1塔然高勒矿井风井强行通过流砂层安全技术措施.docx
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1塔然高勒矿井风井强行通过流砂层安全技术措施
塔然高勒矿井风井井筒强行通过
特殊岩层（井深251.5～256m）施工安全技术措施
编制：
施工技术员：
队长：
技术主管：
生产副经理：
机电副经理：
安全副经理：
项目经理：
中煤一建第四十九工程处
二○○八年二月
塔然高勒矿井风井井筒强行通过
特殊岩层（井深251.5～256m）施工安全技术措施
一、工程概况
内蒙古塔然高勒矿井风井井筒设计净直径6m，井筒深度569m。
井深67.5m以上井壁为钢筋砼结构，壁厚500mm，以下为素砼结构，壁厚450mm。
塔然高勒矿井风井筒在掘砌过程中，在井深198m以上揭露岩层含水量较小，只有局部岩层有小量水渗出，总的涌水量在2m3/h以内，在井198m以下岩层涌水明显，并且随着掘进深度增加涌水量逐渐增大，井筒在井深251.5m位置揭露一层细砂层，细砂层泥质胶结，胶结差，岩石遇水容易软化流动，揭露该砂层后涌水量猛增到22.80m3/h（井深199.7m处测水4.83m3/h；210.8m处测7.40m3/h；253.8m处22.80m3/h）。
风井井筒于2007年9月16日正常浇筑完第65模（井深247.8～251.5m），正常进行向下掘进。
当掘进1m，揭露的岩层为细砂岩，极易片帮，且有渗水。
为防止片帮发生，我单位进行了钢筋锚网喷射混凝土临时支护。
向下掘进0.5m后，岩层仍存在片帮现象，继续进行了钢筋锚网喷射混凝土临时支护。
18日在继续向下掘进过程中，由于岩层为细砂，加上壁后涌水，砂层遇水坍塌，出现严重的片帮抽帮现象，流砂不断涌向井筒中心。
与建设单位协商后采用组合模板阻挡流砂，然后再拆掉大模板下刃角，缩短段高,用大模板强行浇筑完成一模混凝土。
当井筒施工到井深253.8m位置后，继续向下掘进时，细砂、少量砾石和水一起从壁后涌出，已无法掘出段高。
为防止涌水对壁后荒壁的冲刷，保护已形成的永久井壁。
根据建设单位要求，采用工作面浇筑止浆垫进行壁后和工作面注浆封水和加固。
根据工作面超前注浆施工的超前钻孔推测，预计本层细砂层总厚度4～4.5m。
风井井筒采取了壁后注浆和井底浇注止浆垫超前预注浆施工（壁后注浆量为水泥333.85t井底超前预注浆量为37.2t），壁后注浆封水效果明显，注浆后井壁总涌水量降到1.62m3/h；超前注浆后经测定，井底砂层涌水量为8m3/h。
为了井筒提前转入掘砌施工，根据建设单位要求，风井井筒首先采用强行通过法通过含水砂层（预计为井深251.5m-256.0m），如果强行通过法不能通过，再用其他方法通过，为了保证施工质量和安全，特编制此安全技术措施。
附：
井筒实测地质柱状图（图1）。
二、施工方案
（一）施工方案
当井筒排完水后，首先在井底使用伞钻在原预埋注浆孔内打4个4m深的探孔，在井底没有砂涌出的条件下采用井圈、背板配合密集撞楔法临时支护强行掘砌通过方案，1.0m高组合模板砌壁，段高1m。
当井筒碹头下部能够掘出800mm～1000mm段高的情况下，首先采用井圈背板临时支护，然后沿荒井帮外侧向下施工撞楔背板，施工完毕撞楔背板后，按半径3300、间距300插钢筋一周，以保证上下相临两节井筒连接的整体性，钢筋外露500mm，插入地板500mm，最后立模进行混凝土浇注，完成永久支护。
当继续向下掘进时，同时在超前撞楔上安装井圈，以保证撞楔的稳定性。
如果探孔内不断有砂涌出或者井筒掘进揭露砂层后仍有砂从壁后涌出，无法掘出段高，必须立即停止掘进，寻求其他方案通过砂层。
（二）施工准备
1、探孔
在井筒排水到底后，首先在井底使用伞钻在原预埋注浆孔内打4个4m深的探孔，4个原预埋注浆孔分别为东南、西南、西北、东北四个方位。
