立井井筒施工.ppt

1,立井井筒施工,第二篇立井井筒工程,矿山建设工程,2,我国立井井筒的特点,表土层厚,千米立井越来越多，如济宁唐口煤矿、孙村矿风井等。,1、50年代平均井深为200300m，井径为4.0m左右。,井筒深度大，井径大,2、70年代平均井深为400m左右，井径为6.0m左右。,3、90年代平均井深为500m以上，井径为6.08.0m。,沿海地区达300400m，山东巨野矿区表土超过500m。,水文条件复杂,3,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。,4,2.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。,5,3.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４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。,6,1988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米马头门（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。,7,立井施工的主要工序,立井井筒掘进,砌壁工作,安装工作,表土段掘进,基岩段掘进,,普通法,特殊法,,,形成地下空间,,永久支护,,安装井筒装备,采用何种临时支护,钻眼爆破、装岩、提升排矸、井筒支护、涌水治理、其他辅助作业、井筒安装、施工方式,8,5立井井筒表土施工,表土的概念,在建井过程中，覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表土层。,表土的分类,砾石、砂、粉砂、流沙等,1、松散性土层,3、大孔径表土,4、其它特殊土层,2、粘结性土层,粘土、砂质粘土,粉土颗粒，含石膏、碳酸钙等胶结质,膨胀性粘土，含高岭石、蒙脱石等,临时锁口,井颈最上部的临时井壁和井口临时封口框组成临时锁口。在建井完成并拆除临时井架后，再拆除临时锁口，砌筑永久锁口或与井塔基础连成一起。,9,永久锁口,井颈最上部的永久井壁和临时封口框组成永久锁口。在建井后期，锁口不再拆除，仅拆除临时锁口框。,材料,3060工字钢铺设于锁口圈上或独立于井口附近的基础上，梁上放置井圈，挂上普通拉钩或钢丝绳，钢筋，用以吊挂临时井圈或永久井壁。,基本要求,1、临时锁口的标高要尽量与永久井口标高一致；,2、锁口框的位置必须避开井内测量中心线和边线；,3、锁口框下的垫木或垫砖铺设面积要考虑上体承载能力；,4、避开两季施工，砌排水沟或挡水墙。,二、井筒锁口施工,立井井筒表土施工,10,钢结构临时锁口1－钢梁2－U型卡子3－井圈4－挂钩5－背板6－垫木,11,井圈背板施工法（临时支护）,1、掘进,风镐掘进，人工装土；先用简易设备后用凿井专用设备提升。挖土可用铁镐铁锹。若土层坚硬可配以风镐，必要时，甚至可打浅眼、放小炮崩碎,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,全断面分层开挖,12,井圈背板施工法（临时支护）,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,2、支护（临时支护）,（1）井圈用[12以上做成612节井圈组成一圈，其直径等于掘进直径，节与节之间用螺栓连接。,（2）挂钩Z形拉钩用Φ16圆钢冷弯制成，长1.2m。,（3）背板51601500（圈间距为1200）。,3、砌筑井壁,段高不超过30m，自下而上拆一圈砌一节井壁，直到井口；此后进行第二段高施工。,13,吊挂井壁施工法,1、掘进方法,先挖井筒中心，后掘周帮，周帮挖够之后，铺设托盘、吊挂钢筋、立金属模板、测量找正稳模、浇灌混凝土，最后安好接茬板进行井壁合茬,2、临时支护,特制钢模板；直径25mm螺纹钢加工的钢筋钩子上段为钩、下段为环状；段高取24m。