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1、祁南煤矿风井特厚粘土段施工安全技术【摘要】本文主要介绍了立井施工中，采取卸压槽、井圈加固等措施，坚持“先让后抗、抗放结合”的原则，安全、快速穿过特厚粘土层。 【关键词】卸压槽；井圈加固；膨胀；粘土层1、工程和地质概况祁南煤矿位于安徽省宿州市南约17km,行政区划隶属宿州市，交通十分便利。风井井筒采用立井开拓方式，风井井口设计标高为+24.0 m，井筒深度为1030.5m，净直径7.5m，其中冻结深度389m。根据甲方提供的风井井筒地质预想柱状图，标高-156m-299m段为特厚粘土段，上部为棕黄色，灰绿色夹棕黄色，粘塑性较差，中间含有少量砾石。下部多为棕黄色-灰绿色，粘塑性和膨胀性较差，局部含
2、有粉细砂质、钙质团块及少量细砂质。该段外壁使用单层钢筋混凝土，标高-156m-191m混凝土强度为C40,标高-191m-241m混凝土强度为C50,标高-241m-299m混凝土强度为C60,均铺设50mm的泡沫板，为安全、优质的通过该段特厚粘土段。2、施工方法特厚粘土段，应根据以往井筒施工特厚粘土层的经验，坚持“先让后抗、抗放结合”的原则，采取切实可行的施工方案。2.1合理科学的组织施工，尽量减少井帮暴露的时间，井帮暴露的时间控制在18小时以内，并根据特厚粘土段的实际检测井帮位移、底鼓情况，如出现特殊不利施工情况时，及时进行段高的调整，即由3.7m缩短为2.2m，根据施工信息和实测数据指导
3、施工，确保施工的安全和工程质量。2.2掘进时，先挖中心超前小井，使井筒中心的超前小井低于工作面1m以上，采取倒台阶式挖掘，释放部分井帮压力和特厚粘土的膨胀力，并将井壁的少量淋水采取截水槽的办法将水引至中心超前小井内排出地面，减少特厚膨胀粘土遇水膨胀的可能性。当掘进深度挖掘1m1.5m时开始开帮，井筒掘进半径放大100mm，并预留部分井帮位移量和底鼓量。根据实测数据进一步指导施工，确保施工过程中的安全。2.3在井筒周围挖掘11个竖向卸压槽。高度和段高相同，宽度为300mm，深度为200mm，内部充填=50m泡沫板（或苇子），卸载深厚粘土的膨胀应力，减免混凝土早期强度低时膨胀应力对钢筋混凝土井壁造
4、成破坏。井帮与外壁之间铺设泡沫板，由于该特厚粘土遇水膨胀，在井帮与泡沫板之间铺设一层PVC薄膜。防止混凝土的多余水分渗入井帮，造成深厚粘土遇水膨胀，造成膨胀压力增大。2.4实测井帮位移及底鼓量，过特厚粘土段期间，每模开帮后必须及时测量井帮位移和底鼓量，并做好记录，及时上报，当发现特殊情况时，及时通知建设单位和监理单位，采取相应的对策，如：扩大井帮开挖荒径，缩小段高等。实测冻土的扩展速度和井帮温度的情况，冻结单位设专人测定每段高的井帮温度及冻土扩展速度，并及时进行通报我单位技术股。2.5冻结单位在冻结站安设盐水预警装置，及时发现盐水泄露，提前将辅助冻结管的去回路的胶管全部卡住，一旦井下冻结管断裂
