案例分析题
某施工单位中标一矿井立风井井筒及其相关巷道工程。风井全深450m,直径6m,相关巷道7000m。井筒检查钻孔提供资料显示,该风井表土层厚110m,以含水砂层为主,基岩段多为泥岩、砂质泥岩互层,含水极弱,而在350~358m有中粒砂岩层,预计涌水量为15m3/h;风井井底井筒与巷道连接处为单侧马头门与回风巷相接。施工单位根据巷道工程量和本企业的设备条件编制了施工组织设计,确定在风井井筒掘砌完成、改为罐笼提升后,采用自有的1t矿车进行井下运输,为井下调车方便,井底车场增加了一段临时巷道。在井筒工程施工到底后,相关的井筒工程进行了竣工验收,验收结果为:竣工资料齐全完整,井壁混凝土强度以及规格尺寸、观感质量均合格,表土段井壁滴水不漏,井筒总漏水量为8m3,并有个别部位集中在中粒砂岩水层段。
问题:
问答题
根据背景资料,确定本风井井筒表土段、基岩段的合理施工方案。
【正确答案】该风井井筒表土段土层较厚,达110m,且为含水砂层,属不稳定表土,应采用冻结法施工或钻井法施工。
考虑基岩段多为泥岩、砂质泥岩互层,含水极弱。可采用钻眼爆破法施工,采用短段掘、砌混合作业方式,或采用短段掘、砌单行作业均可。采用锚喷临时支护。与井筒连接的巷道如管子道、马头门一同掘砌并同时浇筑混凝土。考虑在350~358m有中粒砂岩层,预计涌水量为15m3/h。采用工作面预注浆。通过浇筑混凝土止浆垫,在工作面钻孔注浆。
【答案解析】考查的是井筒表土特殊施工法和基岩段的施工方案。在立井井筒施工中,覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表土层。工程中按表土稳定性将其分成两大类:稳定表土和不稳定表土。稳定表土层主要包括含非饱和水的黏土层、含少量水的砂质黏土层,无水的大孔性土层和含水量不大的砾(卵)石层等;不稳定表土层包括含水砂土、淤泥层、含饱和水的黏土、浸水的大孔性土层、膨胀土和华东地区的红色黏土层等。根据表土的性质及其所采用的施工措施,井筒表土施工方法可分为普通施工法和特殊施工法两大类。对于稳定表土层一般采用普通施工法.而对于不稳定表土层可采用特殊施工法或普通与特殊相结合的综合施工方法。在不稳定表土层中施工立井井筒,必须采取特殊的施工方法.才能顺利通过,如:冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等。目前以采用冻结法和钻井法为主。冻结法广泛应用于矿井建设工程、基础工程、水利工程、隧道工程等。适用于含盐量不大、地下水流速较小的各种含水地层。施工结构的形状、截面尺寸和深度基本上不受限制。钻井法适用于各种不同的地质及工程条件.不仅可用于松散、不稳定的含水层,也可用于钻凿稳定、坚硬岩层中的立井。背景材料中风井表土层较厚110m,以含水砂层为主,故属不稳定表土.可用冻结法或钻井法施工。立井基岩施工是指在表土层或风化岩层以下的井筒施工,目前主要以钻眼爆破法施工为主。掘砌单行作业的最大优点是工序单一,设备简单,管理方便,当井筒涌水量小于40m3/h任何工程地质条件均可使用。短段掘砌单行作业除上述优点外.它还取消了临时支护,简化了施工工艺,节省了临时支护材料,围岩能及时封闭,可改善作业条件,保证了施工操作安全。此外.它省略了长段单行作业中掘、砌转换时间,减去了集中排水、清理井底落灰,以及吊盘、管路反复起落、接拆所消耗的辅助工时。因此,当井筒施工采用单行作业时,应首先考虑采用这种施工方式。混合作业是在短段掘砌单行作业的基础上发展而来的,某些施工特点都与短段单行作业基本相同,它所采用的机械化配套方案也大同小异,但是混合作业加大了模板高度,采用金属整体伸缩式模板,使得在进行混凝土浇筑的时候可以进行部分出矸工作。实际施工中,装岩出矸与浇灌混凝土部分平行作业,两个工序要配合好。只有这样才能实现混合作业的目的,达到利用部分支护时间进行装渣出矸,节约工时而提高成井速度。该作业方式目前应用较为广泛。井筒施工中,若采用短段作业,因围岩暴露高度不大,暴露时间不长,在进行永久支护之前不会片帮,这时可不采用临时支护。一般情况下,为了确保工作安全都需要进行临时支护。在井筒基岩段施工时,采用锚喷支护作为临时支护具有很大的优越性,现已被广泛采用。与井筒相毗连的各种硐室(马头门、管子道、装载硐室、回风道等)在一般情况下应与井筒施工同时进行。当含水岩层埋藏较深时,采用井筒工作面预注浆是比较合适的。井筒掘进到距含水岩层一定距离时便停止掘进,构筑混凝土止水垫,随后钻孔注浆。
问答题
在井筒和巷道施工期间,应选配哪些合适的提升设备?
