CN112593576A - 一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，属于矿井通风技术领域，采用了一种围降结合的煤矿回风立井井筒风硐施工方法，采用钻孔喷射注浆法，形成了止水帷幕，在基坑设有吸水井进行降水作业，安全快速施工风硐，基坑内外降水相结合，隔绝了风硐施工期间外部涌水带来的施工影响。同时采用钢筋混凝土灌注桩进行边坡一次支护，加固了风硐两侧的围岩，工作环境相对安全，保证安全的前提下施工风硐。

Description

一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法

技术领域

本发明属于矿井通风技术领域，涉及到一种施工方法，具体为一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法。

背景技术

煤矿回风立井风硐是联接井筒与矿井主要通风机的关键部位，与井筒多呈45°夹角，底板埋深可达12-15m，通常采用明挖法施工，且为了满足凿井施工的需要通常在井筒到底后方能施工。当所风硐所处地层为冲积层，且施工区域静水位较高，在井筒风硐底板以上时，施工作业面处在静水位以下，施工期间涌水，将给施工造成很大困难和隐患。为保证开挖安全，可采用冻结法形成冻结帷幕，但建设冻结站形成冻结系统费用高、工期长。

发明内容

本发明采用了一种围降结合的煤矿回风立井井筒风硐施工方法，在高静水位冲击层条件下进行施工，缩短了施工工期，保证了施工质量。

本发明采用的技术方案是，

一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，该施工方法包括以下步骤：

A、在回风立井井筒井壁向外2m、风硐外壁向外3m的范围施工喷射注浆孔，采用钻孔喷射注浆法，形成止水帷幕，止水帷幕内部区域形成基坑；

B、在止水帷幕周围施工观测孔，观测基坑周围涌水情况；

C、在基坑内施工吸水井，吸水井内放置排水泵，风硐施工期间利用吸水井进行降水作业；

D、在风硐外侧，止水帷幕内侧，施工两排钢筋混凝土灌注桩形成支护结构，钢筋混凝土灌注桩顶部施工冠梁，沿钢筋混凝土灌注桩桩身向下分三层施工支护锚索和砂浆锚固并挂钢板网喷浆；

E、钢筋混凝土灌注桩开挖至风硐底口，进行混凝土铺底，铺设100mm厚的C20混凝土；

F、进行回风立井施工，到底后，准备风硐的测量放线工作，确定风硐开挖范围；

G、进行风硐的施工。

步骤A中采用的钻孔喷射注浆法，其中钻孔直径500mm，孔深15.5m，横向间距300mm，纵向间距250mm，采用P·S32.5水泥，水灰比0.45-0.5。

步骤B中观测孔的数量为4个，分别设置于止水帷幕四周各一个。

步骤C中在基坑左右交叉布置两排吸水井。

所述混凝土灌注桩包括钢筋笼和混凝土，所述钢筋笼包括横向排布为环形的钢筋条及沿着钢筋条纵向排布的钢筋环，所述钢筋笼上设有加固机构，所述加固机构包括加固条，所述加固条呈倒刺状设于所述钢筋笼侧面，所述钢筋笼借助所述加固条增强了与混凝土之间的契合度。

所述加固机构还包括连接座，所述连接座的末端连接所述加固条，所述加固条借助所述连接座设置在钢筋笼的侧面。

所述连接座上设有呈T型分布的卡箍结构，所述连接座借助所述卡箍结构与钢筋条和钢筋环卡扣连接。

所述连接座上设有呈T型分布的环绕部件，所述环绕部件呈螺旋弹簧结构，所述连接座借助所述环绕部件与钢筋条和钢筋环缠绕连接。

所述加固机构设置在钢筋笼下部的三分之一处。

本发明的有益效果是：

1、社会效益

(1)为煤矿回风立井风硐施工提出了新的设计理念和施工方法。

(2)本施工方法解决了回风立井风硐处于冲积层中，且静水位较高、涌水量大等施工难题。

(3)采用钻孔喷射注浆法，形成了止水帷幕，在安全的降水空间内进行快速止水、降水，安全快速施工风硐。

(4)采用钢筋混凝土灌注桩进行边坡一次支护，加固了风硐两侧的围岩，工作环境相对安全，保证安全的前提下施工风硐。

(5)基坑内外降水相结合，隔绝了风硐施工期间外部涌水带来的施工影响。

2、安全效益

(1)钻孔喷射注浆法形成了止水帷幕，隔绝了风硐施工期间的涌水、涌沙，避免了事故发生。

(2)风硐施工前，进行钢筋混凝土灌注桩一次支护，实现了超前支护，在已支护的安全施工区域进行施工，保证了开挖过程的施工安全。

(3)采用一系列技术后，安全快速完成了回风立井风硐施工，尽早形成了矿井全负压通风，满足了井下施工生产需要。

3、经济效益

(1)减少了地面冻结法施工造成的费用高、工期长问题。

(2)尽早形成了矿井全负压通风，加快了建井速度，缩短了建井工期，使矿方可早日投产。

(3)缩短了工序时间，节约了工期，减少了人工费和机械设备使用费。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明回风立井风硐施工方法的平面布置图；