,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,3、永久支护,滑模套壁施工内层井壁,14,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,注意事项,1、吊挂井壁是自上而下进行的，所以要求井壁上部应有壁座或永久混凝土锁口，并预留出吊挂井坠生根钩子；2、井壁接茬要严，混凝土充填要密实；3、接茬较多，井壁整体性较差，一般都采用二次复壁，复壁厚度不小于200mm,15,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,板桩法施工（吊挂井壁与板桩综合施工）,1、板桩材料,钢板桩[18[20，设内外导向圈，长1215m。,木板桩硬木加工，长36m，厚50120mm，宽150200，斜板桩长为1.21.6m。,,2、施工工艺,（3）砌壁采用吊挂井壁法，导向圈、板桩、拉钩全浇注在井壁内，不拆除。,（2）挂好导向圈，依次打入板桩，板桩入土0.50.8m时开始挖土，挖500后用Z形拉钩挂第二圈导向圈。,（1）在距淤泥或流沙11.5m时停止掘进，在上节井壁下预埋1218个生根钩子，以备挂导向圈。,16,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,人工降低水位法,1、工作面超前小井降低水位法,2、钻孔降低水位法（疏干孔）,方形井,圆形筒,,超前工作面1.52.5m，在小井中用泵抽水排入吊桶或排到吊盘上的转水盘中。,在井筒周围或井筒断面内打两个或多个钻孔并深入不透水层，用深井泵或气升泵抽水。,17,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,井外疏干孔降水、锚喷临时支护吊挂井壁法施工工艺,1、按设计要求钻好降水孔，随后进行凿井设备的安装2、根据表土层的实际情况，掘砌段高一般为20m左右3、随掘进随进行锚喷，作为临时支护。喷厚80～100mm，锚杆长1.2m、直径16mm。锚喷段高0.81.5m4、掘完一个段高后即进行浇灌混凝土或吊挂井壁永久支护,18,表土施工的特殊方法（特殊凿井）,冻结法钻井法沉井法,为何产生特殊施工方法,19,冻结管,冻结壁,井壁,测温孔,水文观察孔,井筒,在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈，以防止水或流砂涌入井筒并抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。,冻结法施工,20,1862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。,冻结法施工立井井筒数量统计表,21,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已建成井筒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。目前，我国最深冻结凿井是安徽口孜东矿冻结深度为736米,22,1冻结原理,井筒周围的冻结圈，是由冷冻站制出的低温盐水在沿冻结管流动过程中，不断吸收孔壁周围岩土层的热量，使岩土逐渐冷却冻结而成。盐水起传递冷量的作用，称为冷媒剂。盐水的冷量是利用液态氨气化时吸收盐水的热量而制取的，所以氨叫做制冷剂。被压缩的氨由过热蒸气状态变成液态过程中，其热量又被冷却水带走。可见，整个制冷设备包括氨循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统三部分。,23,1.1一级压缩制冷原理,图中l点表示氨处于饱和蒸气状态，经压缩机压缩变为高温高压的过热蒸气2，再经冷凝器等压冷却，冷凝为高压常温液态氨3，再经调节阀，高压液态氨变为低压液态氨4，进入蒸发器中蒸发，吸收其从地下返回盐水的热量变为饱和蒸气氨，如此循环，产生冷量吸收地热，并将其热量通过冷却器水循环带到大气中去，达到制冷目的。,,,,,,24,1.2盐水循环系统,盐水在制冷过程中起着输送冷量的作用,,1盐水箱；2盐水泵；3集液圈；4配液圈；5、6盐水管；7回液管；8供液管；9冻结管,,,,,,冷盐水,,热盐水,正循环上行吸热反循环下行吸热,在冻结初期可采用盐水正循环方式，待冻结圆柱交圈后改为反循环方式,25,1.3冷却水循环系统,在制冷过程中，冷却水用于冷凝器中吸收过热蒸汽氨的热量使其变为液态氨，同时用于氨压缩机气缸的冷却，保证压缩机的正常运转,1循环水池；2水泵；3冷凝器；4压缩机；5泄水沟,一级压缩制冷冷却水的温度一般应低于20℃，最高不要超过25℃；二级压缩制冷时冷却水温度最好不超过30℃,26,1.4冷却水循环系统,水源井设置的位置，对冻结井筒来说，应在地下水流影响半径以外，一般距冻结井在300m以上，而且要在水流方向的上方（上游）以防影响井筒的冻结。