宋新庄煤矿井筒过流沙层施工工作总结度.docx

宋新庄煤矿井筒过流沙层施工工作总结
宋新庄煤矿自2010年7月8日井筒开始施工至今，主、副、风井相继穿越多层流沙及稀泥层，在沙层及稀泥层施工过程中，根据不同地质条件，采取了多种施工方法和支护方式，并不断积累经验改变施工工艺，到目前为止，三条井筒过流沙层和稀泥层后的巷道状况良好，基本保证了设计巷道规格和要求。各井筒实见流沙层情况见下表：
地点
砂层层数
揭露砂层斜长部位（米）
砂层真厚度
涌水量（m3/h）
施工月份
施工方法
主斜井
第一层
80.4-88.7
2.5
4.3
2011年2月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第二层
110.2-129.8
5.9
5.0
2011年3月-6月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土、地面降水
第三层
178-181.5
1.0
无水
2011年6月
正常施工
第四层
345-354
2.7
3.0
2011年9月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第五层
375-385
3.0
2-3
2011年10月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
副斜井
第一层
64-67.6
1.4
3-5
2010年9月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第二层
73.8-100.4
10.4
13.7
2010年9月-12月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、地面降水、井下注浆
第三层
210-215.9
2.3
3.0
2011年3月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第四层
267-278
4.3
2-4
2011年4月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、井下注浆
第五层
308-316.2
3.2
无水
2011年5月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、井下注浆
第六层
326-367（现在）
探测约16.7米
3-5
2011年6月-现在
短掘短支、密集管棚先拱后墙、井下降水、注浆
回风斜井
第一层
70.0-74.3
1.6
8.2
2009年9月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第二层
86.5-91.8
5.3
6.4
2009年10月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第三层
99.84-104.1
1.6
2.0
2009年11月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第四层
112-114.2
0.82

2010年7月
正常施工
第五层
116.5-117.7
0.45

2010年7月
正常施工
第六层
125.6-126.7
0.3

2010年8月
正常施工
第七层
149.5-154.8
2.0
4.0
2010年9月
正常施工
第八层
165-174.2
3.44
2-3
2010年10月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、留核心土
第九层
261-283.4
8.3
13.5
2011年3月-4月
短掘短支、密集管棚先拱后墙、井下注浆
第十层
293-296
1.0
无水
2011年4月
正常施工
第十一层
440-445.5
2.0
无水
2011年7月
正常施工

