4矿建课件（第二篇1表土段施工）

1、立井井筒施工第二篇 立井井筒工程矿 山 建 设 工 程1我国立井井筒的特点表土层厚千米立井越来越多，如济宁唐口煤矿、孙村矿风井等。1、50年代平均井深为200300m，井径为m左右。井筒深度大，井径大2、70年代平均井深为400m左右，井径为m左右。3、90年代平均井深为500m以上，井径为m。沿海地区达300400m，山东巨野矿区表土超过500m。水文条件复杂2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45，但工期却占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

2、井的掘砌速度。50年来，经过广阔建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已到达当代国际先进水平。3 2. 施工复杂 立井井筒一般要穿过表土与基岩两个局部，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平安，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，确保立井井筒平安快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。 43. 平安工作 ，山东省枣庄市滕州市东大煤矿副井基建井，由中国中

3、煤能源集团公司五建公司第二工程处承建发生提升过卷坠罐事故，井下共有11人罐内2人，抓岩机内1人，井底工作面8人作业，其中：7人死亡，1人重伤，3人轻伤。 事故的主要原因是管理人员违章操作。按照规程，主要提升绞车必须配备正、副司机，正司机操作、副司机监护，但东大工程局部为四个班次进行作业，只有名绞车司机，特殊工种人员严重缺乏；此外，绞车本身速度保护装置不全、过卷高度缺乏也是造成这一事故的重要原因。5 1988年1月13日中午，山东省张家洼矿山公司所属的井巷工程公司安装队，发生了一起死亡7人，重伤多人的重大恶性事故。 当天上午7点半，安装队到张矿主井执行吊桶改罐施工的落盘任务，要把在井深434米的

4、三层吊盘降到井深506米处。参加施工的职工有18人在井内工作，其中14人在吊盘上工作。吊盘悬吊在井内，直径为米。三层吊盘上分别站有7人、4人、3人，负责放电缆、看稳绳、通讯、指挥。8点左右，开始落盘井内作垂直下落。在落盘过程中，盘上工作人员发现有4根钢丝绳悬吊的吊盘下落不平衡。井下指挥人员马上同地面 联系，随即连续四次进行调整。上午10点40分，吊盘从井下434米处落到井下456米马头门进巷道的口时，盘上工人突然听到响声，随即西北角一根直径34毫米的悬吊钢丝绳发生断裂。刹那间，井内灯灭了，盘上与井口的信号联系中断，三层吊盘同时倾斜75以上，有9人坠入离作业面60多米的“深渊。 造成这起事故的直

5、接原因是悬吊吊盘的钢丝绳断裂。 6立井施工的主要工序1、表土段掘进立井井筒掘进1普通法：井圈背板法、吊挂井壁、板桩、人工降水2特殊法：冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、帷幕法2、基岩段掘进1钻井法：采用各类钻机钻井施工，造价高，钻机少2钻爆法：普通施工方法，常用方法砌壁工作1、料石井壁2、现浇混凝土井壁3、锚喷支护井壁75 立井井筒表土施工 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。表土的分类砾石、砂、粉砂、流沙等1、松散性土层：3、大孔径表土：4、其它特殊土层2、粘结性土层：粘土、砂质粘土粉土颗粒，含石膏、碳酸钙等胶结质膨胀性粘土，含高岭石、蒙脱石等临时锁

6、口 井颈最上部的临时井壁和井口临时封口框组成临时锁口。在建井完成并撤除临时井架后，再撤除临时锁口，砌筑永久锁口或与井塔根底连成一起。8永久锁口 井颈最上部的永久井壁和临时封口框组成永久锁口。在建井后期，锁口不再撤除，仅撤除临时锁口框。材料 30#60#工字钢铺设于锁口圈上或独立于井口附近的根底上，梁上放置井圈，挂上普通拉钩或钢丝绳，钢筋，用以吊挂临时井圈或永久井壁。根本要求1、临时锁口的标高要尽量与永久井口标高一致；2、锁口框的位置必须避开井内测量中心线和边线；3、锁口框下的垫木或垫砖铺设面积要考虑上体承载能力；4、避开两季施工，砌排水沟或挡水墙。二、井筒锁口施工立井井筒表土施工 9锁口施工工

