻孔偏斜 ! 因此 ’ 采用 适宜的钻进参数 & 合理的钻具组合 & 性能较好的泥 浆’ 是保证钻孔垂直度 ’ 防止钻孔偏斜的重要技术 措施 ! 钻场基础的平 整 & 稳固情况和钻机安装质量 等’ 也直接影响着钻孔垂直度 ’ 尤其是对钻孔开孔 质量影响更大 ! 开孔不正是造成钻孔偏斜的又一 重要原因 ! 因此 ’ 构 筑 平 整& 稳 固 的 钻 场 基 础’ 保 水平 ’ 开孔时使钻具处于铅直状 证钻机安装周正 & 态’ 把好开孔质量关 ’ 对防止钻孔偏斜也是十分重 要的 ! B E @! 纠 ! 偏 必须做好孔斜监测工作 ’ 基 钻孔施工过程中 ’ 本测点间 距 可用 , E! 钻 孔 深 度 小 于 ) , , E 时’ 蔡司 , 超过) ) , Q 灯 光 测 斜 仪 测 量 孔 斜+ , , E 时’ 应采用陀螺测斜仪测量 ! 一旦发现孔斜即将超限 或偏向不利 时 ’ 应 及 时 进 行 纠 偏!钻 孔 钻 至 终 孔 深度后 ’ 用陀螺测斜仪对全孔进行系统测斜 ! 钻孔深度小于 如 果 偏 斜 较 小’ 可采 , , E 时’ 用调整立轴钻杆 角 度 和 偏 向 的 方 法 进 行 纠 偏 + 如 果偏斜较大 ’ 则采用定向楔或螺杆钻具进行纠偏 ! 用 定 向 楔 或 螺 杆 钻 具 纠 偏 时’ 采 用 陀 螺 仪 定 向! 定向楔楔面斜度或螺杆钻具弯接头角度依据钻孔 顶角和偏距而定 ! 钻孔 深 度 超 过 应采用螺杆钻具纠 , , E 后’ 偏 ! 深孔段纠偏 ’ 难度较大 ’ 成功率较低 ! 原因是 随着钻孔深度的增加 ’ 仪器的测量误差会加大 ’ 干 扰定向效果的因素会增多 ’ 定向精度会下降 ’ 纠偏 效果会降低 ! 有 时 需 经 多 次 反 复 定 向 ’ 才能达到 预想的定向纠偏效果 ! 为提高定向纠偏精度 ’ 确保定向纠偏效果 ’ 应
高" 为保证钻孔垂直度和便于钻机移位 " 必须构筑 * * 灰土盘 % 牢固平整的钻场基础 * 灰土盘 构 筑 是 钻 孔 施 工 前 的 一 项 基 础 性 工 作 % 其基本构筑方法为 $ 先以井筒中心为中心 " 构 筑直径比外圈冻结 孔 布 置 圈 径 大 ) 厚度 -") / E& 然后在三七灰土盘上 , U /", U 1 E 的三七 灰 土 盘 ’ 厚 构筑直径比外圈冻 结 孔 布 置 圈 径 大 ) ,") E& 度, 混 凝土 强 度 等 级 U /", U 2 E 的混凝土灰土 盘 ! 一般为 H # " 并 根 据 设 计 孔 位" 预留出钻孔窝和 0 , 冲洗液循环沟槽 % 三七灰土盘顶面一般高出地表 , 石灰和 U E" 干性粘土的混合比为 0n." 分层夯实 % @! 施工设备与钻具基本组合 @ E ?! 冻结钻孔施工设备 超深冻结钻孔施工常用的设备主要有 $ ! # 钻探设备 $ ) J & ! , , , 型或 J & ! ) , , ,型钻 ! ! 机" + J QV + 2 , 2 型 泥 浆 泵" U 2 E 高的四角钻塔 ! 或 # 形钻塔等 % ! # 测 斜 设 备$ ! C J 0 #" ! C J 2型陀螺测斜 ! ! 仪’ 蔡司 , ) , Q 型灯光测斜器具 % ! # 定向纠偏设备 $ 0 ! C J 0 C" ! C J 2" ! C J 1型 ! ! ! 陀螺定向仪 ’ 2 W L ) 1 2f. U ," 2 W L ) ,f. U , 型 螺杆 ! ! 钻具及定向楔等 % @ E @! 钻孔结构 钻孔结构依据冻结管外径 & 钻孔深度 & 钻具组 合等而定 % 一般 情 况 下 " 钻孔直径应比冻结管外
B! 防偏与纠偏技术措施
万方数据 防偏与纠偏是超深冻结钻孔施工中保证钻孔
! 第 ) 期 !!!!
