摘要：立井施工方法分为普通法及特殊法施工，普通法一般采用钻爆法进行施工，表土层施工前需施工临时锁口，临时锁口作为固定井筒位置，封闭井口，安装施工期间封口盘，防止地表水流入井筒，悬吊井壁，防止施工期间井壁滑移所设置的临时安全设施。
关键词：西部立风井；临时锁口；下滑；悬吊
一、项目背景
西部立风井工程为砂墩子煤矿1#、4#煤层开拓及回采期间回风井筒，该井筒设计井深864m，净断面面积为28.26m2，采用钢筋混凝土支护，设计井口标高为+1010m，井底标高为+146m，该井筒设计井筒井口标高为+1010m，实际地表标高为+1002m，实际地表标高较井筒井口设计标高低8m，为保证该工程提前开工及施工期间排矸方便，未采取垫高处理，井架架设于实际地表，在此标高段原始设计未体现临时锁口设计内容。立井井筒锁口段作为井筒悬吊立井井筒第一道壁座以上井壁、封口盘安装及固定井筒位置作用，为保证井筒施工期间井颈段下沉滑移及井口封口盘安装，特对西部立风井井筒临时锁口根据现场实际情况提出优化方案及实施。
二、立井井筒施工在未施工临时锁口所造成的影响
西部立风井井筒工程由于地表实际标高低于设计标高，未按照井筒设计标高作为起始进行施工，以实际地表实际标高作为开口位置，造成设计临时（永久）锁口段位置高于实际开口标高，而实际开口位置为双层钢筋砼浇筑颈井段，为保证井筒颈井段完整性、可靠性，不适用大范围设置临时锁口。该井筒井深864m，共设计有三处壁座，分别位于颈井结束位置（+860.5m），井身结束位置（+617.5m），井底水窝位置（+146m），起到防止井筒井壁滑移，井壁下沉，固定井筒位置作用。
.png)
图1：临时锁口设计位置与实际地表位置示意图
临时锁口对于井筒施工主有以下两点用途：
1.临时锁口起到对颈井段井壁悬吊作用。在井颈段下部第一道壁座未形成前，若无临时锁口设施，井壁受井筒周边围岩应力作用形成向上摩擦力，可防止井壁下沉，但井筒周边围岩应力属不确定因素，其受开挖程度、围岩岩性、井筒涌水量影响，井壁摩擦应力基本无法满足悬吊井壁自重需求，井筒井壁在井壁上部无提升力对井壁进行悬吊情况下，容易造成井筒颈井段施工期间井壁整体滑移、下沉、错位等情况，影响井筒工程质量及井筒后期安全使用；
2.临时锁口作为井筒施工期间封口盘安装平台。立井井筒封口盘是防止井口向井下掉落杂物，保护井上人员安全的结构物，同时作为井筒施工期间升降人员、物料、设备及装拆管路的工作平台，临时锁口作为封口盘安装平台，其承载提升井架自重、井架悬吊，提升期间承载作用力，同时也对井壁起到保护作用；
由以上两点可看出井筒临时锁口设施属井筒关键部位，现为解决井筒井壁滑移，下沉问题，提出于井筒实际开口标高表土层稳定层位施工临时锁口安全设施，根据现场表土层揭露情况及实际标高所在设计位置多方因素考虑提出临时锁口优化设计方案。
三、 优化方案提出
为解决井筒井颈段下部第一道壁座未形成前井壁下沉、下滑问题，提出在井筒施工前设置临时锁口限位安全设施，限位安全设施需有以下几处特性：
①限位安全设施需坐落于地表稳定岩层内，严禁坐落于岩层较为松软土层内，以防止限位设施与井壁整体滑移、下沉，对井筒造成损害。
②限位安全设施需延伸出井筒井壁之外，外部延深部位坐落于稳定岩层内，起到井筒壁座作用，限制井筒下滑，下沉。
③限位安全设施需与井筒井壁连接为一个整体，且需保证连接部位强度满足井壁下沉剪切力要求，故限位安全设施需采用钢筋混凝土结构支护，采用强度较高C35砼进行浇筑处理。
④为解决临时锁口作为井筒施工期间封口盘安装平台问题，提出在第一模施工完毕后，于第一模上部采用砖混结构砌筑一道以井筒内壁为起始，厚度为500mm，高度为600mm井圈，作为井筒封口盘安装平台，同时起到保护临时锁口段钢筋接茬作用。
在此基础上提出两套方案进行分析，比较。
方案一：
①限位安全装置设计与井筒壁座尺寸、结构一致。采用双层钢筋砼支护方式进行支护，外圈半径为4400mm，内圈半径3600mm，外伸800mm，设施四圈环筋，三道竖筋，竖筋、环筋均采用φ20mmHRB400热轧带肋螺纹钢筋，环筋采用16#铁丝绑扎，每环绑扎3道，双丝双扣绑扎，环筋搭接长度不小于35d，浇筑混凝土等级为C35。
