劉 寧

（中煤礦山建設(shè)集團有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230071）

礦山豎井在前期的建井工程施工中，需要設(shè)計布置臨時鑿井系統(tǒng)，根據(jù)臨時鑿井井架的不同形式，衍生出不同的施工方案。傳統(tǒng)的工藝布置為先期I-V型鋼結(jié)構(gòu)臨時井架，待鑿井作業(yè)完畢，再施工永久混凝土井塔，造成占用井口時間長、設(shè)備和資金占用量大、工序轉(zhuǎn)換頻繁、管理難度大的缺點。在濱海超深豎井工程施工中，探索利用永久混凝土井塔鑿井與凍結(jié)平行作業(yè)的方式，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

濱海礦業(yè)副井井筒設(shè)計深度1326m，井徑6.5m，凍結(jié)法鑿井，設(shè)計凍結(jié)深度82m，井塔結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計外形尺寸為21.5m×17.0m，提升機大廳層標(biāo)高+35.0m，總高度為50m。

本工程副井井筒設(shè)計施工深度深，屬超深井掘砌施工，機械化施工水平要求高。豎井建設(shè)工程包含土建、凍結(jié)、礦建、安裝等專業(yè)領(lǐng)域，存在多專業(yè)平行交叉作業(yè)，工程安全管理、現(xiàn)場協(xié)調(diào)難度大，對施工單位現(xiàn)場管理水平和綜合施工能力要求較高。同時，井筒地處海邊，地下水礦物質(zhì)含量較高，深部地溫高，受潮汐影響的含鹽地下水對凍結(jié)施工、井壁混凝土澆筑、工作人員施工、施工機械設(shè)備高效運轉(zhuǎn)等方面均有較大的影響。

2 施工總體規(guī)劃

為縮短建井工期，提高施工效率，本次豎井建設(shè)工程利用永久混凝土井塔鑿井，凍結(jié)、土建、鑿井平行交叉作業(yè)。具體施工工序如下：

（1）組織土建工程施工隊伍進場施工井口的混凝土井塔外圍樁基，同時由凍結(jié)單位進行井口范圍內(nèi)凍結(jié)鉆孔的施工。井口外的地面凍結(jié)站及溝槽、礦建穩(wěn)絞等大臨設(shè)施相關(guān)籌備工作，與土建樁基工程平行施工。

（2）土建井塔施工完畢樁基、承臺等基礎(chǔ)工作，進行至鑿井所需混凝土井塔主體結(jié)構(gòu)平臺施工結(jié)束后，交由礦建隊伍進行鑿井天輪平臺、翻矸臺安裝，形成鑿井施工大臨設(shè)施。與此同時，井口外的凍結(jié)站安裝調(diào)試、礦建穩(wěn)絞相關(guān)準(zhǔn)備工作在井塔鑿井所需平臺土建工程施工完畢前完成，待井塔鑿井設(shè)施安裝前，開啟凍結(jié)站進行凍結(jié)。

（3）井塔土建施工至鑿井所需平臺并做好周邊安全防護，鑿井設(shè)施安裝完畢，待凍結(jié)圈閉合后，水文孔持續(xù)冒水7d后即組織進行井筒試挖。

（4）土建井塔繼續(xù)進行上部混凝土結(jié)構(gòu)施工，同時，礦建豎井轉(zhuǎn)入下部井筒的正式掘砌作業(yè)。凍結(jié)站開機進行維護凍結(jié)，保證凍結(jié)段的豎井施工安全。

3 施工工藝

3.1 豎井凍結(jié)施工

3.1.1 凍結(jié)采用主圈孔加輔助孔的凍結(jié)方案

主圈孔采取長短腿布置。長腿至凍結(jié)深度，深82m；短腿過強風(fēng)化帶，深54m；輔助孔過表土層第一層粉質(zhì)粘土層，深15m。

在考慮了凍土的發(fā)展速度和凍結(jié)壁設(shè)計厚度、強度、巖石凍結(jié)以及施工時的安全放炮距離等因素后，副井主圈孔開孔間距確定為1.09m，至荒徑距離為1.2m。

凍結(jié)孔數(shù)48個，設(shè)計2個水文孔、3個測溫孔。

3.1.2 加強措施

（1）針對海水潮汐及周圍養(yǎng)殖場抽水影響，設(shè)計增加一圈輔助孔以加強凍結(jié)壁的厚度設(shè)置及封水效果，輔助孔開孔間距確定為1.96m，距荒徑距離為0.7m。

（2）防止含鹽海水影響凍結(jié)效果，采取加大鹽水流量的措施，確保凍結(jié)壁早交圈。凍結(jié)管選用Φ140×5mm。配備LG25L20SY型雙機雙級螺桿式冷凍機兩臺，配備SWL-2010B型蒸發(fā)冷一臺及相關(guān)水源井水泵及清水泵。

3.2 土建混凝土井塔施工

副井井塔基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，深度50m，樁基直徑800mm，根數(shù)29根。承臺梁頂預(yù)計標(biāo)高-2.0m，高度1.5m。井塔軸線尺寸為21.5m×17m，層數(shù)六層（含屋頂），高度50m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋砼框架剪力墻結(jié)構(gòu)，中間有柱，無變截面。

