匯報(bào)煤礦超深立井施工關(guān)鍵技術(shù)研究

煤礦超深立井施工關(guān)鍵技術(shù)研討中煤第五建立公司第三工程處北京科技大學(xué)沛縣大屯礦區(qū)中大注漿工程

匯報(bào)人：周曉敏教授2021年12月28號(hào)

匯報(bào)提綱第一部分第二部分第三部分第四部分任務(wù)報(bào)告科研報(bào)告經(jīng)濟(jì)效益與推行前景分析查新報(bào)告第五部分結(jié)論任務(wù)報(bào)告第一部分一、工程背景本工程是由中煤第五建立公司第三工程處、北京科技大學(xué)、沛縣大屯礦區(qū)中大注漿工程等三家單位從2021年開(kāi)場(chǎng)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在承當(dāng)?shù)耐还こ獭参覈?guó)煤礦超千米深井井壁設(shè)計(jì)和受力觀測(cè)研討、鑿井施工、地面預(yù)注漿等〕科研和工程的根底上，經(jīng)過(guò)自籌科研資金和工程支撐，共同確立、分工開(kāi)展了“煤礦超深立井施工關(guān)鍵技術(shù)研討〞工程。二、工程概略本課題依托磁西一號(hào)礦副立井，該礦井田位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東部，行政區(qū)劃隸屬磁縣和峰峰礦區(qū)管轄。磁西一號(hào)礦副立井井筒檢查孔深0m，自上而下揭露新生界第四系、第三系沖積層189m，中生界三疊系地層331m，古生界二疊系上統(tǒng)地層798.15m、下統(tǒng)地層41.85m。井筒沖積層采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度245m，基巖段主要巖性為泥巖和粉、細(xì)、中、粗砂巖，采用地面預(yù)注漿法施工，注漿深度5m。三、工程進(jìn)展過(guò)程序號(hào)研究項(xiàng)目起止時(shí)間負(fù)責(zé)單位1超深井筒地面預(yù)注漿方案設(shè)計(jì)2010年6月~10月中大注漿公司2超深井筒地面預(yù)注漿施工與技術(shù)研究2010年10月~2012年12月中大注漿公司3超深井筒井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)2011年1月~2012年12月北京科技大學(xué)4超深井筒施工組織設(shè)計(jì)2011年1月~6月中煤五公司三處5超深井筒施工與監(jiān)測(cè)2011年7月~2013年06月中煤五公司三處北京科技大學(xué)