7、艺1、用十字标桩法精确标定井筒中心线位置；2、沿设计井颈掘进断面尺寸向下挖2m，在底下打200厚的灰土根底，由下而上砌筑临时井壁到永久井口的标高。3、砌钢梁的根底或铺垫木；4、平行放置30#60#同规格钢梁4条，上面放一道U型卡卡牢井圈，用以挂井圈或吊挂钢筋。5、锁口施工的同时施工井架根底临时井架，一个月后组装井架。二、井筒锁口施工立井井筒表土施工 10钢结构临时锁口 1钢梁 2U型卡子 3井圈 4挂钩 5背板 6垫木11 河北宣东二号矿年设计能力90万吨，最高月井创基岩段月进尺141米，打破当年全国记录 山东许厂矿年设计能力150万吨，主、副井最高月成井米和米 山西沙曲矿年设计能力300万吨

8、，连续3个月破百米，最高月成井米 山东岱庄矿年设计能力150万吨，风井最高月成井米，打破冻结段施工记录 12井圈背板施工法临时支护1、掘进风镐掘进，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。假设土层坚硬可配以风镐，必要时，甚至可打浅眼、放小炮崩碎三、表土施工方法立井井筒表土施工 全断面分层开挖13井圈背板施工法临时支护三、表土施工方法立井井筒表土施工 2、支护临时支护1井圈：用12#以上做成612节井圈组成一圈，其直径等于掘进直径，节与节之间用螺栓连接。2挂钩：Z形拉钩用16圆钢冷弯制成，长m。3背板：51601500圈间距为1200。3、砌筑井壁 段高不超过30m，自下而

9、上拆一圈砌一节井壁，直到井口；此后进行第二段高施工。14吊挂井壁施工法1、掘进方法 先挖井筒中心，后掘周帮，周帮挖够之后，铺设托盘、吊挂钢筋、立金属模板、测量找正稳模、浇灌混凝土，最后安好接茬板进行井壁合茬2、临时支护 特制钢模板；直径25mm螺纹钢加工的钢筋钩子上断为钩、下断为环状；段高取24m。三、表土施工方法立井井筒表土施工 3、永久支护 滑模套壁施工内层井壁15三、表土施工方法立井井筒表土施工 本卷须知：1、吊挂井壁是自上而下进行的，所以要求井壁上部应有壁座或永久混凝土锁口，并预留出吊挂井坠生根钩子；2、井壁接茬要严，混凝土充填要密实；3、接茬较多，井壁整体性较差，一般都采用二次复壁，

10、复壁厚度不小于200mm16三、表土施工方法立井井筒表土施工 板桩法施工吊挂井壁与板桩综合施工1、板桩材料 钢板桩：18#20#，设内外导向圈，长1215m。 木板桩：硬木加工，长36m，厚50120mm，宽150200，斜板桩长为m。2、施工工艺3砌壁采用吊挂井壁法，导向圈、板桩、拉钩全浇注在井壁内，不撤除。2挂好导向圈，依次打入板桩，板桩入土m时开始挖土，挖500后用Z形拉钩挂第二圈导向圈。1在距淤泥或流沙m时停止掘进，在上节井壁下预埋1218个生根钩子，以备挂导向圈。17三、表土施工方法立井井筒表土施工 人工降低水位法1、工作面超前小井降低水位法2、钻孔降低水位法疏干孔方形井圆形筒 超前

11、工作面m，在小井中用泵抽水排入吊桶或排到吊盘上的转水盘中。 在井筒周围或井筒断面内打两个或多个钻孔并深入不透水层，用深井泵或气升泵抽水。18三、表土施工方法立井井筒表土施工 井外疏干孔降水、锚喷临时支护吊挂井壁法施工工艺1、按设计要求钻好降水孔，随后进行凿井设备的安装2、根据表土层的实际情况，掘砌段高一般为20m左右3、随掘进随进行锚喷，作为临时支护。喷厚80100mm，m、直径16mm。m4、掘完一个段高后即进行浇灌混凝土或吊挂井壁永久支护19表土施工的特殊方法特殊凿井20 冻结法施工立井井筒表土施工 冻结法凿井就是在井筒掘进之前，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

12、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。待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。冻结法凿井的主要工艺过程有冻结孔的钻进、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。 21冻结管冻结壁井壁测温孔水文观察孔井筒冻结法凿井示意图1冷冻沟槽；2配液管；3冻结管；4供液管；5回液管；6冻结圈D冻结孔布置直径；D1井筒掘进直径22 1862年英国南威尔士在建筑工程根底施工中，首先采用人工制冷方法加固土壤；1883年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度103m的井筒，获得了冻结法凿井技术专利。前苏联1928年开始采用冻结法，至1990年共开凿井筒400多

