陈四楼煤矿北风井永久锁口安全快速掘砌施工

赵逢进　田志鹏

【摘要】陈四楼北风井永久锁口11m，井壁预留风道口、安全出口、压风管预留洞及注浆管预留洞，施工时揭露粉砂层，是目前国内已施工永久锁口最深、地层最复杂、设计最复杂的矿井。在施工中，采用钢架结构外敷钢板封闭的整体风道口支架，针对防片帮、防坠、防下沉等安全及快速施工方面采取了有效的措施，均取得了较好的效果。在整个施工过程中，安全、优质、快速、高效，创造了永城矿区施工新记录。

【关键词】永久锁口；安全；快速;施工

0.工程概述

河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿1997年11月正式投产，设计生产能力为240万吨/年，设计服务年限为67.4年，为满足矿井北翼生产通风需要，新增加北风井。北风井工业广场位于永城市陈集镇汉臣村，井筒净直径Φ5.0m，全深462m，表土段深度376.3m，冻结深度410m。

锁口施工利用IVG型临时井架，设计布置一套单钩提升。

工厂场内自然地坪标高为+34.8m，封口盘面设计标高+35.6m（±0.0相当于绝对标高+37.0m）。永久锁口设计深度11m。永久锁口底口标高+26.0m；混凝土强度等级C30；壁厚1.2m（其中外壁厚度600mm，内壁厚度600mm）。井壁结构为双层钢筋混凝土。

1.地层特征

根据检查孔地质报告及地质柱状图，陈四楼北风井永久锁口穿过的地层自上而下为：黄土6.35m、粉砂13.63m，呈土黄色局部略带肉色含钙质松散状湿度较大。

2.掘砌施工方案

北风井永久锁口施工采用人工挖土、配合CX-55型挖掘机挖掘，将土装入5m3吊桶内，用主提JKZ-2.8/15.5绞车提升，经翻矸溜槽落地、铲车排土至指定排矸地点。自上而下掘进、临时支护，从下向上浇灌砼一次施工完成。

永久锁口－11m ～-1.5m部分按图纸设计施工，同时预留风道口、安全出口墙部及风筒及风水管路临时出口(1200×1200mm)。-1.5m ～±0部分待井筒落底后再按设计施工，同时预留安全出口拱部及注浆管、压风管硐口。

3.施工方法

3.1掘进、临时支护

（1）施工时采用小断面台阶法掘进。当掘进段高够1.0m时分段进行刷帮，找平工作面，随之进行架圈、挂网、喷浆临时支护工作。井圈由［16加工而成，网片由?6盘圆焊接而成，网片规格：1000×2000mm，，网格100×100mm，喷浆厚度100 mm。为确保施工安全，在井架基础上卡四根?18.5钢丝绳作为保险绳悬吊第一道井圈，其余每道井圈之间采用?25钢筋加工“Z”挂钩连接，另加?18.5 mm钢丝绳作为保险绳。

（2）当上一段高按设计荒径掘进、临时支护好后，方可进行下个段高掘进，掘进段高1.0 m，随之进行临时支护，直至掘进到+25.4m。在掘进过程中，沿水文孔挖超前小井作为降水、排水之用。

3.2钢筋绑扎、立摸

（1）当工作面掘进到+25.4m，临时支护完毕后，用水准仪找平工作面，安装外壁掘砌施工刃脚，然后按钢筋设计半径进行钢筋绑扎工作。竖筋采用直螺纹钢丝套(或绑扎搭接连接)，环筋采用扎丝绑扎搭接方式，每道接头扎丝不少于三道，同时预埋井筒冻结段外壁竖筋连接丝头。

（2）以R=2.53m为半径铺设一圈红砖，并用水准仪找平，在红砖上组装加工的井圈（?4.96m），并按井筒中心线将其校正，然后沿井圈外侧均布6架通板，通板采用10＃槽钢加工，通板与井圈之间采用焊接联接，然后在通板上架设第二道井圈，找平校正后利用找平的红砖在通板之间进行段高1.5m的绳捆摸板组装、固定，用井筒中心线将将模板找正，然后对称打好撑子加固牢靠，防止浇灰时模板发生偏离。模板加固牢靠后，沿内壁砌筑一周高×宽=600×600mm红砖墙体，然后预埋内壁钢筋连接丝头，钢筋绑扎完毕后，沿内、外壁用黄砂培刃角。

