第十章--立井井筒施工(课堂PPT).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第十章 井筒施工,本章提要,井巷工程中井筒工程占有很大比例，是矿井建设的主要连锁工程项目。因此，本章内容主要包括：（,1,）立井井筒断面的设计；（,2,）井筒表土施工，重点是特殊法施工；（,3,）井筒基岩段的施工，这是本章的重点内容，包括立井作业方式、施工设备及井内布置、装岩与提升排矸以及砌壁工作，最后为井筒安装的基本知识；,2,参考文献：,龙志阳,.,中国煤矿井巷施工技术现状。,何东春,黄跃东,邓洪义,.,煤炭技术,.,立井井筒机械化配套快速施工,.2004,年,7,月第,23,卷第,7,期,:,7778,张梦彪,.,深立井综合机械化快速施工技术,.,建井技术,.2002,年,2,月,.,第,23,卷第,1,期,:3739,韩文利,.,宣东二矿主井井筒优质快速施工,.,建井技术,.2002,年,2,月,.,第,23,卷第,1,期,:1618,杨杰,冯孝生,.,岱庄矿风井井筒基岩段施工技术,.2002,年,8,月,.,第,23,卷第,4,期,:14,3,第一节 概述,一井筒分类（主井、付井、风井）,1,主井 提升煤炭,箕斗,4,2,副井 提升矸石、上下人员、设备、材料、进风,罐笼,3,风井 回风、安全出口,梯子,5,二、井筒结构,1.,井颈：,深度：,15,20m,壁厚：钢筋混凝土井壁,（上段,1.01.5m,，中段,0.6,0.9m,，下段,0.40.7m,）,2.,井身：,至罐笼进出车水平或箕斗装载水平,表土段及风化基岩段：双层井壁，总厚,600,700mm,基岩段：素混凝土井壁，厚,300,400mm,3.,井底,付井,10m,，主井,35,75m,，风井,4,6m,6,孔洞名称,断面积,m2,孔顶距井口距离,m,用途,安全通道,1.2,2.0,在防火门以下,防火门封闭时疏散井下人员及进风,暖风通道,28,1.56,严寒地区防止冬季井筒结冰和保证井下人员的正常工作,通风通道,420,37,通风井筒出风用,排水管孔,1.54,23,通过排水管用,压风管口,1.01.5,23,通过压风管用,电缆孔,0.81.0,12,通过电缆用,井颈段的各种孔道,7,三施工特点,1.,工程量不大，但工期长。,煤矿建设中，立井井筒施工是关键工程。虽然立井井筒掘进工程量仅占全矿井工程量的,4,5,，但工期却占,35,左右。因此，加快立井掘砌速度，是缩短矿井建设工期的关键。而立井作业方式、施工技术及装备水平又影响着立井的掘砌速度。,50,年来，经过广大建设者的努力，目前我国立井机械化装备水平与施工速度已达到当代国际先进水平。,8,2.,施工复杂,立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分，其施工技术由于围岩条件不同各有特点。表土施工方案选择主要考虑工程的安全，而基岩施工主要考虑施工速度。,由于,表土松软，稳定性较差，经常含水，并直接承受井口结构物的荷载。,所以，表土施工比较复杂，往往成为立井施工的关键工程。正确的选择表土施工方案和施工方法，避开雨季施工，预先考虑片帮等突发事故的防范措施，确保立井井筒安全快速地通过表土层，并顺利转入基岩施工具有重要的意义。,9,立井井筒施工包括掘进、砌壁和安装三大工序,井筒正式掘进之前，先在井口上方设置,井架,，在井架顶部安装,天轮平台,，在井架第一平台标高处安设,卸矸平台,。与此同时，掘进井筒上口一段井筒，安设,临时锁口、封口盘、固定盘和吊盘,，在井口四周安装,凿井提升机、凿井绞车、悬吊凿井,用的各种施工设备及管线；建筑凿井用的,压风机房,、,通风机房和混凝土搅拌站,等辅助生产车间。待一切准备工作完成后，即可进行井简的正式掘进工作。,立井基岩施工主要采用钻眼爆破方法。根据井筒掘砌作业方式的不同，,拆模、立模、浇较混凝土等,砌壁工作可在掘进工作面或吊盘上进行。混凝土在地面井口搅拌站配制，经混凝土输送管或底卸式吊桶送至砌壁作业地点，当这段井筒砌好后，再转入下段井筒的掘进作业，依此往复循环直至井街最终深度。,10,3.,安全工作,2004.3.18,，山东省枣庄市滕州市东大煤矿副井（基建井，由中国中煤能源集团公司五建公司第二工程处承建）发生提升过卷坠罐事故，井下共有,11,人（罐内,2,人，抓岩机内,1,人，井底工作面,8,人）作业，其中：,7,人死亡，,1,人重伤，,3,人轻伤。,事故的主要原因是管理人员违章操作。