13、个。国名英国加拿大波兰比利时德国前苏联法国中国荷兰最大冻深，m930915725638628620550435338冻结法施工立井井筒数量统计表 年份冻结井筒数量/个冻结深度/m 最大冻结深度/m 100 100 200 300 400 195519961955195919601969197019791980198919901996 4071850115130100 112 151 81 45 4 11 7 0 0 0 25 18 6 1 0 26 44 35 9 1 34 51 26 18 2 20 41 21 17 1 435162（荆各庄主井）330（平八东风井）415（潘三东风井）43

14、5（陈四楼副井）410（元氏风井）23 我国于1955年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒直径m，深度105m，揭开了我国在表土不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国冻结法凿井至今已建成井筒400多个，其中包括一批深300m以上和假设干深400m以上的深大井筒，累计冻结延米长近7万m。包括80年代最大冻深415m的潘三东风井，河南陈四楼副井冻结深度435m，山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达m，山东济宁3#副井冻结深度395m，成井直径8m，内蒙古榆树林子矿斜井冻结斜长m，宁夏王洼矿最大斜井深度88m，目前，世界上最深冻结凿井是龙固矿井副井井筒，穿过的表土层厚度达米、冻结施工深度650 米。

15、241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局部 。251.1 一级压缩制冷原理图中l点表示氨处于饱和蒸气状态，经压缩机压缩变为高温高压的过热蒸气2，再经冷凝器等压冷却，冷凝为高压常温液态氨3，再经调节阀，高压液态氨变为低压液态氨4，进入蒸发器中蒸发，吸收其从地下返回盐水的热量变

16、为饱和蒸气氨，如此循环，产生冷量吸收地热，并将其热量通过冷却器水循环带到大气中去，到达制冷目的。261.2 二级压缩制冷原理 饱和气体经低压机压缩，变为过热蒸气2，经中间冷却器冷却，变为饱和蒸气3，再经高压机压缩，变为过热蒸气4，进入冷凝器冷却，使之经过饱和蒸气5，饱和液态6。此时，液态氨分两路： 一 路经节流阀减压后，变成湿蒸气状态8流入中间冷却器，与低压机排出的过热蒸气氨进行热交换，变为饱和蒸气3；另一路那么进入中间冲却器中的蛇形管过冷，变为过冷液态氨7，再经节流阀到蒸发器，变为湿蒸气10，进行等压蒸发，变为饱和蒸气状态1，完成二级压缩制冷氨循环过程271.2 二级压缩制冷原理 中间冷却器

17、的作用是，冷却低压机压出来的过热蒸气氨，使其降到饱和蒸气状态，以利高压机吸收。同时它又能使液体氨过冷，以到达获得较低温度的目的28盐水在制冷过程中起着输送冷量的作用1盐水箱；2盐水泵；3集液圈；4配液圈；5、6盐水管；7回液管；8供液管；9冻结管冷盐水热盐水正循环上行 吸热反循环下行 吸热29在冻结施工中，当冻结段较大时，盐水正、反循环方式通常是交替使用的。为了提前开挖和保证冻结壁的厚度上下较为均匀，在冻结初期可采用盐水正循环方式，待冻结圆柱交圈后改为反循环方式，以加快上部冻结壁的形成，并到达设计厚度为并简提前开挖创造条件。当上部冻结壁到达设计厚度并开始掘砌井筒后，再改为正循环方式，使下部冻结

18、壁尽快到达设计厚度。30 在制冷过程中，冷却水用于冷凝器中吸收过热蒸汽氨的热量使其变为液态氨，同时用于氨压缩机气缸的冷却，保证压缩机的正常运转1循环水池；2水泵；3冷凝器；4压缩机；5泄水沟一级压缩制冷冷却水的温度一般应低于20，最高不要超过25；二级压缩制冷时冷却水温度最好不超过3031水源井设置的位置，对冻结井筒来说，应在地下水流影响半径以外，一般距冻结井在300m以上，而且要在水流方向的上方上游以防影响井筒的冻结。一级压缩制冷冷却水的温度一般应低于20，最高不要超过25；二级压缩制冷时冷却水温度最好不超过3032冻结法施工 制冷系统示意图1氨压缩机；2氨油别离器；3集油管；4冷凝器；5贮

19、氨器；6调节阀；7氨油别离器；8蒸发器；9盐水泵；10盐水箱；11配液管；12集液管；13冻结孔；14冷却水泵；15水池332 冻结参数确实定确定地压P计算深度处地压，MPaH计算深度，m冻结壁厚度r冻结壁内半径井筒掘进半径冻土的容许强度拉麦公式古别拉公式重液公式150m353 冻结方案冻结深度、冻结方案以及其他冻结参数确实定，均要以井筒所穿过的地层的地质和水文地质资料为依据。为此，要打好井简的地质捡查钻孔，取得可靠的根底资料和数据。1检查钻应打在井筒以外距井筒25m的范围内，其深度应超过井筒设计深度10m；2提供完整的井筒地质柱状图，并测出冲积层和风化带的厚度；3井筒穿过的冲积层和基岩的含水

