风井井筒过巨厚粘土层施工方案探讨

摘 要 本文以杨村煤矿为例做分析，杨村煤矿风井井筒采用冻结法施工，冻结深度达800m。因粘土存在蠕变量大、遇水易膨胀、冻土发展速度慢等特点，在井筒施工中极易发生冻结管断裂事故，冻结管一旦发生断裂，冻结管内盐水和循环盐水渗入土体，不仅会影响冻结效果，同时也会造成粘土蠕变继续增大，给风井井筒下步施工造成很大技术难题。本文简要介绍了杨村煤矿风井巨厚粘土层复杂的技术特性，并结合风井实际情况，在保证工程质量和施工安全的前提下，提出了一系列快速通过粘土层的方法和措施。

关键词 巨厚粘土层；冻结；蠕变；井帮

中图分类号TD82 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0152-02

1工程概况

4 巨厚粘土层施工方案

4.1加强冻结、科学预测

冻结效果的好与坏直接关系到粘土层能否顺利通过。风井按照实际情况合理调配冻结机组，本着“强化外排孔及内排孔冻结、维持中排孔冻结、控制防片孔冻结”的冻结理念，根据粘土层掘砌施工进度，及时调整内排孔的供冷量。

风井在粘土层揭露前，冻结单位对430m关键层位进行了科学计算、分析，冻结壁有效厚度9.89m，冻结壁平均温度-22.9m，预计井帮温度-8.1℃，实测井帮温度东-9.5℃、西-9.4℃、南-8.5℃、北-8.7℃，为粘土层施工提供了冻结技术指导。

4.2加强冻结孔保护

巨厚粘土层段井筒设计荒径12.256m，井帮距离外防冻结孔距离最小仅为0.5m，为避免在刷帮过程中因作业人员操作失误，造成冻结管被风镐击穿事故的发生，在每模井壁施工前，冻结单位参照冻结孔偏斜轨迹图对防片孔位置进行了明显标记，并与凿井单位进行了相关技术交底，杜绝了冻结管被击穿事故的发生。

4.3合理控制段高

4.4加强井帮温度、位移、底鼓数据监测

井帮位移、底鼓数据监测是对冻结效果检验的一项重要方式，风井在巨厚粘土层施工期间，严格监测井帮位移量和底鼓量变化，加强监测频率和测点保护工作，尽可能延长井帮位移和底鼓监测时间，第一时间分析位移量和底鼓量变化趋势，用实测数据为下步施工提供依据。

风井在粘土层施工中，实测井帮最大位移量20mm，最大底鼓量96mm，符合相关技术要求。

4.5合理设计使用泡沫板

泡沫板在使用前，安排有资质的检测单位对其出厂性能进行了检测。泡沫板铺设严格按照接缝严密要求，并采用长度为150mm的铁钉固定牢固。

4.6采用混合作业方式

为提高掘进机械化效率，缩短粘土装罐的时间，粘土段采用了混合作业方式，使用凯斯CX75SR液压挖掘机挖掘圈内土，风镐和高效风铲刷帮、修边，凯斯CX75SR液压挖掘机和HZ-4中心回转式抓岩机装罐。施工时先挖取中间罐窝，再挖四周土层，最后人工刷帮至设计尺寸，确切有效提高了掘进速度。

4.7开挖超前小井

巨厚粘土层揭露前，首先利用挖机在井中开挖1个深1m、直径6m的超前小井，有效释放了粘土压力。待小井横向位移和底鼓量趋于相对稳定后，在四个方向分别开挖宽2m、深1.5m的测温槽，第一时间掌握了井帮温度，为粘土层施工及时提供技术分析资料。

4.8改进下料方式

风井井口原先下料采用卸料台配合轨道施工，为节省混凝土浇筑时间，风井改进下料方式，混凝土通过运输皮带直接进入底卸式吊桶，打灰时间节约了1/3，方便了作业人员操作，同时也消除了人员在推车过程中带来的安全隐患。

4.9优化劳动组织

实行专业工种“滚班制”作业制，定班定量完成施工任务，每个班再进行定岗、定人、定位分工。通过明确分工和奖惩制度，充分调动了整个施工队伍的积极性，实现了精心组织、快速施工。为加强组织管理，每班安排项目副经理以上人员1名井下带班，有效提高了施工速度。

5 结语

杨村煤矿风井在巨厚粘土层外壁施工中，采取了加强冻结、勤观测数据、提高施工进度等方法，严格人、机、物管理，确保了井壁施工质量，杨村煤矿风井正是由于科学组织得力，未出现一起冻结管断裂事故，为我国立井井筒顺利通过巨厚粘土层提供了一个成功实例。

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