按照规程，主要提升绞车必须配备正、副司机，正司机操作、副司机监护，但东大项目部分为四个班次进行作业，只有名绞车司机，特殊工种人员严重不足；此外，绞车本身速度保护装置不全、过卷高度不足也是造成这一事故的重要原因。,11,1988,年,1,月,13,日中午，山东省张家洼矿山公司所属的井巷工程公司安装队，发生了一起死亡,7,人，重伤多人的重大恶性事故。,当天上午,7,点半，安装队到张矿主井执行吊桶改罐施工的落盘任务，要把在井深,434,米的三层吊盘降到井深,506,米处。参加施工的职工有,18,人在井内工作，其中,14,人在吊盘上工作。吊盘悬吊在井内，直径为,7.3,米。三层吊盘上分别站有,7,人、,4,人、,3,人，负责放电缆、看稳绳、通讯、指挥。,8,点左右，开始落盘（井内作垂直下落）。在落盘过程中，盘上工作人员发现有,4,根钢丝绳悬吊的吊盘下落不平衡。井下指挥人员马上同地面电话联系，随即连续四次进行调整。上午,10,点,40,分，吊盘从井下,434,米处落到井下,456,米码头门（进巷道的口）时，盘上工人突然听到响声，随即西北角一根直径,34,毫米的悬吊钢丝绳发生断裂。刹那间，井内灯灭了，盘上与井口的信号联系中断，三层吊盘同时倾斜,75,以上，有,9,人坠入离作业面,60,多米的,“,深渊,”,。,造成这起事故的直接原因是悬吊吊盘的钢丝绳断裂。,12,50,60,年代，立井施工作业方式以,短段单行作业为主,，掘砌,段高一般,30m,左右，用,挂圈背板作临时支护,，,料石砌壁,。为了减轻笨重的体力劳动和提高砌壁质量，,60,年代后期井壁结构改为混凝土，用分节小模板支模。,进入,70,年代，由于锚喷技术的发展，临时支护改为锚喷，永久支护改为,整体滑动模板,及,现浇混凝土,，为此，作业方式由,短段单行作业发展成长段单行作业,，段高一般为,80,100m,。,70,年代末期，液压滑模得到了成功应用。由于单行作业存在着工序转换时间长和质量差等问题，作业方式逐渐过渡到,混合作业,。其特点是不需临时支护，掘砌可以适当地平行作业，使掘砌工序在同一循环内完成，工序转换时间少，施工速度快，而且安全。因此，,混合作业成为目前我国立井井筒施工的主要作业方式，平均月成井,60m,左右。,四我国立井施工技术的发展,13,钻眼爆破技术，,50,年代采用,手持式凿岩机钻浅眼、硝铵炸药、段发电雷管,，到,80,年代采用,伞钻钻中深炮眼,、,水胶炸药,或乳化炸药、,高精度毫秒电雷管,、,非电导爆管,等，使爆破效率、循环进度大大提高。,井筒治水,技术已由,60,年代的,被动治水,发展到,80,年代以,地面预注浆为主,、结合工作面,预注浆和壁后注浆,为辅的综合治水，大大改善了井筒作业条件，为加快井筒掘砌速度、保证井壁质量创造了条件。,装岩与提升在,50,60,年代，多用,0.11m,3,的气动抓岩机,装岩，,1.0,1.5m,3,吊桶及生产用提升机提升。,1974,年，煤炭部、冶金部和一机部三部组织立井机械化设备配套攻关，先后研制成功,单卷筒和双卷筒凿井提升机,、,3.0,5.0m,3,吊桶、,0.4,1.0m,3,抓岩机、,六臂和九臂伞钻,、,500,750m,扬程吊,泵，以及深井激光指向仪、井筒通讯及信号装置、凿井局部通风机等一系列凿井设备。,1988,年，使用这套机械化装备在中国承包建设的摩洛哥立井工程中，曾达到平均月成井,81.6m,、最高月成井,107.6m,的水平，使中国建井技术跨进了国际先进行列。,14,60,年代，井筒平均深度不超过,300m,，最深为,533m,，井筒最大净直径,6.5,，平均月进度,13.52,32.3m,。,70,年代，井筒平均深度超过,440m,，最深达,1059m,，井筒最大净直径,8.0m,，平均月进度,16.2,26.1m,。,1973,年二月湖南省桥头河二号立井创月成井,174.82m,的全国纪录。,80,年代，井筒平均深度均在,600m,左右，最深达,1072m,，井筒净直径,6,8m,，平均月进度在,40m,以上,。,1984,年,6,月，山西省阳泉矿区供水工程进风立井创月成井,177.02m,的全国纪录。进入,90,年代，由于推广混合作业、深孔爆破，促进了立井施工速度的提高，鸡西矿区滴道东风井，创月成井,210m,的全国纪录，平均月进度达,120.4m,。,特别在立井井筒施工中采用大型配套的立井机械化施工装备，立井施工速度从上世纪,80,年代的月平均不足,30,米上升至,2001,年的,55.68,米，而,2002,年一跃突破,70,米。