千米深立井掘砌过程中预留梁窝施工技术

徐慎政董广明

中煤五建三处马二康徐慎政董广明

摘要：凤凰山铁矿副井井筒，施工过程中根据《正常段管路支撑图》需预留梁窝，通过预留梁窝的施工实践，探讨了井筒掘砌中预留梁窝施工因素、预留效果等。具有一定的借鉴意义，为深立井、类似含水层期间预留梁窝施工积累了成功经验。

关键词：深立井；预留梁窝；技术实践

1工程概况

凤凰山铁矿矿井设计生产能力年产400万吨，采用立井开拓，副井井口高程为+52.0m，井筒净直径7.5m，井深1222m，其中井颈段30m，采用1000mm厚C30双层钢筋砼支护，井筒在井深30～195m段，采用C30单层素砼支护；井深195～217m段，采用C40双层钢筋砼支护。井深217m～800m段采用C30单层素砼支护；井深800m～1222m段采用C40单层素砼支护，不良地层段另增加100mm厚的C25喷射砼。副井井筒共有11个单侧马头门；在绝对标高：-933.00m处有一个双侧马头门。井筒在掘砌施工中，采用FJD-6型伞型钻架，配6部YGZ70型凿岩机，光面深孔爆破，两台HZ-6型中心回转抓岩机装岩；凿井时采用商品混凝土与井口搅拌站供应混凝土相结合，段高4m（2.4＋1.6m）整体悬吊金属模板（带刃角）砌筑。根据《正常段管路支撑图》要求副立井在绝对标高-200.5m有三组梁窝，在图纸会审时与甲方、设计院、监理、我部四方商议决定，对于小于壁厚（500mm）的梁窝不进行预留。

2工程地质及水文地质

2.1地质情况

凤凰山铁矿火成岩侵入到寒武岩地层，交代变质成矿，各类地层受热液的烘烤，发生不同程度变质的现象。193m-275m主要岩性如下：

（1）、石灰岩垂深193-217m由泥灰岩、泥岩、粉砂岩、细、中、粗砂岩组成，岩石普氏硬度为1.6，岩石易泥化，含岩溶裂隙孔隙水，井筒实测涌水量为58.9m3/h。

（2）、石英砂岩垂深217-275m，坚硬，具高角度裂隙，裂隙较发育，含裂隙水，据检查孔石英砂岩与泥岩段抽水试验混合预计井筒两段涌水量为53m3/h。

2.2实测井筒涌水量

石英砂岩段涌水试验，抽水深度213m至283m，预计井筒涌水量53m³/h，根据井筒实际揭露资料，集中涌出水深度195m至231m，其中231m以上段（已壁后注浆段）残余水量8.2m³/h。231-245m段涌水量23m³/h。井筒掘进至251m，新增涌水量1-2m³/h。目前井筒掘进已由稳定的石英砂岩弱含水层段施工。涌水特点是从层间及垂直裂隙中涌水，涌水位置多在西北、北、东北帮呈渗水状、线状涌水为主，见231-251m井筒涌水量记录表231-251m涌水量记录表

涌水深度（m）231231-239239-245245-251

涌水位置W、NW、N、EN、NEW、N

涌水量（m³/h）8.28151.5

3施工方案

当掘进至绝对标高-202m时，停止工作面掘进，进行梁窝的施工。技术人员利用中线、边线、标高定出梁窝的位置，根据图纸设计梁窝的尺寸，用YT-28风钻打眼放小炮掘进（考虑到绝对标高-200.5m处梁窝在石英砂岩含水层段，必须采取先探后掘）使之符合梁窝的设计尺寸。梁窝盒板先放置于预留的梁窝内用废旧钎杆、残余短钢筋和木刹临时固定，待下放4.0m金属整体模板，稳好模后，人员进入模板内，将盒子再固定牢靠，与井壁同时浇筑混凝土。

4施工方法

4.1施工前准备工作

（1）选择强度满足要求的材质，按照设计要求在地面加工好梁窝盒，经验收合格后，按图纸标明梁窝编号及规格型号。

（2）在加工梁窝盒时，依照设计尺寸（长、宽、高）放大5mm。

4.2放线

（1）利用甲方、监理、我部三方校核的坐标控制点FK09、FK10点放出井口临时点，根据井筒中心拨角，在封口盘上放出6个梁窝的位置（为保证挂线时中线不接触井壁，所有点向井中平移300mm）。