土建施工中科學(xué)合理安排工作面，均衡分配勞動力，組織好穿插流水作業(yè)，確保按合同工期完成施工任務(wù)。

工程主體采用滑模工藝施工，各層梁板采用降模方法施工。屋面梁板利用操作平臺常規(guī)方法支設(shè)模板砌筑。

基礎(chǔ)采用長螺旋鉆機成孔的鉆孔灌注樁，現(xiàn)場混凝土澆筑采用商品混凝土，垂直運輸設(shè)置一臺QTZ63塔吊。

3.3 豎井掘砌施工

采用新型深孔爆破工藝，普通鉆爆法施工。利用布置在井口的+27m、+28.886m水平的永久副井混凝土井塔布置臨時鑿井系統(tǒng)，主提升采用JKZ-5.0/22新型鑿井專用提升機（設(shè)計最大靜張力400kN，配備2×1600kW電機），配8.0/6.0m3吊桶（8.0m3吊桶提升高度可達(dá)900m），副提升采用JKZ-3.5×3/20提升機配4.0/3.0m3吊桶，提升矸石、人員及物料。混凝土井塔鑿井設(shè)施立面布置圖如圖1所示。

圖1 混凝土井塔鑿井設(shè)施立面布置圖

為確保施工安全，井筒中布置三層鑿井吊盤，上層為懸吊裝置并增設(shè)保護裝置，下層盤上設(shè)置一臺新型抓巖機出矸。6臺JZ-40/1500WX變頻控制鑿井穩(wěn)車懸吊吊盤，采用四臂豎井全液壓鑿巖鉆機（SDR）鉆眼，MJY-6.5/3.8型大段高整體金屬液壓模板砌壁，由地面3臺JZ-25/1300鑿井穩(wěn)車懸吊，DX-4.0/3.0m3底卸式吊桶下放混凝土。動力、信號等電纜均懸掛在鋼絲繩上，壓風(fēng)、供水管井壁固定，排水管井壁固定，水泵電源電纜由一臺JZ-16/1000鑿井穩(wěn)車懸吊，并在井筒中部設(shè)置轉(zhuǎn)水站。新型液壓豎井鉆機電源電纜由一臺JZ-16/1000鑿井穩(wěn)車懸吊。

前期吊盤上布置DG85-80×12臥泵排水，后期施工時在井筒中下部-700m中段馬頭門處設(shè)置中間轉(zhuǎn)水站，安設(shè)2臺DG85-80×12型臥泵接力排水。

該項目為金屬礦山井筒，考慮到井筒深、水平多、地溫高等因素，施工期間采用FBD-NO8.0型2×45kW對旋風(fēng)機配Φ800mm鐵質(zhì)風(fēng)筒供風(fēng)，另配Φ800mm鐵質(zhì)風(fēng)筒備用。深部施工時，開啟FBD-NO7.1型3×30kW三級對旋風(fēng)機進行加強供風(fēng)。為確保供風(fēng)穩(wěn)定，備齊同等能力的備用風(fēng)機或電機。

4 主要技術(shù)措施與經(jīng)驗

（1）工程應(yīng)選擇大型專業(yè)礦建施工企業(yè)承建，并應(yīng)要求施工單位自身具有礦建、土建、安裝等較全面的施工資質(zhì)范疇，有較豐富的全階段連續(xù)施工組織能力，盡可能減少對外協(xié)作需要，具有全面的、系統(tǒng)性的組織和管理能力。

（2）工程施工應(yīng)選擇科研能力強、對口科研成果豐富并且成果可直接用于本工程的施工企業(yè)承建。針對本工程的特點，能夠有足夠的大型裝備可選用，能合理配套布置大型鑿井施工裝備并進行井筒內(nèi)布置，能針對性地解決超深井施工中的獨特問題，能確保深井掘砌、提升、懸吊、運行安全。

（3）豎井井筒較深，施工中應(yīng)對吊桶快速運行中的穩(wěn)繩擺動現(xiàn)象進行深入研究，從多方面采取有效措施解決提升吊桶在穩(wěn)繩中間位置高速通過時水平擺動幅度過大問題，確保吊桶提升的安全。

（4）井筒地處海邊，針對地下水礦物質(zhì)含量較高的特性，應(yīng)對井筒水質(zhì)進行及時檢測，加強與設(shè)計院溝通，必要時優(yōu)化凍結(jié)站凍結(jié)方案，調(diào)整混凝土井壁結(jié)構(gòu)和混凝土添加劑配比，確保井壁質(zhì)量，嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計圖紙進行施工。

（5）豎井工程靠海較近，應(yīng)對施工單位提出較高的防風(fēng)、防汛、冬季防凍及設(shè)備防腐性要求。工廣場地為沙灘，鑿井施工的穩(wěn)絞基礎(chǔ)布置時要采取加固措施。

（6）在與臨時建筑不沖突的前提下，礦方的永久建筑和永久設(shè)備應(yīng)盡快建設(shè)，縮短礦井建設(shè)工期，降低建井成本。

5 結(jié)論

濱海超深豎井工程在施工工序的安排上，考慮利用永久混凝土井塔鑿井，實現(xiàn)了施工中凍結(jié)、土建、鑿井的平行交叉作業(yè)，改變了傳統(tǒng)的施工工藝，建井工期節(jié)省半年以上。尤其是在北方冬季寒冷土建無法施工的地區(qū)，此種工藝可避免工程冬季停工的影響，有著較高的推廣應(yīng)用價值。

在濱海豎井凍結(jié)段鹽水凍結(jié)中，采取了針對性的凍結(jié)孔布置、調(diào)整鹽水流量、加大設(shè)備配備等措施，工程施工中創(chuàng)新使用了高強度三層鑿井吊盤、新型大直徑5m鑿井變頻提升機，研制了國內(nèi)最大容積的8m3矸石吊桶和4m3混凝土吊桶、新型抓巖機、液壓傘鉆、40t鑿井穩(wěn)車等一系列配套的新型鑿井裝備，實現(xiàn)了超深孔大循環(huán)的鑿井爆破工藝，大大提升了施工效率，確保了超深豎井的順利施工。