一種劇烈垮塌立井井壁修復(fù)加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種立井井壁修復(fù)加固方法，特別涉及一種劇烈垮塌立井井壁修復(fù)加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下開采引起上覆巖層直至地表移動和變形，常常在留設(shè)了保護(hù)煤柱的前提下，仍然波及到立井的周圍，嚴(yán)重影響到立井的安全，致使立井產(chǎn)生變形和破壞，直接影響到礦井的正常生產(chǎn)，立井破裂垮塌現(xiàn)象在全國諸多礦區(qū)時有發(fā)生。立井是煤礦的咽喉，井壁的破壞，給煤礦安全生產(chǎn)帶來了極大的威脅。據(jù)初步統(tǒng)計，井壁破裂已造成數(shù)億元的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]立井破裂井壁治理過程中，由于對各種治理手段的適用性、經(jīng)濟(jì)性和實效性認(rèn)識不深，以及對地質(zhì)條件、井筒情況等調(diào)查不清，存在治理措施選擇不當(dāng)、治理方案制訂不全面等問題。方案選擇的盲目性、局限性直接影響了治理效果，同時造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。許多礦區(qū)部分井筒經(jīng)過初次治理，短期內(nèi)卻再次發(fā)生破壞。
[0004]目前治理破裂井壁的措施主要有井圈加固、套壁加固、破壁注漿、開設(shè)卸壓槽、地面注漿五種方式。井圈和套壁一般用于臨時保護(hù)已破裂井壁，阻止破壞進(jìn)一步發(fā)展；破壁注漿和地面注漿用于地層加固和防堵水；卸壓槽的作用是控制徑向相對位移，釋放井壁豎向應(yīng)力。清楚認(rèn)識每種治理措施的特點是成功治理破裂井壁的基礎(chǔ)。由于單一治理措施技術(shù)作用的局限性，新的綜合性治理方案就成為立井井壁修復(fù)領(lǐng)域(特別是劇烈垮塌立井井壁的修復(fù))的迫切需要。
[0005]劇烈垮塌立井井壁的修復(fù)存在技術(shù)上的難度。立井井壁的劇烈垮塌，是一種垮塌部位地壓一直未停止活動，冒落片幫時有發(fā)生的狀態(tài)。為確保施工安全，人員無法進(jìn)入垮塌空區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)。對于處于劇烈垮塌活動期的立井如果不及時進(jìn)行修復(fù)加固的話，隨著垮塌區(qū)的增大，井壁及圍巖垮塌如不能盡快控制，那么井筒錯位、井架偏斜、工業(yè)廣場下沉、地面建(構(gòu))筑物破壞等于災(zāi)難性的事故將隨時可能出現(xiàn)，后果不不堪設(shè)想。因此對于立井劇烈垮塌、井筒提升系統(tǒng)和梯子間遭到嚴(yán)重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進(jìn)入垮塌區(qū)施工作業(yè)的情況，如何采取安全可靠、工期較短的實用高效的立井井壁修復(fù)治理施工方法。是礦井建設(shè)施工單位的一個重大工程疑難問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種安全可靠、工期較短、實用高效的劇烈垮塌立井井壁修復(fù)加固方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括以下步驟:
(I)在井口附近地面建立攪拌站及泵站；
其中，攪拌站的攪拌機采用立桶式攪拌機，從進(jìn)料至出料須有一個Im左右的臺階，漿池應(yīng)低于攪拌機底部出漿口，向地下挖一十余立方米的蓄漿池，注漿泵連蓄漿池。
