银宏能源XX矿井副井井筒冻结段外壁施工、技术、安全措施

　　一、工程概况

　　内蒙古银宏能源开发有限公司泊江海子矿工程，位于内蒙古鄂尔多斯市境内，该项目由煤炭工业合肥设计院设计，工广内现暂设有主、副、回风井三个井筒，立井开拓。三井筒表土段均采用冻结法施工。

　　我单位中标施工副井井筒及附属工程，副井井口封口盘标高设计为+1386.0m，即本措施设计±0.000m位置。为确保工程质量，严格执行我处已通过的ISO9001-2000质量保证体系和各过程控制的程序文件，争创优质工程，特编制本措施，全体参与施工人员必须认真遵照执行。

　　二、编写依据

　　1、银宏能源开发有限公司副井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计

　　2、银宏能源开发有限公司泊江海子矿副井井筒井壁结构图

　　3、《矿山井巷工程质量检验评定标准》(GBJ216-90)

　　4、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》(MT5009-94)

　　5、《煤矿安全规程》(2009年版)

　　6、银宏能源开发有限公司副井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计会审意见

　　7、银宏能源开发有限公司泊江海子矿副井井筒井壁结构图会审意见及井壁优化方案

　　三、技术特征

　　副井井筒设计净直径为Φ10.5m，井筒全深为611.7m，采用冻结法施工，设计冻结深度不少于556m，冻结段支护深度550m(包括内外壁整体壁座段12m，圈梁3m)。

　　副井冻结段井壁结构为三层钢筋双层砼井壁，支护厚度为1450mm，砼标号C30～C60。在井筒垂深-547.0m～-550.0m段设置井壁支撑圈,并与井筒垂深-535.0m～-547.0m段的井筒井壁整体浇注段一同施工。

　　该井筒冻结段外壁为单排钢筋砼井壁：竖筋为直螺纹连接，环筋为绑扎。

　　按照矿方要求，对外壁壁厚及井壁砼标号进行了优化，+1386.0m～+1096.0m段外壁减200mm，+1096.0m～+839.0m段外壁减300mm，砼标号由原设计最大C75减为C60，附副井冻结段井壁结构图。

　　四、地质概况

　　1、地层

　　井筒穿过地层为第四系、白垩系下统志丹群，侏罗系中统直罗组、侏罗系中—下统延安组。其岩性为紫红色、灰绿色砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩;紫色、绛紫色、灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩以及煤层。地质构造简单，第四系松散层分布广泛，厚度小于10m，松散。岩石以碎屑沉积岩为主，层状结构，岩体各向异性，力学强度变换大，煤层顶底板岩石的力学强度低，以软弱岩石为主;勘探区岩石与岩体的完整性与稳定性差—中等，风化作用相对强烈。构造形态总体为一向北西倾斜的单斜构造，倾向N30°~40°W，地层倾角1°~3°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。

　　2、构造

　　勘探区位于东胜煤田的西北部边缘，其构造形态总体为一向北西倾斜的单斜构造，倾向N30°～40°W，地层倾角1°～3°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。沿走向发育有宽缓的波状起伏，区内未发现大的断裂和褶皱构造。泊江海子井田在勘探阶段通过二维地震，仅发现有6个落差3～13m的断点。井检孔资料未发现断点。

　　五、施工准备

　　1、技术准备

　　①组织技术与管理人员认真审阅图纸，学习技术规范，组织图纸会审，并在此基础上编制实施性施工组织设计、施工技术措施、项目质量计划、填报项目开工报告，准备好各种技术资料和表格，开工前对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。

　　②组织测量人员做好十字轴线复测工作，按业主提供的十字中线点、水准点进行全面复核校验。

　　2、施工队伍准备

　　为确保本工程施工速度和工程质量，根据施工进度情况，按总体施工计划，陆续组织各作业队、各岗位、各工种人员在上岗前10天到岗，以便了解现场情况，按IS09001标准及ZM71/OP04-2002<<人力资源培训控制程序>>要求组织学习培训。

