1、1杨村煤矿风井井筒过巨厚粘土层施工方案探讨宋玉露（国投新集能源股份有限公司杨村煤矿，安徽 淮南，232164）摘要：杨村煤矿风井井筒采用冻结法施工，冻结深度达800m。因粘土存在蠕变量大、遇水易膨胀、冻土发展速度慢等特点，在井筒施工中极易发生冻结管断裂事故，冻结管一旦发生断裂，冻结管内盐水和循环盐水渗入土体，不仅会影响冻结效果，同时也会造成粘土蠕变继续增大，给风井井筒下步施工造成很大技术难题。本文简要介绍了杨村煤矿风井巨厚粘土层复杂的技术特性，并结合风井实际情况，在保证工程质量和施工安全的前提下，提出了一系列快速通过粘土层的方法和措施。关键词：巨厚粘土层 冻结 蠕变 井帮 1 工程概况国投新集
2、杨村煤矿位于安徽省淮南市凤台县杨村乡境内。井田淮河冲积平原，地势平坦，属全隐伏型煤田，覆盖于煤系地层上的新生界松散层较厚，设计年生产能力 5.0MT/a，采用主、副、风井三立井开拓。表土段及部分基岩段采用冻结法施工，稳定基岩段采用普通法凿井。2 巨厚粘土层技术特性在埋深411.9449.2m为巨厚粘土层，厚度达37.3m，遇水膨胀缩径。该粘土层冻土单轴抗压强度低，含水率27.75%，湿密度1.97 g/cm 3，孔隙比0.83，饱和度99%，比重2.935，液限53%， 塑限28.8%，粘聚力60.03KPa, 内摩擦角24.1度，无侧限抗压强度119.4 KPa，自由膨胀率67%。3 冻结及
3、井壁设计序 号 项目名称 单 位 风 井1 净径 m 7.82 冻结深度 m 800.003 表土段厚度 m 538.9004 最大开挖荒径 m 12.6565 井筒深度 m 986.76 最大井壁厚度 m 2.3537 冻结壁厚度 m 11积极期 32-348 冻结盐水温度强化期 -34-369 冻土盐水温度 -18400m 以上 -810 井帮温度400m 以下 -8-12冻结段 钢筋混凝土11砌壁材料 基岩段 钢纤维+钢筋混凝土（局部槽钢井圈加固）4. 巨厚粘土层施工方案4.1 加强冻结、科学预测冻结效果的好与坏直接关系到粘土层能否顺利通过。风井按照实际情况合理调配冻结机组，本着“强化外
4、排孔及内排孔冻结、维持中排孔冻结、控制防片孔冻结”的冻结理念，根据粘土层掘砌施工进度，及时调整内排孔的供冷量。风井在粘土层揭露前，冻结单位对 430m 关键层位进行了科学计算、分析，冻结壁有效厚度29.89m,冻结壁平均温度-22.9m,预计井帮温度-8.1，实测井帮温度东-9.5、西-9.4、南-8.5、北-8.7，为粘土层施工提供了冻结技术指导。4.2 加强冻结孔保护巨厚粘土层段井筒设计荒径 12.656m,井帮距离外防冻结孔距离最小仅为 0.5m，为避免在刷帮过程中因作业人员操作失误，造成冻结管被风镐击穿事故的发生，在每模井壁施工前，冻结单位参照冻结孔偏斜轨迹图对防片孔位置进行了明显标记
5、，并与凿井单位进行了相关技术交底，杜绝了冻结管被击穿事故的发生。4.3 合理控制段高考虑到粘土易蠕变特点，且随井帮暴露时间延长蠕变量逐渐增大，出现冻结管断裂的可能性也随之加大。为减小冻结管断裂可能性的出现，风井粘土段采用短段掘砌施工方案，根据冻土强度推算掘砌段高不超过 2.85m,现场实际有效段高控制在 2.25m。每模循环时间控制在 24h 内，使井帮暴露时间控制在 18h 内，降低了冻结管断裂发生的概率。4.4 加强井帮温度、位移、底鼓数据监测井帮位移、底鼓数据监测是对冻结效果检验的一项重要方式，风井在巨厚粘土层施工期间，严格监测井帮位移量和底鼓量变化，加强监测频率和测点保护工作，尽可能延
6、长井帮位移和底鼓监测时间，第一时间分析位移量和底鼓量变化趋势，用实测数据为下步施工提供依据。风井在粘土层施工中，实测井帮最大位移量 20mm，最大底鼓量 96mm，符合相关技术要求。4.5 合理设计使用泡沫板风井在粘土层施工时，采用导热系数不小于 0.0271kcal/m.h.、厚度为 75mm 的泡沫板，泡沫板的铺设有效控制了 C75 高强混凝土水化热对冻结壁的破坏，同时也消除了因井帮温度低对井壁养护的影响，释放了井帮初期冻结压力，加强了井壁的抗压能力。泡沫板在使用前，安排有资质的检测单位对其出厂性能进行了检测。泡沫板铺设严格按照接缝严密要求，并采用长度为 150mm 的铁钉固定牢固。4.6
7、 采用混合作业方式为提高掘进机械化效率，缩短粘土装罐的时间，粘土段采用了混合作业方式，使用凯斯CX75SR 液压挖掘机挖掘圈内土，风镐和高效风铲刷帮、修边，凯斯 CX75SR 液压挖掘机和 HZ-4 中心回转式抓岩机装罐。施工时先挖取中间罐窝，再挖四周土层，最后人工刷帮至设计尺寸，确切有效提高了掘进速度。4.7 开挖超前小井巨厚粘土层揭露前，首先利用挖机在井中开挖 1 个深 1m、直径 6m 的超前小井，有效释放了粘土压力。待小井横向位移和底鼓量趋于相对稳定后，在四个方向分别开挖宽 2m、深 1.5m 的测温槽，第一时间掌握了井帮温度，为粘土层施工及时提供技术分析资料。4.8 改进下料方式风井
8、井口原先下料采用卸料台配合轨道施工，为节省混凝土浇筑时间，风井改进下料方式，混凝土通过运输皮带直接进入底卸式吊桶，打灰时间节约了 1/3，方便了作业人员操作，同时也消除了人员在推车过程中带来的安全隐患。4.9 优化劳动组织实行专业工种“滚班制”作业制，定班定量完成施工任务，每个班再进行定岗、定人、定位分工。通过明确分工和奖惩制度，充分调动了整个施工队伍的积极性，实现了精心组织、快速施工。为加强组织管理，每班安排项目副经理以上人员 1 名井下带班，有效提高了施工速度。5结语杨村煤矿风井在巨厚粘土层外壁施工中，采取了加强冻结、勤观测数据、提高施工进度等方法，严格人、机、物管理，确保了井壁施工质量，杨村煤矿风井正是由于科学组织得力，未出现一起冻结管断裂事故，为我国立井井筒顺利通过巨厚粘土层提供了一个成功实例。