20、层数量、埋藏条件、静止水位及水压力、涌水量、渗透系数、水质、水流方向、与地表水的联系等；4井筒穿过的冲积层和岩层的埋藏条件与断层破碎带的关系及其物理力学性质，包括砂层的颗粒成分、湿度、天然密度、密度、内摩擦角等；粘土层的湿度、天然密度、密度、孔隙度、可塑性、膨胀性、抗压强度、氯化钙、氯化钠、氯化铝的含量等。363 冻结方案一次全深冻结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373 冻结方案一次全深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

21、离冲积层很近的基岩含水层，厚度不大而且涌水且超过l0m3h时，也应与冲积层同时凉结。否那么，由于冻结深度不够，施工时可能造成涌水淹井事故 徐州张集煤矿 主副井均因没有一起冻结含水丰富的基岩风化带，在井筒施工到风化带时，造成透水淹井 淮北芦岭主井冲积层厚度1303m，下部133135m为泥灰岩，裂隙极为发育，涌水量达184m3h，为强含水层。但冻结深度仅为135m。井筒施工到133m时工作面突然涌水，造成井筒被淹383 冻结方案差异冻结长短管冻结采取长短管间隔布置的方式，在全部冻结管穿过冲积层后，短管那么进入基岩风化带或含水岩层5m以上，长管还需穿过含水岩层并进入不透水岩层l0m以上 不透水岩层

22、含水基岩层冲积层393 冻结方案差异冻结长短管冻结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 适用条件：优点：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403 冻结方案局部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 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

23、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，下段冻结壁已到达设计厚度和强度，具备开挖条件分期冻结413 冻结方案单圈冻结双圈冻结三圈冻结424 冻结过程每个冻结管的冻结圆柱逐渐扩大，以致使井简周围所有相邻冻结困柱彼此连接起来，形成封闭的冻结壁，称之为“交圈。交圈时冻结壁的厚度比较薄，强度也比较低，必须继续供给岩层冷量，使冻结壁到达设计厚度和强度，才能满足井筒开挖的要求交圈：从冻结(循环盐水)开始，到冻结壁到达设计厚度和强度的时间积极冻结期：维护冻结期：从冻结壁到达设计厚度和强度的时间开始，到停止冻结为止435 冻结施工冻结孔 圈径： 间

24、距： 直径：200mm250mm开孔1020m直径要大2040mm 深度：比冻结深度大5m10m，m 水位观察孔12个： 位置：距离井筒中心1m，不影响井筒掘进时测量。 深度：穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒 作用：观察冻结圈是否交圈 测温孔： 位置：冻结壁外沿界面 数目： 34个 作用：确定冻结壁厚度和开挖时间 钻孔孔施工445 冻结施工冻结孔钻进在井口附近的泥浆站，要求储藏4060m的泥浆，泥浆的性能参数宜采用：比重1.101.20；粘度1822s；胶体率=97；含砂率4455 冻结施工1、开孔钻进是保证钻孔有良好的垂直度、钻进速度和钻孔质量的重要一环。因而要求在开孔的1020m以

25、内，钻孔的直径比正常钻进直径大20一40mm；2、为保证烦利安装冻结管，要求钻孔的终孔直径比冻结管接头的外箍大1520mm；3、钻孔的偏斜率，当冲积层厚度300mm时，为0203；当冲积层厚度300m冻结孔质量要求465 冻结施工钻孔的防偏、测斜和纠偏应坚持防偏为主、纠偏为辅的原那么 1钻场根底的修筑要巩固、水平； 2钻机安装要水平，天轮中心、立轴中心和钻孔中心三点应在同一条垂线上。导向装置垂直并不挤不抗。钻进中要勤找正。合理使用加重管和扶正器，实行孔底给压； 3掌握好开孔钻进。不同岩层应选用不同的钻进参数，变换岩层时和钻进含砂砾石层时精心操作，压力不宜过大； 4加强泥浆管理，做到优质泥浆护孔