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…6煤礦超深井筒快速施工技術(shù)研究報(bào)告2013年7月~2015年11月中煤五公司三處北京科技大學(xué)中大注漿公司三、工程進(jìn)展過(guò)程磁西副立井地面預(yù)注漿工程2021年10月8日開(kāi)工，2021年4月24日完成，直孔鉆進(jìn)4個(gè)，2080m，S孔8個(gè)，共12個(gè)注漿孔，總深長(zhǎng)10840m。合計(jì)造孔12920m延米，其中下套管固管段3920m，注漿段9000m。個(gè)注漿段，注水泥漿8923m3，注粘土漿14724m3，注漿總量：23647m3。8個(gè)“正切〞定向注漿孔的各個(gè)注漿段孔斜質(zhì)量，均超越國(guó)標(biāo)要求，國(guó)標(biāo)要求0.5％，實(shí)踐孔斜0.15％，完全滿足注漿工程的需求。各種工序嚴(yán)厲按照質(zhì)量報(bào)驗(yàn)程序進(jìn)展了報(bào)驗(yàn)，各工序質(zhì)量合格，各段注漿經(jīng)施工方、監(jiān)理方及建立單位驗(yàn)收合格。三、工程進(jìn)展過(guò)程副立井2021-03-25開(kāi)場(chǎng)打凍結(jié)孔施工，06-06開(kāi)凍，7月29日正式開(kāi)挖；2021年08月18至31日，完成了井深831m處的中間轉(zhuǎn)水站施工，2021年03月2日至04月07日，完成了井深1285m處的管子道及避災(zāi)通道施工，開(kāi)口處各掘砌了6m，2021年04月17日至05月25日，到達(dá)井深1305m處，在馬頭門(mén)及搖臺(tái)南北方向各掘6m，2021年6月6日，井筒落底，井筒實(shí)踐深度1341.6m。2021年11月1日~2日，由業(yè)主單位峰峰集團(tuán)邯鄲寶峰礦業(yè)主持，監(jiān)理單位河北國(guó)控工程工程管理，施工企業(yè)〔2家〕，一同進(jìn)展了涌水量驗(yàn)收，整個(gè)井筒全長(zhǎng)總涌水量5.21m3/h<<10m3/h。三、工程進(jìn)展過(guò)程2021年6月至12年:超千米井壁設(shè)計(jì)實(shí)際研討。2021年12月，完成井壁測(cè)試方案設(shè)計(jì)。2021年1月24日~2月24日:完成井深1208米完成了第一程度埋設(shè)，共27個(gè)傳感器，26個(gè)測(cè)試勝利。2021年4月16日~6月27日:在井筒深度1305m程度，完成了第二次傳感器的埋設(shè):23個(gè)勝利：2021年7月11日，兩個(gè)程度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)獲得了勝利。2021年11月7日，由于井筒安裝工程，井壁監(jiān)測(cè)任務(wù)于階段性終止。實(shí)測(cè)獲得了合計(jì)18000多個(gè)數(shù)據(jù)。2021年8月完成井壁構(gòu)造評(píng)價(jià)報(bào)告。2021年3月完成井壁設(shè)計(jì)研討報(bào)告。四、曾經(jīng)獲得成果[1]周曉敏,謝琰珂,李德春,閻建國(guó).磁西副立井超千米單層井壁受力變形實(shí)測(cè)與分析[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,05:1015-1020.[2]周曉敏.磁西礦超深井筒原巖地應(yīng)力研討[J].巖土力學(xué),2021,06:1761-1768.[3]周曉敏,管華棟.磁西礦千米深井不均勻原巖應(yīng)力場(chǎng)有限元模型研討[A].第24屆全國(guó)構(gòu)造工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集〔第Ⅰ冊(cè)〕[C].2021:8.[4]周海振,周曉敏.磁西一號(hào)礦井1341.6m深副立井快速施工技術(shù)[J].建井技術(shù),2021,05:33-37.[5]江軍,吳堅(jiān).磁西煤礦超深立井平安優(yōu)質(zhì)高效施工[J].建井技術(shù),2021,05:4-7+45.[6]吳鵬飛,賈壇彬.磁西礦超千米副井提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用[J].煤炭與化工,2021,04:83-85.[7]周海振,董廉輝,靳亞麗.磁西一號(hào)礦副井1341m深立井施工技術(shù)[J].能源技術(shù)與管理,2021,01:127-129.[8]程志彬,吳曉山.緩凝水泥漿置換凍結(jié)孔泥漿封水技術(shù)[J].建井技術(shù),2021,06:28-30+5.[9]殷建新,趙德秀,鄧海軍.