井筒施工方法

井筒施工方法

根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。

立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。

主井：是专门用作提升煤炭的井筒，在大、中型矿井中，提升煤炭的容器多采用箕斗，所以主井又常称作箕斗井。

副井：是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，并常兼作入风井，由于副井采用的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井。

混合井：在同一个井筒内安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该井筒称为混合井，它主要用于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。

风井：主要用于通风的井筒。风井尽管有时也安设有提升没备，但仍然按其主要用途命名为风井。

井颈的深度可为浅表土的全厚，也可为厚表土深度的一部分。

一般要求井颈的深度为15～20m。

井颈部分的井壁不但需要加厚，而且通常需要配有钢筋。

井颈以下至井底车场水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主要组成部分。

井底车场水平以下部分的井筒叫做井底。罐笼井的井底深度一般为l0m左右；箕斗井井底深度一般为35～75m，风井井底深度4～5m。施工特点：

1. 工程量不大，但工期长。

煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程。虽然立井井筒掘进

工程量仅占全矿井工程量的4％～5％，但工期却占至少35％左右。因此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。

2. 施工复杂

立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的安全，而基岩施工主要考虑施工速度。

由于表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口结构物的荷载。所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季施工，预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。

三井筒表土特征

表土的概念

在建井过程中，覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表土层。

表土的分类

1、松散性土层：砾石、砂、粉砂、流沙等

2、粘结性土层：粘土、砂质粘土

3、大孔径表土：粉土颗粒，含石膏、碳酸钙等胶结质

4、其它特殊土层：膨胀性粘土，含高岭石、蒙脱石等

立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和

不稳定表土层两种。

稳定表土层就是在井筒掘砌过程中，井帮易于维护，用普通施工方法能够顺利通过的表土层，其中包括含非饱和水的粘土层、含少量水的砂质粘土、无水的大孔土和含水量不大的砾石层等。

不稳定表土层就是在在井筒掘砌过程中，井帮很难维护，用普通施工方法不能通过的表土层，其中包括含水砂土、淤泥、含饱和水的粘土、浸水的大孔土和含水量较大的砾石层等。

根据表土的性质及其所采用的施工设施，井筒表土施工方法可分为普通施工方法和特殊施工方法两大类。

立井施工主要工序：

表土段施工、基岩段施工，其中表土段施工分为普通法施工和特殊法施工。

表土施工方法

1、普通法施工，

风镐掘进，人工装土；先用简易设备后用凿井专用设备提升。挖土可用铁镐铁锹。若土层坚硬可配以风镐，必要时，甚至可打浅眼、放小炮崩碎。

特殊方法：

1、冻结法施工：在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈，以防止水或流砂涌入井筒并抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。

冻结原理：井筒周围的冻结圈，是由冷冻站制出的低温盐水在沿冻结管流动过程中，不断吸收孔壁周围岩土层的热量，使岩土逐渐冷却冻结而成。盐水起传递冷量的作用，称为冷媒剂。盐水的冷量是利用液态氨气化时吸收盐水的热量而制取的，所以氨叫做制冷剂。被压缩的氨由过热蒸气状态变成液态过程中，其热量又被冷却水带走。可见，整个制冷设备包括氨循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统三部分。

(2)冻结方案

冻结方案有一次冻全深、局部冻结、差异冻结和分期冻结等几种。一次冻全深方案的适应性强，应用广泛；

全部冻结管由地面穿过不稳定含水地层，并进入不透水基岩10m以上，供液管下至冻结管底锥隔板之上，实现从地面到需要冻结深度的一次冻结。在采用一次全深冻结方案确定冻结深度时，应将冲积层下面与冲积层有水力联系、含水丰富的基岩风化带同时冻结。对于距离冲积层很近的基岩含水层，厚度不大而且涌水且超过l0m3／h时，也应与冲积层同时凉结。否则，由于冻结深度不够，施工时可能造成涌水淹井事故

局部冻结就是只在局部涌水部位进行冻结；当不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，可采用局部冻结方案。局部冻结较一次全深冻结消耗冷量少，冻结时间短，节省费用。

差异冻结又叫长短管冻结，即冻结管有长短两种间隔布置；差异冻结方案适用于上部为含水丰富的冲积层，下部为基岩风化带和距离冲积层比较近而涌水量又较大的基岩层。但当岩层中水的流速较大时不宜采用这种冻结方案冷量分配合理，可减少冷冻设备，少打钻孔，加快冻结速度，降低工程造价

分期冻结是当一次冻结深度很大时，为了避免使用过多的制冷没备而将全深分为数段(通常分为两段)，从上而下依次进行冻结。分期冻结是将一个冻结深度比较大的井筒，分成两段或两段以上(一般分为两段)，按先冻上段后冻下段的次序，待上段冻好并开始掘砌之后，再开始冻下段，上段报砌完时，下段冻结壁已达到设计厚度和强度，具备开挖条件

冻结段井筒掘砌

采用冻结法施工，井筒的开挖时间要选择适时，即当冻结壁已形成而又尚末冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既有利于掘进又不会造成涌水冒砂事故。但是，在冻结井筒掘进过程中很准保证处于理想状态，往往整个井筒被冻实，对于这种坚硬的冻土也耍采用钻眼爆破法进行掘进，有条件时也可采用冻土掘进机掘进。

冻结井壁一般都采用钢筋混凝土或混凝土双层井壁，外层井壁的厚度一般为400㎜，它是随着掘进而砌筑的。内层井壁一般厚600㎜，它是在通过冻土段后自下而上一次砌到井口。