26、，提钻灌孔，增大泥浆循环量； 5坚持测斜制度。做到每1020m测斜一次。发现偏斜及时纠偏。防偏：475 冻结施工钻孔的防偏、测斜和纠偏应坚持防偏为主、纠偏为辅的原那么灯光经纬仪测斜 150m陀螺仪测斜 适用于任何深度测斜：485 冻结施工钻孔的防偏、测斜和纠偏纠偏：扫孔扩孔 偏斜处距地表较近铲孔用代纳钻具纠偏 495 冻结施工钻孔的防偏、测斜和纠偏505 冻结施工井筒掘进冻结井筒的开挖条件：通常当上部冻结壁交圈后，并具有一定厚度，足以抵抗地压时即可进行开挖。开挖后仍需继续积极冻结，以提高低部冻结壁的厚度和强度。但应防止冻结壁尚未交圈的情况下进行开挖具备以下条件可进行试挖：1、水文孔内的水位已有

27、规律的上升并已冒水，2、测温孔内的温度已降至设计要求，怔实含水层的冻结壁已全部交圈；3、去路和回路盐水的温度差不超过2，4、按不同岩层的冻结速度推算，每一岩层的冻结壁厚度已到达设计要求；5、按不同的冻土温度计算，每一岩层的冻结壁强度已到达设计要求。515 冻结施工井筒掘进在未冻结的情况下，一般均较松软可用铁锹、风镐或抓岩机挖掘，直接装入吊桶；当冻结壁进入荒径较多的情况下，特别是深井冻结的中下部土层，冻土进入掘进荒径更多一些，甚至将井筒冻实。破碎冻土可以采用风镐、风铲、冻土挖掘机和钻限爆破的方法。采用钻眼爆破方法破碎冻土可以提高生产效率加快施工进度。比采用风镐、风铲等简单施工机具效率提高35倍钻

28、眼爆破原那么：打浅眼，少装药，松动冻土风开工具需采取防冻措施压风过滤枯燥法压气冷凝别离法525 冻结施工井筒掘进掘进段高：掘进后未经支护的高度 1地压。冲积层地压随深度的增加而增加，掘进段高应随深度的增加而相应减小。 2、围岩性质和冻结壁强度。冻结壁强度对掘进段高影响很大，冻结壁强度越高，掘进段高可以相应增大。在粗砂、中砂、细砂层和卵石层中，易于冻结，冻结后强度高，不变形，段高可以大些；粉砂、砂质粘土和粘土层，冻结后强度低，而且易产生变形，段高应小一些；钙质粘土和铝质粘土含有大量薄膜水，它们不易冻结，冻结后强度低，膨胀变形量大，只能采用小段高掘进段高的主要影响因素：535 冻结施工井筒掘进 3

29、、冻结管偏斜。冻结管偏斜后，使冻结壁的有效厚度减薄，因而段高要相应减小。 4 、冻结壁几何尺寸。冻结壁的几何尺寸是指冻结壁的内直径、厚度和圆度。冻结壁的内直径小，厚度大和圆度好时，抵抗地压性能好，掘进段高可以适当大一些，否那么掘进段高应减小。 5 、掘砌速度。掘砌速度快，冻结壁暴露时间短，变形量小，段高可以适当加大，否那么段高应减小。通常在冻结壁稳定的情况下，砂层、卵石层宜按制在10m以内；砂质粘土层不应超过5m；粘土、钙质粘土、易膨胀粘土等地层宜控制在m以内54555 冻结施工井壁砌筑复合井壁又称多层井壁或组合井壁，它是由两种或两种以上的普通井壁(不计壁后充填层)组成的复合体，形成多层结构。

30、外层井壁充填层：内层井壁塑料夹层：冻结壁和外层并壁30100mm之间为充填层。此间需充填密实无缝隙。假设外层井壁选用现浇钢筋混凝土时，充填层采用聚苯乙烯泡沫板为最正确外层井壁与内层并壁2050mm之间为塑料夹层565 冻结施工井壁砌筑混凝土外层井壁施工下混凝土可采用管子100m)和吊桶模板：弧形金属模板活动金属模板悬挂在吊盘下冻结井筒现浇混凝土振捣要采用插入式高频振捣器，捣固工作应设专人分片负责，分层均匀捣固575 冻结施工井壁砌筑混凝土内层井壁施工m左右。液压滑升摸板可以实现混凝土连续浇灌，连续滑升一听：滑升过程中，能听到沙沙声二看:观察刚脱模的混凝土外表无流淌、破裂、拖拉变形现象，且有水光