②限位安全设施施工完毕后于上部采用砖混结构砌筑一道内径为3000mm，外径为4500mm，厚度为1500mm，高度为1000mm的临时井圈，作为井筒封口盘安装平台。
.png)
图2：临时锁口配筋图
方案二：
①于井筒第一模位置上部四周挖掘一长*宽*高;2800*2000*600mm尺寸基坑，该基坑位于井筒东南、东北、西南、西北方向，每一位置挖设一组，采用双层钢筋砼支护方式支护，横、竖筋均采用φ20mm，型号为HRB400热轧带肋螺纹钢筋，绑扎钢筋间排距为300mm，搭接长度不小于35d，采用16#铁丝进行绑扎，限位安全设施钢筋绑扎期间预留500mm外露接茬，与井筒双层钢筋连接。待限位设施达到初凝强度后开挖井筒颈井段第一模，待开挖一模深度后绑扎井筒钢筋，井筒内外钢筋层需与限位设施预留钢筋接茬部位连接为一体，而后进行浇筑，从而将限位设施与井筒井壁连接为一个整体，起到防止井壁下滑目的。
②限位安全设施施工完毕后于上部采用砖混结构砌筑一道内径为3000mm，外径为4500mm，厚度为1500mm，高度为1000mm的临时井圈，作为井筒封口盘安装平台。
方案分析：
①由经济角度分析。方案二较方案一土方开挖量少，环筋、竖筋、箍筋等钢筋使用量较少，混凝土浇筑量少，单位工程人工消耗量相对减少，由经济角度考虑，方案二相对方案一更为经济合理。
②施工工期、工艺分析。方案二相对方案一工程量较少，施工工艺相对简单，施工进度，工期相对方案一较快。
经分析，方案二更加适用于该井筒，故选用方案二。
四、 施工工艺
1.限位设施施工工艺：在井筒开挖前，采用挖掘机于井筒东南、东北、西南、西北方向各挖掘一长*宽*高2800*2000*600mm基坑，共计四组基坑，采用钢筋混凝土支护，而后采用型号为HRB400，φ20mm热轧带肋螺纹钢筋进行绑扎，绑扎钢筋间排距为300mm，搭接长度不小于35d，采用16#铁丝进行绑扎，形成限位设施钢筋骨架，而后采用C35混凝土进行浇筑处理，留设与井筒双层钢筋接茬连接位置，待限位设施达到初凝强度后开挖井筒第一模，而后绑扎井筒钢筋，井筒内外钢筋层需与限位设施预留钢筋接茬部位连接为一体，而后进行浇筑为一体。
2.井筒第一模施工完毕后，于第一模上部采用砖混结构砌筑一道以井筒内壁为起始，厚度为1000mm，高度为1000mm井圈，作为井筒封口盘安装平台。
五、 优化后所安全及经济技术效益分析
1. 在安设限位设施后，有效防止井颈②-④段井壁下移、下滑及损毁，井颈段工程造价为383万元，此安全设施的应用间接为砂矿减少383万元损失。
2.安设限位设施后，有效防止了井筒在无井口锁口设施情况下井壁下移、下滑，有效提升了工程施工期间安全系数，保证工程施工工程质量，经验证，施工中井筒井壁基本无下滑、下移现象，为井筒下一阶段施工创造了有利施工条件。
3.临时锁口平台作为安装封口盘，同时承载井架自重及井架承载力作用，安设锁口平台后，井筒封口盘已顺利安装，为井下施工安全提供有力保障，提升井筒施工安全系数。
4.此项革新为砂墩子煤矿建井以来首次提出并应用于实际当中，为砂墩子煤矿立井施工提供了可参考经验，同时为整个集团公司立井施工提供宝贵经验。
五、结语
通过施工西部立风井临时锁口，有效防止了井筒颈井段井壁滑移，下沉，保证该工程颈井段工程质量，为井口封口盘安装创造安装条件，为井筒下一阶段施工创造了有利施工条件，为公司立井井筒临时锁口施工提供了宝贵经验。
参考文献：
[1] 杨永迁，大直径立井永久锁口施工技术[J].工程技术，2017,24（6）：21
[2] 陈耀文，冯孝生，立风井锁口施工[J].全国矿山建设学术会议论文选集
论文作者:杜运鹏
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年24期
论文发表时间:2020/3/4
标签：井筒论文; 井壁论文; 钢筋论文; 标高论文; 设施论文; 封口论文; 立井论文; 《工程管理前沿》2019年24期论文;