万福矿井副井井筒掘砌技术探讨张迁于玉田高祥摘要：万福矿井副井井筒直径7.0m，井深894.368m，冻结深度840m，其中井筒实际揭露穿过表土层厚度为754.96m，井筒表土最大荒断面118m2，是目前世界上穿过表土层最深的井筒，建井难度为世界之最。外壁崛砌一次性穿越超大井径超深厚表土层754.96m，刷新了该领域的世界纪录，并获得大世界基尼斯之最的认证。关键词：外壁；段高；掘砌DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2019.11.053萬福矿井位于菏泽市巨野县城西南约30km处，距菏泽45km，面积129.86k㎡，矿井采用立井开拓方式，布设一主、一副、一风三个井筒；矿井设计成产能力1.80Mt/a。全区共获得各类煤炭资源量309.24Mt，矿井可采储量为169.03Mt。万福矿井副井井筒于2015年6月21日至23日施工临时锁口，6月24日至30日进行试挖施工至井深27.5m；7月1日，副井正式开始进行外壁掘砌施工，于2016年5月9日掘砌完成，累计用时313天，外壁掘砌深度815m。1外壁掘砌1.1表土段的施工井筒开挖前，冻结段必须具备开挖条件，如下：（1）井筒中的水文观测孔内的水位先缓升，再下降，然后逐渐上升，最后迅速上升并通过孔口溢出。（2）通过分析测温孔、水文孔情况，冻结壁的发展厚度已达到设计要求。（3）经过井筒试挖，可以证明冻结壁已实际形成，而且与观测结果一致。（4）采用的凿井设备等设施已调试安装完毕。（5）各种施工用的材料和人员配备完成。（6）充分论证冻结壁厚度、强度，结合类似地层施工经验，科学合理定出开挖的时间。要进行井筒的开挖，除了满足以上叙述的条件外，还要进行综合考虑，保障井筒能够满足进行连续施工的条件。具体地的来说是：根据掘砌井筒的速度和相对应的时间点时冻土的发展情况来分析、预测，尽最大限度的保障不同时期冻结壁的厚度、强度及与井帮的距离，使之都能够满足井筒连续施工的安全需要。采用机械化施工方法进行施工时，适合采用中心回转抓岩机配合电动挖掘机进行掘进，模板采用整体金属形式。井壁需要的混凝土由地面的搅拌站进行配制，在封口盘形成之前，通过溜槽进行入模施工；等到封口盘形成后，使用底卸式的吊桶进行下料，通过井口搭建的皮带机将混凝土通过搅拌机输送至吊桶内，由此实现了井口“不摘钩”进行下料，通过底卸式吊桶的输送，将混凝土下放至井下吊盘的分灰器进行入模施工，入模混凝土当采用振动棒进行分层密实震捣；试挖段深度以30米左右为宜。1.2基岩段施工（1）掘进。井筒基岩段施工时，适合用立井机械化快速施工法，利用钻爆法进行掘进，采用FJD-6A型伞钻搭配YGZ-70型凿岩机凿岩，所采用的爆破材料为煤矿许用的抗冻水胶炸药以及毫秒延期电雷管。采用光面、光底、弱震、弱冲深孔爆破技术。（2）装岩排矸。采用电动挖掘机配合中心回转装岩机进行装罐出矸，之后挖掘机进行清底工作。一般情况是先利用两套单钩提升，矸石上井后通过溜矸槽直接溜入地面，然后再由自卸式汽车排入工广指定场地。（3）砌壁。冻结段外壁砌筑壁时，适合用整体金属下行刃脚模板，模板是由直模以及刃脚通过螺栓链接形成一个整体，模板由地面稳车悬吊。模板的段高应该综合考虑冻结情况以及围岩的稳定性，采用2.5/4.0m施工段高砌壁。2技术支持为了更好的掌握井壁受力、变形情况，并科学的指导井筒进行掘砌工作，建设单位与中国矿业大学岩土工程所合作，开展了冻结表土段信息化施工监测研究。2.1井筒工作面温度及变形监测（1）监测内容。1）温度监测：包括井底温度，井帮温度、空气温度；2）变形监测：包括外壁收敛，井帮位移、井底位移；3）井内冻土发展厚度。（2）监测目的。通过开展本项监测，可以初步分析冻结壁与井筒外层井壁的安全性。在此监测数据基础下开展冻结温度场、冻结壁受力与变形反演、预测，还可以指导深部地层的井筒掘砌施工。2.2传感器埋设副井井筒外壁共设置7层压力传感器，层位分别为2015年8月16日安装第一层：67模（218m—221.6m）；2015年10月5日安装第二层：108模（351.8m—354.3m）；2016年1月9日安装第三层：192模（568m—571m）；1月21日安装第四层：202模（598m—601m）；2月25日安装第五层：218模（646m—649m）；3月14日安装第六层：233模（691m—694m...