青东矿风井井筒施工技术探讨

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1、青东矿风井井筒施工技术探讨摘要:介绍了青东矿风井井筒的施工概况和地层条件,探讨了冻结井井筒外壁掘砌过膨胀粘土段的施工方法和对策,使井筒施工安全顺利的进行,保证了井筒的质量。关键词:井筒;膨胀粘土;施工技术    1概述    2007年6月13日,青东矿风井井筒冻结段已掘砌至垂深126.25m。根据青东煤矿风井综合柱状图,在132.39m-147.55m和190.2m-211.9m粘土层的厚度分别为15.16m和21.70m。根据柱状图描述情况,其较为致密,块状、塑性大、抗压、剪度低、冻胀量大,尤其是钙质粘土更为突出。为确保井筒安全、优质施工,需采取特殊技术进行施

2、工。    2膨胀粘土层物理特性    通过对国内井筒过膨胀粘土层的调查、分析,根据膨胀粘土层的物理特性和赋存情况,对青东矿风井井筒过膨胀粘土层这一问题,组织了专家会议研讨,探讨对策。  国内有不少井筒固过膨胀粘土层所采取的对策不合适,致使井筒在该段出现不同程度的破坏,其主要表现为:井筒出现“V”字型、一字型、波浪型、垂直型、斜线型、“X”交错型开裂,膨胀粘土挤出裂缝外流,使井壁开裂,井筒有效断面减小,并影响井壁的质量和安全施工,分析其原因,都是膨胀粘土的物理特性所致。  青东矿井表土段采用的冻结技术施工,井壁温度为-8℃,温度低,粘土在低温下冻胀力大。  粘

3、土的膨胀性主要表现在:遇水膨胀和受压塑性变形大。  在累深132.39m~147.55m和190.2m~211.9m,该段地层为粘土层,其较为致密,块状、塑性大、剪度低、冻胀量大,尤其是钙质粘土更为突出。    3过膨胀粘土层的支护机理    由于粘土层的物理性质为遇水膨胀、受冻膨胀、暴露时间愈长膨胀体积愈大、质密、块状、较硬、剪度低,从其物理性质及其影响因素入手解决问题。减少井壁水量、升高井壁温度、缩短井壁暴露时间、快速施工、开挖卸压槽、增强钢筋混凝土强度等方式解决过粘土层的井壁支护问题。    4过膨胀粘土段施工技术    通过对粘土层物理特性的分析,对青

4、东矿井风井过粘土层所采取的技术如下:  (1)施工中采用“先让后抗、抗让结合”的原则,快速通过粘土层。  让:在掘进周边荒径中,开切竖向卸压槽,规格:宽150mm,深200mm,长度为一模段高,间距2m。其内充填芦苇笆,当粘土膨胀时,其膨胀土流入槽内空间,体现出“卸压”的效果。  抗:提高混凝土的强度,原设计该混凝土强度为C40,改为C50;提高钢筋布置的密度,原设计钢筋间排距为宽250×250mm,改为150×150mm;在混凝土初凝时间上,添加早强剂,使混凝土的凝固时间提前,体现出“抗”的原则,使粘土出现膨胀时,能抗住膨胀压力。  (2)减少井壁暴露时间。

5、  ①在掘进方式上组织足够人力、物力、机械强行快速台阶式掘进。先挖超前小井,使井筒中心超前小井低于工作面1m以上,防止井筒空气与井帮温差,融化井壁冰霜的淋水浸泡粘土。然后进行刷帮,释放部分压力。  ②在掘进上组织足够的人力、机械强行挖掘,快速掘进,缩短大循环时间。  ③在支护上采用短段掘进,使用2.2m的小模板浇注,使掘进与井壁浇注的循环时间缩短,使冻结壁暴露时间控制在18小时以内。  (3)调节冻结方式,加强井筒外排冻结孔的流量,减少内排孔冻结的流量,使总冻结流量不变,使井帮冻结温度有所下降,减少粘土层的冻胀力,且不降低总冻结壁的厚度。  (4)加强已暴露井壁

6、位移量的观测,掌握粘土层膨胀速度。  (5)在厚粘土层或膨胀粘土层中施工时,当井帮位移过快或膨胀量大时,在砼井壁与井帮之间铺设25mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板,以缓解粘土层膨胀空间和减少低温对混凝土强度的影响。  (6)提高钢筋混凝土的强度。①提高钢笔筋的配筋量,原设计钢筋间排距为250×250mm,改为150×150mm;②提高混凝土的标号,原设计该混凝土强度等级为C40,改为C50;③添加高效复合早强剂,提高砼的早期强度,使砼的强度24小时内达到设计值的50%以上,72小时内达到设计值的80%以上。  (7)进行冻结变形压力、冻结壁变形、温度、井壁钢筋内力等内容的

7、监测工作,用科学的方法和可靠的数据来指导施工。  (8)必要时在井帮周围挖6~8道深×宽=150×200mm竖向卸压槽,槽内铺50mm厚泡沫板或充填芦苇笆,以缓解冻胀压力。  (9)如井帮位移量过大时,每米增设一道20槽钢井圈,加强外壁支护。井圈铺设在钢筋外侧井帮上,再浇砼以抵抗砼凝固初期来自井帮的压力。  (10)认真检测井帮位移量。在井筒荒径均匀布置四个检测点,每个段高定时测量一次:按十字线方向测量直径量,与原始直径相比,算出井帮总位移量,同时按中线量出相应半径方向的位移差,得出每个点的位移量,作好记录。严格控制井帮位移量不大于

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