　　3、施工现场准备

　　试挖前，场内四通一平，各种凿井设施必须安装调试完毕。待冻结壁已交圈，施工所用材料按我处ZM71/QP07-2002《采购控制程序》随时就地采购，确保施工需要。

　　六、井筒试挖

　　1、试挖准备工作

　　把井筒施工所必要的临时工程和凿井设备设施安装等工作全部完成后，再根据冻结实际情况，适当选择井筒开挖时机，一般认为在水文观测孔的水位已有规律的上升并冒水，测温孔温度至设计要求值，证实冻结壁已全部交圈，且浅部的冻结壁厚度和强度足以抵抗预挖深度的地压以及能保证施工的连续性，即可进行试挖，考虑到试挖时冻结壁尚未扩展到荒径位置，井帮稳定性较差、易片帮，为防止片帮引起井壁不均匀下沉，施工时应根据冻结壁形成情况，冻结管偏斜情况，冻土性质等综合因素，合理确定掘砌段高。井筒试挖阶段，如果井帮稳定性较差，可选择临时支护防片帮，缩小段高缩短循环时间保证顺利施工。为满足挂装凿井吊盘、整体大模、刃脚的需要，初定试挖深度20m。通过试挖核实冻结壁已具有一定的厚度和强度，能适应井筒施工要求，且凿井设施及地面辅助系统均已准备完毕，方可进行正式开挖。

　　2、锁口段施工方案

　　按矿方要求，原设计6m临时锁口改为永久锁口施工，确定两套施工方案，供我单位选择施工：

　　方案一：

　　1)从井口标高±0.000m位置一次性掘进至-6.4m。

　　2)从底绑扎单层钢筋至-3.4m位置，并预留出8套架梁梁窝。

　　3)下放金属大模板，浇筑C30砼至-3.4m位置。

　　4)-3.4m~-1.0m段：东西方向摇台基础处沿外壁垒240mm宽砖墙直至-1.0m位置，砖墙外口距冻结沟槽内墙300mm宽;南北方向按永久锁口井壁施工，即沿大模半径(6050mm)砌240mm宽砖墙至-1.0m位置，留出管路预留孔，然后浇筑永久锁口外壁，标号C30砼。

　　方案二：

　　1)从井口标高±0.000m位置一次性掘进至-5.0m。

　　2)从底绑扎单层钢筋至-3.4m位置，并预留出8个套架梁梁窝，视情况截断分上下两段预留。

　　3)下放金属大模板，浇筑C30砼至-3.4m位置，大模刃脚先不安装。

　　4)-3.4m~-1.0m段：待以下外壁砼凝固后，在东西方向摇台基础处沿外壁垒240mm宽砖墙直至-1.0m位置，砖墙外口距冻结沟槽内墙300mm宽;南北方向按永久锁口井壁施工，利用大模作内模，留出管路预留孔，然后浇筑永久锁口外壁，标号C30砼。

　　5)进行下一段高4m掘进，完成后绑扎钢筋，同时预留出套架梁梁窝下半部分。

　　6)落下大模，安装刃角，进行浇筑。

　　经项目部研究决定选用方案一施工。

　　3、试挖段掘砌施工

　　井筒试挖段采用在井筒中布置1台小松PC60小松挖掘机配以人工用铁锹、高效风铲、B87型气动破碎机，由井中向周边扩展，利用在井中挖超前小井，集控静积水，台阶式挖掘以防井帮塌落。初期掘进时采取先挖刃脚以内的土层，段高掘够2.0m左右后，刷帮至荒径，然后全断面掘至4.0m段高，然后按设计要求绑扎钢筋，经甲方及监理验收合格后通过地面4台稳车将大模松下，通过大模液压系统油缸将大模张开，根据中线调正后既可准备浇注砼。初期砼由砼搅拌站制作用砼输送车或泵车经自制分砼器通过溜灰管搅拌入模。

　　砼应对称、均匀、分层入模，每层厚度应控制在400～500mm之间，采用至少6台电动插入式振动器对称振捣，振捣时间以20～30s为宜，时间过短砼振捣不充分，过长则出现砼离析现象，振捣时要快插慢拔，不顶钢筋，间隔均匀，时间适度。试挖结束前应将吊盘、大模、刃脚、中心回转大抓、压风管等悬吊设备吊挂整齐，20m试挖结束后即可准备正式开挖。

　　七、施工方案

　　根据井筒的技术特征及工程、水文地质，为加快副井井筒施工速度，优选最佳施工方案，实现安全、快速、质优的目的。井筒冻结段施工采用短段掘砌，四班制滚班作业。采用“四大四新”工艺进行施工，即“大绞车”、“大吊桶”、“大抓岩机”、“大模板”和新技术、新工艺、新材料、新设备。严格按照ISO9001～2000质量体系程序运行，确保工程施工的每一个阶段、每一个环节、每一道工序都处于受控状态，确保工程质量全优。