下面把三条井筒过流沙层和稀泥层施工过程做以下介绍。
一、回风斜井：
回风斜井自2010年7月8日我方开始施工，之前为宁夏发电集团施工了120米。宁夏发电集团施工过程中，共穿越流沙层3层，厚度分别为1.4米、2.7米和1.2米，宁夏发电集团没有采用任何特殊措施都已强行通过。2010年7月8日，我方正常施工风井井筒，至2010年12月7日，先后穿越了11层流沙层，厚度分别为1.6米、5.3米、1.6米、0.82米、0.45米、0.3米、2米、3.44米、8.3米、1米、2米，全部采用普通方法强行通过。2011年2月10日工作面又见稀泥层，根据工程钻孔提供为5.9米，经过现场实际探测为8.3米，在井筒内巷道斜长为22米，起初采用普通法强行施工，待施工至11米位置，工作面压力大、稀泥流变性强造成冒顶，施工被迫停止。随即聘请各方面专家研究各种施工方法和工艺，最后决定采用邢台“博特威”化学注浆，此注浆方法对于巷道冒顶处理有先进的经验。注浆效果非常理想，风井于4月26日通过稀泥层。现工作面正常。
二、副斜井：
2010年9月25日，副井斜长71米、垂深28米处遇流沙层，采用普通法施工了3.6米后，工作面流沙无法控制，当时涌水量11m3/h。在公司领导蒲总等分析情况后，证明工作面已不具备正常施工条件，停止了施工，对工作面进行了封闭。
与此同时，确定了注浆和沉井降水两种方案，先由上海米维工程科技有限责任公司进行了注浆施工，至10月15日，发现注浆没有产生效果，在进行第二次注浆的同时组织降水工作。同时在副井筒地面相应位置施工了工程钻孔，探明流沙厚度8.6米（实际揭露厚度10米）。至10月29日，对工作面进行了开启，发现第二次注浆还不理想，此时降水工作已开始，同时工作面开始施工，确定改变支护形式，由混凝土浇筑改为钢架双层网喷砼。11月7日之前，工作面条件很好，每日进米约在1.8米左右，之后工作面条件逐渐变差，到后期每日施工约0.3米。且以后条件逐渐变坏。说明降水对沙层上部效果好，对沙层下部效果不理想。但是，经过大家共同努力，于11月28日，流沙层全部通过。
至2011年5月20日前，又穿过3层流沙及稀泥层，厚度分别为2.3米、4.3米和3.2米，全部采取普通法强行通过。5月20日，见同回风斜井相对应的同一稀泥层，厚度16.7米，流变性较大，给施工造成困难。由于砂层较厚，并出现泥多砂少，支撑强度差等情况，为了能够安全顺利的通过，本矿先后多次组织有关人员讨论商定，5月20日至10月30日在泥沙层内施工期间，先后制定了如下四套方案措施：
第一方案措施：采用短掘短支和超前管棚挂设双网喷射支护，开挖时采用台阶式，先开挖上部后挖下部，并在中部预留核心土施工。
截止6月16日，共施工18米。巷道全长40米，剩余22米尚未施工即产生冒顶。借鉴风井经验，随即制定了第二方案措施：在继续采用第一方案措施外，同时对超前管棚支护加密加长为密集管棚，对开挖过程中出现的泥流砂外流、空硐、漏顶现象采用搏特威化学材料补救充填注浆，迎面用钢管打设立桩和挡墙控制泥砂施工。实践一段时间后，仍无法控制工作面泥沙整体外涌和顶部泥沙下沉，接着又制定了第三方案措施：在第一、第二方案措施的基础上又采用搏特威化学材料—水玻璃配合充填和加固注浆。并对工作面迎头采用井下降水方法施工。经过总结，又制定了第四方案措施：在前三个施工方案措施的前题下，由于泥砂松软原、砂厚不断增加，对施工过程中工作面迎头随时封闭止浆墙，高压注浆法进行，止浆墙厚均定为0.6~0.8mm并在止浆墙形成后延巷道轮廓加注水泥浆形成假岩壁，壁厚控制厚度在0.5~1.2mm，长度控制为1.5~3.0mm，巷道局部补充搏特威化学浆充填的方法进行。
在方案实施过程中工作面掘至339m时，泥砂层未完全上至巷道顶板，按第一、第二方案基本能具备施工条件，但底板松软开挖时迎面泥砂浆随时流出，支护不稳定，当时巷道顶受压严重，给开挖过程造成一定的困难，难以调整开挖和架棚时间差，为此工作面施工又按第三套方案采用了搏特威和水玻璃化学材料配合注浆，其目的是起到充填加固，同时又对施工工艺进行了调整。
1、工作面掘至350.5m时砂层厚度增加，巷道施工全断面处于泥砂层中间，开挖1-2架棚进尺约0.8-1.0m，工作面泥砂不断挤涌流出时，顶板有漏空现象，加之注浆过程由于泥砂密实，无裂隙、空硐浆液注射往往达不到预想效果，注浆泵压力上不去，部分化学液体外流注不进去，在此段施工时采用了7月23日专题会议讨论的方案，高压注浆法进行止浆墙封闭，止浆墙厚度为0.6-0.8mm并在止浆墙形成后，延巷道轮廓加注水泥浆形成假岩壁，壁厚控制在0.5-1.2mm，长度控制在1.5-3.0mm，巷道局部补充搏特威化学浆充填的方法进行。断面缩小规格不受限制，过后壁后注水玻璃水泥浆加固后扩大断面成巷。
　2、每次封闭砌筑止浆墙开挖前，工作面迎头不超过2.0m，左、右两侧底板各开挖一个降水井做为井下降水，降水井开挖直径为600mm，然后采用铁板制做直径为450mm沙管放至井内，井底板用混凝土浆封底，降水孔形成后井内各放一台7.5千伏泥浆泵（一备一用），排出井筒固定水仓再排出地面。
　　3、工作面掘至352m时，后方成巷349m右拱部突发出水，当时涌水量实测7.2m³/h约24小时释放抽排出水量明显减少，经实测3.2m³/h。在涌水量减少后，及时对此段采用埋设导水管引水，出水点前后再次打钻探明上方无积水异常后进行喷浆加固封闭。5月21日至10月30日基本上按照以上四套方案施工，安全顺利的通过了此段，垂直厚度16.7m斜长约40m的泥流砂层段。　　
　　此段砂层施工期间，工作面先后封止浆墙18次（18道），开挖降水井24孔，注水玻璃128.39吨，水泥518.3吨，搏特威化学材料90.6吨，工期为160天。工作面从11月1日开始为红砂质岩性，开挖掘进进入正常，目前对通过40米泥流砂层段约有10米由于挤压下沉变形的巷道需要二次处理，处理成巷后，采用水泥浆壁后注浆加固成巷。