观察井底是否有涌砂现象，如过有砂不断涌出，则安装法兰
和阀门，将水和砂封闭，不能采用强行通过法施工，而应该改为其他方案施工。
如果没有砂涌出，则考虑采用强行通过法施工，进行下一步的准备工作。
2、材料准备
（1）截水槽，截水槽是有0.3mm厚钢板焊接加工而成。
半径为3020mm。
（2）吊挂钢筋，①Φ20mm螺纹钢,长度850mm，一端焊一段短钢筋，一端车有凹槽，10根。
结构如下图2（钢筋加工示意图）
图2钢筋加工示意图
②长度1000m，Φ22mm螺纹钢，200根。
（3）、背板：
厚度50mm，长度800mm，宽度200mm，共150块。
板桩木板：
厚度50mm，长度1000mm，宽度200mm，前端为楔型，共260块。
（4）、井圈：
半径为3600mm，井圈加工材料采用14＃和10＃槽钢；每根槽钢弧长5.65m，每层由4根组成；一端焊接10＃槽钢用于搭接，焊接长度为400mm。
两端接头加工见：
风井井圈接头加工图（图3）。
（5）吊钩：
60个，由Φ20mm的钢筋加工而成，见下图4（吊钩加工图）。
图4吊钩加工图
3、设备准备
使用原凿井设备，要提前做好检修，并进行试运转正常。
4、井壁防水。
为减少井壁淋水在下一步施工时对荒井壁的冲刷，在井深245.8m处位置安装一层截水槽，截水槽中的水用预安装的导水管导入到吊盘水箱中。
三、施工方法
（一）探孔
采用国产FJD-6.7型伞钻，配备TMY6型潜孔钻机、麻花钻杆加羊角钻头对井底东南、西南、西北、东北四个方位的超前预注浆孔进行套孔，钻孔深度不得小于4米。
套孔后观察是否有涌水或涌砂现象，如果没有涌砂现象，则可以进行下一步施工，否则不得采用强行通过法施工。
具体操作按《塔然高勒矿井风井井筒井底止浆垫超前注浆措施》有关操作要求进行。
（二）安装截水槽
如果井底预注浆后工作面的岩层岩性较好，可以掘出800mm-1000mm段高时，则可以进行下一步的施工。
在井深245.8m处位置安装截水槽，截水槽中的水用预安装的导水管导入到吊盘上的水箱内，当水到达一定量时，用泵或用吊桶将其排出（安装截水槽时专门编写补充措施）。
（三）止浆垫的破除
1、中间小井爆破
在止浆垫中心位置掘开一个直径Φ2m的超前小井，破垫时采用国产7655风动钻机，φ22mm中空六角钢钎杆配Φ42mmg一字合金钢钻头打眼。
眼深1.8m，炸药选用T330水胶炸药，药卷规格为Φ35×500mm。
选用6m长度脚线毫秒延期电磁雷管，多段别毫秒延期电磁雷管，放炮电缆用原凿井时的放炮电缆，四芯并作两芯用，使用专用高频电磁雷管起爆器进行起爆。
爆破参数详见：
塔然高勒矿井风井止浆垫超前小井爆破图（图5），塔然高勒风井止浆垫超前小井爆破参数表（表1）。
然后用抓岩机装碴，将小井掘出，通过小井检查井底预注浆后工作面的岩层情况，判断井筒是否能够向下部岩层掘进，如果砂没有流动性，则将剩余止浆垫破除，进行井筒掘进。
表1塔然高勒风井止浆垫超前小井爆破参数表
序号
眼号
眼别
眼数
（个）
眼深
（M）
角度
（°）
装药量
起爆
顺序
装药结构
卷/眼
Kg/眼
1
1～6
掏槽眼
6
1.5
90
1
0.6
I
反向连续
2
7～16
辅助眼
10
1.5
90
1
0.6
II
反向连续
合计
16
32
12．8
2、周边止浆垫破除
止浆垫的破除采用炮掘的方法。
采用国产7655风动钻机，φ25mm中空六角钢钎杆配Φ42mmg一字合金钢钻头打眼，眼深1.5m。
共打眼37个，炮眼布置祥见：
风井止浆垫爆破图（图6）。
炸药选用T330水胶炸药，药卷规格为Φ35×500mm。
6m长度脚线，毫秒延期电磁雷管，多段别毫秒延期电磁雷管，放炮电缆用原凿井时的放炮电缆，四芯并作两芯用，使用专用高频电磁雷管起爆器进行起爆。
