平禹一矿立井深厚表土层普通法施工技术研究

论文导读：平禹一矿于1969年由武汉煤矿设计院设计，原设计生产能力0.6Mt/a，1976年投产。东翼五采区为本次设计技改区，设计生产能力为0.90Mt/a，开采水平-151m，二1、二3煤层联合开采，在现工广施工一条主斜井（明斜井），在东翼五采区连堂村东南约400m处施工东翼副井和东翼回风井两个立井井筒。最有说服力，具有可比性的是距技改区井筒位置不足2km的老主、副井井筒，均采用普通法施工，1969年施工井筒时，水量不大，粗砂且固结，砂层厚0.8m，井筒一半是砂，一半是粘土，未采取特殊措施顺利通过砂层。三是一矿老工业广场内2005年开始施工的明斜井，设计总长1186m，其中第四系表土层541m，在实际施工过程中分别在181m揭露3.3m厚和在297m揭露2.2m厚砂层，实际揭露砂层均为固结状，含水量较小，井筒施工均正常通过。
关键词：平禹一矿，表土层，立井，普通法施工

　　0.引言
　　河南平禹煤电有限责任公司一矿为原新峰矿务局一矿。平禹一矿于1969年由武汉煤矿设计院设计，原设计生产能力0.6Mt/a，1976年投产。矿井现有一斜二立三个正在使用的井筒，生产区域主要集中在井田西翼，井田东翼尚未开发且地质构造少，煤层赋存稳定，储量较大，有利于矿井提高生产能力进而提高经济效益和社会效益。但一矿井下原煤运输环节中，电机车轨道运输能力不足，井筒提升能力也趋于饱和，随着国家高速发展的要求煤炭产量增长和矿井提升、运输能力不足的矛盾越来越突出。为保证平禹一矿今后的持续、高效发展，并兼顾目前的生产稳定和效益，平禹一矿决定对全矿井进行技术改造。
　　矿井设计主要特征：矿井设计生产能力1.50（净增0.9）Mt/a，采用立斜井单水平上下山混合开拓方式，东西两翼相对独立分区开采。西翼生产采区设计生产能力0.60Mt/a，开采水平-200m，仍利用矿井现有主、副井系统及I号回风斜井开采。东翼五采区为本次设计技改区，设计生产能力为0.90 Mt/a，开采水平-151m，二1、二3煤层联合开采，在现工广施工一条主斜井（明斜井），在东翼五采区连堂村东南约400m处施工东翼副井和东翼回风井两个立井井筒。全矿井通风方式为分区通风，即西翼为中央分列式，东翼为中央并列式。以一个二1煤综采放顶煤工作面和一个二3煤高档普采工作面保证东翼五采区设计生产能力。
　　设计新建井筒的技术参数：1）明斜井：井巷净宽3.6m，净高3m，净断面积10.76㎡，设计斜长1100m，斜井内布置1000mm宽的胶带运输机，主要担负矿井东翼煤炭的运输兼进风。2）东翼回风井：主要担负矿井东翼的回风。井筒直径5.0m，表土段采用钢筋混凝土支护，支护厚度700mm；基岩段采用现浇混凝土支护，支护厚度350mm，设计深度310m。井筒装备玻璃钢梯子间，兼做安全出口。此外，还考虑后期敷设瓦斯抽放管路的需要。3）东翼副井：井筒直径6.5m，表土段采用钢筋混凝土支护，支护厚度800mm；基岩段采用现浇混凝土支护，支护厚度400mm，设计深度330m。装备一对1吨矿车单层双车罐笼（一宽一窄），主要担负东翼采区下大件、材料及提升部分矸石等辅助提升，并作为矿井的主要进风井。采用冷弯道方钢罐道。副井井筒内敷设有排水管、压风管、洒水管和电缆。
　　1.井筒施工方案的确定
　　根据井检孔资料表明，第三、四系含水层组性由中砂，砾石和砂砾石层组成，多层含水层之间均有粘性土相隔。含水层厚度变化较大，井检孔5层细砂和3层砾石和砂砾石含水层，总厚度24.10m，五层砂土层埋深分别为34.2m、63.1m、68.35m、108.45m和140.95m，均为细砂，层厚分别为8.5m、2.7m、3.15m、3.8m和4m。砂砾石层占总厚度的15.2%。井检孔最下部的砾石层厚2.8m，与基岩风化带顶板之间有厚10.95m砂质粘土相隔，而井检孔下部砾石层厚1.95m，与裂隙发育、岩芯破碎的基岩风化带直接接触，产生密切的水力联系。隔水层岩性有粘土、砂质粘土、钙质粘土和粘土夹砾石。该层组底板埋深为158.95m，各含水层主要接受侧向径流补给，最上部一层含水层部分接受大气降水垂直渗透补给。该层组地下水富水性好，上部分含水层水是灌溉当地农业和生活用水的主要水源。
　　根据井检孔提供资料：井筒涌水量292m3/h，第三、第四系主要含水层为中砾石砂砂砾石共4层总厚27.77m。
　　一矿副井、风井具有表土段厚、砂层多、涌水量大的特点，目前比较成熟的施工方法有冻结法及钻井法。两种方法各有优缺点，根据我国目前实际情况，钻井法通常用在进入基岩少，井筒无提升装备的井筒，由于本矿副、风井进入基岩段后还有150m左右的深度，且井筒装备齐全、对井筒垂直度要求较高，所以初步提出按冻结法施工的方案
　　一矿副、风井表土段“土厚、砂多、水大”，地质条件复杂，三大特点在平煤建井史上是没有先例的。按常规方法施工需冻结或注浆封水固砂，但冻结法施工井筒每冻结1m其费用就在10万元以上，投资量明显增加，整个工程严重超概算，工程资金无法落实到位，势必影响工程进度。论文大全。化学注浆固砂因砂土层密实注浆效果不佳，例如：平禹一矿明斜井垂深40m需揭露一层2m厚的砂层，采取了地面预注浆的方案，但实际施工揭露后，注浆效果不明显，浆液扩散半径均未超过0.5m。