中煤一建公司,49,工程处,2002,年创造了立井基岩段月成井,220.6,米、全井筒平均月进,141,米的全国最新记录。,15,河北宣东二号矿年设计能力,90,万吨，最高月井创基岩段月进尺,141,米，打破当年全国记录,山东许厂矿年设计能力,150,万吨，主、副井最高月成井,110.8,米和,103.6,米,山西沙曲矿年设计能力,300,万吨，连续,3,个月破百米，最高月成井,103.6,米,山东岱庄矿年设计能力,150,万吨，风井最高月成井,191.6,米，打破冻结段施工记录,16,河北邢东煤矿年设计能力,150,万吨，副井井筒净径,6,米。深,842.5,米，仅用,187,天施工到底，平均月成井,135.16,米，连续,7,个月超百米。,1999,年在冻结段施工时月进,212.6,米，基岩段最高月成井,190.8,米，创造了三项全国第一，,2000,年该井获全国首届,“,太阳杯,”,奖，,2001,年,10,月由中国企业家联合会和中国企业家协会颁发了中国企业新记录证书。,17,18,山东唐口矿设计能力,300,万吨，山东唐口矿设计能力,300,万吨，副井,7.0M,，井深,1061.2M,。克服了断面大，地压地温高、涌水量大、岩石破碎重重困难，实现了超千米深井，当年开工当年到底，工程质量全优。在全井筒涌水量达,80,立方,/h,的条件下，有,7,个月成井超百米，冻结段最高月成井,186,米，基岩段最高月成井,133,米，全井筒平均有效月成井,117,米。,19,第二节 井筒断面设计,一,.,井筒装备,1.,罐梁,材料和断面,：,防腐材料，,b,型或,c,型的,2032,号热轧普通工字钢,型钢焊接或整体轧制的闭合空心截面（强度、刚度、抗腐蚀型和通风、提升效果）,20,固定方式,：,梁端埋入,：现凿或预留，混凝土充填，牢固可靠、速度慢、破坏井壁完整性,预埋件固定,：焊有生根钢筋的钢板，保证井壁的完整性和封水性但准确性差，不利于滑模施工（冻结段的钢筋混凝土井壁）,锚杆固定,：快速、安装简便,自,1976,年在铁法大明二矿新主井使用,树脂锚杆,固定井简装备后，在全国已普遍推广。其主要优点是：,（,1,）,不打梁窝,，可保证井壁的强度，特别在钢筋混凝土井壁或复合井壁，更具有重要意义；,（,2,）,安装操作简单,，可减轻劳动强度，改善作业条件，提高工效；,（,3,）,锚固力大,，安全可靠，且短时间内即可达到较高的锚固力。,21,70,年代以来大型矿井采用组合钢罐道，罐道梁层间距,多采用,4m,。如潘集二、三号井主、副井，兴隆庄主、副井、东滩副井，贵石沟副井，鲍店主、副井，东庞副井，钱家营主井等。,采用,5m,层间距,的有钱家营副井、童亭副井、石嘴山三号副井等。采用,6m,层距的多为无提升设备的风井，如东滩北风井、蒋庄风井、桃园风井、鲍店北风井、孔集西风井等。也有部分大型矿井提升井筒,采用了,6m,层间距,，如东欢坨主、副井，东滩主井，晓明副井等。,2.,罐道,提升容器运行的导轨,作用：,消除提升容器运行过程中的横向摆动，保证提升容器高速、安全运行，阻止提升容器的坠落。,22,23,木罐道,矩形断面（,h,b,）、,160,180mm,（,1,吨）或,180,200mm,（,3,吨）,长度,6m,、三层罐梁,半年更换一次,钢轨罐道,规格：,38kg/m,或,43kg/m,标准长度,12.5m,、四层罐梁，每层,4.168m,（,4.5mm,伸缩缝）,固定：罐道卡子和螺栓,型钢组合罐道,:,球扁钢组合罐道，槽钢组合罐道,三个弹性滚轮,运行平稳,加大层间距,6m,加工复杂、加工时引起的罐,道,变形,很难调整,整体轧制罐道,24,3.,柔性井筒装备,包括：,罐道钢丝绳和防撞钢丝绳,，,罐道绳和防撞绳的固定与拉紧装置,，钢丝绳在井窝的定位装置，提升容器上的导向器，提升容器在井口和井底进出车水平、中间水平或装卸载处的稳罐定位装置。,最早使用,柔性井筒装备,是抚顺胜利矿主、副井，从,1911,年投产到,1954,年报废，共运行,43,年。目前不论在煤矿或金属矿，在各种用途和深度的井筒内，在采用不同提升容器、终端荷重、提升方式和提升速度的情况下，都有采用钢丝绳罐道的。,钢丝绳罐道在英国得到了广泛的采用，在南非几个深达千米的井筒也装备了钢丝绳罐道，在原苏联，,1970,年以来钢丝绳罐道获得了大量推广，在井深,1300m,以内、提升终端荷重,50,100t,的井筒中也装备了钢丝绳罐道，在法国、瑞典、美国、波兰、德国都重视采用。