31、三摸：脱模强度用手按有硬感，砂浆不粘土5859 钻井法施工利用钻井的钻头破碎岩石，以循环泥浆排除岩屑，冲洗钻头，并依靠井内充满的泥浆保护井帮不致坍塌。当钻井完毕后，自地面将预制的井壁在井口一节一节依次连接起来，并在泥浆中悬浮下沉，进行永久支护优点：1) 钻井法凿井的全部工作在地面进行，彻底改变了长期所采用的打眼放炮人工出矸的井下作业方式，从根本上摆脱了普通凿井法的井下作业环境，改善了工人的劳动和平安条件 2) 实现了凿井综合机械化和局部自动化，免除了一切井下繁重体力劳动，提高了劳动生产率，降低劳动强度，加快了建井速度。 3) 井壁采用地面预制的方法，井壁质量好，强度高，减少了井筒维护和排水费

32、4) 钻井法不但能钻凿不稳定松软岩层，而且能钻凿稳定的硬岩层钻井法凿井的主要工艺过程有钻进、泥浆洗井护壁、下沉预制井壁和壁后注浆固井等。60 钻井法施工 钻井法凿井是利用钻井机简称钻机将井筒全断面一次钻成，或将井筒分次扩孔钻成。我国目前采用的多为转盘式钻井机，其类型有ZZS-l、ND-l、SZ-9/700、AS-9/500、BZ-l和L40/800型等。图为我国生产的AS-9/500型转盘式钻井机的工作全貌。 1天车；2钻塔；3吊挂车；4游车；5大钩；6水龙头； 7进风管；8排浆管；9转盘；10钻台；11提升钢丝绳； 12排浆槽；13主动钻杆；14封口平车；15钻杆；16钻头； 17二层平台；

33、18钻杆行车；19钻杆小吊车；20钻杆仓61钻井法开展 140年历史，1854年德国工程师Kind采用冲击钻钻凿第一个直径m，深度98m井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤公司钻进的疏干井就有2000多个，365000m。前苏联是应用钻井法的主要国家之一，1979年创造月成井160m的记录。美国1910年才引进钻井法，50、60年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在19601983年期间钻凿600多个，其中在阿留审群岛的井筒深达1829m。 1969年元旦，我国第一口采用钻井法钻凿的煤矿立井井筒是淮北朔里南风

34、井，直径m，深90m。1984年施工钻井直径m，成井直径7m，深469m的淮南谢桥西风井一类的深大井筒，并实现全套设备国产化，综合技术到达国际先进水平。1999年淮北许瞳矿井的主、副、风三个井筒，同时采用钻井法施工，现主井、风井已高质量完成，偏斜分别为0.21和0.162 潘三西风井，成井直径6.0 m，钻井直径9.0 m，深度508.2 m，穿过440 m表土层，其中有168 m强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性 63井筒名称钻井深度/m钻井直径/m竣工时间临涣西风井张双楼东风井童亭副井朱仙庄南风井潘三西风井谢桥东一风井任楼中央风井谢桥东二风井谢桥西风井陈四楼风井祁南矿中央风井 祁南南风井

35、 许瞳矿主井许瞳矿风井城郊方北风井 308.6306.6300.0301.0508.0474.5351.0478.2469.2417.5389.7437.0347.0365.0436.0 7.96.38.86.69.05.78.08.09.37.37.87.77.58.07.3 1979.41979.111981.21982.61984.111985.121986.81988.81989.41991.81993.111998.111998.91999.21999.6 我国钻井法施工300m 以上深井明细表 在竣工的55个井筒中，深300m以上的大型井筒有15个，其中深400m以上的有7个，深5

36、00m以上的1个，总长度m.64l全断面一次钻进 曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次成功钻进深m、钻径m、成井净径m的立井。2全断面分级扩孔钻进 我国煤矿立井常采用一次超前、屡次扩孔的方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度那么相应降低。但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故。如淮北矿区童亭主井和淮南矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将m直径扩孔钻头或刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗了个月，给施工造成了很大的损失。 3取芯式钻进 对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命

37、和设备能力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、效率高的特点，但终未被采用。1 井筒的钻进651 井筒的钻进钻井法施工 井筒钻进是个关键的工序。钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻到基岩，在基岩局部占的比例不大时，也可用超前钻头一次钻到井底；而后分次扩孔至 基岩或井底。超前钻头和扩孔钻头的直径一般是已固定的，但有的钻机如BZ-l钻机可在一定范围内调整钻头的钻进尺寸。这样就可以选择扩孔的直径和次数。选择的原那么是，在转盘和提吊系统能力允许的情况下，尽量减少扩孔次数，以缩短辅助时间。661 井筒的钻进钻井法施工 钻井设备 (一)钻具系统钻头钻杆钻头：刀