　　冻结段采用在井筒中布置一台小松PC60挖掘机、HZ-6中心回转抓岩机挖土装罐，配以人工用铁锹、高效风铲、B87型气动破碎机掘进刷帮、两套单钩提升即：两台2JKZ-4.0/15绞车配5.0m³吊桶提升。采用自动挂钩翻矸，ZL-50装载机、10T自卸汽车排土。2.5～3.8m高MJY液压金属整体模板配以0.2m高环形斜面接茬模板砌筑外壁。砌壁砼由地面设置的矿方集中砼搅拌站制作，8.0m³砼输送车送到井口，DX-3.0m3底卸式吊桶经自制的两套分灰器进行浇注。

　　八、施工方法及步骤

　　根据井筒穿过的地层地质及井筒技术特征，施工时与冻结部门互相协作，紧密配合，在保证施工安全、质量的前提下，把握有利时机，组织快速施工。

　　(一)掘进

　　冻结段外壁掘砌要以加快施工速度、提高工程质量为主，因此要与冻结部门密切配合，合理控制冷量分配，适时改变循环方法，做到冻土发展速度与井筒掘砌相适应，以便“淌芯”挖掘。掘进采用1台挖掘机和2台HZ-6中心回转抓岩机挖土装罐，人工用铁锹、风镐和高效风铲相结合。两台2JKZ-4.0/15绞车配5.0m3吊桶提升，迎头留座底罐，井下摘挂钩。掘进过程中，采用挖超前小井控水，短段台阶式挖掘，先挖井心部分2.0m后刷帮至设计荒径，然后全断面下掘。注意井帮管理，提高井帮稳定性，根据地层性质及冻结壁发展情况，合理选择施工段高，严格控制井帮暴露时间，力争加快施工进度，施工有效段高为3.8m。

　　在吊盘上层盘安装一圈三寸的钢管(分为三节单独供风)作为供风管干管，同时兼作吊盘护栏，直接与压风管通过高压软管相接。干管均匀布设40对闸阀，形成环状供气系统，可同时连接多台风镐或风铲至工作面，在相应的区位进行作业，避免了吊盘下鱼刺分风器使风管在工作面相互交叉影响，以扩大施工空间，改善施工环境。

　　整体壁座段掘进时，将根据井壁围岩情况，随井筒下掘进行锚网喷、洒水结冰等临时支护，采用螺纹锚杆长度2.0m，钢筋网片(采用ø6mm加工)，以保证该段井壁掘砌施工安全。另行编制整体壁座施工措施。

　　冻结段设备及施工机械采取以下措施防冻：

　　1.井口安装风水分离器，干燥压风;

　　2.使用防冻机油;

　　3.采用酒精防冻;

　　4.有下列情况之一者，必须停止掘进：a、工作面浸水，且水量渐大;b、冻结壁急骤变形;c、冻结壁出现退霜或跑漏盐水及其他征兆;d、冻结站出现故障。

　　当井筒施工进入冻结基岩人工挖掘有困难时，可以采取钻爆法施工，其措施另行编制。

　　(二)钢筋工程

　　竖筋与上部直螺纹接头应用牙钳连接牢固，环筋采用18#铁丝绑扎连接。环筋绑扎前应在竖筋上自下而上按200mm间距作出标记，做到横平竖直。绑扎时按圈进行，上下环筋相邻两搭接应错开，每平方米内搭接接头应≤25%。环筋搭接长度33~39D(594、660、726、907)mm，每个接头不少于3道扎丝，并确保搭接长度不小于设计。钢筋保护层设计为外壁外沿100mm(以环筋中心线为准)。

　　(三)模板工程

　　模板进场后必须在地面组装，模板下井前应擦油并在井下使用前校验尺寸，合格后方可正式投入使用。模板分为直模和刃脚两部分，直模和刃脚采用螺栓连接成整体，模板有效高度为2.5/3.8m，由地面4台16T/25T稳车悬吊。起松大模时4台稳车应尽量同步，严禁生拉硬拽，以防模板变形。当模板落到工作面时，有当班技术人员按设计尺寸利用井筒中心线，进行找中、找正。立模半径R=6050mm、6300mm。

　　(四)外壁砌筑

　　1、冻结段外壁采用2.5～3.8m高MJY液压金属整体模板配以0.2m高环形斜面接茬模板砌筑外壁。3.0m3底卸式吊桶经底卸式吊桶送至工作面自制分砼器经溜槽进入大模。掘够段高后，认真按设计要求和质量标准，做好落模找线工作，砼浇筑振捣及井壁养护、段高接茬等各项工作，借助下层吊盘为操作平台进行砼浇筑工作;为保证砼质量，每个段高井壁浇筑之后，严格按规定时间要求脱模。

