矿井建设安全技术(第二讲)井筒施工安全技术课件

1、矿井建设安全技术矿井建设安全技术（第二讲）（第二讲）井筒施工安全技术井筒施工安全技术主讲教师：纪晓峰主讲教师：纪晓峰山东肥矿技师学院山东肥矿技师学院 高级讲师、学科带头人、矿区名师高级讲师、学科带头人、矿区名师中国煤炭工业协会培训中心特聘教授中国煤炭工业协会培训中心特聘教授中国石油大学远程教育学院客座教授中国石油大学远程教育学院客座教授人事部、国家安全生产监督管理总局人事部、国家安全生产监督管理总局“653”“653”工程首席教师工程首席教师国家注册高级采矿工程师、国家注册高级安全工程师国家注册高级采矿工程师、国家注册高级安全工程师TelTelE-mail:13153

2、878942 E-mail:一、井筒表土施工安全技术 井筒表土施工的方法有井筒表土施工的方法有冻结法冻结法和和沉井法沉井法。 （一）（一） 井筒表土冻结法施工易出现的问题井筒表土冻结法施工易出现的问题及防治措施及防治措施1 1、 冻结孔钻进时产生孔斜的原因冻结孔钻进时产生孔斜的原因及防偏措施及防偏措施 (1)(1)孔斜产生的原因有钻场基础修筑的不坚固、不水平孔斜产生的原因有钻场基础修筑的不坚固、不水平多钻机安装不水平；天轮中心，立轴中心和钻孔中心三点多钻机安装不水平；天轮中心，立轴中心和钻孔中心三点不在一条铅垂线上，机器震动太大，使立轴偏斜，立轴导不在一条铅垂线上，机器震动太大，使立轴偏斜，立

3、轴导管太旧，与主动钻杆间隙大等原因。而防偏措施有钻场基管太旧，与主动钻杆间隙大等原因。而防偏措施有钻场基础的修筑和设备的安装应合乎质量要求，要勤找正、保持础的修筑和设备的安装应合乎质量要求，要勤找正、保持钻机水平、保持三点在一条铅线上。导向装置垂直和不挤钻机水平、保持三点在一条铅线上。导向装置垂直和不挤不抗。立轴导管与主轴钻杆空隙过大时要及时更换。不抗。立轴导管与主轴钻杆空隙过大时要及时更换。 (2)(2)当开孔时没按顺序使用加重管，加重管重量不够，当开孔时没按顺序使用加重管，加重管重量不够，中心点不在加重管上；加重管和接头直径不够，不起导向中心点不在加重管上；加重管和接头直径不够，不起导向作

4、用引起孔斜。其防偏措施有合理使用加重管、扶正器和作用引起孔斜。其防偏措施有合理使用加重管、扶正器和防磨接头；实现孔底给压，使中心点落在加重管上。防磨接头；实现孔底给压，使中心点落在加重管上。 (3) (3)钻具弯曲，钻头不符合要求，钻头损坏，钻具弯曲，钻头不符合要求，钻头损坏，糊钻时没有及时提钻引起孔斜、其防偏措施有使糊钻时没有及时提钻引起孔斜、其防偏措施有使用符合要求的钻具、钻头；发现不进尺立即提钻，用符合要求的钻具、钻头；发现不进尺立即提钻，更换钻头。更换钻头。 (4)(4)由变径时没找好垂直点，换层和通过砂浆由变径时没找好垂直点，换层和通过砂浆石层时，操作不注意，压力不稳定产生孔斜。其石

5、层时，操作不注意，压力不稳定产生孔斜。其防偏措施有掌握好开孔；在砂浆砾石变层处钻进防偏措施有掌握好开孔；在砂浆砾石变层处钻进时，每时，每10-20m10-20m测斜一次，发现问题及时处理，操测斜一次，发现问题及时处理，操作应一致。作应一致。 (5)(5)当泥浆质量差，孔壁刷大或坍塌，两孔串当泥浆质量差，孔壁刷大或坍塌，两孔串浆，泥浆循环量不够，孔底岩粉多造成孔斜。防浆，泥浆循环量不够，孔底岩粉多造成孔斜。防偏措施有加强泥浆管理，做到用优质泥浆扩孔，偏措施有加强泥浆管理，做到用优质泥浆扩孔，提钻灌孔，增大泥浆循环量。提钻灌孔，增大泥浆循环量。 2 2、冻结过程中易发生事故的原因及、冻结过程中易发