,25,钢丝绳,普通（,6,7,、,6,19,），不耐磨寿命短,异型股或密封钢丝绳（贵,40%,，但寿命是,23,倍）,固定方式：,重锤拉紧,井底较深,液压螺杆拉紧下端固定在井底钢梁上,拉紧力和刚度：,每,100m,的张紧力不小于,10kN,26,4.,其他隔间,梯子间：,突发事故或停电时的安全出口,检修井筒装备、处理提升设备或容器故障,梯子、梯子梁、梯子平台和隔板组成,管路电缆间,27,1.,箕斗：,c,提升不均衡系数，有煤仓时取,1.10,，无煤仓时取,1.20,；,A,设计生产能力；,a,提升富裕系数，,1.2,；,N,矿井年工作日，,300,天；,t,每天净提升时间，,14h,。,T,一次提升循环时间，,s/,次；,速度乘数，,1.2,；,休止时间，即装卸载时间，,12,30,吨箕斗按每吨,1s,计算；,u,减速附加时间，,10s,；,v,p,平均提升速度，,m/s,；,v,m,实际最大提升速度，不得超过规定，即,q,（吨,/,次）,=4,、,6,、,8,、,12,、,16,、,20,、,24,二,.,提升容器的选择,28,2.,罐笼：,按矿车规格初选，然后进行验算。,验算是按,40min,最大班工人下井时间要求，即,m/s,，,T,按,规程,规定，,V=12m/s,计算,29,提升容器,罐道及罐道梁：单侧、双侧、正面布置,1.,断面布置内容,梯子间,管路电缆间,安全间隙,三,.,井筒断面的布置方式,2.,布置方式,刚性罐道的布置方式有单侧布置、双侧布置和端面布置三种,钢丝绳罐道的根数在大中型矿井中常为,4,根，多采用四角布置,30,1,箕斗；,2,罐笼；,3,罐梁；,4,托架；,5,木罐道；,6,钢轨罐道；,7,矩形罐道；,8,钢丝绳罐道；,9,防撞钢丝绳；,10,平衡锤；,11,梯子间；,12,管路电缆间,31,东滩矿主井井筒简化层格布置,1,箕斗；,2,表土段井壁；,3,电缆；,4,基岩段井壁；,5,托架；,6,树脂锚杆；,7,罐道梁,32,杨村矿副井井筒无罐道梁层格布置,1,梯子间主梁；,2,表土段井壁；,3,排水管；,4,通讯电缆；,5,基岩段井壁；,6,动力电缆；,7,压风管；,8,托架；,9,树脂锚杆；,33,四井筒净断面尺寸的确定,确定井筒净断面尺寸的步骤,选择井筒装备类型、确定断面布置形式,初步确定罐道、罐梁的规格尺寸，确定出安全间隙,用图解法或解析法求近似直径（,6.5m,时按,0.5m,进级；,6.5m,时按,0.2m,进级）,验算罐道规格和罐梁型号,检查安全间隙及必要的调整,通风校核,（人员）、,12m/s,（物料）、,15m/s,（通风）,S,0,S,A,，,A,为梯子间面积,2.0m,2,；不设梯子间时,S,0,0.9A,34,35,五井壁结构和井壁厚度的确定,1,井壁结构选择,:,承受地压、封堵涌水、防止围岩风化,砌块井壁,整体浇注式井壁,锚喷井壁,复合井壁,防水、高强、可滑动,36,2,井壁厚度确定,恒荷载：自重、井口构筑物荷载；,井壁荷载：,活荷载：地层压力、冻结压力、温度应力、施工时的吊挂力,特殊荷载：断绳荷载和地震力,基岩段井壁厚度确定：,P,0.1MPa,，,d,=0.20.3mm,P=0.10.15MPa,，,P,0.15MPa,，,f,c,井壁抗压强度设计值；,q,侧压力设计值。,喷射混凝土井壁厚度：现浇混凝土井壁的,1/3,选取。,37,六、编制并简工程且及材料消耗量表,井筒净直径、井壁结构和厚度确定之后，即可统计井简工程量和材料消耗量。井筒工程量的统计自上向下分段（如表土、基岩、壁座等）进行。材料消耗的统计也分段分项（钢材、混凝土锚杆等）进行，最后汇总列表。某矿罐笼井井简工程量及材料消耗量。,38,七、绘制并简施工图,井简施工图包括井筒横断面图和井筒纵剖面图。井筒断面各部分尺寸确定后，按井筒尺寸的大小和井筒装备的布置情况，用,120,或,1 50,比例尺绘制井筒的横断面施工图。,39,40,第,2.3.2,条 主要井巷工程的施工顺序：,一、主井、副井井筒宜按先深井后浅井的顺序开工，,2,个井筒完工的时间，相差不应多于,3,个月；,二、主要贯通线上的风井、先期投产的采区风井，宜与主井或副井同时开工；,三、立井井筒应利用凿井设施一次施工完成，箕斗装载硐室宜与井筒同时施工；,四、主、副井筒到底后，必须先行贯通；,五、,2,个井筒永久设施的施工，应交替进行，宜先副井后主井，需要临时改装提升系统时，宜改装箕斗提升的主井；,第三节 表土施工,41,第,2.2.1,条 井筒开工前，应完成检查钻孔，并具有完整的检查钻孔资料。