立井施工中的主要機(jī)電設(shè)備信息化平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研討與運(yùn)用[J].建井技術(shù),2021,03:40-43[10]劉增東,慶文奎.鑿井懸吊鋼絲繩在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述[J].自動(dòng)化技術(shù)與運(yùn)用,2021,03:81-83四、曾經(jīng)獲得成果正在申報(bào)的專(zhuān)利：“短段掘砌〞倒?；炷粮邏褐顾娱都夹g(shù)中間泵房自動(dòng)接力排水控制器上層盤(pán)井壁截流導(dǎo)水環(huán)安裝研討報(bào)告第二部分第二部分研討報(bào)告內(nèi)容一、煤礦超深井施工的組織方式和關(guān)鍵技術(shù)二、超深立井的支護(hù)實(shí)際和技術(shù)三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討四、超深立井快速建井關(guān)鍵技術(shù)研討五、超深立井建立的技術(shù)評(píng)價(jià)煤礦超深立井施工施工組織與關(guān)鍵技術(shù)一一、煤礦超深立井組織方式和關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)資源開(kāi)發(fā)正在朝深部進(jìn)軍，礦山建立的關(guān)鍵在于超深立井施工技術(shù)、配備和管理等方面繼續(xù)開(kāi)展。施工技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題：如圍巖軟，水壓高、地壓大，工程量大，施工速度慢等瓶頸問(wèn)題。處理之道,戰(zhàn)略：1、施工組織：流線施工；2、關(guān)鍵技術(shù)：①地面定向分段圍巖預(yù)注漿加固封水；②現(xiàn)代新“新奧法〞井筒支護(hù)實(shí)際運(yùn)用和技術(shù)；③任務(wù)面綜合和自動(dòng)化治排水；④深立井最正確提升配備系統(tǒng)；⑤晉級(jí)的“短掘短砌〞混合機(jī)械化自動(dòng)化作業(yè)。一、煤礦超深立井組織方式和關(guān)鍵技術(shù)原理：將施工對(duì)象在工藝上劃分幾個(gè)施工過(guò)程，在平面上劃分幾個(gè)施工段，在豎向劃分幾個(gè)施工層，按施工過(guò)程組織專(zhuān)業(yè)化的施工隊(duì)，各個(gè)施工隊(duì)將運(yùn)用一樣的資料和機(jī)具，依次延續(xù)地投入施工，各專(zhuān)業(yè)任務(wù)隊(duì)在各施工對(duì)象上延續(xù)地、有節(jié)拍地任務(wù)，并作最大限制地搭接。特點(diǎn)：1〕既能充分利用空間，又可爭(zhēng)取時(shí)間，將相鄰任務(wù)最大大限制地西銜接，可進(jìn)一步縮短工期；2〕實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化消費(fèi)，有利于提高操作技術(shù)，工程質(zhì)量和和消費(fèi)率高；3〕各專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍可延續(xù)作業(yè)，不窩工；4〕資源投入較均勻，便于組織管理；5〕為實(shí)現(xiàn)文明施工，科學(xué)管理，發(fā)明良好的條件。適用：工程規(guī)模較大，具備劃分施工段和施工層條件。流線施工一、煤礦超深立井組織方式和關(guān)鍵技術(shù)井筒工程是一個(gè)豎向空間工程，傳統(tǒng)工藝決議了只能采取順序施工的組織方式，即：1施工預(yù)備-----2圍巖封水加固-----3鑿井砌壁，假設(shè)要進(jìn)展豎向分段，實(shí)現(xiàn)流線施工組織，就必需采用新技術(shù)和新工藝。預(yù)備開(kāi)場(chǎng)加固封水開(kāi)挖砌筑開(kāi)工地層凍結(jié)地層注漿壓風(fēng)排水提升下料動(dòng)力照明通風(fēng)信號(hào)設(shè)備懸吊井架安裝圖2-1深井施工工藝圖循環(huán)一、煤礦超深立井組織方式和關(guān)鍵技術(shù)定向鉆井是廣泛運(yùn)用于石油開(kāi)采和地質(zhì)勘探的一項(xiàng)技術(shù)，將這一技術(shù)運(yùn)用到井筒注漿工程，就能抑制井筒垂直空間工藝的順序限制，實(shí)現(xiàn)井筒縱向的分段，實(shí)現(xiàn)超前注漿，和掘進(jìn)等其他工藝平行，從而大大加快建井速度，縮短工藝。一、煤礦超深立井組織方式和關(guān)鍵技術(shù)利用定向鉆進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)超前注漿支護(hù)，為深井豎向分段提供了能夠，針對(duì)磁西副立井筒，其常規(guī)工期安排可見(jiàn)表2-4，進(jìn)展流線組織施工。