豎井特殊法掘進

采礦工程學術語豎井特殊法掘進01簡介沉井法注漿法板樁法混凝土帷幕法凍結法目錄030502040607矽化法人工降低地下水位法鉆井法目錄0908基本信息豎井特殊法掘進是指在松軟不穩(wěn)定的含水層或在穩(wěn)定的、但涌水量很大的裂陳巖層或破碎帶中，預先采取特殊的技術措施改善豎井施工的地質(zhì)條件，再進行井筒施工，簡稱特殊鑿井法。18世紀末，由于礦業(yè)的發(fā)展，需要在復雜和困難的地質(zhì)條件下掘進礦井，因而出現(xiàn)多種特殊鑿井法。簡介簡介豎井特殊法掘進是指在松軟不穩(wěn)定的含水層或在穩(wěn)定的、但涌水量很大的裂陳巖層或破碎帶中，預先采取特殊的技術措施改善豎井施工的地質(zhì)條件，再進行井筒施工，簡稱特殊鑿井法。18世紀末，由于礦業(yè)的發(fā)展，需要在復雜和困難的地質(zhì)條件下掘進礦井，因而出現(xiàn)多種特殊鑿井法

。板樁法板樁法最古老的特殊鑿井法，最初是使用木板樁，18世紀中葉開始使用鋼板樁，但在掘井過程中仍然發(fā)生塌井和涌砂事故，所以板樁法不能用于在深表土層鑿井。沉井法沉井法1839年法國采用了由磚、金屬弧板等組成的沉井施工、后來又將沉井上部封閉，使之形成一個沉箱，在其中充滿壓氣。用壓氣擠走地下水，使掘進工作在壓氣下進行，順利地掘進到預定深處。故又稱為壓氣沉箱法。此種壓氣沉箱法先后在歐洲許多國家應用，但由于它有損于在壓氣下工作人員的健康，且沉箱下沉困難，現(xiàn)已很少采用，1943年日本開始使用淹沒沉井法。用泥漿的壓力來抵抗地下水向掘進工作面涌人，同時在沉井璧外側加設壓氣質(zhì)嘴噴氣，以減少井壁下沉的阻力，加深了沉井下沉的深度。1956年德國成功地使用沉井壁后充填泥漿和井內(nèi)用泥漿淹沒的沉井法口挖土和出土全部由水下挖掘機來完成。1958年中國把震動技術應用于沉井法。利用震動作用減小了沉井下沉的阻力，加大了沉井下沉的深度，故稱為震動沉井法。各種沉井法的共同特點是，沉井壁下沉超前于掘進工作面，超前段井壁的作用是防止掘進過程中圍巖失穩(wěn)和涌水，而不是改變圍巖的物理力學性質(zhì)。這種方法是由板樁法發(fā)展成的。為加大下沉深度和速度，已采取淹沒沉井泥漿減阻、機械破土和壓氣排碴等綜合措施，已形成一套較為完善的沉并法施工技術

。混凝土帷幕法混凝土帷幕法中國把水工工程中槽壁施工法引進到豎井施工中。本方法是環(huán)繞井筒周圍在松軟含水表土層中，鉆鑿-環(huán)形槽孔，其中灌入混凝土形成地下混凝上連續(xù)墻，以確保并筒施工安全。注漿法注漿法1864年德國為解決沉井封底和掘進工作面底鼓問題。曾向沉井刃腳處的地層注入水泥漿。1873年又用注漿法防堵隧道的涌水，效果均很好。1901年瑞士首次成功地使用了井筒工作面預注漿法。同年，德國采用由地面鉆孔進行預注漿而后掘進的豎井施工法，此后，用注漿法加固圍巖和堵水技術，逐漸為各國廣泛應用。20世紀50年代美國研制成功可控凝聚時間的有機化學漿液，日本和中國也相繼研制了可控凝聚時間的、以高分子有機材料作為主劑的化學漿液、它能注入巖石扣的細微裂隙，起到水泥漿無法灌注的作用。70年代后期，中國地面預注漿深度達500m。南非豎井施工注漿深度已達2000m。各國還發(fā)展了旋噴樁注漿新技術

。凍結法凍結法1880年德國人彼茨奇在制冷技術的基礎上。提出用凍結方法加固井筒圍巖后再進行井筒掘進的施王方法，并于1883年實驗成功，獲得了“流砂通過一定時間的人工凍結，能固結成巖體”的發(fā)明專利。1884年他創(chuàng)建了凍結鑿井公司，1886年在鉀鹽礦成功地用凍結法開鑿一條80m深的豎井。波蘭于1885年開始采用凍結法鑿井，至20世紀90年代。凍結深度達725m。英國用凍結法鑿井始于1909年，1969年創(chuàng)世界紀錄的最大凍結深度達930m。前蘇聯(lián)是采用凍結法鑿井規(guī)模最大的國家，從1928年到1982年已完成740條井筒。中國于155年使用凍結鑿井技術，到80年代末己開鑿300余條井筒，凍結最大深度達435m。矽化法矽化法1922年前后。在鑿井中曾采用過巖層矽化法(化學加固)，后來發(fā)展成電動矽化法(電化學加固)。本法是向巖層中注人一種溶液，同時通以電流，使溶液在滲透系數(shù)較小的巖層中迅速擴散和固化，從根本上改善巖層的物理力學性質(zhì)。但因此法成本過高未能推廣應用

。鉆井法鉆井法鉆井法是在地質(zhì)和石油鉆機的基礎上發(fā)展成的。1850年德國開始用沖擊鉆鉆井。1871年霍尼曼開始研制擴孔式鉆井機，1884年獲得專利權。到20世紀30年代，已在歐洲用霍尼曼鉆井機鉆成30條井筒，深度在80-512m，直徑2-725m。1938年蘇聯(lián)開始采用鉆井法，先后研制成YZTM型擴孔式鉆井機、JKB型取芯鉆井機、PT型渦輪鉆井機、TM型潛入式鉆井機和LM型掘井機組。美國于1910年開始引進鉆井法，直至50年代有較大發(fā)展口中國于1969年開始使用鉆井法，先后制造52型和AS型煤礦專用鉆井機，到1985年止已建成35條井筒，總長累汁達7000m以上，在淮南潘集鉆成一條直徑9.3m、深508m的