当井筒不通过含水冲积层和无有害气体突出危险,第,2.2.1,条,井筒开工前，应完成检查钻孔，并具有完整的检查钻孔资料。,第,2.2.9,条 检查钻孔的地质报告，应包括以下主要内容：一、沿井筒中心线的预测地质剖面；二、井筒的水文地质条件，包括含水层,(,组,),数量、含水层,(,组,),的埋藏条件、静水位与水头压力、涌水量、渗透系数、水质、水温、含水层间及与地表水的联系、地下水的流向及流速等；三、井筒通过的岩,(,土,),层的物理力学性质、埋藏条件和断层破碎带、老空、溶硐、裂隙的特征，以及第四纪典型土层状态下的力学性能试验资料；四、井温曲线；五、井筒穿过矿层的有害气体涌出资料；六、检查钻孔测斜资料及测斜图；七、检查钻孔实测图及封孔资料。,42,43,稳定表土：,非饱和水粘土层、少量含水的砂质粘土、含水不大的砾石层,不稳定表土：,含水的沙土、饱和水粘土层、淤泥,特殊法施工,一稳定表土的施工,普通法施工,砌筑锁口,1.,作用：,固定井筒位置、铺设井盖封严井口、悬挂临时支架,2.,分类：,临时锁口,先用砖砌筑或采用钢结构，后用钢筋混凝土砌筑,永久锁口,钢筋混凝土砌筑,（永久井壁临时锁口框架）,3.,要求：,标高,与永久井口的标高一致,锁口框架位置避开测量位置（中线和边线）,强度（基础的强度）,避开雨季施工，防地表水,44,45,表土掘进,1.,掘进,（小段高,0.5m1.5m,）,：,人工挖掘、人工装土（岩）,第,3.2.2,条 凿井井架的选择宜符合下列规定：一、表土坚硬稳定，允许承载力大于,2.5MPa,，可直接安装凿井井架；二、表土松软、不稳定，允许承载力小于,2.5MPa,，应先利用简易提升设备，完成井颈掘砌后，再安装凿井井架；三、利用简易提升设备，井筒施工的深度不应超过,15m,。,46,2.,提升：,汽车起重机：,30m,，,0.5,1.0m,3,吊桶,三脚架：,20m,，,159mm,钢管，高度,6m,，,1.0 m,3,吊桶,简易龙门架：,40m,，,1.5,2.0m,3,吊桶，,0.6m,天轮,标准凿井井架：砌筑锁口,竖立井架,布置凿井设备,掘进,40m,吊挂稳绳和吊盘,利用永久井架：,47,3.,支护：,先自上向下,掘进,临时支架支护（锚喷、井圈和背板）,后自下向上,永久支护,水的处理,1.,超前小井,：,510m,3,/h,2.,降低水位：,100700mm,，,36,个,规程,第二十七条 立井井筒穿过表土层、砂层、松软岩层或煤层时，必须有专门措施。采用井圈或其他临时支护时，临时支护必须安全可靠、紧靠工作面，并及时进行永久支护。在建立永久支护前，每班应派专人观测地面沉降和临时支护后面的井帮变化情况；发现危险预兆时，必须立即停止工作，撤出人员，进行处理。,48,49,图,11-6,井圈背板普通施工法,1,井壁；,2,井圈背板；,3,模板；,4,吊盘；,5,混凝土输送管；,6,吊桶,图,11-7,吊挂井壁施工法,1,井壁；,2,吊挂钢筋；,3,模板；,4,吊桶,50,台北的国际金融中心大厦,101,摩天大楼将在,2004,年,4,月落成了，以,508,米的高度，超越马来西亚的国油双峰塔（,452,米），成为世界最高楼,目前拍摄的台北市景，比周围建筑高四倍。不过，到,2007,年，在上海落成的另一座高楼就将超越,101,大楼。,预计将开放的,89,楼（室内）及,91,和,101,楼（室外）,3,个观景台，游客可以在,5,楼买票，再搭全世界最快的电梯，只要,39,秒就可以到,89,楼，再顺着楼梯走到,91,楼观景。,51,金茂大厦主楼,1,52,层为办公用房，,53,87,层为五星级宾馆，,88,层为观光层，裙楼为金融、商业、服务、康乐等多功能设施。大厦同时又是一座集智能化、信息化、现代化于一体的大楼，当代最先进的高新技术在大厦中得到最为完善的体现。,金茂大厦是由中国上海对外贸易中心股份有限公司独家投资,5.6,亿美元建设的一座,88,层的超高层大厦，建筑高度,420.5,米，建筑面积,28.9,万平方米，是目前世界第三、中国第一高楼，于,1998,年,8,月,28,日竣工。她是中国改革开放、经济腾飞的象征之一。,52,国家石油公司双塔大楼位于吉隆坡市中心美芝律，高,88,层，是当今世界名冠第一的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。包含,74.32,万以上办公面积，,13.935,万购物与娱乐设施，,4500,辆车位的地下停车场，一个石油博物馆，一个音乐厅，以及一个多媒体会议中心。