陳四樓煤礦北風(fēng)井永久鎖口安全快速掘砌施工

趙逢進(jìn)　田志鵬

【摘要】陳四樓北風(fēng)井永久鎖口11m，井壁預(yù)留風(fēng)道口、安全出口、壓風(fēng)管預(yù)留洞及注漿管預(yù)留洞，施工時(shí)揭露粉砂層，是目前國(guó)內(nèi)已施工永久鎖口最深、地層最復(fù)雜、設(shè)計(jì)最復(fù)雜的礦井。在施工中，采用鋼架結(jié)構(gòu)外敷鋼板封閉的整體風(fēng)道口支架，針對(duì)防片幫、防墜、防下沉等安全及快速施工方面采取了有效的措施，均取得了較好的效果。在整個(gè)施工過(guò)程中，安全、優(yōu)質(zhì)、快速、高效，創(chuàng)造了永城礦區(qū)施工新記錄。

【關(guān)鍵詞】永久鎖口；安全；快速;施工

0.工程概述

河南龍宇能源股份有限公司陳四樓煤礦1997年11月正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬(wàn)噸/年，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為67.4年，為滿足礦井北翼生產(chǎn)通風(fēng)需要，新增加北風(fēng)井。北風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)位于永城市陳集鎮(zhèn)漢臣村，井筒凈直徑Φ5.0m，全深462m，表土段深度376.3m，凍結(jié)深度410m。

鎖口施工利用IVG型臨時(shí)井架，設(shè)計(jì)布置一套單鉤提升。

工廠場(chǎng)內(nèi)自然地坪標(biāo)高為+34.8m，封口盤(pán)面設(shè)計(jì)標(biāo)高+35.6m（±0.0相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+37.0m）。永久鎖口設(shè)計(jì)深度11m。永久鎖口底口標(biāo)高+26.0m；混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30；壁厚1.2m（其中外壁厚度600mm，內(nèi)壁厚度600mm）。井壁結(jié)構(gòu)為雙層鋼筋混凝土。

1.地層特征

根據(jù)檢查孔地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)柱狀圖，陳四樓北風(fēng)井永久鎖口穿過(guò)的地層自上而下為：黃土6.35m、粉砂13.63m，呈土黃色局部略帶肉色含鈣質(zhì)松散狀濕度較大。

2.掘砌施工方案

北風(fēng)井永久鎖口施工采用人工挖土、配合CX-55型挖掘機(jī)挖掘，將土裝入5m3吊桶內(nèi)，用主提JKZ-2.8/15.5絞車(chē)提升，經(jīng)翻矸溜槽落地、鏟車(chē)排土至指定排矸地點(diǎn)。自上而下掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)，從下向上澆灌砼一次施工完成。

永久鎖口－11m ～-1.5m部分按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)施工，同時(shí)預(yù)留風(fēng)道口、安全出口墻部及風(fēng)筒及風(fēng)水管路臨時(shí)出口(1200×1200mm)。-1.5m ～±0部分待井筒落底后再按設(shè)計(jì)施工，同時(shí)預(yù)留安全出口拱部及注漿管、壓風(fēng)管硐口。

3.施工方法

3.1掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)

（1）施工時(shí)采用小斷面臺(tái)階法掘進(jìn)。當(dāng)掘進(jìn)段高夠1.0m時(shí)分段進(jìn)行刷幫，找平工作面，隨之進(jìn)行架圈、掛網(wǎng)、噴漿臨時(shí)支護(hù)工作。井圈由［16加工而成，網(wǎng)片由?6盤(pán)圓焊接而成，網(wǎng)片規(guī)格：1000×2000mm，，網(wǎng)格100×100mm，噴漿厚度100 mm。為確保施工安全，在井架基礎(chǔ)上卡四根?18.5鋼絲繩作為保險(xiǎn)繩懸吊第一道井圈，其余每道井圈之間采用?25鋼筋加工“Z”掛鉤連接，另加?18.5 mm鋼絲繩作為保險(xiǎn)繩。

（2）當(dāng)上一段高按設(shè)計(jì)荒徑掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)好后，方可進(jìn)行下個(gè)段高掘進(jìn)，掘進(jìn)段高1.0 m，隨之進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，直至掘進(jìn)到+25.4m。在掘進(jìn)過(guò)程中，沿水文孔挖超前小井作為降水、排水之用。

3.2鋼筋綁扎、立摸

（1）當(dāng)工作面掘進(jìn)到+25.4m，臨時(shí)支護(hù)完畢后，用水準(zhǔn)儀找平工作面，安裝外壁掘砌施工刃腳，然后按鋼筋設(shè)計(jì)半徑進(jìn)行鋼筋綁扎工作。豎筋采用直螺紋鋼絲套(或綁扎搭接連接)，環(huán)筋采用扎絲綁扎搭接方式，每道接頭扎絲不少于三道，同時(shí)預(yù)埋井筒凍結(jié)段外壁豎筋連接絲頭。

（2）以R=2.53m為半徑鋪設(shè)一圈紅磚，并用水準(zhǔn)儀找平，在紅磚上組裝加工的井圈（?4.96m），并按井筒中心線將其校正，然后沿井圈外側(cè)均布6架通板，通板采用10＃槽鋼加工，通板與井圈之間采用焊接聯(lián)接，然后在通板上架設(shè)第二道井圈，找平校正后利用找平的紅磚在通板之間進(jìn)行段高1.5m的繩捆摸板組裝、固定，用井筒中心線將將模板找正，然后對(duì)稱(chēng)打好撐子加固牢靠，防止?jié)不視r(shí)模板發(fā)生偏離。模板加固牢靠后，沿內(nèi)壁砌筑一周高×寬=600×600mm紅磚墻體，然后預(yù)埋內(nèi)壁鋼筋連接絲頭，鋼筋綁扎完畢后，沿內(nèi)、外壁用黃砂培刃角。

