浅议竖井施工及井壁支护

摘要：矿产资源是工业发展的重要原料，随着社会的发展矿上的开采技术也日趋成熟。竖井工程是矿山开拓的主要工程，也是矿山生产期间服务周期最长的工程，竖井支护关系井筒寿命周期内的安全使用，本文对矿山开采过程中竖井施工进行介绍，对竖井工程设计进行诠释，希望对提高施工技术起到积极促进作用，对竖井施工提供一些参考。

关键词：竖井；施工；井壁；支护

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

正文：

竖井是用来提升矿石、人员和器材的通道，也是用来通风排水的通道。竖井工程对矿山投产影响很大。加快竖井施工速度，对于保证矿山生产具有重要意义。

一、施工方案

①短段掘砌作业。特点是段高较小，不需要临时支护，掘砌工作在同一井段内进行。围岩暴露时间短易于维护但井壁接茬多但不易保证质量。

②掘砌安一次成井。在井筒掘砌的同时进行井筒设备的安装，一次成井。掘砌安一次成井作业工序多，需要人员及设备多施工管理复杂。

③掘进单行作业。将井筒至上而下分成若干个井段，在一井段内至上而下掘进井筒，同时进行临时支护，待该端完成后，在至上而下进行永久井壁的施工。

④掘砌平行作业。特点是砌壁、掘进分别在相邻的上下两个井段内同时进行。能比较有效地用空间和时间，但是这需要的凿岩设备较多，施工组织复杂，掘砌工作容易相互干扰

二、竖井施工

①井口施工

选定井口位置后清理井口施工场地。场地土石方施工完成后施作场地边坡防护。为防场地积水边坡顶设截水沟，场地四周设排水沟。井口开口采用人工开挖，井颈衬砌及井座在井口开挖成型后施工。衬砌砼采用组合钢模配少量木模拼装，桁架支撑。衬砌砼强度达到一定压力后，井下开挖放爆，并采取覆盖措施。

②井身施工

开挖竖井一般分段作业，每段开挖深度根据围岩的稳定情况、支护类型确定，开挖与支护交替。表土挖掘时安装了临时锁口，做好临时支护后，便可继续下挖。在无水而稳定的表层中，特别是在硬粘土层中，多采用全断面分层下挖法；在有水的条件下，采用阶梯式环挖法，先在井筒中央开挖超前集水小井，以便降低水位、集中排水，然后挖掘其余部装药采用药串法作业，有水时采用防水药包或胶质炸药。通风根据井下作业人数和井巷深度以及排烟时间等确定。采用锚喷支护在爆破后先整平井底虚碴，将环形钻架作为临时工作平台进行工作。喷射手在吊盘上作业，先用高压风清扫岩面后分片自下而上喷射。支护完成后须随时检查其变形情况，若有裂纹需查明原因后增设锚杆或重喷。

③初期采用简易设备出碴,达到一定深度时采用机械装碴,操作时先抓出桶窝后再将碴堆抓平然后分层抓取。清底必要时采用人工检底清帮。建井阶段施工用井架包括主塔及罐道支架采用万能杆件拼装。井架采用砼基础，高度根据提升能力确定。提升钢绳根据悬挂物体的最大重量选型，其安全系数必须满足规范要求。出碴平台上采用电动葫芦，将矿碴倒入溜碴槽由自卸车接碴运到指定弃碴场。

④排水。井壁开裂脱落，地表塌陷等事故，大部分原因是对土层的水文地质条件不够了解，施工方法选择不当以及对水的处理不力所致。因此，除尽量避开雨季施工外，还应该根据情况采取地表防水、井帮导水、截水、以及工作面排水等措施，竖井四周设排水设施防止地表水进入。竖井施用期间，正洞裂隙水及施工圬水排入井底水仓，由井底抽水机排出。正洞施工期间认真作好水文地质的超前预报工作，落实防涌水的应急措施，一但涌水，在排水无效的情况下，立即转移机械设备并迅速搞撤离危险区。

⑤水电、通风。前期施工供风、供电、供水采用临时方案，后期根据建井后正洞施工需要选定机型并考虑综合布置。施工通风在建井阶段以压入式为主，主洞施工阶段采用压入式与铺助吸出式相结合通风。