800m~5m0~800m超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)二二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)厚度計(jì)算公式：拉麥公式：鉆井井壁、普通法〔注漿法〕凍結(jié)法基巖井壁閱歷取值<600m;不同工法厚度差別很大典型的載荷構(gòu)造法理念----根深蒂固，實(shí)際指向？1是提高資料的許用應(yīng)力，高強(qiáng)度混凝土？鋼材？還有……。2是估算井壁載荷?估不準(zhǔn)2007年8月1日實(shí)施的GB50384-2007<煤礦立井井筒及硐室設(shè)計(jì)規(guī)范>二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)決議井壁厚度設(shè)計(jì)的荷載規(guī)范值存在很大隨意性；拉麥公式計(jì)算只涉及到兩個(gè)資料參數(shù)，公式過(guò)于簡(jiǎn)單化就會(huì)缺乏根本的科學(xué)性；基巖段井壁設(shè)計(jì)未能思索水滲流和水壓的影響；規(guī)范中提供的類(lèi)比法設(shè)計(jì)參數(shù)表僅涉及到凈直徑小于等于8m的井筒，也未對(duì)深度方面予以參考；我國(guó)煤礦井筒井壁設(shè)計(jì)要求和定位較低，耐久性設(shè)計(jì)和施工尚未納入行業(yè)規(guī)范，目前迫切需求自創(chuàng)國(guó)內(nèi)外鋼筋混凝土耐久性設(shè)計(jì)和施工的最新實(shí)際和技術(shù)來(lái)提高我國(guó)成井井筒質(zhì)量。當(dāng)前超深井筒井壁設(shè)計(jì)方法的局限二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)基于神華包頭梅林廟工程的研討成果(包神公式〕將無(wú)限邊境的圍巖納入范圍；思索太沙基的流固耦合實(shí)際；平面應(yīng)變問(wèn)題；基于自重應(yīng)力場(chǎng)的原巖應(yīng)力實(shí)際圖包神井壁設(shè)計(jì)力學(xué)模型圖3-2井筒滲流場(chǎng)模型二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)基于平面應(yīng)變問(wèn)題的包神襯砌設(shè)計(jì)公式：2021年9月煤炭學(xué)報(bào)公式特點(diǎn)：4個(gè)特點(diǎn)意味著新“新奧法〞實(shí)際奠基。1〕一致性；2〕科學(xué)性；3〕技術(shù)性；4〕定量性；5〕適用性：井壁設(shè)計(jì)(漏水或者不漏)、注漿帷幕設(shè)計(jì)、凍結(jié)壁設(shè)計(jì)，永久井壁承載才干要求和詳細(xì)工法無(wú)關(guān)新理念和途徑：利用圍巖、開(kāi)發(fā)圍巖。為井壁的增設(shè)徑向鋼筋提供了實(shí)際根據(jù)，加強(qiáng)圍巖和井壁的相互徑向抗拉和抗破壞，能有效提高井筒平安性和承載才干。二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)項(xiàng)目副立井凈直徑8.0m控制層巖性含水層泥巖層控制層深度12001280含水層底板深度1200上覆平均容重N/m32646026460圍巖泊松比0.20.267有效側(cè)壓力系數(shù)0.250.364圍巖彈性模量Pa3.100E+102.800E+10圍巖剪切模量Pa1.292E+101.105E+10靜止水位/水頭高度m59/1141井壁水壓力Pa1.118E+07垂直總應(yīng)力Pa3.175E+073.387E+07垂直有效應(yīng)力Pa2.057E+073.387E+07水平有效應(yīng)力Pa5.143E+061.234E+07水平總應(yīng)力Pa2.024E+071.234E+07百年洪峰水頭m1200洪峰井壁水壓力Pa1.176E+07洪峰水平有效應(yīng)力Pa5.143E+06砼強(qiáng)度折減系數(shù)0.90.9結(jié)構(gòu)安全系數(shù)1.351.35砼強(qiáng)度(C60)設(shè)計(jì)值Pa2.750E+072.750E+07砼彈性模量Pa3.600E+103.600E+10砼剪切模量Pa1.525E+101.525E+10砼泊松比0.180.18折減后砼強(qiáng)度Pa2.610E+072.610E+07井壁厚度計(jì)算m0.6830.852設(shè)計(jì)取值m0.90.9二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)方案1