1、地面降水
由于垂深较大，约140米，每个降水井费用约25万元，要想达到理想效果，需18个降水井，降水井施工工期1个月，总费用约450万元，造价较高。且稀泥层渗透性不好，对降水效果影响较大。
2、地面或井下局部冷冻
地面冷冻工期长达6个月，造价高达3000万元。井下冷冻工期4个月以上，并且成功与否不敢保证，造价在1200万元以上。
3、井下旋喷桩法
工期相对较短，一般在2个月左右，造价便宜在200万元左右。但施工较困难，达到理想效果值得怀疑。
4、井下高压注浆
工期应该在3个月左右，造价约400万元，根据现在井下施工实践，高压注浆理论上是可行的，但现有井下条件不具备，井下需做大量工作。
施工简单，造价较低，施工工期较其它方案相对而言可以缩短很多，但安全系数较低。
三、主井：
主井于2010年8月10日开始施工，截止目前，先后穿过2.5,米、5.9米、1米、2.7米、3米五层流沙层，全部采取普通法强行通过。
2011年3月8日见流沙层，厚度6.9米，由于根据工程钻孔提供的资料，提前采取了地面降水工作，至5月25日全部通过，在井筒中巷道斜长35米，至今为止已进入正常段施工了22米。井筒累计施工175米。
四、在沙层及稀泥层中施工工艺及支护
采用29U型支架双层钢筋网喷250 mm厚砼支护，临时支护采用管棚配合木板、网片等封堵材料。底拱采用片石砂浆和砼加11型矿工钢底梁支护。
施工时采用“短掘短支”的措施，利用1.2寸钢管作为管桩临时支护，钢管间距200mm，每根长度2500mm；地质条件发生变化时管棚间距可视情况加密。工作面迎头铅垂打管桩，用木板和网片配合封堵。
工作面施工采用台阶施工方法，先掘上部。及时在管桩上挂网喷注混凝土护住顶部，然后开挖巷道墙部，并及时挂网喷注混凝土护帮。永久支护U型钢支架排距0.3米，支架之间用Φ20的圆钢拉杆连接，增加支架的稳定性。铺底时，用金属网铺底，上面铺设300mm厚片石，然后浇筑200mm厚砼。为防止流砂流动造成壁后出现空洞，每施工5 m，及时进行壁后注浆。
五、结论
我矿在流沙层和稀泥层的施工过程中，不断总结经验，改进工艺，到目前为止，所穿过的所有流沙层中的巷道，基本保证了设计要求及合格标准，虽然局部地段有轻微变形，但经过壁厚注浆处理，现已基本稳定。

宋新庄煤矿
2011年11月20日