,它以,452.3,米的高度打破了美国芝加哥希尔斯大楼保持了,22,年的最高记录，成为当今世界独一无二的巨型建筑。这个工程于,1993,年,12,月,27,日动工，,1996,年,2,月,13,日正式封顶，,1997,年建成使用。,53,美国芝加哥,西尔斯大厦有,110,层，一度是世界上最高的办公楼。,443,米的高度直冲蓝天。它是为西尔斯一娄巴克公司建造的，于,1973,年竣工。,每天约的,1.65,万人到这里上班。在第,103,层有一个供观光者俯瞰全市用的观望台。它距地面,412,米，天气晴朗时可以看到美国的,4,个州。,二,.,不稳定表土,特殊法施工,我国华东、华北等地区煤田的表土层含,多层流砂,，最大厚度近,800m,，一些矿区的基岩裂隙发育，,涌水量,也很大，在这样的地质条件下，用传统的普通掘砌技术进行井筒施工难于通过，必须采用特殊施工技术，,制止涌水、增强岩土稳定性,，才能确保工程的顺利进行。,新中国建立以后，随着煤炭开采和表土深度的不断增大，各种特殊施工技术相继出现，经历了由简单到复杂、从零星到系统和由人工操作到机械化施工的发展过程。我国煤矿采用的特殊施工技术主要有：,冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法。,用这些方法开凿的矿井井筒迄今已逾,700,个，由这些矿井所形成的煤炭生产能力超过,2,亿,t,，在煤炭工业发展中占有重要地位。随着施工、设计、科研和教学水平的不断提高，我国煤炭工业的特殊施工技术已跻身于世界前列。,54,沉井法,用沉井法建成井筒的个数在特殊凿井各种方法中占第二位，仅次于冻结凿井法。,1981,年济宁矿区单家村煤矿主井应用触变泥浆淹水沉井技术，创造了下沉,192.75m,的国内最深的记录,，,沉井偏斜率仅,0.69,。,由于工艺简单、施工设备少、造价较低等优点，沉井法在国内外的地下工程中得到广泛巨用。日本的三井矿业公司开发海底煤田，用壁后气囊沉井法完成了,4,个深沉井。日铁矿业公司有明三井,沉井的下沉深度达,200.3m,，偏斜率小于,1,。原苏联在地铁和其它工业民用建筑中大量采用了触变泥浆沉井。上海在黄浦江引水工程、越江隧道和其它工程中都采用了大断面沉井的新工艺。,55,沉井施工工艺：,沉井法的施工工艺包括：,施工准备工作、制作套井、砌筑井壁、破土排碴、沉井下沉、封底固井等主要工序。,其中砌筑井壁和破土排碴工序与沉井下沉过程同时进行。,控制沉井偏斜,是关系沉井质量与成败的重要工作。,封底固井和沉井与套井间的锁固工作,，为沉井后的的井筒施工创造条件。,56,套井施工：,是沉井正式施工前在井口的地表以下预先建造的直径稍大于沉井的一段井筒。套井一般为,钢筋混凝土结构,，少量为钢木结构。,直径,：比井筒直径大,1.5m,2.0m,深度：,8,15m,作用：,防止土层塌陷,导向、纠偏；,储存泥浆。,刃脚组装：,要求：,容易切入土层，减少下沉阻力，防止壁后的流沙和泥浆翻入井内。外台阶贮存泥浆或作为压气通道，减少沉井侧面阻力。,57,安装导向装置,为保持沉井的垂直度，应十分重视下沉时的导向装置。,蔡园副井在沉井与套井之间设有导向木装置，引导沉井垂直下沉。通常在开始，沉井处于垂直状态时，导向木与井壁间留有,3cm,的间隙。沉井一旦发生偏斜，即用木顶柱或油压干斤顶（,30,50t,）进行纠偏。,58,井壁砌筑,沉井自重是下沉的主要动力，我国经验表明：沉井的下沉力应大于下沉阻力的,1.15,倍。因此，当下沉深度,100m,时，要求沉井井壁厚度为,0.7,1.0m,；下沉深度,100m,时，井壁厚度应为,1.0,1.2m,。井筒建成后，沉井井壁即成为永久井壁，为此它应具有足够的强度和不透水性。,井壁内注水：,平衡地下水压力，防止涌砂冒泥。,壁后灌注泥浆：,润滑井壁,竖筋,泥浆注浆管,环箍,环筋,接茬混凝土块,固定模板卡尺,59,封井固底：,稳定井筒、防止继续（不均匀）下沉,水下封底,沉井与套井间的封闭,壁后充填,注浆和砌筑刃脚基座,水下掘进与出矸：,机械破土,抓斗、钻机或高压水枪,压气排矸,60,参考文献：,丁日晓,.,徐州矿区浅表土层沉井施工经验,.,建井技术,.2000,年,4,月,.,第,21,卷第,2,期,.811,61,钻井法,140,年历史，,1854,年德国工程师,Kind,采用冲击钻钻凿第一个直径,4.25m,，深度,98m,井筒。近几十年，德国大量采用钻井法钻凿风井和疏干井，仅莱茵褐煤公司钻进的疏干井就有,2000,多个，,365000m,。前苏联是应用钻井法的主要国家之一，,1979,年创造月成井,160m,的记录。