爆破参数祥见：
塔然高勒风井止浆垫破除爆破参数表（表2）。
表2塔然高勒风井止浆垫破除爆破参数表
序号
眼号
眼别
眼数
（个）
眼深
（M）
角度
（°）
装药量
起爆
顺序
装药结构
卷/眼
Kg/眼
1
1～16
掏槽眼
16
1.5
90
1
0.8
I
反向连续
2
17～37
辅助眼
21
1.5
90
1
0.8
II
反向连续
合计
37
55.5
29．6
（四）打预留孔
采用人工配合中心回转抓岩机出碴，在将井底止浆垫破除后，在井深235.8m位置上端500mm处已成形永久井壁上用7655型风动钻机，φ22mm中空六角钢钎杆配Φ42mmg一字合金钢钻头打斜孔，角度为外倾45℃，钻孔要穿透井壁，用于插入吊挂钢筋吊挂井圈，打斜孔10个，均匀分布，间距1.8m。
（五）井筒掘进、施工井圈和背板。
井筒从碹头位置继续向下掘进时，采用人工铁锹、风镐配合抓岩机掘进，如果荒井帮片帮严重，岩石出现坍塌流动现象，应立即停止强行通过法施工，寻求其他通过方法。
如果荒井帮岩层条件较好，没有片帮和流砂现象，按荒半径为3650mm向下掘进，掘够800mm段高后，将加工好的刚筋穿在打好的斜孔里，用于吊挂固定井圈。
将木板贴在荒井壁上，木板排列要严密，不得有缝隙。
将第一层井圈用螺栓连接好，吊挂在预先施工好的刚筋上，井圈与木板之间用木楔子背紧。
下层井圈与上层按相距500mm进行布置，用挂钩将上下相临两层井圈固定好。
（七）施工板桩
如果下部岩层条件较好，向下继续采用井圈背板法施工，否则应先施工板桩，将前端带有楔形的木板，沿荒井帮（半径3650mm）外侧向下施工板桩。
板桩要密集布置，不得有缝隙，板桩采用大锤砸入下部岩层，和上部背板搭接300mm，然后贴地板位置加一道井圈。
（八）地板内插入钢筋
当段高掘够1m时，沿半径3300mm，间距300mm，沿井筒一周插入长度1m的钢筋，钢筋外露500mm，插入地板500mm，用于增强上下两模井筒连接的整体性。
（九）立模、浇注混凝土
砼井壁底面刃角采用人工挖掘，高度450mm，倾角45°。
用高1米的组合模板进行立模，校正并支撑牢固后进行浇注，砼强度等级C50。
在地面搅拌好的砼通过输料管下放到吊盘溜槽内，在此进行二次混合搅拌均匀后，通过输料胶管直接入模，砼入模温度应控制在15℃以上，每段浇灌高度要不低于钢板上沿，浇注砼时要垂直入模，对称连续分层浇注，均匀震捣，确保钢板不发生移动；振捣工作要求定人、定点分层振捣，分层厚度不超过300mm，且均匀布置振点，间距一般为300～400mm，不得出现漏振现象随浇注随振捣，确保砼饱满密实。
当混凝土浇注完毕，且砼达到拆模强度后，继续向下进行掘进，当掘有500mm的高度后，用井圈进行临时支护，井圈吊挂预埋的钢筋上，并根据施工进度再施工撞楔，当出够1m的段高后，将上层组合模板拆除，立模打灰浇注，如此循环一直到通过此段松软砂层为止。
四、劳动组织
综合队包括井下直接工、井上下辅助工，由队长统一指挥和调配，将综合队井下人员分成三个掘进临时支护班，一个立模浇注班，四个班组以6小时为基准，实行滚班作业，破垫时抽出一个掘进班担任打眼任务。
地面辅助人员实行“三、八”制。
详见：
风井井筒过流砂层施工“三、八制”人员配备表（表3）；风井井筒过流砂层掘砌施工“四、六”制人员配备表（表4）。
中转、伞钻、喷浆机、搅拌机等班组实行包机制。
打眼班任务是：
打眼、装药、联线放炮；掘进出碴班任务是：
出碴，施工井圈、背板及撞楔临时支护；浇注班的任务是：
平底、绑钢筋，立模、浇注砼，每班提前30分钟开班前会，交接班时间10分钟。
表3风井井筒过流砂层施工“三、八制”人员配备表
序号
工种名称
大班
二班
三班
小计
1
绞车司机
4
4
4
12
2
压风工
2
2
2
6
3
机加大班
2
2
4
电工
2
2
2