C65結(jié)構(gòu)安全系數(shù)1.421.35方案2

C601.351.35砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Pa2.970E+072.970E+072.750E+072.750E+07砼彈性模量Pa3.650E+103.650E+103.600E+103.600E+10砼剪切模量Pa1.547E+101.547E+101.525E+101.525E+10砼泊松比0.1770.1770.180.18折減后砼強(qiáng)度Pa2.714E+072.714E+072.610E+072.610E+07井壁厚度計(jì)算m0.4070.4400.6830.852設(shè)計(jì)取值m0.50.50.90.9方案3

C55結(jié)構(gòu)安全系數(shù)1.351.35方案4

C501.351.35砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Pa2.530E+072.530E+072.310E+072.310E+07砼彈性模量Pa3.550E+103.550E+103.450E+103.450E+10砼剪切模量Pa1.502E+101.502E+101.456E+101.456E+10砼泊松比0.1820.1820.1850.185折減后砼強(qiáng)度Pa2.547E+072.547E+072.484E+072.484E+07井壁厚度計(jì)算m1.2381.1371.6571.300設(shè)計(jì)取值m1.31.31.71.7二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)四種厚度的井壁構(gòu)造方案，都滿足包神支護(hù)設(shè)計(jì)公式，但需求進(jìn)展方案比選。二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)四種厚度的井壁構(gòu)造方案，都滿足包神支護(hù)設(shè)計(jì)公式，但需求進(jìn)展方案比選。目標(biāo)層A最短建設(shè)工期準(zhǔn)則層B每循環(huán)排矸速度每循環(huán)砌壁速度井筒涌水量井壁質(zhì)量方案層C方案1方案2方案3方案450090013001700C65C60C55C500.5%0.5%1.0%1.5%二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)層次分析優(yōu)選方案井壁設(shè)計(jì)優(yōu)選權(quán)重計(jì)算結(jié)果二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)思索井筒施工的深度和循環(huán)作業(yè)過(guò)程，井壁砌筑過(guò)程的熱力模型可簡(jiǎn)化成軸對(duì)稱(chēng)的有限段高準(zhǔn)三維熱傳導(dǎo)模型：圖3-4混凝土澆筑后不同時(shí)辰溫度分布圖3-3熱傳導(dǎo)幾何網(wǎng)格模型混凝土的入模溫度對(duì)最高溫度起到了控制造用，加強(qiáng)入模溫度的控制和井壁內(nèi)緣的保溫任務(wù)，對(duì)控制最高溫度和井筒內(nèi)環(huán)境溫度之差起到關(guān)鍵作用。二、超深立井支護(hù)實(shí)際與技術(shù)現(xiàn)澆耐久性單層混凝土井壁短錨桿銜接+徑向鋼筋去滑動(dòng)夾層止水接茬超深立井圍巖分段地面預(yù)注漿技術(shù)研討三三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討1、國(guó)產(chǎn)的石油鉆機(jī)分鉆進(jìn)鉆機(jī)和修井鉆機(jī)，月進(jìn)尺才干到達(dá)5000m以上,鉆進(jìn)深度才干曾經(jīng)到達(dá)了6000m以上。而石油鉆井修井鉆機(jī)，挪動(dòng)快速，功能齊全，特別適用于井筒地面快速挪動(dòng)和安裝。2、石油鉆進(jìn)技術(shù)的隨鉆測(cè)斜MWD技術(shù)，可為深井地面預(yù)注漿定向鉆孔施工提供了極大方便。適應(yīng)行業(yè)地礦鉆探井筒專(zhuān)用井筒新研發(fā)水井類(lèi)石油類(lèi)型號(hào)XB500/1000ADZ500/1000DJ1000A/2000TSJ-2000XJ450/550旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)頂驅(qū)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)/頂驅(qū)鉆架塔型/A型塔型塔型/K型塔型/A型K型移動(dòng)非車(chē)載非車(chē)載非車(chē)載車(chē)載車(chē)載鉆孔深m500~1500500~10001000~20001000~20001000~5500鉆進(jìn)效率m/月1500~20002000~25003000~45002000~30004000~5500選擇優(yōu)勢(shì)移動(dòng)方便、鉆機(jī)速度快、隨鉆測(cè)斜三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討由于石油鉆機(jī)在鉆進(jìn)速度和順應(yīng)性方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此針對(duì)流線施工組織管理要求，選擇石油鉆井系統(tǒng)XJ450/550系列的修井鉆機(jī)、定向鉆進(jìn)機(jī)具，造孔深度達(dá)1000～3000米，采用該種型號(hào)鉆機(jī)施工注漿孔，結(jié)合煤礦凍結(jié)鉆孔測(cè)斜機(jī)具，處理了煤礦超深井筒的地面正切型定向分段預(yù)注漿關(guān)鍵工藝技術(shù)和配備，實(shí)現(xiàn)了煤礦超深井施工地面預(yù)注漿工藝。圖4-1石油修井鉆機(jī)XJ550照片三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討鉆井深度/m27/8〞鉆桿3500修井深度/m27/8〞鉆桿4500最大鉤載/kN1125大鉤最大提升速度/m/s1.5井架形式桅桿、雙層、液缸起升、伸縮井架高度（凈空）/m31.3大繩直徑/mmφ23絞車(chē)形式雙滾筒、配氣動(dòng)盤(pán)式輔助剎車(chē)絞車(chē)額定功率/kW(HP)410絞車(chē)提升檔位五正一倒轉(zhuǎn)臺(tái)高度/m3.7動(dòng)力傳動(dòng)形式液力機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率/kW(HP)/r/min343(460)/2100變速器檔位五正一倒轉(zhuǎn)向形式液壓助力主機(jī)重量/kg43000表XJ450型修井機(jī)主機(jī)技術(shù)參數(shù)及性能三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討表注漿加固厚度設(shè)計(jì)項(xiàng)目單位副井開(kāi)挖直徑m9.2/9.4/9/6/9.8靜止水位m59控制含水層頂板深度m1200上覆平均容重N/m326460圍巖泊松比-0.2有效側(cè)壓力系數(shù)-0.25圍巖彈性模量Pa3.100E+10水的折減系數(shù)-1.0帷幕最大水壓力Pa1.118E+07垂直總應(yīng)力Pa3.175E+07地層垂直有效應(yīng)力Pa2.057E+07地層水平有效應(yīng)力Pa5.143E+06水平總應(yīng)力Pa1.744E+07裂隙注漿巖體強(qiáng)度Pa2.350E+07結(jié)構(gòu)安全系數(shù)-1.1帷幕體彈性模量Pa3.410E+10巖體強(qiáng)度折減系數(shù)-0.95注漿巖體強(qiáng)度Pa2.233E+07載荷計(jì)算值Pa1.684E+07加固體設(shè)計(jì)厚度m2.785三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討表注漿方案選擇項(xiàng)目全直孔全正切孔孔1直孔+正切孔孔2注漿孔數(shù)8個(gè)8個(gè)8個(gè)起始和終止230~1355230~800、800~1355230~800、800~1355分段I段II段II段I段Z1\Z2\Z3Z4