美国,1910,年才引进钻井法，,50,、,60,年代出于地下核试验和其他工程的需要，钻井法得到广泛应用。仅美国原子能委员会内华达洲地下核试验场，在,19601983,年期间钻凿,600,多个，其中在阿留审群岛的井筒深达,1829m,。,1969,年元旦，我国第一口采用钻井法的是淮北朔里南风井，直径,4.3m,，深,90m,。,典型工程有：淮南谢桥西风井，钻井深度,464m,，通过表土不稳定含水地层厚,402m,，最大钻井直径,9.3m,，成井直径,7.0m,；淮南潘三西风井，钻井深度,508m,，通过表土层,440m,，最大钻井直径,9.0m,，成井直径,6.0m,；建设的淮北许疃矿，主、副、风三个井筒都采用钻井法施工，其中主井和风井成井偏斜率分别为,0.2,和,0.1,，,副井钻井直径,9.0,，成井直径,6.8m,。,62,潘三西风井，成井直径,6.0 m,，钻井直径,9.0 m,，深度,508.2 m,，穿过,440 m,表土层，其中有,168 m,强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性,63,中煤特殊工程公司在山东巨野矿区龙固煤矿以井径,5.7,米，钻井深度,582.75,米，建成了主井,1,号井，打破了我公司所创造的安徽淮南潘集,3,号井西风井,508,米的全国大钻机建井记录，同时也创造了世界同类竖井的最深记录，从而把中国特殊凿井施工技术推向了更为前沿的位次,。,64,井筒名称,钻井深度,/m,钻井直径,/m,竣工时间,临涣西风井,张双楼东风井,童亭副井,朱仙庄南风井,潘三西风井,谢桥东一风井,任楼中央风井,谢桥东二风井,谢桥西风井,陈四楼风井,祁南矿中央风井,祁南南风井,许瞳矿主井,许瞳矿风井,城郊北风井,308.6,306.6,300.0,301.0,508.0,474.5,351.0,478.2,469.2,417.5,389.7,437.0,347.0,365.0,436.0,7.9,6.3,8.8,6.6,9.0,5.7,8.0,8.0,9.3,7.3,7.8,7.7,7.5,8.0,7.3,1979.4,1979.11,1981.2,1982.6,1984.11,1985.12,1986.8,1988.8,1989.4,1991.8,1993.11,1998.11,1998.9,1999.2,1999.6,我国钻井法施工,300m,以上深井明细表,在竣工的,57,个井筒中，深,300m,以上的大型井筒有,15,个，其中深,400m,以上的有,7,个，深,500m,以上的,2,个，总长度,1.4,万,m.,65,规程,第二十九条 采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定：,（一）钻井的设计与施工最终位置,必须通过风化带,，并向不透水的稳定基岩至少,延深,5m,。,（二）钻井期间，采用封口平台时，必须,将井口封盖严密,；采用井口梁时，必须有可靠的防坠措施。,（三）钻井过程中，护壁泥浆的各项参数必须定时测定，发现问题立即调整。井筒内的泥浆面，必须保持,高于地下静止水位,。,（四）钻井时必须测定井筒的,偏斜度,。,（五）,预制井壁的质量,，必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施，合格后方可下沉井壁。,施工工艺：井筒钻进,泥浆洗井护壁,下沉预制井壁,壁后注浆,66,67,1.,井筒钻进：,l,）全断面一次钻进,曾在红阳一井西风井采用，松散含水地层中一次成功钻进深,112.8m,、钻径,6.2m,、成井净径,5.0m,的立井。,2,）全断面分级扩孔钻进,我国煤矿立井常采用一次超前、多次扩孔的方式进行钻进。但实践证明，扩孔次数愈多，辅助时间消耗就愈多，成井速度则相应降低。,但是一次扩孔面积过大，钻头或刀盘的螺栓一法兰联结结构在钻进中承受很大的复合应力，常发生钻头或刀盘掉落事故,。,如淮北矿区童亭主井和淮南矿区谢桥东二风井施工中，曾四次因联结螺栓全部断裂而将,8.0m,直径扩孔钻头或刀盘掉落井下，使谢桥东二风井一次打捞消耗了,9.5,个月，给施工造成了很大的损失。,3,）取芯式钻进,对于硬度大、耐磨性高的岩层，限于刀具寿命和设备能力，国外曾采用大直径取芯方式钻进。由于施工复杂，难度较大，虽具有省功率、效率高的特点，但终未被采用。