6
5
包机组
7
7
6
专职安检员
1
1
1
3
7
铲车司机
1
1
1
3
8
副队长
1
1
1
3
合计
20
11
11
42
表4风井井筒过流砂层掘砌施工“四、六”制人员配备表
序号
工种名称
掘进一班
掘进二班
掘进三班
浇注班
小计
1
吊盘信号
2
2
2
2
8
2
井底把钩
2
2
2
2
8
3
井口信号
2
2
2
2
8
4
井口把钩
2
2
2
2
8
5
翻矸台信号把钩
2
2
2
6
8
浇注工
4
4
9
振捣工
4
4
10
搅拌机司机
2
2
11
供料工
4
4
12
供混凝土工
4
4
13
抓岩机司机
1
1
1
3
14
井底掘进
10
10
10
30
15
班长
1
1
1
1
4
16
验收员
1
1
1
1
4
17
瓦检（通风）工
1
1
1
1
4
18
排矸司机
2
2
2
6
合计
26
26
26
29
107
五、工期安排
安装截水槽、打探孔等前期准备工作计划1天完成；破除止浆垫计划用1天的时间完成；向下掘砌（包含进行井圈、背板及撞楔临时支护）施工完成每个1米的段高计划用时1天时间，按施工至井深256.8m计算，共完成3个段高，总工期为5天。
六、安全技术措施
1、严格执行井口管理制度，井口要清理干净，不得有杂物、石块等，以防坠物伤人。
2、严禁携带烟、火机或其他易燃、易爆物品进入井口。
3、施工前井下要安装、检修好排水设备，要将井底的水及时排出。
4、进行井筒排水时，当需要人员下井时，绞车司机要确定吊盘位置，下罐时距离吊盘30m提前减速慢行。
5、加强排水设备的维护，保证在打钻和管路安装期间井筒能正常排水。
6、加强绞车工教育，严禁脱岗，绞车操作时精力必须集中，吊桶到达减速点后要及时减速，防止发生蹲罐事故。
7、运输井圈、截水槽等长材料时，可用钩头直接吊运，但所用钢丝绳套及连接件必须完好，物料和稳绳的安全距离不得小于200mm。
8、运输井圈、截水槽等长材料时，绞车司机控制好绞车运行速度，在通过吊盘及封口盘时不得超过0.5m/s。
9、在所运物料或吊桶运行接近封口盘或吊盘时，井上、下信号工应分别目接目送，安全通过各自责任段。
10、上下伞钻时，伞钻上端要有绳捆绑好，绞车司机要控制好绞车运行速度，不得超过0.5m/s。
11、用7655型风动钻机打眼时，要有人把钻杆开眼，开完后立即离开；要按照“一条线，两边站”进行操作，防止断钎伤人。
12、基岩段爆破作业要严格按照爆破图表进行操作，以保证爆破效果。
13、装药爆破要严格按照“多打眼、少装药”原则进行，防止破坏砼井壁。
14、搬运、安装井圈、截水槽等大型材料时，要相互配合，防止砸伤或碰伤人员。
15、在用大锤进行密集板桩时，用人扶着板桩时，要防止大锤砸伤人。
16、每班接班后应首先观察荒井帮情况，确定无危险时，然后才能进行其他工作。
17、在工作中，每班应由副班长或指派责任心强的老工人进行专人观察井帮情况，发现荒井帮有异常变化时，及时告知工作面作业人员，并采取措施处理，防止片帮伤人。
18、在遇到荒井帮破碎片帮不严重时，要及时加背板、井圈进行临时支护，防止片帮。
当发现松软、片帮或坍塌时，及时停止掘进，采取其他通过法施工。
19、在工作中，要派专人观察工作面，防止突然间涌水涌砂，当发现有涌水或涌砂征兆时，要及时告知工作面人员，并及时撤人。
20、施工时，吊盘信号工要注意观察井底情况，遇到紧急情况时保证及时进行信号传送。
21、施工期间，要把安全梯放到井底，并保证始终有一吊桶在井底停留，保证有紧急情况时能够及时撤出井下人员。
22、未尽事项按《煤矿安全规程》、《塔然高勒煤矿风井井筒基岩段施工作业规程》和《立井防坠措施》等有关规定执行。
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