浅谈潘一东矿风井“四同时”施工经验

　　摘要：通过对潘一东矿回风井的施工，重点是了井筒施工“四同时”，即注浆、冻结、临时凿井井架安装、凿井四项工程交叉施工的新工艺，为以后新井项目部的快速建井提供借鉴经验。
　　关键词：注浆；冻结；临时凿井井架安装：凿井：“四同时”施工
　　
　　引言
　　
　　淮南潘一东矿风井井筒设计净直径为φ8m，井筒全深为872.2m。井筒采用“四同时”施工工艺，即注浆、冻结、临时井架竖立、凿井四项工程交叉施工的新工艺，缩短建井工期，进而达到了投资省、工期短、效率高、效益好的目的。
　　一井筒地面预注浆工程
　　
　　(一)注浆地质条件
　　据井筒揭露的地质表明，风井含可采煤层和不可采煤层共23—25层，其中厚度0.50m及其以上的煤层19—21层，煤层间距不够稳定。
　　
　　(二)注浆设计
　　根据注浆施工组织设计，注浆孔采用直孔+“S”型孔，与冻结孔同步施工，平行作业的优点就是实现注浆、冻结、凿井“三同时”，s型孔注浆不影响冻结开机制冷，缩短工期。
　　
　　(三)注浆施工
　　s孔定向孔注浆，钻机的选位是关键。因其要与临时井架安装、冻结、凿井平行作业，所以既要考虑井架的组对及起吊，又要考虑冻结盐水干管的布置路线，尤其是烤炉凿井设备布置及排矸路线。这就要求施工时既要考虑空间的概念，还有考虑时间问题。钻孔的施工顺利及布置要综合考虑，尽力做到立体交叉施工，穿插平行作业，只有这样，才不会影响后续工作。
　　
　　(四)注浆结果
　　风井井筒实际总注入量为38706m³。，比原施工组织设计中的设计总注浆量增加4904³，比调整后的设计总注浆量增加10217m³，经注浆竣工压水试验验证，井筒剩余涌水量约1.168m³/h，堵水率达99.71％。井筒落底后，井筒涌水量在9m³/h。
　　 　　二　井筒冻结施工
　　
　　(一)冻结壁设计
　　冻结壁厚度及强度的大小，直接影响井筒掘砌的安全，同时也是其他冻结参数设计的基础。针对潘一矿东区工程特点，冻结壁的设计采用国内成熟的冻结设计经验，并采用解析与工程类比相结合的办法综合确定。采用维亚洛夫——扎列茨基公式计算，最终确定冻结壁厚度为4.3m。
　　
　　(二)冻结钻孔施工
　　根据冻结施工组织设计，冻结孔质量要求：新生界冲积层钻孔偏斜率≤2.0‰：基岩段钻孔偏斜率≤3.0‰；相邻主冻结孔表土段最大孔间距41.70m，基岩段相邻两孔最大孔间距≤3.50m；主冻结接孔径向内偏值不大于300mm，防偏孔径向内偏值不大于200mm。
　　
　　(三)开机供冷
　　风井自2008年5月14日开机供冷后，盐水流量控制在600m³/h，实际弹孔流量为11.1m³/h，盐水干管去路盐水温度变化趋势明显。开机期间，保持高压机3台，低压机5大运转，经过38天的积极冻结，风井水文孔于2008年6月19日冒水，保证了井筒6月27日动土试挖。
　　
　　三　临时凿井井架安装
　　
　　开机送冷、S型孔注浆进行的同时，进行临时井架安装。风井井架高26.3m，重达80t。设计为“F”型井架。其施工包括井架构件组装、天轮平台、翻矸平台及吊盘的安装工作。临时井架实际施工时间为2008年5月22日—6月15日，总计25天，比原计划工期提前了10时间，为井筒的正常开挖坚定了坚实的基础，缩短了建井的节点工期。
　　
　　四　井筒掘砌工程
　　
　　(一)冻结段外壁施工
　　采用在井筒中布置两台凯斯无尾挖掘机CX55B挖土装罐，HZ-6型抓岩机，以及人工用铁锹、B87型气动破碎机和高效风铲配合。井筒主提升采用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车，副提升采用lIKZ-2.8/15.5绞车，各配一套单钩5.0m³吊桶提升，井筒平均提升能力为78.78m³/h。井壁采用1.5—2.2m高MJY整体金属模板，配以0.3m高环形斜面接茬模板浇筑混凝土，采用DX-3m³底卸式吊桶下放混凝土，经分灰器浇进模板，分层振捣，实行短段掘砌平行混合作业。同时尽量减少岩石暴露时间，每个段高的循环时间控制在20h以内，实现了井筒快速掘砌的目的。
　　
　　(二)过冻胀粘土层施工
　　在粘土层施工时，先挖超前小井，释放压力，然后沿周边均匀对称开帮。对较厚粘土层应及时测定井帮的位移量。当变形过快或膨胀量较大时，在外壁与井帮间增铺设聚苯乙烯泡塑板。同时将砌壁模板高度调整(2.5m改为1.2m)，加快掘砌施工进度，把每段高循环时间控制在20h以内，以缩短粘土暴露时间，减少粘土膨胀量确保冻结管的安全。另外，现场采取使用高性能砼砌壁，并在砼中掺入抗冻高效减水早强剂。
　　
　　(三)内壁滑模施工
　　根据施工图纸，为了加快内壁施工速度，保证井壁整体性防水，采用液压滑模砌壁由下而上一次连续进行筑壁的施工工艺。混凝土用DX-3m3底卸式吊桶经分灰器直接浇筑入模，分层浇筑、振捣，由下向上连续浇筑。合理掌握滑模时间，把握好砌筑速度和混凝土凝固时间的关系，分层浇筑厚度应控制在0.3—0.4m，每次滑模间隔时间一般控制在10～15min。理论数据不易掌握，根据施工实践，滑升速度是否适合按以下几点平鉴别：滑升过程中能听到“沙、沙”声，出模的混凝土不流淌、无拉裂现象，混凝土表面湿润，不变形，手按有硬的感觉，并能留下1毫米左右深的指印。
　　
　　(四)基岩段施工
　　根据井筒的技术特征及地质条件，井筒采用立井机械化装备，短段掘砌混合作业方式施工。出矸系统选用伞钻、凿井专用提升机、大吊桶、大抓岩机，排矸采用自卸式汽车。砌壁采用MJY3.6/4.5整体金属模板，砌壁段高为4.5m，与深孔光面爆破技术相结合，实现一掘一砌正规循环作业，达到快速掘砌的目的。
　　
　　五　“四同时”施工应注意的问题
　　
　　合理安排注浆、冻结、井架安装和凿井的时间、空间关系，尽力做到四者的和谐统一。进而利用有限的空间和时间换取最多的时间，达到缩短建井工期的目的。
　　协调好注浆和井筒掘砌，保证在井筒内壁施工前结束井筒地面预注浆工程。
　　要控制好注浆“S”型孔与冻结管的距离，尽量减少注浆孔施工对冻结壁、冻结强度的影响。
　　合理安排井筒开挖时间，避免出现掘砌时吃冻土和井筒大面积片帮问题。
　　多工程交叉平行施工时要统一协调，相互配合。尽量减少各工程的相互影响，进而缩短建井工期。
　　
　　结语
　　
　　通过“四同时”施工工艺，潘一东矿风井比原计划工期提前近两月，缩短了建井工期，成果显著，产生较大的效益和社会效益。
　　由此得出结论：“四同时”施工时要超前谋划，强化现场管理，统一协调四者之间的关系，才能充分发挥它的优势。