38、具、刀盘(钻头体)、吸收器(或吸收口)、中心管、配重块、导向架(稳定器)等局部组成671 井筒的钻进钻井法施工 钻井设备 二旋转系统 转盘式竖井钻机的旋转系统由转盘作为卡挂钻具卡瓦的台座、主动钻杆截面是四方或六方形的、传动装置及钻台等局部组成。681 井筒的钻进钻井法施工 钻井设备 三提吊系统钻塔、绞车、复滑轮组、大钩、吊车及封口平车组成四洗井系统由水龙头、压气排液器和压气管、地面排浆管和排浆槽组成691 井筒的钻进钻井法施工 施工前准备 (一)钻井场地布置 既要满足钻井工艺要求，又要符合矿井工业场地总平面布置原那么。井壁预制场要求布置紧凑，；场地两侧应开阔，以利于井壁预制的机械化施工；泥浆的

39、配制和净化系统应集小布置，以保持施现场的整洁。二完成临时锁口施工 普通方法、钻井法、沉井法三完成根底工程施工钻塔根底、绞车根底、龙门吊车轨道及其它设施根底。起重设备的轨道，加钻头车、装运井壁车以及龙门吊车轨道的路基及铺轨均按家一级轨道标准施工。 701 井筒的钻进钻井法施工 施工前准备 (四)净化系统工程 净化系统工程包括挖砌沉淀池，安设清理岩碴及运送岩渣设备等工作。一般要求钻井开工前制备一定量的洗井液(400500m3)，使其充满锁口、沉淀池及泥浆沟槽(五)钻机的组装711 井筒的钻进钻井法施工 钻进工艺 (一)下钻具 先将组装好或更换刀具后的钻头吊往井筒，接长钻杆、下放钻头再把钻头贴进井筒

40、工作面。然后接长压气管和混和器，将它插入钻杆，放到所需深度以便向压气排液器供给压缩空气。最后连接方钻杆，安好转盘卡瓦。 (二)正常钻进 将组装好的钻具、钟头下放到工作面以上一定距离时，启动压风机，用洗井液冲洗井底。然后开动转盘，旋转钻具，开动绞车给进系统，这时将钻头下放到工作曲、开始钻进。 (三)加尺 当方钻杆行程接近至最低位置时，要停止钻进，随后将方钻杆提出转盘，拆卸方钻及压气管接头，加接一根钻杆，加长压气管。 (四)起钻具 更换钻头或刀具时，需提取钻头，其操作工序与下钻具相反。721 井筒的钻进钻井法施工 钻进故障 1、泥包钻头： 在粘性土层中钻进时，如切削下来的岩土不能及时排除，以致粘合

41、在刀具、刀盘和钻头吸入口上可能是刀具布置过密，刀具形式不合理，泥浆密度过大，或冲洗量缺乏等原因造成的。故障一旦发生，除提钻清理外，宜针对具体原因，就钻井参数、钻头结构及其布置进行调整。2、跳钻问题：在中硬以及坚硬岩石中钻进，有时钻头、钻杆和方钻杆上下跳动。此时，钻具旋转不均匀，水龙头晃动，严重时连同钻台一起震动。引起的原因有井底存在异物，掉落刀具，出现大卵石，或刀具布置不合理，工作面形成锯齿状等。清理井底，重新合理布置刀具，在卵石层调整钻进参数3、卡钻：转盘被卡住，钻头提不起或提升困难。在表土层多由泥包钻头、井帮坍塌、或井筒缩径等引起。4、井内落物掉钻头：刀具脱落，钻杆折断，钻头及风管落井等事

42、故。用专门打捞器具打捞，去除。73 钻头破碎下来的岩屑必须及时用循环泥浆从工作面去除，使钻头上的刀具始终直接作用在未被破碎的岩石面上，提高钻进效率。泥浆沿井筒自上向下流动，洗井后沿钻杆上升到地面，这种洗井方式叫做反循环洗井。 钻井法施工 2泥浆洗井护壁74洗井 循环泥浆方式排渣护壁 泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮冷却钻具泥浆的另一个重要作用，就是护壁。一方面是借助泥浆的液柱压力平衡地压，另一方面是在井帮上形成泥皮，堵塞裂隙，防止片帮。为了利用泥浆有效地洗井护壁，要求泥浆有较好的稳定性，不易沉淀；泥浆的失水量要比较小，能够形成薄而坚韧的泥皮；泥浆的粘度在满足排渣要求的条件下，