【正确答案】在井筒施工,选用矸石吊桶,可采用单钧和双钩提升。巷道施工期间采用罐笼提升。
【答案解析】考查的是立井施工的提升系统。立井施工提升系统由提升容器、钩头及联结装置、提升钢丝绳、天轮、提升机以及提升所必备的导向稳绳和滑架等组成。常用的提升方式有单钩和双钩提升两种。凿井期间,提升容器以矸石吊桶为主,有时也采用底卸式下料吊桶和下料筐等容器。当转入车场和巷道施工时,提升容器则由吊桶改为罐笼。立井开凿时,为了悬挂吊盘、砌壁模板、安全梯、吊泵和一系列管路缆线,必须合理选用相应的悬吊设备。
问答题
为方便调车,应如何在井底车场布置临时巷道,画出示意图,并填写相关井巷的名称。
【正确答案】为方便调车,在风井井底应形成临时环形车场,详见下图。

【答案解析】考查的是井底车场巷道的布置。井底车场平面图是反映主要开采水平的井底车场的巷道与硐室的位置分布以及通风、排水、排运(矿石与废石)及各种管线布置系统的综合性图纸,主要为矿井生产和进行改扩建设计服务。由于井筒类型、提升方式、大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同,井底车场的形式也各异。井底车场按运行线路不同,可分为环形式、折返式和环形一折返混合式三种类。型。根据主、副井筒或空、重车线与主要运输巷道(运输大巷或石门)的相互位置关系,即相互距离及其方位不同,可将环形式车场分为卧式、斜式和立式三种。(1)卧式。当主、副井筒距主要运输巷道较近,而且主、副并存车线与主要运输巷道平行布置时,采用卧式。这种车场两翼进车、回车线绕道可以全部利用主要运输巷道,节省开拓工程量。缺点是交岔点及弯道较多,重列车需在弯道上顶车。(2)斜式。当主、副井筒距主要运输巷道较近,或者由于地面生产系统的需要,必须使主、副并存车线与主要运输巷道斜交时,采用斜式。这种车场的特点是可以局部利用主要运输巷道。因车场进车处不宜布置三角道岔,所以当两翼来车时,只有一翼较方便。(3)立式。当主、副井筒距主要运输巷道较远,而且主、副井存车线与主要运输巷道垂直时采用立式;若主、副井筒距主要运输巷道更远时,可采用另一种立式形式,常称为刀式。前者车场可两翼来车,并设有专用的回车线,工程量较大,需在弯道上顶车作业。后者车场为甩车、顶车创造了有利条件。
问答题
该井筒基岩段成井后漏水的主要原因可能有哪些,是否需要处理?
【正确答案】因为在350~358m有中粒砂岩层,预计涌水量为15m3/h如不能有效处理,很可能造成井筒漏水,验收记录未含井筒防治水部分。主要原因为含水层未进行注浆堵水处理造成井筒漏水8m3。按验收标准要求,应进行处理。采用钻井法施工,井筒段漏水量不得大0.5m3/h;采用冻结法施工,因为井筒深度150m,井筒漏水量控制在每百米漏水增加量不得大于0.5m3/h。不得有集中漏水孔和含砂的漏水孔。需要处理,含水层应进行注浆堵水处理。
【答案解析】考查的是立井井筒验收时的质量要求。采用普通法施工的井筒,建成后的总漏水量:井筒深度不大于600m,总漏水量不得大于6m3/h;井筒深度大于600m,总漏水量不得大10m3/h。井壁不得有0.5m3/h以上的集中漏水孔;采用特殊法施工的井筒段,除执行上述规定外,其漏水量应符合下列规定:钻井法施工井筒段,漏水量不得大于0.5m3/h;采用冻结法施工,冻结法施工井筒段深度不大于400m,漏水量不得大于0.5m3/h;井筒深度大于400m,每百米漏水增加量不得大于0.5m3/h。不得有集中漏水孔和舍砂的漏水孔。立井井筒施工,当通过涌水量大于10m3/h的含水岩层时,必须进行注浆堵水。
问答题
井筒到底后,排水、供电、运输应做哪些调整?
【正确答案】井筒施工期间可采用吊泵排水。到底后应在井底设卧泵、临时水仓和临时水泵房。
为保证井下供电能力,在井筒到底后,应高压入井,尽快在井下设临时变电所,或使用移动式变电站向各施工点供电。保证井下排水用电。
井下运输可采用1t矿车进行平巷运输,利用罐笼提升,利用环形车场迅速提高提矸能力。
【答案解析】考查的是立井施工排水、供电、运输方面的施工技术。吊泵排水是利用悬吊在井筒内的吊泵将工作面积水直接排到地面或排到中间泵房内。利用吊泵排水,井筒工作面涌水量以不超过40m3/h为宜。否则,井筒内就需要设多台吊泵同时工作,占据井筒较大的空间,对井筒施工十分不利。卧泵排水是在吊盘上设置水箱和卧泵,工作面涌水用风动潜水泵排入吊盘水箱,经过除沙装置后,由卧泵排到地面。卧泵排水的优点是不占用井简空间。卧泵故障率低,易于维护,可靠性好,流量大扬翟大,适应性更广。主副井贯通后,应考虑在井底车场内(一般在临时泵房附近)设临时变电所,以供水泵、绞车、扇风机等高压设备用电。通常在井底车场或巷道开拓时期的排矸量以及材料设备和人员上下的提升量大大增加(一般约为井筒掘进时期的3~4倍)。主井井筒进行临时罐笼改装的目的是为了加大提升能力。改装的主要原则是保证过渡期短,使井底车场及主要巷道能顺利地早日开工;使主副井井筒永久装备的安装和提升设施的改装相互衔接;改装后的提升设备应能保证完成井底车场及巷道开拓时期全部提升任务。