Z5\Z8\Z7Z8

SI1\SI2\SI3\SI4SI,II1\SI,II2\SI,II3\SI,II4ZI1\ZI2\ZI3ZI4SI,II1\SI,II2\SI,II3\SI,II4II段SII1\SII2\SII3\SII4SI,II1\SI,II2\SI,II3\SI,II4SII1\SII2\SII3\SII4SI,II1\SI,II2\SI,II3\SI,II4總孔數(shù)/深度8孔/1355m12孔/800/135512孔/800/1355對(duì)比占井口，順序施工，工期長(zhǎng)打鉆工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低完全不占井口，鑿井和注漿平行，打鉆工藝復(fù)雜，造價(jià)高，I段注漿工期較緊。占井口時(shí)間少，不影響總工期，鑿井和注漿工藝平行。三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討固管段注入單液水泥漿376m3，巖帽注漿段注入單液水泥漿1272m3，其他注漿段注入粘土水泥漿28711m3，總注漿量30359m3。注漿壓力按低壓和高壓兩階段進(jìn)展。第一階段注漿壓力普通小于5.0～6.0MPa，第二階段的終壓到達(dá)15～17.5MPa，注漿壓力為注漿深度靜水壓力的的2～3倍。三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討要實(shí)現(xiàn)豎井地面預(yù)注漿的縱向分段，一是需求添加鉆井和注漿設(shè)備，二是借助地面空間，經(jīng)過(guò)定向鉆進(jìn)技術(shù)，實(shí)如今豎向空間上進(jìn)展分段，即采用正切型定向鉆進(jìn)注漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)。如圖4-2所示，按最短行程理想情況，即平面曲線設(shè)計(jì)，靶域?qū)蜍壽E實(shí)現(xiàn)的是兩個(gè)平移垂直線的光滑銜接，在井筒中心線和鉆孔開(kāi)孔點(diǎn)行程徑向平面內(nèi)。圖4-2井筒地面預(yù)注漿正切型定向孔四、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討要圖4-2井筒地面預(yù)注漿正切型定向孔三、超深立井圍巖地面分段預(yù)注漿技術(shù)研討圖井筒垂深1200m注漿交圈圖圖井筒垂深800m注漿交圈圖超深立井井筒快速建井技術(shù)研討四四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討確保超深立井快速掘進(jìn)的條件：任務(wù)面涌水量控制，普通要求小于10m3/h。綜合治水(截流、篷淋、壁注、超前集水)和接力排水，使得涌水量小于5～8m3/h；曾經(jīng)超提升機(jī)JZ2-40/1600、JZ2-25/1600的最大提升深度；機(jī)械化設(shè)備配套，具有足夠的消費(fèi)才干；井內(nèi)設(shè)備布置，懸吊平安間隙已無(wú)參考；增100mm施工正循環(huán)率，提高到92%。四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討鑿井配備配置四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討鑿井施工機(jī)械化配備：井筒布置兩套單鉤提升；傘鉆鑿巖，井筒內(nèi)布置2臺(tái)中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)出矸；井筒內(nèi)壓風(fēng)管、供水管、排水管及風(fēng)筒均采用井壁固定工藝。井筒布置兩套單鉤提升，其中兩根吊盤(pán)繩兼作穩(wěn)繩，根據(jù)以往施工閱歷，采取以下措施可以實(shí)現(xiàn)該吊盤(pán)繩零磨損，詳細(xì)措施如下：〔1〕選用18×7-44-1870型吊盤(pán)懸吊鋼絲繩，平安系數(shù)到達(dá)6.3〔規(guī)定為6〕；〔2〕穩(wěn)繩滑套采用尼龍構(gòu)造，減輕滑套對(duì)鋼絲繩的磨損；〔3〕加強(qiáng)鋼絲繩的檢查任務(wù)，并指定專(zhuān)人進(jìn)展定期檢查。四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討提升系統(tǒng)：提升絞車(chē)前期選18×7-40-1870型不旋轉(zhuǎn)提升鋼絲繩掛5m3矸石吊桶提升到720m改換4m3矸石吊桶提升；施工到850m改換18×7-44-1870型不旋轉(zhuǎn)提升鋼絲繩掛5m3矸石吊桶提升到930m，改換4m3矸石吊桶提升到1180m改換3m3矸石吊桶提升究竟，掛3m3砼吊桶提升到1290m改換2m3砼吊桶提升，掛傘鉆提升究竟；實(shí)踐施工時(shí)，應(yīng)提早改換吊桶，絞車(chē)實(shí)踐電流不得超越額定電流，確保提升平安。四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討水害治理：任務(wù)面涌水量是影響掘進(jìn)速度的關(guān)鍵要素。為此，采取注漿和“截、導(dǎo)、堵、排〞等綜合防治水措施，降低涌水對(duì)掘進(jìn)的影響。井筒掘進(jìn)期間，井深830m以內(nèi)，進(jìn)展了4次壁后注漿〔任務(wù)面涌水量超越15m3/h后，停頓掘進(jìn)，進(jìn)展壁后注漿〕，均獲得了預(yù)期效果。為減少排水占用時(shí)間，在井壁上安設(shè)了5道截水槽分別將淋水導(dǎo)入中間轉(zhuǎn)水站和吊盤(pán)水箱中。澆筑混凝土井壁后，井筒有大量積水，利用轉(zhuǎn)水站設(shè)備將其排出，比以往利用吊桶排水節(jié)省了大量時(shí)間。四超深立井井筒快速建井技術(shù)研討順序班組任務(wù)1打鉆班打鉆、爆破、接管路2找平一班14人出矸工作8h3找平二班10人出夠段高、綁扎鋼筋4打灰班12人綁扎鋼筋、打灰5打灰二班12人打灰6清底班排水、清底⑴采用專(zhuān)業(yè)工種“滾班〞作業(yè)制：凍結(jié)段外壁施工，三掘一砌；基巖段：一掘一砌。⑵機(jī)電工及其它輔助工種均采用“三八〞作業(yè)制；⑶工程技術(shù)人員及工程部管理人員，實(shí)行24小時(shí)值班制度；采用膠帶保送機(jī)新工藝，混凝土可直接裝入灰罐中，省去了以往摘罐、推罐、掛罐步驟，節(jié)省了人力，提高了工效。在-1000m以下施工時(shí)，作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的班組為出矸找平班與打灰班，為減小勞動(dòng)強(qiáng)度，將兩個(gè)班組拆分為三個(gè)班組，找平一班14人、找平二班10人、打灰班12人。找平二班接替進(jìn)展出矸找平，并與打灰一班共同完成綁扎鋼筋任務(wù)；找平二班接替打灰班一班8小時(shí)，任務(wù)流程如表所示井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)五五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1、工期、進(jìn)度分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1、工期、進(jìn)度分析工程名稱(chēng)部位單位計(jì)劃工期實(shí)際工期組織間歇有效工期

節(jié)約地面預(yù)注漿0～1355m天590562

2010/10/082012/04/2428試挖（0～-25）m15

外壁掘砌（-25～-241.5）m65728642011/7/292011/10/81套內(nèi)壁（-7～-241.5）m20170172011/10/92011/10/253轉(zhuǎn)換33032011/10/262011/10/280基巖段（-241.5～-800）m1402941431512011/10/292012/08/17-11轉(zhuǎn)水站m315140142012/08/182012/8/311基巖段含豎井（-800～-1341.6）m307278432332012/09/012013/06/0574管子道1127m

