采矿第六、七章

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1、第六章立井沉井法结构设计第一节概述沉井法是在不稳定含水地层中开凿井筒的一种特殊施工方法。我国自1952年到1994年底，应用沉井法施工的井筒以约有160个之多。沉井累计深度超过5.0km，在采用各种特殊方法施工的井筒中居第二位。我国煤矿建井先后采用了各种不同特色的沉井方法约有10种，一次下沉深度已达192.75m，沉井偏斜率仅0.69%。由于沉井法具有工艺简单、需用的设备少、施工准备容易、成本较低和劳动条件好等优点，因此，在煤矿、铁道、城建和海港等工程建设中获得了较为广泛的应用。我国煤矿沉井的发展，大致可划分为两个阶段。第一阶段是20世纪50年代初至20世纪60年代末所建设

2、的沉井。在将近20年中，从初期采用普通料石沉井法开始，逐步发展出多级沉井、载重沉井、震动沉井等多种形式。当时已成为新汶、徐州、淮北等矿区主要过表土的一种特殊凿井手段。该阶段的主要特点是：不用淹水沉井；人工挖凿，吊桶提升；靠增加井壁的自重克服摩擦阻力；沉井速度一般不超过40m。第二阶段是自20世纪70年代初至1994年，以1969年山东黄县洼里煤矿副井首次试用触变泥浆淹水沉井成功为起点，创造了泥浆护壁、淹水沉井、水枪破土、压气提升等新工艺，使沉井技术逐步日臻完善。1975年煤炭工业部在徐州大刘庄组织编制了“触变泥浆淹水沉井施工十项经验”，又于1977年在山东金乡召开了全国沉井

3、技术经验交流会，在总结交流蔡园煤矿副井沉井下沉深度突破百米经验的基础上，对上述十项经验作了修改和充实。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，创造了下沉深度192.75m的全国纪录。该沉井法在济宁、黄县、苏南、藤南等矿区已广为应用，并推广到东北、内蒙及其他地区。这一阶段沉井技术的主要特点是：为了解决摩擦阻力，加大下沉速度，从而发展了触变泥浆淹水沉井，同时，还出现了气囊沉井、冻结沉井和卵石护壁沉井等，使沉井深度大大加深。淹水沉井可使井筒内外的水土压力保持平衡，能有效地防止涌砂冒泥及地表塌陷；由于采用了水枪破土，压气提升，工人无须下井；井壁的制作是在地面井口接

4、长砌筑的，因此可采用钢筋混凝土整体现浇井壁来代替以往的砖石井壁，使井壁的质量得以改善。沉井技术曾在我国华东、华北地区表土层的立井开凿中发挥了重要作用。沉井法在国内外的其他地下工程中，也得到了广泛的应用。如日铁矿业公司有明三井的沉井下沉深度达200.3m，偏斜小于1%。匈牙利的布达佩斯、瑞典的斯德哥尔摩、以及前苏联等地的地铁工程，都曾大量的采用触变泥浆淹水沉井法施工。我国上海在黄埔江引水工程、越江隧道、高层建筑基础和其他工程中，也多有应用。另外，80年代后期至90年代初，我国在内蒙古海勃湾等地的煤矿建设中，还运用这种方法连续施工了多个斜井。一、沉井法分类沉井法通常分为两大类，

5、即不淹水沉井和淹水沉井。(1)不淹水沉井以往煤矿使用的不淹水沉井有普通沉井、壁后河卵石沉井、震动沉井、多级沉井、冻结沉井和壁后泥浆沉井等。(2)淹水沉井淹水沉井是在井筒内灌满水的情况下进行作业的，可使井内外的水土压力保持平衡，施工安全。按减小侧面阻力所采用的方法不同，淹水沉井又可分为壁后泥浆淹水沉井和壁后压气淹水沉井。二、沉井法的适用条件目前已采用过的沉井法，其分类特征及适用条件参见表4—6—1。三、国内煤矿沉井技术特征国内煤矿沉井法施工技术特征参见表4—6—2。第一节沉井井壁结构设计一、设计依据及所需资料1）工程与水文地质资料：（1）沿井筒中心线的预测地质剖面；（2）井筒

6、穿过的含水层（组）数量、含水层（组）的埋藏条件、静水位与水头压力、涌水量、渗透系数、水质、水温、含水层间以及各含水层与地表水的联系和地下水的流向；（3）井筒通过的岩（土）层的性质、埋藏条件和断层破碎带、老空、溶洞、裂隙的特征；（4）松散地层的物理力学性能试验资料；（5）沉井所在地区的地震资料。2）矿井设计所确定的井筒直径3）井筒装备以及其它专业对井筒的特殊要求。4）矿井地面永久与临时的总平面布置，用以确定井筒周围构筑物对井筒的影响。一、设计步骤沉井设计一般按下述步骤进行：1）确定沉井下沉深度与沉井直径；2）根据下沉条件计算确定井壁厚度；3）确定沉井刃脚和井壁结构型式；4）进

7、行沉井井壁与刃脚的强度计算，确定配筋规格和数量；5）确定套井的深度、直径与型式6）确定套井刃脚（若用短段掘砌时应为基座）与锁口的形状及结构。三、沉井井筒设计沉井法适用于冲积层厚度小于200m的流砂、淤泥等含水地层。凡粒径大于300mm的卵石层，或卵石层单层厚度大于8m，或风化基岩以下无隔水层时，不宜采用。(1)沉井井筒尺寸确定1.沉井深度一般要求沉井应穿过不稳定含水层进入风化基岩达到封水的目的。沉井穿过冲积层并进入不透水岩层的深度应符合下列规定：1）沉井的深度小于100m，不得小于3m；2）沉井的深度大于100m，