6、生事故的原因及预防处理方法预防处理方法 (1)(1)冻结管及供液管堵塞原因及预防处理方法冻结管及供液管堵塞原因及预防处理方法 堵塞原因有：堵塞原因有：使用旧管材时除锈清洗不彻底；使用旧管材时除锈清洗不彻底；盐水浓度大，造成沉淀、结晶堵塞；下管后，污盐水浓度大，造成沉淀、结晶堵塞；下管后，污物、泥浆落入管内未排除。物、泥浆落入管内未排除。 预防、处理方法是：预防、处理方法是：加强防锈和除锈；在运加强防锈和除锈；在运转过程中发现问题可将供液管提起一定距离，然转过程中发现问题可将供液管提起一定距离，然后用水泵强力循环冲洗；盐水浓度应按设计要求后用水泵强力循环冲洗；盐水浓度应按设计要求配制，配好后再用

7、；保护好管口，防止污物进入配制，配好后再用；保护好管口，防止污物进入盐水管路。盐水管路。 (2)(2)冻冷沟槽跑盐水的原因及预防处理方法冻冷沟槽跑盐水的原因及预防处理方法 跑盐水的原因有：跑盐水的原因有：短节与胶管绑扎不牢；短节与胶管绑扎不牢；胶管有隐患；胶管强度不够；集、配液圈焊胶管有隐患；胶管强度不够；集、配液圈焊缝渗漏。缝渗漏。 预防、处理方法是：预防、处理方法是：关闭阀门，将胶管关闭阀门，将胶管与短节绑牢；更换新的胶管；改用棉线编织与短节绑牢；更换新的胶管；改用棉线编织输水胶管；关闭阀门，去掉隔热层，渗漏处输水胶管；关闭阀门，去掉隔热层，渗漏处及时补焊。及时补焊。 (3)(3)冻结管出

8、现裂口造成盐水漏失的原因及预防冻结管出现裂口造成盐水漏失的原因及预防处理方法处理方法 盐水漏失的原因有：盐水漏失的原因有：焊缝强度不够，焊条质焊缝强度不够，焊条质量不符合要求；钻孔偏斜过大，下管后受力大；量不符合要求；钻孔偏斜过大，下管后受力大；冻结壁位移值过大，折断冻结管；掘进放炮震裂冻结壁位移值过大，折断冻结管；掘进放炮震裂冻结管。冻结管。 预防、处理方法是：预防、处理方法是：采用优质无缝钢管及与采用优质无缝钢管及与其相应的焊条；钻孔偏斜超过设计要求的应补孔；其相应的焊条；钻孔偏斜超过设计要求的应补孔；合理选择掘进段高，发现漏盐水后立即关闭去、合理选择掘进段高，发现漏盐水后立即关闭去、回路

9、盐水阀门；要求炮眼距井帮回路盐水阀门；要求炮眼距井帮0.5m0.5m以上，每段以上，每段的装药量不超过的装药量不超过10kg10kg。3、冻结井筒掘进中遇见的问题及处理措施 (1)(1)冻结管偏入井内预防及处理措施：冻结管偏入井内预防及处理措施： 根据钻孔偏斜图初步确定偏入井内的冻结管根据钻孔偏斜图初步确定偏入井内的冻结管号，然后用击管法查明后关闭阀门，停止盐水循号，然后用击管法查明后关闭阀门，停止盐水循环；当冻结管偏入荒径小于环；当冻结管偏入荒径小于0.2m0.2m和偏入长度小于和偏入长度小于2m2m时，可不必割除，而用黄泥和油毡纸包扎，使时，可不必割除，而用黄泥和油毡纸包扎，使之与混凝土隔

10、离，以便拔管，该部位的井壁厚度之与混凝土隔离，以便拔管，该部位的井壁厚度和标号应适当加大；当冻结管偏入荒径大于和标号应适当加大；当冻结管偏入荒径大于0.2m0.2m和偏入长度大于和偏入长度大于2m2m，而对井壁的厚度和强度影响，而对井壁的厚度和强度影响较大时，冻结管应当割除，即先关闭阀门，用风较大时，冻结管应当割除，即先关闭阀门，用风镐击破管子，放出盐水，然后将管子一起浇入混镐击破管子，放出盐水，然后将管子一起浇入混凝土内；在查明或提出处理措施前，破土时要特凝土内；在查明或提出处理措施前，破土时要特别注意防止风镐击破冻结管；偏入部分冻结壁薄别注意防止风镐击破冻结管；偏入部分冻结壁薄弱时，应缩短