孙玉超 ! 立井井筒超深冻结钻孔施工工艺
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采取以下措施 ! # 确定定向方位时 $ 应根据钻孔的不同弯曲 " ) 形态 $ 选用不同的定向方案 % " 定 向 纠 偏 钻 进 时$ 应 根 据 钻 孔 原 顶 角& 设 -# 计纠偏后的反偏 顶 角 及 螺 杆 钻 具 的 降 斜 强 度 $ 确 并根据岩性 $ 确定纠偏钻进 定定向纠偏钻进段长 ’ 的钻压 % 钻进段长按下式计算 ! 分%
" # 保证实际钻孔深度超过设计深度 )"E% # 配置振动除砂器 $ 除去泥浆中的大颗粒成 " 0 " # 下管前调换泥浆 $ 泥浆性能指标要能有效 / 地防止粘土层段 钻 孔 缩 径 & 泥浆失水粘泥化和保 并使其在孔内充分循环 $ 保证岩粉沉 证孔壁安全 ’ 淀高度不超过规定 % " # 下管时 $ 待 下 到 孔 底 后 再 进 行 打 压 试 漏$ 2 以防过早试压后 $ 冻结管下不到孔底 % 灰土盘塌陷的防治 G! 钻孔坍塌 " 灰土盘塌陷的危害 G E ?! 钻孔坍塌 ! 表土段砂层结构松散 $ 孔壁较难维护 $ 易发生 钻孔坍塌 % 钻孔坍塌的危害主要表现在以下几个 方面 ! " # 影 响 钻 孔 的 正 常 钻 进& 测斜和冻结管下 ) 放% # 由于冻结孔间距较小 $ 钻孔坍塌部位易出 " 现孔与孔之间连 通 现 象 $ 致使坍塌钻孔邻近的钻 孔钻进时泥浆泄漏 $ 不能正常返浆 $ 严重影响钻孔 的正常施工 % " # 钻孔坍 塌 破 坏 了 坍 塌 部 位 附 近 原 有 地 层 0 使 得 钻 孔 垂 直 度 难 以 控 制$ 易发生钻孔偏 结构$ 斜% " # 钻孔坍塌部位涌出物量大时 $ 表明坍塌空 / 间大 $ 易造成上覆地层塌落 $ 严重时会造成地表灰 使钻机安装 & 移位和钻孔施工难以正常 土盘塌陷 $ 进行 % 灰土盘塌陷的防治措施 G E @! 钻孔坍塌 ! " # 确保泥浆性能指标满足钻进和护壁要求 % ) " # 钻孔漏水时 $ 及时采取相应的堵 & 封措施 $ 保证钻进时泥浆正常循环 % " # 钻 孔 施 工 期 间$ 起钻时用泥浆将钻孔灌 0 满% " 冻 结 管& 测 温 管 下 入 孔 内 后$ 壁外充填满 /# 泥浆或粘土水泥浆等材料 % " # 钻孔坍 塌 部 位 用 粘 土 或 粘 土 水 泥 浆 等 材 2 料充填 % H! 结 !! 语 从目前已完工的几个超深冻结钻孔工程施工 情况看 $ 钻孔施工质量均能满足要求 $ 单机钻进效 率一般为 ). (月 % 这 说 明 超 深 冻 结 , ,"-, , E 钻 孔施 工工艺和 技术已 基本成 熟 $ 但对钻孔的防 " 下转 * 页 #
