青東礦風(fēng)井井筒施工技術(shù)探討論文
摘 要：介紹了青東礦風(fēng)井井筒的施工概況和地層條件，探討了凍結(jié)井井筒外壁掘砌過膨脹粘土段的施工方法和對策，使井筒施工安全順利的進(jìn)行，保證了井筒的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：井筒；膨脹粘土；施工技術(shù)
1 概述
2007年6月13日，青東礦風(fēng)井井筒凍結(jié)段已掘砌至垂深126.25m。根據(jù)青東煤礦風(fēng)井綜合柱狀圖，在132.39 m-147.55 m和190.2 m -211.9 m粘土層的厚度分別為15.16 m和21.70 m。根據(jù)柱狀圖描述情況，其較為致密，塊狀、塑性大、抗壓、剪度低、凍脹量大，尤其是鈣質(zhì)粘土更為突出。為確保井筒安全、優(yōu)質(zhì)施工，需采取特殊技術(shù)進(jìn)行施工。
2 膨脹粘土層物理特性
通過對國內(nèi)井筒過膨脹粘土層的調(diào)查、分析，根據(jù)膨脹粘土層的物理特性和賦存情況，對青東礦風(fēng)井井筒過膨脹粘土層這一問題，組織了專家會(huì)議研討，探討對策。
國內(nèi)有不少井筒固過膨脹粘土層所采取的對策不合適，致使井筒在該段出現(xiàn)不同程度的破壞，其主要表現(xiàn)為：井筒出現(xiàn)“V” 字型、一字型、波浪型、垂直型、斜線型、“X”交錯(cuò)型開裂，膨脹粘土擠出裂縫外流，使井壁開裂，井筒有效斷面減小，并影響井壁的質(zhì)量和安全施工，分析其原因，都是膨脹粘土的物理特性所致。
青東礦井表土段采用的凍結(jié)技術(shù)施工，井壁溫度為-8℃，溫度低，粘土在低溫下凍脹力大。
粘土的膨脹性主要表現(xiàn)在：遇水膨脹和受壓塑性變形大。
在累深132.39 m～147.55 m和190.2 m～211.9 m，該段地層為粘土層，其較為致密，塊狀、塑性大、剪度低、凍脹量大，尤其是鈣質(zhì)粘土更為突出。
3 過膨脹粘土層的支護(hù)機(jī)理
由于粘土層的.物理性質(zhì)為遇水膨脹、受凍膨脹、暴露時(shí)間愈長膨脹體積愈大、質(zhì)密、塊狀、較硬、剪度低，從其物理性質(zhì)及其影響因素入手解決問題。減少井壁水量、升高井壁溫度、縮短井壁暴露時(shí)間、快速施工、開挖卸壓槽、增強(qiáng)鋼筋混凝土強(qiáng)度等方式解決過粘土層的井壁支護(hù)問題。
4 過膨脹粘土段施工技術(shù)
通過對粘土層物理特性的分析，對青東礦井風(fēng)井過粘土層所采取的技術(shù)如下：
（1）施工中采用“先讓后抗、抗讓結(jié)合”的原則，快速通過粘土層。
讓：在掘進(jìn)周邊荒徑中，開切豎向卸壓槽，規(guī)格：寬150mm，深200mm，長度為一模段高，間距2m。其內(nèi)充填蘆葦笆， 當(dāng)粘土膨脹時(shí)，其膨脹土流入槽內(nèi)空間，體現(xiàn)出“卸壓”的效果。
抗：提高混凝土的強(qiáng)度，原設(shè)計(jì)該混凝土強(qiáng)度為C40，改為C50；提高鋼筋布置的密度，原設(shè)計(jì)鋼筋間排距為寬250×250mm，改為150×150mm；在混凝土初凝時(shí)間上，添加早強(qiáng)劑，使混凝土的凝固時(shí)間提前，體現(xiàn)出“抗”的原則，使粘土出現(xiàn)膨脹時(shí)，能抗住膨脹壓力。
�。�2）減少井壁暴露時(shí)間。
�、僭诰蜻M(jìn)方式上組織足夠人力、物力、機(jī)械強(qiáng)行快速臺階式掘進(jìn)。先挖超前小井，使井筒中心超前小井低于工作面1m以上，防止井筒空氣與井幫溫差，融化井壁冰霜的淋水浸泡粘土。然后進(jìn)行刷幫，釋放部分壓力。
�、谠诰蜻M(jìn)上組織足夠的人力、機(jī)械強(qiáng)行挖掘，快速掘進(jìn)，縮短大循環(huán)時(shí)間。
�、墼谥ёo(hù)上采用短段掘進(jìn)，使用2.2m的小模板澆注,使掘進(jìn)與井壁澆注的循環(huán)時(shí)間縮短，使凍結(jié)壁暴露時(shí)間控制在18小時(shí)以內(nèi)。
