一种冻结井筒内井壁地面预制及安装工艺方法

摘要

一种冻结井筒内层井壁地面预制及安装工艺方法，包含如下步骤：井壁预制：井筒掘进的同时，在地面上预制内层井壁；井壁安装：内层井壁预制完成后，将环形U型钢与井壁本体内钢筋进行焊接装配，使U型钢与本体成为一体结构；下沉井壁：井筒外壁砌筑完毕后，向井内注入配重液，使预制好的内层井壁能够缓缓下沉，并控制其在配重液中的悬浮高度，安装下一节井壁，井壁安装时进行找正，找正后进行焊接；壁后充填：向内壁与外壁之间的环形空间充填注浆，由下而上分若干段高进行，然后固结成井；本发明的工艺方法降低施工成本，节约施工时间，加快成井速度，并且保证施工过程安全、可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山井巷施工中采用冻结法施工井筒井壁的技术领域， 尤其涉及一种矿山立井内的冻结井筒内井壁地面预制及安装工艺方法。

背景技术

立井井筒是矿井的咽喉要道，为了保证安全，井壁必须能抵抗住水 压和地层变形压力的作用，且要有良好封水性能。

目前除国外少数冻结井筒外，国内外在井筒井壁施工中，一种方式 是采用带塑料夹层的双层复合井壁，这种现有的双层复合井壁包含内外 两层，对于确定的地层条件、井筒净直径和埋深，影响内层井壁厚度的 主要因素是井壁结构形式和筑壁材料的强度。在以净直径12m、埋深为 1000m的冻结井筒为例，即使采用C100混凝土筑壁，内壁厚度也要超过 2.7m。因此，这种双层复合井壁将需要过厚的内层井壁，不但导致了高 昂的掘砌费用，更重要的是要面临严重的大体积混凝土温度裂缝问题。 内层井壁一旦因温度变形开裂，其封水性能难以得到保障。因此，如何 合理减小内层井壁厚度是冻结井筒建设中面临的关键难题之一。

还有一种方式是通过冻结法凿井，这种方法采用了双层钢筋混凝土 井壁结构抵抗地压及防水，其内层井壁厚度根据静水压力设计，外层井 壁根据冻结压力设计，总体井壁按照水土压力校核，设计过程中适当考 虑负摩擦力作用。在该方法中，外层井壁厚度一般为400～600mm，内层 井壁厚度一般为500～1000mm，不同深度的井壁厚度不同，相对应的混凝 土强度等级和配筋也不同，随着深度增加，混凝土的强度等级提高，钢 筋规格也逐渐增大。

除了双层井壁结构外，国内有个别冻结井筒还采用单层井壁结构来 解决双层井壁过厚、掘进工期较长的问题。其施工原理类似于丘宾筒， 不同之处在于其井壁主要结构仍为砼材，只有在不同段高井壁衔接处采 用钢结构法兰连接，井壁在掘砌过程中逐段成型，最后进行壁后注浆， 不进行套壁。虽然该井壁结构在井筒深部仍然较为厚重，但相对双层井 壁结构形式而言，其在工期方面的优势较双层井壁为大。其不足之处在 于单层井壁在使用过程中的安全及防水性能存在隐患。

综上可知，当前的冻结井壁多采用双层井壁结构设计，存在井壁厚 度过大，施工成本偏高的缺陷，而且内层套壁在锅底施工结束后，依据 段高绑扎钢筋及混凝土浇注等需要在施工工程中同步进行的工序，耗时 偏长。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综 合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种冻结井筒内井 壁地面预制及安装工艺方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冻结井筒内井壁地面预制及安装工艺方 法，降低施工成本，节约施工时间，加快成井速度，并且保证施工过程 安全、可靠。

为实现上述目的，本发明公开了一种冻结井筒内层井壁地面预制及 安装工艺方法，包含如下步骤：

①井壁预制：井筒掘进的同时，在地面上预制内层井壁；

②井壁安装：内层井壁预制完成后，将环形U型钢与井壁本体内钢筋 进行焊接装配，使U型钢与本体成为一体结构；

③下沉井壁：井筒外壁砌筑完毕后，向井内注入配重液，使预制好 的内层井壁能够缓缓下沉，并控制其在配重液中的悬浮高度，安装下一 节井壁，井壁安装时进行找正，找正后进行焊接；

④壁后充填：向内壁与外壁之间的环形空间充填注浆，由下而上分 若干段高进行，然后固结成井。

其中，在井壁预制步骤中，所述的井壁为钢筋混凝土井壁或内钢板 复合井壁，制作井壁是在地面上经找平后的基础上逐节进行制作。

通过上述工艺方法，本发明实现了如下技术效果：

1、通过改变内层井壁计算方法，将内壁减薄，能够大大减薄内壁厚 度，降低成本。

2、通过地面预制井壁，可不受井筒开挖及外层井壁施工工期约束， 加快了成井速度。

3、地面预制内层井壁，能够更好的保证预制井壁的质量，减少井下 作业时间，施工更为安全可靠；

4、利用内层井壁的地面预制装配工艺，可视冻结发展情况及早停止 冷冻，减少能量的消耗，节约成本。。

本发明将通过下面的具体实施例进行进一步的详细描述，且进一步 结合对附图的说明将得到更加清楚和明显的了解。

附图说明

图1显示了本发明中采用的内层井壁结构示意图。

具体实施方式

本发明的冻结井筒内层井壁地面预制及安装工艺方法主要包含如下 步骤：

①井壁预制：井筒掘进的同时，在地面上预制内层井壁，在井壁预 制步骤中，所述的井壁为钢筋混凝土井壁或内钢板复合井壁，制作井壁 是在地面上经找平后的基础上逐节进行制作；

②井壁安装：内层井壁预制完成后，将环形U型钢与井壁本体内钢筋 进行焊接装配，使U型钢与本体成为一体结构；

③下沉井壁：井筒外壁砌筑完毕后，向井内注入配重液，使预制好 的内层井壁能够缓缓下沉，并能控制其在配重液中的悬浮高度，安装下 一节井壁。井壁安装时及时进行找正，找正后进行焊接，井壁下沉到底 后进行扶正，合格后将上口固定。同时要做好配重液的防冻措施，比如 在悬浮液中根据外层井壁内侧温度添加一定量的防冻、抗冻剂；

④壁后充填：向内壁与外壁之间的环形空间充填注浆，由下而上分 若干段高进行，然后固结成井。

参见图1，显示了本发明的内层井壁为钢筋混凝土井壁的具体实施 例。

该井壁包含两端的连接板1和内壁本体5，该内壁本体为圆周状，两 端为U型钢2，在U型钢2之间连接有竖向钢筋4，该竖向钢筋4沿圆周排列， 而且多根环向钢筋3环绕该竖向钢筋4排列，在钢筋周围充填有混凝土， 由此，通过多根钢筋形成纵横排列，加强了井壁的刚度和强度。

本发明的有益效果主要有：

1、通过改变内层井壁计算方法，将内壁减薄，能够大大减薄内壁厚 度，降低成本。

2、通过地面预制井壁，可不受井筒开挖及外层井壁施工工期约束， 加快了成井速度。

3、地面预制内层井壁，能够更好的保证预制井壁的质量，减少井下 作业时间，施工更为安全可靠；

4、利用内层井壁的地面预制装配工艺，可视冻结发展情况及早停止 冷冻，减少能量的消耗，节约成本。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发 明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中 描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目 前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包 括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。