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垂直度的关键技术问题 ’ 它决定着钻孔施工质量 ’ 对施工效率 有 着 重 要 的 影 响 ! 钻 孔 施 工 过 程 中 ’ 孔斜控制采用 ) 以防为主 ’ 以纠为辅 ’ 防纠结合 * 的 原则 ! B E ?! 防 ! 偏 如地层的软硬 造成钻孔偏斜 的 原 因 有 很 多 ’ 变化 ’ 岩 层 倾 角 的 大 小’ 钻 压 和 泵 量 的 大 小’ 泥浆 性能的好坏 ’ 钻头结构形式 ’ 导向管的长短 & 轻重 & 粗细等 ! 钻压过 大 ’ 易使钻具弯曲而造成钻孔偏 斜+ 钻压突增 ’ 易使钻头在孔底滑动而造成钻孔偏 斜 ! 泵量小或泥浆稀时 ’ 孔内岩粉便会增多 ’ 易造 成钻孔偏斜 ! 钻 头 切 削 & 研磨的岩屑颗粒大或有 掉块 ’ 不 便 于 泥 浆 携 带’ 大 量 堆 积 于 孔 底 时’ 易造 成钻孔偏斜 ! 导向管过短 & 过轻或过细时 ’ 不能起 到应有的导向作用 ’ 易造成钻孔偏斜 ! 因此 ’ 采用 适宜的钻进参数 & 合理的钻具组合 & 性能较好的泥 浆’ 是保证钻孔垂直度 ’ 防止钻孔偏斜的重要技术 措施 ! 钻场基础的平 整 & 稳固情况和钻机安装质量 等’ 也直接影响着钻孔垂直度 ’ 尤其是对钻孔开孔 质量影响更大 ! 开孔不正是造成钻孔偏斜的又一 重要原因 ! 因此 ’ 构 筑 平 整& 稳 固 的 钻 场 基 础’ 保 水平 ’ 开孔时使钻具处于铅直状 证钻机安装周正 & 态’ 把好开孔质量关 ’ 对防止钻孔偏斜也是十分重 要的 ! B E @! 纠 ! 偏 必须做好孔斜监测工作 ’ 基 钻孔施工过程中 ’ 本测点间 距 可用 , E! 钻 孔 深 度 小 于 ) , , E 时’ 蔡司 , 超过) ) , Q 灯 光 测 斜 仪 测 量 孔 斜+ , , E 时’ 应采用陀螺测斜仪测量 ! 一旦发现孔斜即将超限 或偏向不利 时 ’ 应 及 时 进 行 纠 偏!钻 孔 钻 至 终 孔 深度后 ’ 用陀螺测斜仪对全孔进行系统测斜 ! 钻孔深度小于 如 果 偏 斜 较 小’ 可采 , , E 时’ 用调整立轴钻杆 角 度 和 偏 向 的 方 法 进 行 纠 偏 + 如 果偏斜较大 ’ 则采用定向楔或螺杆钻具进行纠偏 ! 用 定 向 楔 或 螺 杆 钻 具 纠 偏 时’ 采 用 陀 螺 仪 定 向! 定向楔楔面斜度或螺杆钻具弯接头角度依据钻孔 顶角和偏距而定 ! 钻孔 深 度 超 过 应采用螺杆钻具纠 , , E 后’ 偏 ! 深孔段纠偏 ’ 难度较大 ’ 成功率较低 ! 原因是 随着钻孔深度的增加 ’ 仪器的测量误差会加大 ’ 干 扰定向效果的因素会增多 ’ 定向精度会下降 ’ 纠偏 效果会降低 ! 有 时 需 经 多 次 反 复 定 向 ’ 才能达到 预想的定向纠偏效果 ! 为提高定向纠偏精度 ’ 确保定向纠偏效果 ’ 应