郑州煤电股份有限责任公司超化煤矿
立井井筒快速掘进技术研究与应用
研究报告
申报单位：郑煤集团超化煤矿 申报时间：二零一零年十月
目 录
一、前言……………………………………………………… 3 二、制约立井井筒掘进效率的因数………………………… 4 三、快速掘进技术研究……………………………………… 9 1、疏水孔、壁后注浆与井壁砼自防水联合治理井壁涌水……9
2、施工技术方案及工艺流程……………………………… 13 3、整体下移金属模板砌壁、短段掘砌支护技术方案………13 4、爆破技术工艺.………………………………………… 15
5、出碴、排矸技术工艺……………………………………17 6、合理优化人员组织配备，使人机有效结合………………18 四、关键技术及创新点………………………………………19 五、产生效益…………………………………………………19 1、经济效益…………………………………………………19 2、社会效益…………………………………………………19 六、结语……………………………………………………. 20 附表及附图………………………………………………. 21
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立井井筒快速掘进技术研究与应用
一、前言
井筒是矿井的咽喉。井筒工程量约占井巷工程总量的5～10％,而井筒工期却占建矿或建井总工期的30～55％。因此，加快井筒施工速度，对加速矿井建设具有重要意义。
超化煤矿31采区原设计利用西风井现有通风系统进行回风，存在通风距离远、通风阻力偏大等原因，经过方案比较，我矿又对31采区通风系统进行了优化设计，编制完成了《超化煤矿31采区通风系统方案设计》，郑煤集团公司以郑煤集团技字[2008]3号文予以批复，该设计确定在31采区浅部新增一回风立井，由其担负深部区回风任务。
超化煤矿31采区为我矿主要接替采区，根据我矿采掘接替安排，31采区所有开拓工程应在2010年6月底前完工，形成31采区生产系统。但由于目前采用西风井进行回风，回风线路长，通风阻力大，造成31采区供风量不足，通过“立井井筒快速掘进技术研究与应用”项目的实施，加快了31风井施工进度，对其尽快投入使用，改善31采区通风状况，缓解31采区接替紧张局面起到了很大作用。
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二、制约立井井筒掘进效率的因数
1、工程地质情况复杂，不利于快速掘进
根据勘测地质资料及井检孔地质资料分析，超化煤矿31风井井筒自上而下揭露地层系统依次为第四系、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、山西组、石炭系上统太原组；在
此基础上，进行了各岩组工程地质稳定性评价，评价内容如下：
（1）基岩风化带岩组
井检孔揭露厚度28.26m，埋深从8.40～36.66m，所取岩样岩性为泥岩，泥质结构，具擦痕，岩芯破碎，抗拉强度为1.10～1.28MPa，平均1.19MPa，中粒砂岩，呈中粒结构，中厚层构造，成分以石英为主，长石次之，硅质胶结。岩石抗压强度为84.30～126.50MPa，平均105.40MPa；抗拉强度为2.89～3.02MPa，平均2.90MPa。该岩性结构较致密，强度较高，但受风化影响岩体稳定性降低。
基岩风化带中的岩石由于风化作用和外力地质作用下，使原岩工程地质性质不断改变，其风化程度随深度而减弱，破坏了原岩结构，削弱了岩石组成颗粒间的联系，原岩胶结较好的岩石，变得松软，风化岩原生矿物成份中的不稳定矿物，如长石等遭到分解，而石英、白云母等稳定矿物残存，部分易溶矿物被水淋滤带走，从而使原岩强度下降，结构松散。
风化作用加剧了岩石的裂隙化，在原来节理、裂隙面的基础上，裂隙面宽度、广度增加，孔隙性增高，形成风化裂隙。风化
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裂隙一部分被方解石、泥质及岩屑充填，一部分成为开放性导水、富水裂隙。水的存在一方面对岩体裂隙产生静水压力，另一方面对岩体产生物理化学作用，因而进一步促使基岩风化带的不稳定性。但总的来说，本岩组较不稳定。
（2）基岩岩组
基岩岩组孔深36.66～446.21m，由二叠系上统上石盒子组下部、二叠系下统下石盒子组、山西组和石炭系上统太原组组成，是一套碎屑岩含煤构造；由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩及石灰岩组成。
泥岩：泥质结构，局部含植物化石，常见擦痕、滑面。岩石抗压强度为13.20～78.30MPa，平均39.18MPa；抗拉强度15.20～50.00MPa，平均1.29MPa；抗剪强度为8.80～17.30MPa，平均14.01MPa；内摩擦角32°33′～37°39′，平均34°28′；岩石抗压抗拉强度较低，在水的影响下，易软化、膨胀，属低等稳定岩段。
砂质泥岩：含粉砂泥质结构，局部含少量炭质和植物化石，见滑面、擦痕。岩石抗压强度14.10～61.30MPa，平均39.71MPa；抗拉强度1.01～2.73MPa，平均1.77MPa；抗剪强度为7.80～31.30MPa，平均15.14MPa；内摩擦角23°20′～38°44′，平均32°28′；其稳定性类似泥岩，在水的影响下易软化、膨胀，属中低等稳定岩段，在普通法施工中要注意排水和防淋水，加速通过，减少围岩暴露时间。
粉砂岩：粉砂状结构，见滑面、擦痕。岩石抗压强度20.80～132.60MPa平均35.14MPa；抗拉强度1.42～4.79MPa，平均
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