132013/3/262013/4/7

馬頭門(mén)1149m3

392013/4/172013/5/25

掘砌合計(jì)1341.6井筒天550678194482

68五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)2、有限元分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)加固后最大位移降低了0.08mm，等效破壞應(yīng)力降低了1MPa井壁內(nèi)外緣等效破壞應(yīng)力隨井壁厚度的變化圖圍巖注漿加固圍巖注漿加固后水壓分布圖23.7MPa0.9m1.5m18.0MPa2、有限元分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)儀器預(yù)備和安裝傳感器預(yù)備采集儀防水處置壓力盒的安裝傳感器線路鋪設(shè)基站安裝數(shù)據(jù)采集第一程度在2021年1月24日埋設(shè)，2月24日進(jìn)展了初測(cè)，在6月27日，在井筒施工前往到馬頭門(mén)時(shí)，進(jìn)展第三次數(shù)據(jù)檢測(cè)，在7月12日實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集功能，至11月7日之間進(jìn)展了3次集中數(shù)據(jù)搜集。第一程度共埋設(shè)27個(gè)傳感器，正常任務(wù)的26個(gè)，有效果的有21個(gè)傳感器，反響了歷時(shí)288天的井筒井壁的力學(xué)反響特征。第二程度埋設(shè)時(shí)間是2021年4月16日，埋設(shè)位置方位和第一程度一樣。井壁外緣三向共9個(gè)應(yīng)變計(jì)，內(nèi)緣的兩向共6應(yīng)變計(jì)，2向共6個(gè)鋼筋計(jì)，3個(gè)壓力盒，東北方向一處井壁內(nèi)2個(gè)溫度計(jì)，共26個(gè)傳感器，正常任務(wù)的22個(gè)，有效果的有20個(gè)傳感器數(shù)據(jù)。3、實(shí)測(cè)分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析1、第一主應(yīng)變是環(huán)向壓應(yīng)變第二是豎向壓應(yīng)變，第三是徑向壓應(yīng)變2、三個(gè)測(cè)點(diǎn)結(jié)果闡明其井壁外緣受力不均勻性3、三個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果開(kāi)展變化呈現(xiàn)類(lèi)似性4、最大混凝土應(yīng)變出如今東北方位的環(huán)向應(yīng)變?yōu)?093.3με環(huán)向應(yīng)變開(kāi)展曲線豎向應(yīng)變開(kāi)展曲線徑向應(yīng)變開(kāi)展曲線環(huán)向應(yīng)變最大為1093.3με豎向應(yīng)變最大為699.025με徑向應(yīng)變最大為437.96με第一程度井壁外緣應(yīng)變3、實(shí)測(cè)分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1、內(nèi)緣井壁應(yīng)變來(lái)看，雖然最大應(yīng)變出如今豎向，但整體上環(huán)向應(yīng)變依然是最大應(yīng)變，平均值為568uε，豎向壓應(yīng)變平均值為435uε2、內(nèi)緣井壁同樣呈現(xiàn)受力的不均勻性3、井壁內(nèi)緣應(yīng)變的開(kāi)展規(guī)律大致和外緣應(yīng)變的開(kāi)展規(guī)律一樣環(huán)向應(yīng)變開(kāi)展曲線豎向應(yīng)變開(kāi)展曲線環(huán)向應(yīng)變最大為771.77με豎向應(yīng)變最大為910.167με第一程度井壁內(nèi)緣應(yīng)變3、實(shí)測(cè)分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1、鋼筋受力開(kāi)展曲線與內(nèi)緣混凝土應(yīng)變開(kāi)展曲線呈現(xiàn)類(lèi)似性。2、環(huán)向鋼筋受壓力大于豎向鋼筋受的壓力，環(huán)向鋼筋平均遭到41.2KN作用力，按22mm鋼筋的面積分?jǐn)?，壓?yīng)力為108.4MPa，而豎向鋼筋遭到作用力為21.KN，按22mm鋼筋的面積分?jǐn)偟玫綁簯?yīng)力55.4MPa，前者是后者的1.96倍。比內(nèi)緣應(yīng)變環(huán)豎之比1.57略高。環(huán)向受力開(kāi)展曲線豎向受力開(kāi)展曲線環(huán)向受力最大為50.83KN豎向受力最大為27.32KN第一程度井壁內(nèi)緣鋼筋受力3、實(shí)測(cè)分析五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)C60極限應(yīng)變：1640με設(shè)計(jì)應(yīng)變：750με實(shí)測(cè)平均：

5933、實(shí)測(cè)分析最大鋼筋受力是50MPa左右五井筒建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)4、井壁驗(yàn)收?qǐng)?bào)告經(jīng)濟(jì)效益與推行評(píng)價(jià)第三部分第三部分經(jīng)濟(jì)效益與運(yùn)用推行分析磁西副井井筒性價(jià)比分析磁西副立井井筒工程的經(jīng)濟(jì)效益分析推行運(yùn)用一、磁西井筒建立性價(jià)比分析

施工安全承載能力耐久性使用性施工速度得分權(quán)重施工安全x111150.333承載能力0x11140.267耐久性00X1130.20使用性001X120.133施工速度0000X10.067合計(jì)151功能分析權(quán)重計(jì)算一、磁西井筒建立性價(jià)比分析方案功能的專(zhuān)家打分