5、，首先停止盐水循环，将冻结沟槽内的辅助胶管全部卡住，一旦有断管要及时确定孔号，并对其进行处理。安设专人24小时对盐水的水箱情况进行观测。强化冻结，粘土层井帮温度必须达到-10以下。2.6特厚粘土段外壁采用短段掘砌混合作业方式，配备足够的人力进行强行挖掘，确保冻结壁暴露时间控制在18h之内。加强对已浇筑混凝土七天后的观测，发现裂缝或其它情况要及时汇报有关单位，采取措施进行补救。2.7在钙质粘土层施工时，当井壁位移过快或膨胀过大时，沿井壁11个方向挖段高为2200mm，排距为500mm、宽300mm、深200mm竖向卸压槽进行卸压，外壁与井帮之间架设20井圈、采用70010050mm木背板背实，并
6、作为永久支护的一部分，上下段高的卸压槽错开方位。2.8施工中若出现片帮现象首先清理片帮粘土，在井帮上打入1.0m左右20mm的锚杆，外露尾端横长300mm的钢筋，绑扎金属网片，金属网片用6mm的钢筋加工，规格为1000mm1800mm网格为100mm100mm。因膨胀力过大造成井壁严重开裂，及时架设20井圈，排距为500mm，井圈后铺金属网，网格为100100mm，金属网和井圈用20mm锚杆固定在井壁上。3、安全技术措施3.1坚持以工序质量控制为核心，把握每一个环节，严把质量关，施工掘进过程中，利用井筒中心线控制掘进半径，冻土扩至井帮前0+400mm，冻土扩至井帮后0+200mm。泡沫板应按设
7、计要求铺设，并用胶带封死接茬缝，应设专人进行检查，避免发生泡沫板铺设不牢固、接茬不实或浇筑混凝土时被冲掉等现象。3.2严格按照设计将钢筋绑扎牢固。间距允许偏差20mm，排距允许偏差10mm。水平筋搭接处绑扎不少于3处，搭接长度不得小于设计要求；振捣过程中，坚持“快插慢拔，间距均匀，分层振捣”的原则，确保混凝土的早期强度达到设计要求，以抵御膨胀压力和冻结应力。3.3在施工过程中，加强对井帮的位移和围岩的检测工作，发现问题及时处理，加强支护。施工前，地测部门每段高对其进行实际的井帮位移和底鼓测量，负责对数据进行分析、上报。3.4检测项目。3.4.1掘进、砌壁过程中应做好对井帮温度、井帮的位移、工作
8、面底鼓、混凝土入模温度、井下环境温度、冻结融化对地表的影响进行检测。每天测量一次井帮温度，观测位置一般离刃脚1000mm处，沿四周对称选点四个，用风镐在井帮凿100mm深左右，即可用温度计测量，每次测量需做记录，井帮温度控制在-10以下。3.4.2遇到膨胀性粘土层每一段高要进行井帮位移观测。观察部位应选择在每一段高距2/3的部位，沿圆周对称选择四个观测点，一般在刃脚外沿挂线，测量挂线与测点的水平距离变化，观测时间从掘进开帮到浇筑砼为止，每间隔一小时测量一次，每次测量需做记录。3.4.3粘土工作面在停止掘进至下一个段高开始掘进这段时间内，要对工作面底鼓进行量测。4、结束语4.1揭露深厚膨胀粘土，
9、粘土、钙质粘土膨胀性较强，一方面制定套砌内壁预案。另方面采取“先让后抗、抗放结合”方案快速通过深厚膨胀黏土。4.2通过与冻结单位紧密合作，加强冻结段井帮温度、井帮位移和冻胀压力的观测，用可靠的数据指导施工。4.3先挖中心超前小井，超前小井低于工作面1m以上，采取倒台阶式挖掘，释放部分井帮压力和深厚粘土的膨胀力。并将井壁的少量淋水采取截水槽的办法引水至中心超前小井内排出地面，减少深厚膨胀粘土遇水膨胀的可能性。4.4当井壁位移过快或膨胀过大时，在井筒周围挖掘竖向卸压槽。卸载深厚粘土的膨胀应力，减小混凝土早期强度低时，膨胀应力对钢筋混凝土井壁造成破坏。必要时，外壁与井帮之间架设18井圈砼背板作为永久支护的一部分。