图2是本发明止水帷幕局部放大图；

图3是本发明回风立井风硐支护结构示意图；

图4是本发明钢筋混凝土灌注桩中钢筋笼的结构示意图；

图5是本发明中卡箍结构的示意图；

图6是本发明中环绕部件的示意图；

附图中，1、回风立井，2、风硐，3、喷射注浆孔，4、观测孔，5、吸水井，6、钢筋混凝土灌注桩，7、支护锚索，8、砂浆锚固，9、钢板网，10、钢筋笼，11、钢筋条，12、钢筋环，13、加固条，14、连接座，15、卡箍结构，16、环绕部件。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

具体实施例，本发明为一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，该施工方法包括以下步骤：

A、在回风立井1井筒井壁向外2m、风硐2外壁向外3m的范围施工喷射注浆孔3，采用钻孔喷射注浆法，形成止水帷幕，止水帷幕内部区域形成基坑；

B、在止水帷幕周围施工观测孔4，观测基坑周围涌水情况；

C、在基坑内施工吸水井5，吸水井5内放置排水泵，风硐2施工期间利用吸水井5进行降水作业；

D、在风硐2外侧，止水帷幕内侧，施工两排钢筋混凝土灌注桩6形成支护结构，钢筋混凝土灌注桩6顶部施工冠梁，沿钢筋混凝土灌注桩6桩身向下分三层施工支护锚索7和砂浆锚固8并挂钢板网9喷浆；

E、钢筋混凝土灌注桩6开挖至风硐2底口，进行混凝土铺底，铺设100mm厚的C20混凝土；

F、进行回风立井1施工，到底后，准备风硐2的测量放线工作，确定风硐2开挖范围；

G、进行风硐2的施工。

其中，钻孔喷射注浆法就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成止水帷幕。

其中，工作人员可借助于设置的观测孔实时观测基坑周围涌水情况，在基坑涌水较多的情况下，开启排水泵进行降水作业。

进一步，步骤A中采用的钻孔喷射注浆法，其中钻孔直径500mm，孔深15.5m，横向间距300mm，纵向间距250mm，采用P·S32.5水泥，水灰比0.45-0.5；步骤B中观测孔4的数量为4个，分别设置于止水帷幕四周各一个；步骤C中在基坑左右交叉布置两排吸水井5。

如图1～图3所示，本发明通过采用喷射注浆孔3形成的止水帷幕进行基坑外围挡水，在基坑设有吸水井5进行降水作业，通过钢筋混凝土灌注桩6形成一次支护，防止施工期间出现边坡失稳、滑移、开裂、坍塌等事故发生；基坑内外降水相结合，隔绝了风硐2施工期间外部涌水带来的施工影响。

回风立井1的井筒施工到底后，完成风硐2的测量放线工作，确定风硐2开挖范围，准备风硐2施工期间需用的机械设备和材料。

进一步，如图4所示，本发明为煤矿回风立井1风硐2基坑开挖支护结构，包括混凝土灌注桩，所述混凝土灌注桩包括钢筋笼10和混凝土，所述钢筋笼10包括横向排布为环形的钢筋条11及沿着钢筋条11纵向排布的钢筋环12，所述钢筋笼10上设有加固机构，所述加固机构包括加固条13，所述加固条13呈倒刺状设于所述钢筋笼10侧面，所述钢筋笼10借助所述加固条13增强了与混凝土之间的契合度。由于钢筋混凝土灌注桩6在制备时，因为混凝土浇筑不均匀或者混凝土一定的流动性等原因，在拔出钢套管时，容易将钢筋笼10带起一部分，使钢筋笼10与设定的位置发生偏差，现在钢筋笼10的周围增加了加固条13结构，倒刺状的加固条13结构能够在钢套管在拔出时，增加钢筋笼10与混凝土之间的阻力，在一定程度上保证了钢筋笼10位置的固定，进一步增强了钢筋混凝土灌注桩6的稳定性和承载能力，解决了在煤矿回风立井1风硐2开挖过程中由于支护结构的缺陷引起的安全隐患。同时，在制备钢筋混凝土灌注桩6时，倒刺状的加固条13对钢筋笼10放入钢管套这个过程产生影响。