一级压缩制冷冷却水的温度一般应低于20℃，最高不要超过25℃；二级压缩制冷时冷却水温度最好不超过30℃,27,2冻结参数的确定,确定地压,P计算深度处地压，MPaH计算深度，m,冻结壁厚度,r冻结壁内半径（井筒掘进半径）[σ]冻土的容许强度,拉麦公式,古别拉公式,,,,重液公式,,150m,29,3冻结方案,,一次全深冻结,全部冻结管由地面穿过不稳定含水地层，并进入不透水基岩10m以上，供液管下至冻结管底锥隔板之上，实现从地面到需要冻结深度的一次冻结,30,3冻结方案,,一次全深冻结,在采用一次全深冻结方案确定冻结深度时，应将冲积层下面与冲积层有水力联系、含水丰富的基岩风化带同时冻结。对于距离冲积层很近的基岩含水层，厚度不大而且涌水且超过l0m3／h时，也应与冲积层同时凉结。否则，由于冻结深度不够，施工时可能造成涌水淹井事故徐州张集煤矿主副井均因没有一起冻结含水丰富的基岩风化带，在井筒施工到风化带时，造成透水淹井淮北芦岭主井冲积层厚度130．3m，下部133～135m为泥灰岩，裂隙极为发育，涌水量达184m3／h，为强含水层。但冻结深度仅为135m。井筒施工到133m时工作面突然涌水，造成井筒被淹,31,3冻结方案,,差异冻结（长短管冻结）,采取长短管间隔布置的方式，在全部冻结管穿过冲积层后，短管则进入基岩风化带或含水岩层5m以上，长管还需穿过含水岩层并进入不透水岩层l0m以上,不透水岩层,含水基岩层,冲积层,32,3冻结方案,,差异冻结（长短管冻结）,差异冻结方案适用于上部为含水丰富的冲积层，下部为基岩风化带和距离冲积层比较近而涌水量又较大的基岩层。但当岩层中水的流速较大时不宜采用,适用条件,优点,这种冻结方案冷量分配合理，可减少冷冻设备，少打钻孔，加快冻结速度，降低工程造价,33,3冻结方案,,局部冻结,当不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，可采用局部冻结方案。局部冻结较一次全深冻结消耗冷量少，冻结时间短，节省费用,分期冻结是将一个冻结深度比较大的井筒，分成两段或两段以上一般分为两段，按先冻上段后冻下段的次序，待上段冻好并开始掘砌之后，再开始冻下段，上段报砌完时，下段冻结壁已达到设计厚度和强度，具备开挖条件,分期冻结,34,3冻结方案,,单圈冻结双圈冻结三圈冻结,35,5冻结施工,,冻结孔圈径比井筒直径大1.0m～3.0m间距1.0m～1.3m直径200mm～250mm（开孔10～20m直径要大20～40mm）深度比冻结深度大5m～10m，控制偏斜值0.5～1.0m水位观察孔（12个）位置距离井筒中心1m，不影响井筒掘进时测量。深度穿过所有含水层，不大于冻结深度或偏出井筒作用观察冻结圈是否交圈测温孔位置冻结壁外沿界面数目3～4个作用确定冻结壁厚度和开挖时间,钻孔孔施工,36,5冻结施工,,钻孔的防偏、测斜和纠偏,应坚持防偏为主、纠偏为辅的原则,37,5冻结施工,,井筒掘进,冻结井筒的开挖条件,通常当上部冻结壁交圈后，并具有一定厚度，足以抵抗地压时即可进行开挖。开挖后仍需继续积极冻结，以提高下部冻结壁的厚度和强度。但应防止冻结壁尚未交圈的情况下进行开挖,具备以下条件可进行试挖1、水文孔内的水位已有规律的上升并已冒水，2、测温孔内的温度已降至设计要求，证实含水层的冻结壁已全部交圈；3、去路和回路盐水的温度差不超过2℃，4、按不同岩层的冻结速度推算，每一岩层的冻结壁厚度已达到设计要求；5、按不同的冻土温度计算，每一岩层的冻结壁强度已达到设计要求。,38,5冻结施工,,井筒掘进,在未冻结的情况下，一般均较松软可用铁锹、风镐或抓岩机挖掘，直接装入吊桶；采用钻眼爆破方法破碎冻土可以提高生产效率加快施工进度。比采用风镐、风铲等简单施工机具效率提高3～5倍,钻眼爆破原则打浅眼，少装药，松动冻土,风动工具需采取防冻措施,压风过滤干燥法,压气冷凝分离法,,39,5冻结施工,,井筒掘进,掘进段高掘进后未经支护的高度,1．地压。冲积层地压随深度的增加而增加，掘进段高应随深度的增加而相应减小。2、围岩性质和冻结壁强度。冻结壁强度对掘进段高影响很大，冻结壁强度越高，掘进段高可以相应增大。