（2）放完点后，在封口盘、固定盘上割孔，梁窝边线使用Φ16mm铁丝，下放设备为项目部自制手摇小绞车，把梁窝边线下放到上吊盘并在井壁上做出标记。

（3）根据FK10给定的标高，测定井口封口盘上标高，利用800m钢尺测定到上吊盘的绝对标高并在井壁上做出标记。

（4）为保证吊盘不抗边线，提升吊盘6m，把边线和标高倒到工作面。

4.3钻眼爆破

用下放的井壁上标定的十字边线和标高，根据施工图纸找好梁窝中心线及梁窝底标高，定出各个梁窝的位置，按照梁窝的方位用YT-28风钻对预留梁窝的中心位置在井壁上打探眼，探水深度3.5m（考虑围岩爆破震动范围），如探眼出水，单孔涌水量超过1m3/h以上，及时进行壁后注浆封堵水源（壁后注浆参照<副井井筒195m-231m壁后注浆施工安全技术措施>执行施工）；使用放松动炮配合风镐刷扩，以防止爆破产生导水通道，考虑到模板带刃脚，眼深比梁窝设计深度深150mm，采取周边眼装药，掏槽眼不装药，炸药使用水胶炸药。炮眼用Φ45mm，长400mm，药卷重0.6Kg/卷。半秒延期导爆管，专用起爆器起爆。爆破后的矸石自由落在工作面，待爆破完毕后采用大抓装进吊桶提至地面。

4.4放置梁窝盒

根据施工图纸要求，按照下放边线和标高、梁窝的方位把各个梁窝盒放在开挖预留的位置。放置梁窝盒前：○1提前找掉帮部松动破碎的岩石及清理净模板上散落的碎石，尺量预留梁窝尺寸是否符合设计要求，并找平垫平底板且必须确保模板下放时撑开的整体模板刃脚不碰撞盒子为基准；○2为防止砼冲击压坏盒子，往盒子里灌适量的砂子；○3为防止浇筑过程中砼冲击盒子造成盒子挪移，采取YT-28风钻配合风镐在盒子预留位置的上下左右各开凿200mm-300mm深的3-5个眼位，用于预埋钎杆、钢筋固定梁窝盒。

4.5加固梁窝盒

梁窝盒放置好后，下放4.0m整体液压金属模板，利用中线稳好模板，人员进入梁窝与模板之间，使梁窝紧贴大模：首先将截好的钎杆、钢筋，利用梁窝盒挪动的空隙埋设在提前开凿的眼位内；其次用16#铁丝对角连接钎杆、钢筋；最后局部松动，预留空间较大的地方采用块状岩石配合木楔刹紧。

4.6浇筑

采取梁窝与井壁同时浇筑混凝土。考虑到在含水层中施工，浇筑砼前采取引、挡井壁、井帮水，确保砼浇筑。在浇筑砼时，按分层、对称、均匀浇筑，严格控制振动棒，离开梁窝盒子振动，且溜灰管远离梁窝位置，避免振毁。

5施工效果

（1）此次在石英砂岩含水层中，预留梁窝施工非常成功，非但没有影响施工进度，而且提前计划（2天）1天完成任务，拆模后现场预留尺寸与设计尺寸偏差5mm，为深立井、类似含水层预留梁窝施工积累了成功经验。

（2）保证了井壁的完整性，增加了美观。

（3）节约成本。不但节约了材料成本（拆除刃脚需浪费螺栓、氧气乙炔等，Φ16mm铁丝可二次使用），而且大大降低了人工。

6结语

（1）在井筒施工过程中，梁窝采用预留技术，可大大提高井筒工程质量和缩短施工工期。

（2）梁窝预留施工重要把握好梁窝盒加工、现场固定、浇筑施工等重要环节。

（3）凤凰山铁矿千米深井筒在石英砂岩含水层中预留梁窝施工取得良好效果，为其它深立井、类似含水层掘砌中的梁窝施工提供了一个范例。

参考文献：

[1]崔云龙.《简明建井工程手册》.煤炭工业出版社

[2]中国煤炭学会矿井建设专业委员会.《立井井筒施工技术》.煤炭工业出版社

作者简介：

马二康（1988.6.19—），男，安徽蒙城人，助理工程师，工学学士学位，2010年7月毕业于中国矿业大学，现任中煤第五建设有限公司第三工程处凤凰山项目部技术经理，负责项目部施工技术及管理工作。