[0008](2)設(shè)置擋墻:在井筒底馬頭門外設(shè)置擋墻，擋墻上設(shè)少量排水孔；
其作用是，防止注漿時漿液流失和損壞井下設(shè)施，且防止井筒內(nèi)垮落物發(fā)生下滑。
[0009](3)井壁垮塌破裂區(qū)探測；
具體是，采用采空區(qū)三維激光掃描儀CMS伸入立井內(nèi)，探測立井井壁垮塌破裂區(qū)的情況和具體位置。
[0010](4)垮塌井壁的分區(qū)劃分:根據(jù)探測(采空區(qū)三維激光掃描儀CMS)出來的結(jié)果，將垮塌立井井壁劃分為五個區(qū)，分別為垮落區(qū)、上開裂區(qū)、上影響區(qū)、下開裂區(qū)和下影響區(qū)，確定各區(qū)的具體標(biāo)尚范圍。
[0011](5)井筒分層注漿:確定分區(qū)的漿體的配合比，自地面向井筒內(nèi)接入無縫鋼管，向井筒分層靜壓灌漿。
[0012](6)立井修復(fù)加固施工的臨時提升系統(tǒng)的建立；
具體是，在井口進(jìn)出車方向布置鑿井絞車、天輪平臺并進(jìn)行吊盤、固定盤、封口盤和翻矸平臺制作安裝。
[0013](7)建立副井臨時通風(fēng)系統(tǒng)；
具體是，為保證工作面有充足的風(fēng)量，采用局部通風(fēng)機壓入式通風(fēng)，局部通風(fēng)機設(shè)在井口上風(fēng)方向，并距井口 20米以外。
[0014](8)掘進(jìn)與臨時支護(hù)；
具體是，對上開裂區(qū)、上影響區(qū)、下開裂區(qū)和下影響區(qū)采用風(fēng)鎬掘進(jìn)實行人工裝矸。向上、下影響區(qū)的老井壁打錨桿，加固老井壁；對上、下開裂區(qū)則用風(fēng)鎬將開裂井壁挖掉找齊，采用U型鋼可縮性井圈配合錨桿作臨時支護(hù)，井圈間用“Z”形鉤連接。對于垮落區(qū)用風(fēng)鎬掘進(jìn)。采用超前注漿，圓錐臺式鋼管超前支架支護(hù)，U型鋼井圈配合錨桿臨時支護(hù)。
[0015](9)永久井壁的施工；
具體是，在上開裂區(qū)底部澆注上壁座，在垮落區(qū)底部澆注下壁座，在下壁座上設(shè)置高強度彈簧可壓縮層，高強度彈簧可壓縮層包括上層鋼圈和下層鋼圈和高強度彈簧，上、下壁座和高強度彈簧可壓縮層施工完畢后，綁扎鋼筋，按井筒中心線安設(shè)模板、澆灌混凝土；
混凝土采用地面攪拌配制，通過溜灰管自溜入井下，注入模板后，混凝土要對稱入模，隨澆隨搗固，防止出現(xiàn)蜂窩狗洞和麻面。
[0016](10)清理垮落物；
具體是，混凝土井壁初凝后，從上向下拆除模板，恢復(fù)清碴，折除擋墻，對垮落物進(jìn)行清理。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明針對立井劇烈垮塌、人員無法直接進(jìn)入垮塌區(qū)施工作業(yè)的情況，提出了采用采空區(qū)三維激光掃描儀對垮塌區(qū)進(jìn)行探測；對垮塌井筒進(jìn)行分層靜壓灌漿，控制事態(tài)惡化；采用錨桿對影響區(qū)進(jìn)行加固，采用U型鋼可縮性井圈配合錨桿作臨時支護(hù)對開裂區(qū)加固，采用超前注漿，圓錐臺式鋼管超前支架支護(hù)，U型鋼井圈配合錨桿臨時支護(hù)對垮落區(qū)進(jìn)行加固；通過重新澆筑鋼筋混凝土新井壁作為垮塌立井的永久支護(hù)。同時在垮落區(qū)鋼筋混凝土新井壁下部設(shè)置高強度彈簧可壓縮層，允許垮落區(qū)新井壁能在一定范圍內(nèi)發(fā)生豎向變形，可實現(xiàn)新井壁的長久穩(wěn)定的加固效果。是一種安全可靠、工期較短的實用高效的立井井壁修復(fù)治理施工方法。
【附圖說明】
[0018]圖1 井壁垮塌破裂區(qū)的探測示意圖；
圖2 井筒分層注漿示意圖；
圖3 上開裂區(qū)的臨時支護(hù)示意圖；
圖4 垮落區(qū)的臨時支護(hù)示意圖；