进一步，所述加固机构还包括连接座14，所述连接座14的末端连接所述加固条13，所述加固条13借助所述连接座14设置在钢筋笼10的侧面。连接座14增加了加固条13与钢筋笼10之间的接触面积，使加固条13能够更牢固的与钢筋笼10连接，防止在作业中由于加固条13的脱落导致失去效果，进一步保证了方案的可行性。

进一步，如图5所示，所述连接座14上设有呈T型分布的卡箍结构15，所述连接座14借助所述卡箍结构15与钢筋条11和钢筋环12卡扣连接。增加的卡箍结构15可以很方便的完成加固机构与钢筋笼10的连接，在使用时，可直接卡扣与钢筋笼10侧壁，节省工作流程。

进一步，如图6所示，所述连接座14上设有呈T型分布的环绕部件16，所述环绕部件16呈螺旋弹簧结构，所述连接座14借助所述环绕部件16与钢筋条11和钢筋环12缠绕连接。增加的环绕部件16可以很方便的完成加固机构与钢筋笼10的连接，在使用时，直接将加固机构通过环绕的方式拧到钢筋笼10侧壁，具有便捷性和稳定性。

进一步，作为本发明更好的改进，所述加固机构设置在钢筋笼10下部的三分之一处。所述加固机构包括4个加固条13，均匀分布在钢筋笼10的同一水平上。将加固结构设置在钢筋笼10下部三分之一的位置，增加了加固机构的承载，能够更好的实现增加钢筋笼10与混凝土之间的阻力，位置不易移动；在钢筋笼10的侧壁设置4个加固条13，最大节省材料的同时能够使4个加固条13均匀受力，实现相应的效果。

Claims (9)

1.一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

A、在回风立井(1)井筒井壁向外2m、风硐(2)外壁向外3m的范围施工喷射注浆孔(3)，采用钻孔喷射注浆法，形成止水帷幕，止水帷幕内部区域形成基坑；

B、在止水帷幕周围施工观测孔(4)，观测基坑周围涌水情况；

C、在基坑内施工吸水井(5)，吸水井内放置排水泵，风硐施工期间利用吸水井(5)进行降水作业；

D、在风硐(2)外侧，止水帷幕内侧，施工两排钢筋混凝土灌注桩(6)形成支护结构，钢筋混凝土灌注桩(6)顶部施工冠梁，沿钢筋混凝土灌注桩(6)桩身向下分三层施工支护锚索(7)和砂浆锚固(8)并挂钢板网(9)喷浆；

E、钢筋混凝土灌注桩(6)开挖至风硐(2)底口，进行混凝土铺底，铺设100mm厚的C20混凝土；

F、进行回风立井(1)施工，到底后，准备风硐(2)的测量放线工作，确定风硐(2)开挖范围；

G、进行风硐(2)的施工。

2.根据权利要求1所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：步骤A中采用的钻孔喷射注浆法，其中钻孔直径500mm，孔深15.5m，横向间距300mm，纵向间距250mm，采用P·S32.5水泥，水灰比0.45-0.5。

3.根据权利要求1所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：步骤B中观测孔(4)的数量为4个，分别设置于止水帷幕四周各一个。

4.根据权利要求1所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：步骤C中在基坑左右交叉布置两排吸水井(5)。

5.根据权利要求1所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：所述混凝土灌注桩(6)包括钢筋笼(10)和混凝土，所述钢筋笼(10)包括横向排布为环形的钢筋条(11)及沿着钢筋条(11)纵向排布的钢筋环(12)，所述钢筋笼(10)上设有加固机构，所述加固机构包括加固条(13)，所述加固条(13)呈倒刺状设于所述钢筋笼(10)侧面，所述钢筋笼(10)借助所述加固条(13)增强了与混凝土之间的契合度。

6.根据权利要求5所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：所述加固机构还包括连接座(14)，所述连接座(14)的末端连接所述加固条(13)，所述加固条(13)借助所述连接座(14)设置在钢筋笼的侧面。

7.根据权利要求6所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：所述连接座(14)上设有呈T型分布的卡箍结构(15)，所述连接座(14)借助所述卡箍结构(15)与钢筋条(11)和钢筋环(12)连接卡扣。

8.根据权利要求6所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：所述连接座(14)上设有呈T型分布的环绕部件(16)，所述环绕部件(16)呈螺旋弹簧结构，所述连接座(14)借助所述环绕部件(16)与钢筋条(11)和钢筋环(12)缠绕连接。

9.根据权利要求5所述的一种高静水位冲击层条件下的煤矿回风立井风硐施工方法，其特征在于：所述加固机构设置在钢筋笼(10)下部的三分之一处。

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