在粗砂、中砂、细砂层和卵石层中，易于冻结，冻结后强度高，不变形，段高可以大些；粉砂、砂质粘土和粘土层，冻结后强度低，而且易产生变形，段高应小一些；钙质粘土和铝质粘土含有大量薄膜水，它们不易冻结，冻结后强度低，膨胀变形量大，只能采用小段高,掘进段高的主要影响因素,40,5冻结施工,,井筒掘进,3、冻结管偏斜。冻结管偏斜后，使冻结壁的有效厚度减薄，因而段高要相应减小。4、冻结壁几何尺寸。冻结壁的几何尺寸是指冻结壁的内直径、厚度和圆度。冻结壁的内直径小，厚度大和圆度好时，抵抗地压性能好，掘进段高可以适当大一些，否则掘进段高应减小。5、掘砌速度。掘砌速度快，冻结壁暴露时间短，变形量小，段高可以适当加大，否则段高应减小。,通常在冻结壁稳定的情况下，砂层、卵石层宜按制在10m以内；砂质粘土层不应超过5m；粘土、钙质粘土、易膨胀粘土等地层宜控制在2.5m以内,41,5冻结施工,,井壁砌筑,复合井壁又称多层井壁或组合井壁，它是由两种或两种以上的普通井壁不计壁后充填层组成的复合体，形成多层结构。,外层井壁,充填层,内层井壁,塑料夹层,冻结壁和外层并壁30～100mm之间为充填层。此间需充填密实无缝隙。若外层井壁选用现浇钢筋混凝土时，充填层采用聚苯乙烯泡沫板为最佳,外层井壁与内层并壁2050mm之间为塑料夹层,42,5冻结施工,,井壁砌筑,混凝土外层井壁施工,下混凝土可采用管子（100m和吊桶,模板,弧形装配式金属模板,金属伸缩式活动金属模板,,冻结井筒现浇混凝土振捣要采用插入式高频振捣器，捣固工作应设专人分片负责，分层均匀捣固,43,5冻结施工,井壁砌筑,混凝土内层井壁施工,目前应用较多的是液压滑升模板。它主要由模板、滑模盘和滑升动力装置组成。模板高度一般在1.4m左右。液压滑升摸板可以实现混凝土连续浇灌，连续滑升,一听滑升过程中，能听到沙沙声二看观察刚脱模的混凝土表面无流淌、破裂、拖拉变形现象，且有水光三摸脱模强度用手按有硬感，砂浆不粘土,44,钻井法施工,利用钻井的钻头破碎岩石，以循环泥浆排除岩屑，冲洗钻头，并依靠井内充满的泥浆保护井帮不致坍塌。当钻井完毕后，自地面将预制的井壁在井口一节一节依次连接起来，并在泥浆中悬浮下沉，进行永久支护,优点1钻井法凿井的全部工作在地面进行，彻底改变了长期所采用的打眼放炮人工出矸的井下作业方式，从根本上摆脱了普通凿井法的井下作业环境，改善了工人的劳动和安全条件2实现了凿井综合机械化和部分自动化，免除了一切井下繁重体力劳动，提高了劳动生产率，降低劳动强度，加快了建井速度。3井壁采用地面预制的方法，井壁质量好，强度高，减少了井筒维护和排水费．4钻井法不但能钻凿不稳定松软岩层，而且能钻凿稳定的硬岩层,钻井法凿井的主要工艺过程有钻进、泥浆洗井护壁、下沉预制井壁和壁后注浆固井等。,45,钻井法施工,钻井法凿井是利用钻井机（简称钻机）将井筒全断面一次钻成，或将井筒分次扩孔钻成。我国目前采用的多为转盘式钻井机。图为我国生产的AS-9/500型转盘式钻井机的工作全貌。,天车,钻塔,大钩,转盘,46,钻井法发展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钻凿的煤矿立井井筒是淮北朔里南风井，直径4.3m，深90m。1984年施工钻井直径9.3m，成井直径7m，深469m的淮南谢桥西风井一类的深大井筒，并实现全套设备国产化，综合技术达到国际先进水平。安徽省板集矿主风井钻进的深度已达到了660米，建成后将是新的世界纪录,47,潘三西风井，成井直径6.0m，钻井直径9.0m，深度508.2m，穿过440m表土层，其中有168m强膨胀性粘土层，该井具有典型的代表性,48,,49,我国钻井法施工300m以上深井明细表,在竣工的55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1个，总长度1.3万m.,50,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。,1井筒的钻进,51,1井筒的钻进,钻井法施工,井筒钻进是个关键的工序。钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻到基岩，在基岩部分占的比例不大时，也可用超前钻头一次钻到井底；而后分次扩孔至,基岩或井底。超前钻头和扩孔钻头的直径一般是已固定的，但有的钻机（如BZ-l钻机）可在一定范围内调整钻头的钻进尺寸。这样就可以选择扩孔的直径和次数。选择的原则是，在转盘和提吊系统能力允许的情况下，尽量减少扩孔次数，以缩短辅助时间。