,68,69,洗井,循环泥浆方式排渣（压气排液器压气升液原理）,护壁,泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮,冷却钻具,2.,泥浆洗井护壁：,70,3.,下沉预制井壁：,带底预制钢筋混凝土井壁（钢板井、钢板混凝土复合井壁）,其内注水下沉,地面接长,边下沉、边测量、边接长。,71,72,井壁预制与钻进同步进行，为保证井壁的垂直度，井壁一般为钢筋混凝土井壁和钢板复合井壁，为保证井壁的垂直度，预制井壁都在经操平后的基础上制作。,4.,壁后注浆：,调整、纠正,壁后注浆充填、置换泥浆,排水,壁后注浆,壁后管路,4,8,根,73,泥浆处理问题：,固化处理,水泥、高炉矿渣、石膏和石灰等,水土分离处理,钻井法凿井过程中泥浆护壁是必不可少的，但成井时泥浆成了废物，废弃泥浆的处理，一直是施工中的一个问题。大直径探井井筒施工中废浆总排出量可达,3,万,m,3,以上，问题显得更加突出。,70,年代钻,300m,井简时，开始研究采用降低泥浆中固体含量的低相对密度泥浆，取得一定效果。,“,七五,”,期间经国家重点科技项目攻关，技术上又有很大的发展，通过改进泥浆处理配方和工艺流程，地面造浆量减少了,20,，同时研究废浆处理的新技术，先后研制成功了,GP-1,型造粒机和,GTl800,TX,型固液分离机，结合泥浆的具体特点，优选絮凝剂与配方，采用,一级快速二级慢速的分级絮凝工艺,，大规模处理废浆的工艺体系得以实现。经工程应用证明，这变技术的泥浆处理能力大，泥浆性能调控方便，是一变比较完善的废浆处理方法。,74,75,参考文献：,杨爱东，邹淑平,.,巨野煤田郭屯矿井钻井法凿井技术研究,.,中国矿业,.2003,年,.,第,12,卷第,6,期,：,5153,王志永,张敬恩,袁德铸,.,钻井法施工深厚粘土层及硬岩井筒,.,建井技术,.2002,年,12,月,.,第,23,卷第,6,期：,45,周真云,.,钻井法凿井井壁预制质量控制,.,建井技术,.2004,年,2,月,.,第,25,卷第,5,期：,79,冻结法,1862,年英国南威尔士在建筑工程基础施工中，首先采用人工制冷方法加固土壤；,1883,年德国工程师波茨舒用冻结法开凿了深度,103m,的井筒，获得了冻结法凿井技术专利。前苏联,1928,年开始采用冻结法，至,1990,年共开凿井筒,400,多个。,国名,英国,加拿大,波兰,比利时,德国,前苏联,法国,中国,荷兰,最大冻深，,m,930,915,725,638,628,620,550,435,338,76,我国于,1955,年在开滦林西风井首次采用冻结法施工第一个井筒（直径,5.0m,，深度,105m,），揭开了我国在表土不稳定含水地层建设井筒的序幕。我国,冻结法凿井至今以建成井筒,400,多个，其中包括一批深,300m,以上和若干深,400m,以上的深大井筒，累计冻结延米长近,7,万,m,。,包括,80,年代最大冻深,415m,的潘三东风井,，,河南陈四楼副井冻结深度,435m,，山东金桥煤矿冻结井穿过的表土层达,378.3m,，山东济宁,3,#,井副井冻结深度,395m,，成井直径,8m,，内蒙古榆树林子矿斜井冻结斜长,114.5m,，宁夏王洼矿最大斜井深度,88m,，这些工程代表了我国当今冻结法凿井的技术水平，目前我国已成为世界上冻结法应用最广的国家之一。,77,河南程村煤矿主、副井冻结深度均为,485m,，是目前已完工的国内同行业之最。于,2002,年,6,月,19,日正式开机运转，主、副分别于,2003,年,5,月,18,日和,2003,年,9,月,20,日完成冻结，圆满完成了井筒的掘进、复壁任务。,78,规程,第三十条 采用冻结法开凿立井井筒应遵守下列规定：,（一）冻结深度应穿过风化带,延深至稳定的基岩,10m,以上,。基岩段涌水较大时，应加深冻结深度。,（三）,地质检查钻孔不得打在冻结的井筒内,。水文观测钻孔偏斜不得超出井筒，深度不得超过冻结段下部隔水层。,（四）冻结管应采用,无缝钢管焊接或螺纹连接,。,（五）开始冻结后，必须经常观察水文观测孔的水位变化。,只有在水文孔冒水,7,天、水量正常，确认冻结壁已交圈后，方可进行试挖,.,（九）,只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止冻结。,（十一）,不论冻结管能否提拔回收，对全孔必须及时用水泥砂浆或混凝土全部充满填实。,79,施工工艺：冻结孔钻进、冻结站安装,安装冻结设备,积极冻结,井筒掘砌（消极冻结）,1,钻孔：,冻结孔、水位观察孔、测温孔,（,1,）冻