�。�3）調(diào)節(jié)凍結(jié)方式，加強(qiáng)井筒外排凍結(jié)孔的流量，減少內(nèi)排孔凍結(jié)的流量，使總凍結(jié)流量不變，使井幫凍結(jié)溫度有所下降，減少粘土層的凍脹力，且不降低總凍結(jié)壁的厚度。
�。�4）加強(qiáng)已暴露井壁位移量的觀測，掌握粘土層膨脹速度。
�。�5）在厚粘土層或膨脹粘土層中施工時(shí)，當(dāng)井幫位移過快或膨脹量大時(shí)，在砼井壁與井幫之間鋪設(shè)25mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板，以緩解粘土層膨脹空間和減少低溫對混凝土強(qiáng)度的影響。
�。�6）提高鋼筋混凝土的強(qiáng)度。①提高鋼筆筋的配筋量，原設(shè)計(jì)鋼筋間排距為250×250mm，改為150×150mm；②提高混凝土的標(biāo)號，原設(shè)計(jì)該混凝土強(qiáng)度等級為C40，改為C50；③添加高效復(fù)合早強(qiáng)劑，提高砼的早期強(qiáng)度，使砼的強(qiáng)度24小時(shí)內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)值的50%以上，72小時(shí)內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%以上。
�。�7）進(jìn)行凍結(jié)變形壓力、凍結(jié)壁變形、溫度、井壁鋼筋內(nèi)力等內(nèi)容的監(jiān)測工作，用科學(xué)的方法和可靠的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)施工。
�。�8）必要時(shí)在井幫周圍挖6～8道深×寬=150×200mm豎向卸壓槽，槽內(nèi)鋪50mm厚泡沫板或充填蘆葦笆，以緩解凍脹壓力。
�。�9）如井幫位移量過大時(shí)，每米增設(shè)一道20槽鋼井圈，加強(qiáng)外壁支護(hù)。井圈鋪設(shè)在鋼筋外側(cè)井幫上，再澆砼以抵抗砼凝固初期來自井幫的壓力。
�。�10）認(rèn)真檢測井幫位移量。在井筒荒徑均勻布置四個(gè)檢測點(diǎn)，每個(gè)段高定時(shí)測量一次：按十字線方向測量直徑量，與原始直徑相比，算出井幫總位移量，同時(shí)按中線量出相應(yīng)半徑方向的位移差，得出每個(gè)點(diǎn)的位移量，作好記錄。嚴(yán)格控制井幫位移量不大于50mm。超過此值應(yīng)縮小段高施工。
�。�11）提前加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢修和維護(hù)、運(yùn)轉(zhuǎn)，確保施工的正常進(jìn)行。
�。�12）組織開展勞動(dòng)競賽，提高獎(jiǎng)金幅度，加快工程進(jìn)度，減少井幫暴露時(shí)間。
�。�13）出現(xiàn)凍結(jié)段斷裂時(shí)，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)。關(guān)閉鹽水閥，并采取應(yīng)急措施。
�。�14）加強(qiáng)井壁觀測，出現(xiàn)縱向或環(huán)向裂縫應(yīng)及時(shí)匯報(bào)處理。
5 結(jié)論
采用該技術(shù)方案，組織了快速施工，使該段粘土層得以順利安全通過，在施工中示出現(xiàn)安全事故，通過6個(gè)月的觀測，井壁未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，質(zhì)量完好，保證了井壁質(zhì)量。使礦井井筒這一重要的咽喉部位得到確保。為礦井后期的安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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