就常村煤矿立风井位置及施工方法的优化

来源:用户上传      作者: 王云福

　　【摘 要】 本文是作者结合自己所做实际工程，对煤矿施工中关于立风井施工的方法、优化、立风井位置调整方案的主要几个问题，针对这些问题做了具体分析与介绍，可供同行参考。
　　【关键词】 立风井 施工方案 设计 优化
　　随着我国社会经济的快速发展，各行各业的竞争越来越激烈，那么，作为煤矿工程施工单位，要想持续良好的发展下去，就必须始终坚持？安全生产，质量第一的原则，只有质量得到了保证，施工企业才会发展的发展的更好，所以，质量是至关重要。
　　1 关于立风井位置
　　1.1 初步设计立风井位置
　　鉴于矿井为高瓦斯矿井，水文地质条件中等，在浅部设回风立井既可缩短通风距离，避免下行风，又便于万一发生灾害时井下人员能安全快速撤离；矿井首采区上山长度大，设浅部回风井可缩短贯通距离，有便于建井多头施工，缩短建井工期；浅部设总回风巷，立风井可服务几个采区，以减少采区风井数，延长立风井服务年限，同时为避免压煤，故初设确定立风井位于煤层露头以外，高沟村西北约定300m处，井口坐标为：X=3827822.000；Y=38373323.000；Z=+2235.500m。风井落底±0.000m水，经回风石门与首采区回风上山相接。根据地质报告资料，立风井井筒全部位于新生界及基岩风化带地层中，水文地质条件不很好。
　　1.2 风井检查孔地质报告结论
　　据129勘探队提交了《风井检查孔地质报告》，报告审查意见书认为：常村煤矿立风井井筒检查孔工程地质条件不良，新生界地层全部为松散软岩类，并赋存松散砂砾石含水层，井筒需要采用特殊凿井法施工。就立风井位置及施工方法论述如下。
　　2 风井位置调整方案
　　（1）立风井位置调整方案1：在初设风井广场内将风井井口位置向采区上山方向（北东490）平移53m，风井落底±0m，位于L4灰岩以上11m的细粒砂岩中，风井距井检孔67m。风井广场煤柱线与初设有少许出入，但不影响首采工作面位置，井底回风石门减少53m，按概算指标可节省投资29.56万元。缺点是距井检孔67m，影响到井检孔资料的准确性。
　　（2）立风井位置调整方案2：在初设风井广场内，将风井进口位置向采区上山方向平移山35m，风井落底标高+5.0m，仍位于L4灰岩以上11m的细粒砂岩中，风井距井检孔49m，风井广场煤柱线不影响首面开采，风井井筒工程量减少5m，但采区回风上山斜长增加7.7m。风井落底位置距新生界松散地层由方案1的19.23m减少到14.23米。该方案的缺点是改变了矿井及首采区回风水平的标高，增加了采区回风上山的斜长，首采区上山斜长原本就长，这对施工不利，还将影响接替采区总回风水平。根据井检孔地层柱状图和井检孔地层部面图，初设立风井落底+0m标高，正位于石岩系太原组L4灰岩中，围岩属于Ⅰ类强稳定岩层，工程地质条件良好，但L4灰岩为岩溶裂隙承压含水层，富水性强，水位标高+171.51m，涌水量预计达186m3/h，占井筒全部涌水量218m3/h的85.3%，这显然不利于井筒和井底石门施工。因此，设计认为立风井位置应作适当调整，调整后立风井落底位置需要足距L4灰岩强含水层的防水岩柱要求。
　　立风井井底防水岩柱厚度计算如下：ha≥h1+h2，式中：ha――防水安全岩柱厚度，m；H1――导水破坏带厚度； H1――阻水带厚度；由于风井井筒位置不在所采煤层上下，因此本次计算过程中不考虑导水破坏带厚度，则ha=h2。
　　阻水带厚度计算：H2=P/Z，式中：h2――阻水带厚度，m； P――作用在底板上的水压，MPa（P=ρgh） ； Z―――阻水系数，泥岩为0.1-0.3Mpa/m，取0.2Mpa，则h2=（1000×10×171.51×10-6）/0.2=8.6m。（式中ρ为1000kg/m3，g为10m/s2，水位标高+171.51m，h为1717.51m，Z取0.2Mpa）
　　因此，计算防水安全岩柱厚度为8.6m，考虑一定的安全系数取10m。
　　立风井井口位置及风井施工方法的优化，风井井口位置平移方案和井筒施工方法各有优点，通过计算和论证，最终确定立风井的井口位置和施工方案，使立风井井口位置合理，井筒凿井施工技术先进可行，又安全可靠，节省施工工期，还经济合理，得到建设方和有关专家的高度好评。综合上所述，设计推荐方案1。调整后，风井井口坐标为：X=3827856.771；Y=383873363.000；Z=+223.500m。同时，风井广场布置进行合理调整，将风硐和风机房移至井筒南侧，可避免风井广场压煤。
　　3 冻结法施工的优缺点
　　3.1 初设对立风井施工方法的初步考虑
　　在矿井初步设计中，根据井田地质勘探报告，立风井全部处于新生界松散层及基岩风化带中，水文地质条件不清，根据邻近矿井施工预测，可能有流砂层等不良地质情况出现，考虑采用全段冻结法施工，其优点是：（1）冻结法技术成熟，施工可靠性高，能有效解决新生界松散地层中复杂水文地质条件问题。（2）冻结法施工受不可预测干扰因素少，井筒施工工期有保证。当然，冻结施工也有自身固有的缺点：（1）双层井壁，风井井筒净直径4m，净断面12.6m2，D摆=5.5m，S摆=23.8m2，井筒工程量较大。（2）冻结费用高，双层井壁，材料消耗多，投资较大。初设概算风井冻结费584.7万元，凿井工程费537.3万元，合计1122万元。以考虑采用普通凿井法。井筒掘进断面较小，仅17.3m2，工程量及投资较省。
　　3.2 立风井可供选择的施工方法
　　普通凿井法：根据井检孔地质报告，将立风井井口位置移位，如前述风井位置方案1、则井筒落底于L4灰岩以上11m的细粒砂岩中，避开了太原组中的强含水层，井筒涌水量仅来自新生界地层中的6个含水层，而新生界水层井筒涌水量小，仅32m3/h，同时，立风井落底标高±0m，井筒较浅，井深223.5m，采用强排措施是有可能的，则井筒施工可用特殊凿井法施工；基岩风化带岩芯破碎，推定围岩分类属于Ⅳ类弱稳定岩层；井筒落底±0m水平为L4灰岩，工程地质条件属于Ⅰ类强稳定岩层，但涌水量很大，井筒施工需预先采取注浆堵水等治水措施。
　　4 结语
　　综上所述可知；煤矿工程的地质条件极为复杂，会经常受到各种因素的影响，所以要加强质量控制，要始终坚持“安全生产，质量第一”的原则，做好煤矿立风井位置的安排尤为重要，只有这样煤矿工程的质量才会提高，才能安全生产。
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