凿井
凿井是指在岩、土中挖掘井筒的工作。又称井筒掘进。井筒是矿井的咽喉,加快其施工速度,对加快矿井建设具有重要意义。
根据岩层稳定程度和涌水量大小,采用普通凿井法和特殊凿井法。
新的煤矿开凿,首先要从地面垂直向下凿洞,此洞为圆口,直径5-6尺,俗称“立井”、“竖井”。开凿过程中,如遇渗水层,旧时多用皂角树板堵塞,此板俗称“打河石板”,板厚3寸,稍宽于渗水层,两端凿有榫齿。使用时,利用板上榫齿咬接,缝隙用矸子泥夯糊结实,继续下挖。如遇砂石散碎地层,要用荆条梢子填塞,并以坑木打圈,固定井壁。凿挖至煤层时,俗称“揭顶”。旧时因大都采用“巷采法”或“房柱式采煤法”,揭顶后,还要趁山坡地势,开挖斜井,亦称“步井”、“井筒”。井筒开挖一边进尺,一边立柱架设井壁顶板。
凿井也叫“井筒掘进”。在岩石、土层中用人力、机械等方法挖掘井筒。包括破碎岩石、装运、井筒支护等工作。
基本信息
- 中文名
凿井
- 外文名
shaft sinking;pit sinking
- 分类
普通凿井法、特殊凿井法
- 包括工作
破碎岩石、装运、井筒支护等
- 定义
指在岩、土中挖掘井筒的工作
- 别名
井筒掘进
- 应用范围
采矿等
普通凿井法
普通凿井法适用于井筒涌水量小于30立方米/小时(m3/h),穿过的岩层或表土层比较稳定,采用凿岩爆破开凿立井井筒的施工方法。普通凿井法施工时,在井口地面安装井架,其顶端架设天轮台,用于悬吊各种凿井设备。整个井筒按所穿岩层的情况分段掘进,可选取长段单行作业、长段平行作业、短段单行作业和掘、砌、安一次成井作业。单行作业所需掘砌设备较少,组织管理较简单,适用性较广;平行作业设备较多,组织管理较复杂,但成井速度快。特殊凿井法是在不稳定的含水地层或在含水量大的稳定地层中,为加固井筒围岩或隔绝水流等而采用的凿井法。
特殊凿井法
特殊凿井技术作为深厚表土不稳定含水地层的井筒施工方法,数十年来在我国得到了很大的发展,我国的冻结法凿井应用之广在世界上已名列前茅;钻井法凿井所竣工的淮南谢桥西风井等深大井筒,更是世界上所罕见的,综合技术达到国际先进水平。
冻结法及钻井法由于其安全可靠,加之近年科技进步不断降低成本,故在新井建设中多采用该两种方法通过不稳定地层。注浆法由于对加快建井速度、降低建井成本意义重大,故在基岩中也多采用。
板桩凿井法
在松散不稳定地层中,预先在掘进断面的外围依次打入特制的板桩,形成一个超前于工作面的临时支护,然后在其保护下进行掘砌工作的施工方法。本法受桩长和打桩能力限制,使用范围有限,多作为处理局部工程事故的措施。
板桩法是将预制的板桩先于井筒掘进工作,预先置入井筒本身设计位置外层,通过板桩稳定地层中不稳定的含水层,流沙层等。在掘进过程中可以形成临时支护,保护内部作业人员安全。此方法具有操作简便、施工准备工序少、成本较低、作业周期短等特点,适用于地表与流沙层相距较近的特殊地理情况。
降低水位凿井法
在不稳定含水层中凿井前,在井筒周围钻若干排水用钻孔,孔内装有带过滤装置的排水管,用潜水泵或压气泵向外抽水,以降低地下水位,减少涌水量,增强地层稳定性的施工方法。
混凝土帷幕凿井法
在井筒周围钻挖槽孔,槽孔达到设计深度并互相连通后,再用垂直导管法在泥浆下灌注混凝土,置换槽孔内的泥浆,并使各槽孔内的混凝土相互衔接,形成一个封闭的、具有一定厚度和强度的圆形混凝土帷幕结构,在其保护下掘砌井筒,可顺利通过不稳定表土层。本法具有工艺和设备简单,钢、木消耗少,准备期短等优点。
又称渗透墙技术通过前期施工作业的方式,在目标井筒外浇筑一个混凝土构成的人工帷幕,以此为掩护进行正常的掘进作业。此方法对于施工的深度有明确限制,一般在80m以内的底层中适用程度较好。
冻结凿井法
在开凿井筒前,将井筒周围含水层用人工制冷方法,冻结成封闭的圆筒形冻结壁,以抵抗地压并隔绝地下水与井筒的联系,在冻结壁的保护下进行掘砌作业。此法虽然需用设备较多,工期长,工作条件较差,成本较高,但安全可靠,施工技术较成熟。也可用于其他地下工程。
深井冻结由于冻结孔的过大偏斜或孔距超近,将影响冻结壁的交圈效果或造成冻结管断裂,因此需有较高的垂直度要求。
保持冻结管在施工全过程的完好,关系到工程的成败,它主要取决于冻结壁的变形和所使用的冻结管对此变形的适应能力。前者的影响因素有冻结壁的厚度及其平均温度、地压值大小、施工段高和段高暴露时间等,需要通过采用合理的设计理论和方法来解决。后者可采取改善钢材的低温性能、降低冷脆温度转化点,提高管材强度和韧性来防止断管发生,也可采用提高对变形的适应能力来选择材料和合理的接头形式以达到防止断管的目的。这些研究成果已分别在深井工程上应用,取得了良好的效果。
冻结法主要针对底层含水量较大的区域。在施工开始前,先使用人工制冷的方式对预定井筒的位置进行冷冻处理,使地层水分冻结成相应强度的冻结层,在冻结层在力学基础上达到平衡状态后,再对其进行掘进工作,完成对于矿井井筒的开凿。此方法安全简单,适应性强,缺点是冻结工作具有较强的专业性,需要相关人员协同才能进行操作,同时成本较高。
注浆凿井法