43、要具有较好的流动性和便于净化。 2泥浆洗井护壁75 采用钻井法施工的井筒，其井壁多采用管柱形预制钢筋混凝土井壁。井壁在地面制作。待井筒钻完，提出钻头，用起重大钩将带底的预制井壁悬浮在井内泥浆中，利用其自重和注入井壁内的水重缓慢下沉。同时，在井口不断接长预制管柱井壁。接长井壁时，要注意测量，以保证井筒的垂直度。在预制井壁下沉的同时，要及时排除泥浆，以免泥浆外溢和沉淀。为了防止片帮，泥浆面不得低于锁口以下1m。 当井壁下沉到距设计深度l2m时，应停止下沉，测量井壁的垂直度并进行调整，然后再下沉到底，并及时进行壁后充填。最后把井壁里的水排净，通过预埋的注浆管进行壁后注浆，以提高壁后充填质量和防止破底

44、时发生涌水冒砂事故。 钻井法施工 3下沉井壁76下沉预制井壁： 带底预制钢筋混凝土井壁钢板井、钢板混凝土复合井壁其内注水下沉地面接长边下沉、边测量、边接长。7778固井充填：调整、纠正壁后注浆充填、置换泥浆排水壁后注浆 壁后管路48根4固井充填79泥浆处理问题： 固化处理 水泥、高炉矿渣、石膏和石灰等 水土别离处理 钻井法凿井过程中泥浆护壁是必不可少的，但成井时泥浆成了废物，废弃泥浆的处理，一直是施工中的一个问题。大直径探井井筒施工中废浆总排出量可达3万m3以上，问题显得更加突出。70年代钻300m井简时，开始研究采用降低泥浆中固体含量的“低相对密度泥浆，取得一定效果。“ 七五期间经国家重点科

45、技工程攻关，技术上又有很大的开展，通过改进泥浆处理配方和工艺流程，地面造浆量减少了20，同时研究废浆处理的新技术，先后研制成功了GP-1型造粒机和GTl800TX型固液别离机，结合泥浆的具体特点，优选絮凝剂与配方，采用一线快速二级慢速的分级絮凝工艺，大规模处理废浆的工艺体系得以实现。经工程应用证明，这变技术的泥浆处理能力大，泥浆性能调控方便，是一变比较完善的废浆处理方法。80钻井法施工规程81 沉井法施工 沉井法是属于超前支护类的一种特殊施工方法，其实质是再井筒设计位置上，预制好底部附有刃脚的一段井筒，在其掩护下，随着井内的掘进出土，井筒靠其自重克服其外壁与土层间的摩擦阻力和刃脚下部的正面阻力

46、而不断下沉，随着井筒下沉，在地面相应接长井壁，如此周而复始，直至沉到设计标高。这种凿井方法称为沉井法。1井架；2套井；3触变泥浆；4沉井井壁；5压风管；6压气排液器；7吸泥管；8排渣管；9高压水管；10水枪82沉井法开展 自1952年到1994年底为止，我国煤矿应用沉井法施工的井筒约160个，其中淹水沉井38个，沉井累计下沉深度超过km。用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻结凿井法。 1981年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井技术，创造了下沉m的国内最深的记录，沉井偏斜率仅 。 由于工艺简单、施工设备少、造价较低等优点，沉井法在国内外的地下工程中得到广泛巨用。

47、日本的三井矿业公司开发海底煤田，用壁后气囊沉井法完成了4个深沉井。日铁矿业公司有明三井沉井的下沉深度达m，偏斜率小于1。原苏联在地铁和其它工业民用建筑中大量采用了触变泥浆沉井。上海在黄浦江引水工程、越江隧道和其它工程中都采用了大断面沉井的新工艺。 831普通沉井沉井外不用泥浆护壁，沉井内不充水，工人在沉井的保护下在井内直接挖土掘进。随着挖土工作的进行，井壁借自重克服正面阻力和侧面阻力而不断下沉。随着沉井的下沉，在地面不断接长沉井井壁。沉井法施工 表土层30m84沉井法施工 2淹水沉井 在沉井井筒内灌满水，保持井内外的水压平衡，防止从刃脚处涌砂冒泥及地表塌陷；以预先做好的套井作为支撑圈以防止和纠正沉井过程中的偏斜；在井筒外壁的环形空间内灌满触变泥浆或施放压气，减小沉井侧面阻力；靠井壁自重，使刃脚插入土层，经水下破土、排矸克服正面阻力使井壁不断下沉；边下沉，边在井口接长井壁，直至井筒穿过冲积层，使沉井刃脚落于基岩上；再封底、固井之后，转入基岩段普通法施工。 可用于流砂厚度大、涌水量大且不含较大卵石和砾石层的冲积层85淹水沉井施工工艺： 沉井法的施工工艺包括：施工准备工作、制作套井、砌筑井壁、破土排碴、