,52,钻头破碎下来的岩屑必须及时用循环泥浆从工作面清除，使钻头上的刀具始终直接作用在未被破碎的岩石面上，提高钻进效率。泥浆沿井筒自上向下流动，洗井后沿钻杆上升到地面，这种洗井方式叫做反循环洗井。,钻井法施工,2泥浆洗井护壁,53,洗井循环泥浆方式排渣护壁泥柱压力大，平衡地压力，泥皮可以堵塞裂隙、防止片帮冷却钻具,泥浆的另一个重要作用，就是护壁。一方面是借助泥浆的液柱压力平衡地压，另一方面是在井帮上形成泥皮，堵塞裂隙，防止片帮。为了利用泥浆有效地洗井护壁，要求泥浆有较好的稳定性，不易沉淀；泥浆的失水量要比较小，能够形成薄而坚韧的泥皮；泥浆的粘度在满足排渣要求的条件下，要具有较好的流动性和便于净化。,2泥浆洗井护壁,54,井壁在地面制作。待井筒钻完，提出钻头，用起重大钩将带底的预制井壁悬浮在井内泥浆中，利用其自重和注入井壁内的水重缓慢下沉。,钻井法施工,3下沉井壁,55,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。,56,固井充填调整、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,4固井充填,57,,钻井法施工的主要工艺过程,钻进,泥浆洗井护壁,下沉预制井壁,壁后注浆固井,,,,,,58,沉井法施工,沉井法是属于超前支护类的一种特殊施工方法，其实质是再井筒设计位置上，预制好底部附有刃脚的一段井筒，在其掩护下，随着井内的掘进出土，井筒靠其自重克服其外壁与土层间的摩擦阻力和刃脚下部的正面阻力而不断下沉，随着井筒下沉，在地面相应接长井壁，如此周而复始，直至沉到设计标高。这种凿井方法称为沉井法。,,1－井架；2－套井；3－触变泥浆；4－沉井井壁；5－压风管；6－压气排液器；7－吸泥管；8－排渣管；9－高压水管；10－水枪,59,沉井法发展自1952年到1994年底为止，我国煤矿应用沉井法施工的井筒约160个，其中淹水沉井38个，沉井累计下沉深度超过5.0km。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。,60,沉井法发展由于工艺简单、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。,沉井平面长69米，宽51米，下沉深度为58米，体积20.4万立方米,列世界最大沉井。列世界第２的美国费雷泽诺桥的沉井体积为15万立方米,江阴长江公路大桥北锚沉井,61,62,1普通沉井,沉井外不用泥浆护壁，沉井内不充水，工人在沉井的保护下在井内直接挖土掘进。随着挖土工作的进行，井壁借自重克服正面阻力和侧面阻力而不断下沉。随着沉井的下沉，在地面不断接长沉井井壁。,沉井法施工,表土层30m,63,沉井法施工,2淹水沉井,在沉井井筒内灌满水，保持井内外的水压平衡，防止从刃脚处涌砂冒泥及地表塌陷；以预先做好的套井作为支撑圈以防止和纠正沉井过程中的偏斜；在井筒外壁的环形空间内灌满触变泥浆或施放压气，减小沉井侧面阻力；靠井壁自重，使刃脚插入土层，经水下破土、排矸克服正面阻力使井壁不断下沉；边下沉，边在井口接长井壁，直至井筒穿过冲积层，使沉井刃脚落于基岩上；再封底、固井之后，转入基岩段普通法施工。,,可用于流砂厚度大、涌水量大且不含较大卵石和砾石层的冲积层,64,淹水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并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。,65,1、用汽车起重机提升,表土施工方法选择,1、稳定表土应用普通法,2、对淤泥地层应用板桩法,3、不含流沙、砾石层可用人工降低水位法和注浆法,4、含流沙层可用冻结法、沉井法,5、较大含水砂层用冻结法,表土施工时的提升方法,3、用简易龙门架提升,2、利用三角架提升,4、用帐幕式井架提升,5、利用标准凿井井架和专用提升设备提升,6、先用简易设备后用凿井专用设备提升,7、直接利用永久井架和永久提升设备,三、表土施工方法,立井井筒表土施工,66,,淮南矿业集团潘北煤矿利用永久井架凿井,67,,思考题,立井井筒表土段施工的两类基本方法冻结法凿井的三大循环系统冻结法凿井的4种冻结方案冻结法施工中采用的井壁形式各部分的作用钻井法的主要工艺过程钻井法凿井中泥浆所起的作用沉井法凿井的主要工艺过程,