（3）第一段高1.5m澆灌完成后，在通板上架設(shè)第三道井圈，同時(shí)在第二道井圈上依次均布焊接6架通板，然后組裝第二段高模板，找正、加固牢靠進(jìn)行砼澆灌工作。第二段高施工完成后，用同一方法組裝、加固、施工以上段高。

（4）待永久鎖口施工至-2.0m時(shí)，預(yù)留封口盤(pán)梁窩，再施工至封口盤(pán)設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.3混凝土澆灌

永久鎖口設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土配合比經(jīng)永城礦區(qū)工程質(zhì)量檢測(cè)站進(jìn)行試配。水泥選用P.O32.5普通硅酸鹽水泥、中砂、粒徑20~40mm碎石、混凝土中加入適量的NC-P7外加劑，增強(qiáng)砼防水性能。

3.3.1工作平臺(tái)

施工前，先按設(shè)計(jì)提前組裝二層吊盤(pán)，鎖口施工時(shí)吊盤(pán)作為封口盤(pán)施工澆灌工作平臺(tái)。

3.3.2混凝土澆灌

混凝土澆灌利用井口西側(cè)地面混凝土攪拌系統(tǒng)進(jìn)行配置，該攪拌系統(tǒng)配備一臺(tái)JS-1500型攪拌機(jī)，PLD1600型電腦自動(dòng)上料系統(tǒng)，將按配比的砂、石子、水泥、外加劑、水經(jīng)計(jì)量后直接進(jìn)入攪拌機(jī)內(nèi)。攪拌好的混凝土經(jīng)地面加長(zhǎng)溜槽進(jìn)入砼輸送泵，再至吊盤(pán)上的分灰器接溜灰管入模，混凝土澆灌采用對(duì)稱(chēng)入模，分層澆灌，采用127V電動(dòng)振動(dòng)棒分層振搗。

3.3.3風(fēng)道口、安全出口中、壓風(fēng)管洞、注漿管洞預(yù)留

風(fēng)道口、安全出口采用I20工字鋼、[10槽鋼做支架，外敷設(shè)δ=3mm厚鋼板全封閉加工而成。壓風(fēng)管洞、注漿管洞采用δ=30mm木板加工而成。當(dāng)混凝土澆灌到各預(yù)留洞口底口位置時(shí)，按設(shè)計(jì)要求綁扎加強(qiáng)筋，立模找正，加固牢靠，然后進(jìn)行砼澆灌。

3.4模板拆除

當(dāng)?shù)谒亩胃唔艥补嗤瓿珊螅┕と藛T乘坐吊桶至工作面，拆除第一段高井圈及模板，然后利用此模板對(duì)第五段高進(jìn)行背板、加固。依次類(lèi)推，待最后一個(gè)段高砼澆灌完成12小時(shí)后，利用三根模板繩吊懸吊一層輔助盤(pán)作為模板拆除的工作盤(pán)，進(jìn)行剩余段高井圈、模板的拆除工作。拆除的模板要及時(shí)上井，清理、整理、統(tǒng)一存放至指定地點(diǎn)。

4.施工簡(jiǎn)介

北風(fēng)井鎖口9月3日開(kāi)始施工，5日具備砼澆筑條件，施工采用挖掘機(jī)配合人工出矸，兩臺(tái)噴漿機(jī)同時(shí)工作，提高了出矸和支護(hù)速度，減少井幫暴露時(shí)間，確保了施工安全。砼澆灌采用砼輸送泵，提高了澆注砼的速度，10日外壁第一模掘砌施工完成，提前計(jì)劃工期3天完成。

5.結(jié)語(yǔ)

（1）在永久鎖口施工的同時(shí)，提前施工外壁0.6m，將內(nèi)外壁施工縫錯(cuò)開(kāi)，在套內(nèi)壁時(shí)將第一模外壁接茬縫封死，有利于內(nèi)壁封水。

（2）為防止鎖口砂層片幫，采用掛網(wǎng)、噴漿、架設(shè)井圈臨時(shí)支護(hù)，而混凝土澆灌自下向上連續(xù)扎筋、立模，澆灌砼。無(wú)論是永久鎖口的整體性、防水性和井壁之外圍抱力，都能滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）在永久鎖口施工時(shí)，在地溝槽底板位置鎖口一起施工小壁座，同時(shí)預(yù)埋凍結(jié)段外壁、內(nèi)壁搭接鋼筋，使永久鎖口與凍結(jié)段外壁連接成一整體，同時(shí)在四個(gè)井架基礎(chǔ)上卡四根?18.5鋼絲繩懸掛各道臨時(shí)支護(hù)井圈，有效的防止鎖口下沉。

（4）鎖口施工采用挖機(jī)配合人工出矸，兩臺(tái)噴漿同時(shí)施工，砼輸送泵澆灌砼，掛設(shè)輔助盤(pán)拆除模板等施方法，提高了施工速度，確保了施工安全。

（5）鎖口施工時(shí)，提前組裝外壁掘砌模板刃腳，可減少井幫暴露時(shí)間，縮短模板一次安裝時(shí)間，同時(shí)可提高井壁接茬質(zhì)量。

（6）風(fēng)道口采用鋼結(jié)構(gòu)整體支架，并與鎖口同時(shí)澆筑施工，可提高井壁整體性及防水性能。[科]