（3）第一段高1.5m浇灌完成后，在通板上架设第三道井圈，同时在第二道井圈上依次均布焊接6架通板，然后组装第二段高模板，找正、加固牢靠进行砼浇灌工作。第二段高施工完成后，用同一方法组装、加固、施工以上段高。

（4）待永久锁口施工至-2.0m时，预留封口盘梁窝，再施工至封口盘设计标高。

3.3混凝土浇灌

永久锁口设计混凝土强度等级为C30，混凝土配合比经永城矿区工程质量检测站进行试配。水泥选用P.O32.5普通硅酸盐水泥、中砂、粒径20~40mm碎石、混凝土中加入适量的NC-P7外加剂，增强砼防水性能。

3.3.1工作平台

施工前，先按设计提前组装二层吊盘，锁口施工时吊盘作为封口盘施工浇灌工作平台。

3.3.2混凝土浇灌

混凝土浇灌利用井口西侧地面混凝土搅拌系统进行配置，该搅拌系统配备一台JS-1500型搅拌机，PLD1600型电脑自动上料系统，将按配比的砂、石子、水泥、外加剂、水经计量后直接进入搅拌机内。搅拌好的混凝土经地面加长溜槽进入砼输送泵，再至吊盘上的分灰器接溜灰管入模，混凝土浇灌采用对称入模，分层浇灌，采用127V电动振动棒分层振捣。

3.3.3风道口、安全出口中、压风管洞、注浆管洞预留

风道口、安全出口采用I20工字钢、[10槽钢做支架，外敷设δ=3mm厚钢板全封闭加工而成。压风管洞、注浆管洞采用δ=30mm木板加工而成。当混凝土浇灌到各预留洞口底口位置时，按设计要求绑扎加强筋，立模找正，加固牢靠，然后进行砼浇灌。

3.4模板拆除

当第四段高砼浇灌完成后，施工人员乘坐吊桶至工作面，拆除第一段高井圈及模板，然后利用此模板对第五段高进行背板、加固。依次类推，待最后一个段高砼浇灌完成12小时后，利用三根模板绳吊悬吊一层辅助盘作为模板拆除的工作盘，进行剩余段高井圈、模板的拆除工作。拆除的模板要及时上井，清理、整理、统一存放至指定地点。

4.施工简介

北风井锁口9月3日开始施工，5日具备砼浇筑条件，施工采用挖掘机配合人工出矸，两台喷浆机同时工作，提高了出矸和支护速度，减少井帮暴露时间，确保了施工安全。砼浇灌采用砼输送泵，提高了浇注砼的速度，10日外壁第一模掘砌施工完成，提前计划工期3天完成。

5.结语

（1）在永久锁口施工的同时，提前施工外壁0.6m，将内外壁施工缝错开，在套内壁时将第一模外壁接茬缝封死，有利于内壁封水。

（2）为防止锁口砂层片帮，采用挂网、喷浆、架设井圈临时支护，而混凝土浇灌自下向上连续扎筋、立模，浇灌砼。无论是永久锁口的整体性、防水性和井壁之外围抱力，都能满足设计要求。

（3）在永久锁口施工时，在地沟槽底板位置锁口一起施工小壁座，同时预埋冻结段外壁、内壁搭接钢筋，使永久锁口与冻结段外壁连接成一整体，同时在四个井架基础上卡四根?18.5钢丝绳悬挂各道临时支护井圈，有效的防止锁口下沉。

（4）锁口施工采用挖机配合人工出矸，两台喷浆同时施工，砼输送泵浇灌砼，挂设辅助盘拆除模板等施方法，提高了施工速度，确保了施工安全。

（5）锁口施工时，提前组装外壁掘砌模板刃脚，可减少井帮暴露时间，缩短模板一次安装时间，同时可提高井壁接茬质量。

（6）风道口采用钢结构整体支架，并与锁口同时浇筑施工，可提高井壁整体性及防水性能。[科]