三、井壁支护

竖井支护就是对开挖后岩体的封闭防止各种浸蚀。对岩体破碎、地压活动频繁的矿区竖井，支护形式的设计必须与工程地质条件相联系，目的是承压而后才是封闭。

由此展开支护形式选择、井壁结构的确定以及开挖对策的设计。以前的竖井设计支护形式以低等级混凝土为主，大都以工程类比法设计混凝土支护结构及其支护强度。尽管近十多年竖井施工工艺装备发生了质的变化，成井速度加快，但竖井深度也因采深而大增，超千米深井越来越多。井深增大，原岩应力也相应增大，使得井筒围岩的塑性变形增加，竖井开挖后围岩常呈蠕变或流变状态，导致支护成本剧增。工程地质、甚至水文地质情况的变化，增加了在确定合理支护结构、支护强度、支护工艺和支护时间等方面的难度。由于竖井开挖前很难按规范要求完成工程勘察，初始条件不确定，支护设计只能继续采用工程类比法。施工中变形监测又难以开展，就不能采用动态设计。因此，只能依据深度比照同类工程经验, 进行支护设计。即以钢筋混凝土为主，辅之以单筋或者双筋增加混凝土结构抗剪力。

1、临时支护。表土层比较松软，承受井口周围建筑物及构筑物的压力较大，井帮容易坍塌，因而随着表土的开挖必须及时架设可靠的临时支护。表土施工中多采用由井圈、背板、挂钩、顶柱和木楔组成的临时支架。

2、喷射混凝土支护。喷射混凝土支护的施工工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性；喷射混凝土支护层属于薄板结构，可以节约为立模板耗费的木材或钢材，又能减少混凝土用量，喷射混凝土不仅可以用做永久支护，又可以和其他支架配合使用，喷射混凝土具有密实性能，强度较普通混凝土高，由于在喷射混凝土中通常需加入速凝剂，使得混凝土能早凝较快，给围岩及时提供抗力。

3、锚杆支护。锚杆支护是通过锚入岩体内部的锚杆，改变围岩受力状态，加固围岩。其支护作用主要表现为以下几个方面。

①加固。在节理发育的破碎岩体中，悬吊和组合作用不可能产生，但打入锚杆后仍能对破碎岩体起支护作用。

②悬吊。锚杆将软弱、松动不稳定的围岩悬吊在较为坚硬而稳定的深部岩层里，从而实现不稳定围岩不脱离、不脱落。

③组合梁。锚杆锚如层状岩层后，把数层薄层岩层组合成组合梁，使其层间的摩擦力增大，提高组合梁整体岩层的抗弯能力，增大了组合量得抗弯能力。

四、施工控制

①在围岩有水时，须自水源外周开始向水源附近喷射，最后封比水源。

②施工中根据围岩实际变化情况，不断修正设计参数，尽量减少爆破作业对围岩的扰动。

③严格控制水灰比，定期检测水泥砂浆早期强度，并及时进行配合比调整。

④喷射砼时严格检查开挖断面尺寸，用高压风清扫岩面，撬掉松动围岩，埋设号厚度标志后再施工。

⑤喷射作业时分段、分片、自下而上依次进行，喷射作业面仅跟开挖面，喷设后4小时不得爆破作业。

⑥精确测定横洞开挖轮廓、炮眼眼位，定人、定区、定量钻孔。并严格按炮眼精度要求检查验收，控制超欠挖。

⑦露天爆破作业采用控制爆破技术，将飞石和燥声减小到最小程度，临时道路和施工场地竣工后及时进行坡面防护。

⑧砼搅拌站附近修建沉淀池，搅拌站产生的污水经沉淀后排除，以保护附近水域不受污染。

结语：

加强设计、管理、施工、监理等从业人员对钢筋混凝土结构相关知识、规范以及矿井建设专业知识的学习培训, 提高从业人员能力, 是保证钢筋混凝土质量的基本保证，施工单位必须建立、健全施工质量检验预控制度, 完备工序、工艺管理, 做好隐蔽工程的质量检查和现场记录，从各个方面确保竖井施工的质量和安全。

参考文献：

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