施工安全承載能力耐久性使用性施工速度方案1（C65/700）886610方案2（C60/900）108888方案3（C55/1300）6810106一、磁西井筒建立性價(jià)比分析功能分析權(quán)重計(jì)算功能權(quán)重方案1（C70/700）方案2（C60/900）方案3（C55/1300）評(píng)價(jià)得分加權(quán)得分評(píng)價(jià)得分加權(quán)得分評(píng)價(jià)得分加權(quán)得分施工安全1/382.667103.33362.000承載能力4/1582.13382.13382.133耐久性1/581.60081.60081.600使用性2/1560.80081.067101.333施工速度1/1590.60080.53360.400

7.800

8.667

7.467功能指數(shù)

0.325905

0.362

0.312一、磁西井筒建立性價(jià)比分析方案的造價(jià)分析金

額方案一方案二方案三直接費(fèi)單價(jià)8200085300976001、直接費(fèi)314993276737491Ⅰ、人工費(fèi)743477338848Ⅱ、材料費(fèi)176421835220998Ⅲ、機(jī)械費(fèi)6423668276452、輔助費(fèi)505015253360109一、磁西井筒建立性價(jià)比分析方案的造價(jià)分析項(xiàng)目單位方案一方案二方案三備注建設(shè)單價(jià)元/米820008530097600

造價(jià)指數(shù)①0.309550.322010.36844

功能指數(shù)②0.3259050.3620.312

價(jià)值系數(shù)1.051.120.85①除②二、經(jīng)濟(jì)效益分析施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益：3621萬(wàn)元注漿單位經(jīng)濟(jì)效益磁西副立井，地面8孔預(yù)注漿深度5m，預(yù)算總價(jià)4334萬(wàn)，實(shí)踐中標(biāo)價(jià)錢(qián)3700萬(wàn)，報(bào)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益634萬(wàn)元，實(shí)踐該工程承包的核算獲毛利503萬(wàn)元。所以該地面預(yù)注漿的總經(jīng)濟(jì)效益1037萬(wàn)元。分析：1〕加快進(jìn)度和加固后獲得良好的圍巖；2〕能加快施工進(jìn)度5.3個(gè)月直接費(fèi)：間接費(fèi)、輔助費(fèi)降低二、經(jīng)濟(jì)效益分析施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益建井單位經(jīng)濟(jì)效益磁西8m凈直徑，井深1341.6m，預(yù)算價(jià)錢(qián)12067萬(wàn)，合同額10700萬(wàn)元，結(jié)算10761萬(wàn)元，結(jié)算經(jīng)濟(jì)效益1306萬(wàn)，實(shí)現(xiàn)毛利1278萬(wàn)元。因此經(jīng)濟(jì)效益2584萬(wàn)元。分析：降低設(shè)備費(fèi)用220萬(wàn)元，能加快施工進(jìn)度1個(gè)月，資料、機(jī)電和人工費(fèi)能降低450萬(wàn)元；二、經(jīng)濟(jì)效益分析業(yè)主經(jīng)濟(jì)效益貸款利息每提早1個(gè)月可節(jié)省貸款利息萬(wàn)元計(jì)算，那么由于合同工期提早2.27個(gè)月，所獲得的貸款利息經(jīng)濟(jì)效益330萬(wàn)。提早投產(chǎn)利潤(rùn)年產(chǎn)90萬(wàn)噸礦井，噸煤利潤(rùn)10元時(shí)，一天利潤(rùn)2.4657萬(wàn)元，提早5.3月，將影響到392萬(wàn)元的利潤(rùn)。三、推行運(yùn)用我國(guó)煤礦:目前新建井筒50%的井筒深度超越1000m；現(xiàn)今完成的千米豎井曾經(jīng)超越30多個(gè)，其中煤礦豎井占70%以上，2000年以后建立的超千米井筒數(shù)量占87%。我國(guó)非煤礦山：銅礦、金礦等貴金屬開(kāi)采曾經(jīng)進(jìn)入800m深度以下的開(kāi)采；山東膠東黃金的開(kāi)采深度>1600m;國(guó)外最深井筒曾經(jīng)到到達(dá)2500米到4000米查新報(bào)告第四部分一、查新點(diǎn)1.提出超深井工程流線施工組織管理方式，并采用正切型定向鉆進(jìn)注漿技術(shù)，處理了單項(xiàng)井筒工程縱向分段問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了注漿〔包括凍結(jié)〕和鑿井的流線施工組織和管理，縮短了工期。2.將包神支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)用到深井施工中，經(jīng)過(guò)注漿圍巖和襯砌的相互作用，降低開(kāi)挖和砌壁體積，結(jié)合大體積混凝土溫度控制技術(shù)，有效處理高水壓和高地應(yīng)力支護(hù)難題。一、查新點(diǎn)3.引進(jìn)石油鉆井系統(tǒng)XJ450/550系列的修井鉆機(jī)、定向鉆進(jìn)機(jī)具，造孔深度可達(dá)1000～3000米，采用該種型號(hào)鉆機(jī)施工注漿孔，結(jié)合煤礦凍結(jié)鉆孔測(cè)斜機(jī)具，處理了煤礦超深井筒的地面正切定向分段預(yù)注漿關(guān)