第4章沉井法分解.ppt

第4章 沉井法 第一节 概述 第二节 沉井施工工艺 第三节 沉井的防偏与纠偏 第四节 沉井法的施工设计 第一节 概 述 沉井法是属于超前支护类的一种特殊施工方法。其实质是：在井筒设计位置上，预制好底部附有刃脚的一段井筒，在其掩护下，随着井内的掘进出土，井筒靠其自重克服其外壁与土层间的摩擦阻力和刃脚下部的正面阻力而不断下沉，随着井筒下沉，在地面相应接长井壁，如此周而复始，直至沉到设计标高。这种凿井方法称为沉井法。 沉井法是由古老的掘井作业发展完善而来的施工技术。随着现代化施工机械和施工工艺的不断革新，沉井技术也日新月异，先后涌现出多种沉井方式：为增加打井深度，出现了多级沉井；为减小壁后侧面阻力，曾用过河卵石沉井、震动沉井、泥浆沉井和气囊(即壁后释放压气)沉井；为防止涌砂冒泥，用过压气沉箱法和淹水沉井法，以平衡井内、外的水头压差；为加大下沉力还使用过各种加载方式的沉井，如假井壁加载、千斤顶加载、甚至压水载重沉井。为解决水下掘进、出矸，还研制了各种抓斗、钻机、水枪等破土设备和水力提升机、压气排液器等出土机具。 上述沉井技术均以沉井施工中具有特色的某种措施或手段而命名。一般认为，以沉井淹水与否及采用减阻措施名称进行分类和命名较为适宜。 第一节 概 述 沉井法施工工艺简单，所需设备少，易于操作，井壁质量好，成本较低，淹水沉井时的劳动强度更低，操作也安全。出于具备这些优点，国内外不仅矿山井筒施工采用，而且许多地下工程，如大型桥墩基础、地下厂房、仓库、车站等均广泛选用。 第一节 概 述 近几十年，由于沉井施工技术的不断发展，促使下沉深度不断加大，我国用沉井法建成的煤矿立井数量也在增加，据统计，迄今仅煤矿建井使用的沉井已达156个井筒，其中淹水沉井占38个，累计下沉深度约5km。一次沉井下沉深度量达192.78m，井筒偏斜率仅为0.69％。日本用壁后喷射压气的淹水沉井创造的下沉深度记录是200.3m，偏斜率为0.1％。 第一节 概 述 沉井法施工目前存在的最大问题是井筒的偏斜和下沉速度不易控制，因而对垂直度要求较高的矿山立井工程来说，可靠性较差，下沉深度也受到一定限制。 通常认为，在不含卵石、漂石，底部有隔水粘土层，总厚度在100m左右的不稳定表土层中，选用沉井法施工是适宜的。若涌水量小于30m3/h，流砂层较薄(1m左右)，土层稳定，深度较浅(＜30m)，可考虑用排水沉井的方法施工，若涌水量较大，表土层及流砂层较厚，就要用淹水沉井法施工。矿山立井几乎都采用圆形断面，又多采用淹水沉井的施工工艺，故本章主要介绍淹水沉井法。 第一节 概 述 淹水沉井法的实质就是：在沉井井筒内灌满水，保持井内外的水压平衡，防止从刃脚处涌砂冒泥及地表塌陷，以预先作好的套井为支撑圈以防止和纠正沉井过程中的偏斜；在井筒外壁的环形空间内灌注触变泥浆或施放压气，以隔离井壁与土层，减少沉井侧面阻力；靠井壁自重，使刃脚插入土层，经水下破土、排矸克服正面阻力使井壁不断下沉，边下沉，边纠偏，边在井口接长井壁，直至井筒全部穿过冲积层，使沉井刃脚座落于基岩上，在封底、固井之后，转入基岩段普通方法掘进。 第二节 沉井施工工艺 沉井法的施工内容包括：施工准备工作、水下掘进与出矸、井壁施工、封底与固井等项工作。 一、施工准备 从矿井建设的观点看，沉井的施工准备就是井筒开工前的施工准备工作。它包括土建工程中修建各种工业厂房、行政福利建筑、道路、水源井、排水沟渠与设备基础等；机电安装工程中的各种机械、电气、提升吊挂、掘进排矸、管线、照明与通讯等设备的安装及试运转，井巷工程中的施测定位、沉井与套井的施工设计、套井施工、刃脚加工组装安放、套井内沉井井壁的浇筑、导向纠偏设施的安装等等。施工准备工作应包括如下一些内容： 第二节 沉井施工工艺 (一)井筒检查孔 为了合理的确定套井与沉井的施工深度、结构形式和施工方案，选择相宜的破土与排矸机具，制定有效的施工措施，使沉井能达到预期的施工效果，通常在井筒施工位置打一个井筒检查孔，以探明沉井将穿过的岩层赋存情况，各土层的物理力学性质、倾斜方向，尤其要探清含水层的数量、埋藏深度、厚度、涌水量、流速、流向以及与地表水的关系等。 检查孔采用取芯钻进，岩芯要妥善保存，以利沉井施工过程中随时对比分析，制定相应措施，解决所遇到的问题。 (二)沉井施工的地面布置 除应遵守建井期间工业场地布置的一般原则外，还要结合沉井施工工艺要求注意以下几点： （1）沉井施工与基岩段井筒施工的设备、管线布置要统筹考虑，力求合理布局、使用方便、互