11、段高，及时筑壁。弱时，应缩短段高，及时筑壁。 (2)(2)冻结壁变形严重时的预防及处理措施：冻结壁变形严重时的预防及处理措施： 在冻结壁变形的膨胀性粘土层中增设井在冻结壁变形的膨胀性粘土层中增设井圈背板作临时支护；适当加大掘进断面，圈背板作临时支护；适当加大掘进断面，预防冻结壁的变形，确保井壁厚度；适当预防冻结壁的变形，确保井壁厚度；适当提高井壁厚度和标号，采取早强措施，使提高井壁厚度和标号，采取早强措施，使新砌井壁的强度增长速度与冻结压力的增新砌井壁的强度增长速度与冻结压力的增长速度相适应；局部冻结压力特大地层中，长速度相适应；局部冻结压力特大地层中，可在壁后加砌一层料石或预制块；将破坏可在

12、壁后加砌一层料石或预制块；将破坏的井壁挖掉重新砌筑。的井壁挖掉重新砌筑。 (3)(3)井壁片帮和抽帮的预防处理措施：井壁片帮和抽帮的预防处理措施： 要严格控制粘性二七层特别是钙质粘土要严格控制粘性二七层特别是钙质粘土和铝粘土的段高，缩短井帮暴露时间，减和铝粘土的段高，缩短井帮暴露时间，减少冻结壁塑性变形；加强冻结，提高冻结少冻结壁塑性变形；加强冻结，提高冻结壁的强度；在卵石层中，要设置尼龙网或壁的强度；在卵石层中，要设置尼龙网或钢筋保护棚；壁后出现空洞，要及时充填钢筋保护棚；壁后出现空洞，要及时充填和采取措施，防止从壁后向下塌落。和采取措施，防止从壁后向下塌落。 (4)(4)冻结壁豁口出水的原

13、因：冻结壁豁口出水的原因： 冻结壁未交圈，但因水文孔失灵未能准确地冻结壁未交圈，但因水文孔失灵未能准确地判断冻结壁形成状况，过早开挖；供液管脱开造判断冻结壁形成状况，过早开挖；供液管脱开造成盐水短路，下部冻结孔有效间距增大，延长冻成盐水短路，下部冻结孔有效间距增大，延长冻结壁交圈时间；盐水流入报废钻孔中，降低土层结壁交圈时间；盐水流入报废钻孔中，降低土层冰点，使之不能正常形成冻结壁；冻结深度不够，冰点，使之不能正常形成冻结壁；冻结深度不够，造成透水涌砂。造成透水涌砂。 冻结壁豁口出水预防及处理措施：冻结壁豁口出水预防及处理措施： 停止掘进，向井内灌水至静止水位，以清除停止掘进，向井内灌水至静止

14、水位，以清除因冻结壁内外的水雎差而引起透水涌砂；检查去因冻结壁内外的水雎差而引起透水涌砂；检查去路盐水和回路盐水的异常现象，查明和排除故障，路盐水和回路盐水的异常现象，查明和排除故障，恢复冻结；若证实足废孔隐患引起事故，则应设恢复冻结；若证实足废孔隐患引起事故，则应设法利用废孔进行冻结；加强冻结，使豁口闭合后，法利用废孔进行冻结；加强冻结，使豁口闭合后，再重新开挖；冻结深度要穿过冲积层的全部含水再重新开挖；冻结深度要穿过冲积层的全部含水层，并进入稳定基岩隔水层层，并进入稳定基岩隔水层10m10m以上。以上。 （二）井筒表土层沉井法施工易出现的问题与防治措施 1 1、沉井偏斜原因分析、沉井偏斜原

15、因分析 工作面破土不当，下沉不稳时造成井筒偏斜的原因：工工作面破土不当，下沉不稳时造成井筒偏斜的原因：工作面高低部位量测不准，软硬层位判断错误，破土部位、作面高低部位量测不准，软硬层位判断错误，破土部位、深度与先后顺序不当，造成偏挖；操作不认真，水枪或钻深度与先后顺序不当，造成偏挖；操作不认真，水枪或钻杆移位时上提高度不够，井口上面位置移动而下部仍在原杆移位时上提高度不够，井口上面位置移动而下部仍在原地，或者下放时过快滑落到底处，使井底工作面出现偏土地，或者下放时过快滑落到底处，使井底工作面出现偏土台；沉井偏斜后，偏高一侧未能及时破土，使井筒底部保台；沉井偏斜后，偏高一侧未能及时破土，使井筒底

16、部保留着一个较高的偏土台，增大正面阻力；掘进砂层上部的留着一个较高的偏土台，增大正面阻力；掘进砂层上部的粘土层时，由于破土不均局部超过粘土层，吸空了下部的粘土层时，由于破土不均局部超过粘土层，吸空了下部的砂层，而粘土多数并未破坏，使沉井出现暂时停沉，随着砂层，而粘土多数并未破坏，使沉井出现暂时停沉，随着粘土层的塌落沉井接着发生突沉；沉井下沉不均匀，特别粘土层的塌落沉井接着发生突沉；沉井下沉不均匀，特别是出现较大的突沉时，沉井脱离了导向设施，从而产生较是出现较大的突沉时，沉井脱离了导向设施，从而产生较大的偏斜。大的偏斜。 2 2、沉井防偏措施、沉井防偏措施 防偏纠偏的好坏是沉井成败的关键，应确防