　　具体施工工序为：钢筋绑扎、连接完毕后，回填竖筋底部的直螺纹接头部分，通知甲方、监理现场验收合格后，用地面4台稳车同步下放整体模板至工作面即可准备浇筑砼。砼用底卸式吊桶送至工作面自制砼分灰器，经人工二次搅拌后入模，以防砼离析，采用插入式电动震动器震捣。

　　2、为保证井壁砼强度采取以下措施：①严把材料进料关和砼制作关，每次要料时均需专人负责;②砼至井口后尽快下井，以防止砼离析;③砼下至工作面分灰器后经人工二次搅拌后对称入模;④入模和振捣实行定人、定岗、定位挂牌留名制度，责任到人。浇筑高度超过300mm时，浇一层振捣一层，振捣程度以振捣时砼不再显著下沉，不再出现气泡，外观均匀，形成一个水平面为准;⑤浇筑入模人员应及时清理模盒内杂物以及片帮土块;⑥严格控制脱模时间，一般情况下脱模时间为8h，不宜过多提前或推迟，拆模后不得出现蜂窝、麻面、露筋等现象;⑦冬季施工，用热水拌制混凝土，确保入模温度不低于15℃。在过基岩段含水层时添加防水剂，提高井壁防水能力。

　　(五)脱模

　　上一段高砼浇注完成后，待下一段高钢筋绑扎完，经甲方、监理验收合格后，方可进行脱模工作。过砂层时要严格控制井筒空帮和脱模时间，混凝土凝固时间不得小于8小时。

　　九、施工辅助生产系统

　　(一)提升系统

　　1、凿井井架

　　井筒施工利用永久井塔改造后凿井，分别设置+15.5m、+24m、+26.2m三层天轮平台及+11.5m翻矸台。

　　2、提升方式及设备

　　根据副井井筒断面特征，为适应快速施工的需要，井筒施工期间，主、副提升分别选用两台2JKZ-4.0/15型凿井专用绞车，配5.0m3吊桶。

　　3、装岩能力

　　装岩采用两台布置在吊盘下放的HZ-6型中心回转抓岩机，生产能力60m3/h，并使用防爆型液压挖掘机辅助清底出矸，其出矸效率、能力，与占用循环时间是匹配的。

　　(二)井筒悬吊设施

　　1、吊盘

　　井筒施工采用两层凿井吊盘，上下盘间为八根立柱刚性联接，其间距为4.6m，上层盘是保护盘兼作稳绳盘，下层盘为施工操作盘，采用八台稳车悬吊，上层盘用于放置卧泵和水箱，下层盘用于布置抓岩机及浇注混凝土时受灰分灰。吊盘直径为φ10200mm，井筒外壁掘砌时增设附圈扩大吊盘外径，以满足施工需要。

　　2、通风、排烟、降温

　　因井筒深度深及施工的需要，采用两台FBD-NO8.0型2×45kw对旋风机压入式通风，布置两路φ1000mm胶质风筒加强通风、降温，风筒采用井壁吊挂的方式固定，局扇供电实行双电源双局扇，自动切换。

　　3、井下照明

　　井下照明选用投光距离远、照度高、能耗小、防震性能好、安全性能好的DGC175/127型隔爆投光灯，投光距离40m。

　　4、供电系统

　　根据施工需要，利用建设单位提供的6KV电源，双回路供电，设临时变电所一座。地面低压动力用电采用中性点接地系统，设置Y/Y0-12，S11-800/6/0.4电力变压器两台双回路供电，供井筒施工期间的提升、稳车悬吊、工广动力，生活及办公用电。井筒动力用电采用中性点不接地系统，在井口配电所内设高防开关一台、Y/△-11、KS9-315/6/0.4型矿用动力变压器与KSG-4/127V干式变压器各一台，分别供井下排水及工作动力、信号、放炮、照明等用电。

　　附供电系统图。

　　5、压风

　　根据计算和实际节能需要，副井设置一个临时压风站，选择四台SA-250A(40m3)，两台SA-120A(20m3)型螺杆式压风机供风，正常情况下三台40m3及一台20m3运转，其他两台备用。再经φ219×6mm压风管送到吊盘上，压风管由地面稳车悬吊。井筒采用两台SJZ6.11型伞钻，两台HZ-6型中心回转抓岩机。

　　6、供水

　　地面工广施工和生活用水，利用水源井和供水系统供水。井筒施工用水，采用Φ57×5mm无缝钢管作供水管，静压供水，井筒下部静水压力大时，设降压阀调节水压。供水管与压风管集中布置，统一由稳车悬吊。