圖5 永久井壁的施工完成，修復(fù)加固后的井筒；
圖6 (a)高強度彈簧可壓縮層示意圖，(b)高強度彈簧可壓縮層的展開圖；
圖7 垮落區(qū)的U型鋼可縮性井圈和加勁肋
(I)垮落區(qū)(2)上開裂區(qū)(3)上影響區(qū)(4)下開裂區(qū)(5)下影響區(qū)(6)采空區(qū)三維激光掃描儀CMS (7)垮落體(8)老井壁(9)充填區(qū)(10)擋墻(11)排水孔(12)無縫鋼管(131)上影響區(qū)和上開裂區(qū)錨桿(1311)垮落區(qū)錨桿(13III)下影響區(qū)和下開裂區(qū)錨桿(14) U型鋼可縮性井圈(15)
鋼筋(16)模板(171)上壁座(1711)下壁座(18)超前注漿鋼管(19)高強度彈簧(20)上層鋼圈(21)下層鋼圈(21)攪拌站(22)臨時提升系統(tǒng)(23)吊盤 (24)加勁肋。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]本發(fā)明一種立井劇烈垮塌修復(fù)加固治理方法，主要針對立井劇烈垮塌、井筒提升系統(tǒng)和梯子間遭到嚴(yán)重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進(jìn)入垮塌區(qū)施工作業(yè)的情況。
[0021]名詞解釋:
立井井壁的劇烈垮塌，或稱之為劇烈垮塌立井井壁，是一種立井井壁垮塌部位地壓一直未停止活動，冒落片幫時有發(fā)生的狀態(tài)。通常是，井筒提升系統(tǒng)和梯子間遭到嚴(yán)重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進(jìn)入垮塌區(qū)施工作業(yè)的情況。
[0022]劇烈垮塌立井井壁一般出現(xiàn)在煤礦、金屬礦、非金屬礦的立井；立井深度一般為50-1500米、100-1000米、200-1000米，更常見在200-500米的立井中。
[0023]下面以南方某礦的劇烈垮塌立井為實施例，詳述本發(fā)明的具體措施實施過程。
[0024]南方某礦井采用立井井拓，中央并列式通風(fēng)，主、副井地面標(biāo)高+171m，主井落底標(biāo)高為-150m，井深319m，現(xiàn)為風(fēng)井；副井落底標(biāo)高為_250m，井深421m，為全能井(出煤、上下人、下料、下管線、進(jìn)風(fēng))。為保護(hù)主、副井井筒和工業(yè)廣場的建(構(gòu))筑物不受采動影響，設(shè)計了井筒和工業(yè)廣場保護(hù)煤柱，由于地方小煤礦的超深越界非法開采導(dǎo)致該礦副井附近的煤柱被多處采空，煤層頂板垮塌，上覆巖層下沉，副井井壁為素混凝土剛性井壁，發(fā)生斜向開裂，并不斷片落，造成嚴(yán)重垮塌，形成垮塌空區(qū)(9)。垮落下的矸石充滿井筒至-200m，井底馬頭門兩側(cè)各堆積約5m多高的垮落物(7)，呈自然息角堆積。全井的提升、通風(fēng)、排水系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。副井井筒處于劇烈垮塌活動期，隨時有片幫、垮塌時有發(fā)生，人員無法進(jìn)入垮塌空區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)，井壁及圍巖垮塌如不能盡快控制，那么井筒錯位、井架偏斜、工業(yè)廣場下沉、地面建(構(gòu))筑物破壞等災(zāi)難性事故將難于避免，后果不堪設(shè)想。采用本發(fā)明一種立井劇烈垮塌修復(fù)加固治理方法，具體措施和實施過程如下: (I)在井口附近地面建立攪拌站(21)。攪拌機采用立桶式攪拌機，在攪拌機底部出漿口下設(shè)置一個1m3的蓄漿池，注漿泵連蓄漿池。
[0025](2)設(shè)置馬頭門擋墻。在副井筒底-