17、偏纠偏的好坏是沉井成败的关键，应确立防偏为主、积极纠偏的指导思想。立防偏为主、积极纠偏的指导思想。 防偏措施是：防偏措施是： （1 1）设置导向装置）设置导向装置 为了使沉井能够按设计的要求沿着预定为了使沉井能够按设计的要求沿着预定的方位垂直下沉，在套井与沉井之间的环形的方位垂直下沉，在套井与沉井之间的环形空间，必须要安设沉井的导向装置，它既是空间，必须要安设沉井的导向装置，它既是沉井下沉过程中的导向轨道，又是防止沉井沉井下沉过程中的导向轨道，又是防止沉井偏斜的可靠支撑。偏斜的可靠支撑。 （2 2）采取正确的掘进方法，保证均匀）采取正确的掘进方法，保证均匀下沉。沉井下沉和井内的破土排渣，有下沉

18、。沉井下沉和井内的破土排渣，有着密切的关系，应根据不同的表土性质着密切的关系，应根据不同的表土性质和工作面的高低状况，采用不同的掘进和工作面的高低状况，采用不同的掘进深度与顺序，其目的是使沉井能够均匀深度与顺序，其目的是使沉井能够均匀顺利地下沉，不致因破土不均匀而造成顺利地下沉，不致因破土不均匀而造成正面阻力大小不对称，而使沉井在下沉正面阻力大小不对称，而使沉井在下沉过程中逐步产生偏斜。过程中逐步产生偏斜。 具体方法是：具体方法是： 掘进工序必须按操作规程执行，操作者必须实行岗位责掘进工序必须按操作规程执行，操作者必须实行岗位责任制，并设专人测量、检验井底工作面的破土效果。任制，并设专人测量、

19、检验井底工作面的破土效果。 积积极应用各种观测仪表和改进破土机具，以达到情况明、破极应用各种观测仪表和改进破土机具，以达到情况明、破土均、下沉稳、偏斜小；土均、下沉稳、偏斜小；在砂层或以砂为主的土层中，在砂层或以砂为主的土层中，掘进工作面应该基本形成以井底中心为轴心的圆锅底形状掘进工作面应该基本形成以井底中心为轴心的圆锅底形状( (即破土机具放置在井底中心附近微量转动移位即破土机具放置在井底中心附近微量转动移位) )，锅底的，锅底的深度一般不超过刃脚尖的水平，锅的边缘与刃脚根部附近深度一般不超过刃脚尖的水平，锅的边缘与刃脚根部附近水平相接，不能出现偏斜高的一侧锅边缘也高的现象。水平相接，不能出

20、现偏斜高的一侧锅边缘也高的现象。在粘土层或其他较硬的土层中，掘进工作面应基本形成以在粘土层或其他较硬的土层中，掘进工作面应基本形成以井底中心为轴的圆柱形状井底中心为轴的圆柱形状( (即破土顺序一般应从偏斜高侧开即破土顺序一般应从偏斜高侧开始，分层循环掘进，每一循环破土深度不超过始，分层循环掘进，每一循环破土深度不超过1.0m)1.0m)，圆底，圆底面深度依土层软硬程度而定，一般在刃脚尖水平面以下面深度依土层软硬程度而定，一般在刃脚尖水平面以下l l2m2m深。深。 如果沉井不沉时，可使用人字水枪、倾斜水枪或如果沉井不沉时，可使用人字水枪、倾斜水枪或扩孔钻头破除刃脚斜面处土层，每一循环破土深度不超过扩孔钻头破除刃脚斜面处土层，每一循环破土深度不超过1.0m1.0m。 当掘进不当或因井筒偏斜而在井内形成偏土台，当掘进不当或因井筒偏斜而在井内形成偏土台，必须及时采用人字水枪或扩孔钻头，逐步将偏土台破除干必须及时采用人字水枪或扩孔钻头，逐步将偏土台破除干净，直到正常为止。净，直到正常为止。 （3 3）防止突然下沉的措施有：沉井井壁最好采用变）防止突然下沉的措施有：沉井井壁最好采用变内径内径( (上大下小上大下小) )的喇叭型式，有利于在沉井产生偏的喇叭型式，有利于在沉井产生偏斜后破除偏高一侧土层；沉井突沉前一般都要出现斜后破除偏高一侧土层；沉井突沉前一般都要出现停沉，此时应及时