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[摘 要]文章结合深井快速建井的几个代表性工程介绍钻井法和冻结法凿井技术在深井建设中的应用，探讨了深井建设中支护技术、通风降温技术、防治水技术、施工工艺与装备技术等问题。
[关键词]深井建井技术；千米立井；“三同时”；
中图分类号：TS124.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0541-01
1 国内发展现状
近年来我国在深井开发建设中，先后完成了淄博唐口矿同一井场3个超千米井（筒）的建设，研究开发了邢台邢东矿深井“三同时”快速凿井新技术，都属国际深井建设的先进水平。在巷道支护、深部动力灾害和深井降温等方面，通过引进国外先进技术，也取得了长足进步，但由于我国地质条件复杂，在解决深井快速建井技术上，还需结合我国的地层特点，深入系统的研究。
2 我国深井快速建井的几个代表性工程
2.1 唐口千米立井
淄博唐口矿井，位于山东省济宁市西侧，设计年生产能力300万 t采用立井开拓，主、副、风3个超千米井筒，深度为1030m、1061m和1045m，净直径为7.5 m、7.0 m和6.0 m，布置在同一工业广场内。井筒穿过冲积层210 m，主要由粘土、砂质粘土及砂层组成，基岩属侏罗系和部分二叠系岩层，基岩段共有6个含水层，预计涌水量分别为122.9 m3/h， 623.41 m3/h和223.98 m3/h（表1）。
唐口矿主、副、风井筒分别于2002年4月、2002年1月和2001年10月正式开工，表土段采用冻结法施工，掘进用HZ-6型中心回转抓岩机直接破土装罐，辅以人工铁锹、G11风镐挖掘和刷帮。冻结基岩采用钻爆法施工， FJD-6.7或FJD-6A型伞钻打眼，中深孔光面爆破， T220中威力低温防冻水胶炸药， 1～5段毫秒延期电磁雷管，专用地面高频发爆器引爆。冻结段外壁施工采用短段掘砌，段高3.6m（风井）和4.0m（主、副井），砌壁模板为： MJY-3.6/8.6 （主井）；冻结段内壁施工从下往上套砌。基岩段施工基本同冻结基岩，炸药选用T220高威力水胶炸药，短段掘砌，永久井壁采用C30～C50混凝土浇筑。主、副、风井均在地面布置两套提升绞车，主、副井采用4.0 m3吊桶提升（830 m以深更换为3.0 m3吊桶），风井采用3.0 m3吊桶提升，座鉤式自动翻矸，自卸翻斗汽车运输排矸。随着施工深度的加大，深部围岩
在高应力作用下进入软岩状态，常规不施加任何临时支护的短段掘砌混合作业法，已无法满足安全生产需要，需采取了相应的措施。又针对深立井井筒施工，排水是制约施工安全和质量的关键因素，采用了高扬程卧泵排水系统排水，合理组织施工，按工序实行/滚班0作业，提高了工程施工进度。3个井筒分别于2003年8月10日、2003年5月29
日和2003年2月9日竣工，取得平均月成井100.8m， 117 m和112.3 m的成绩，充分体现了综合机械化配套和合理组织施工的优势。
2.2 邢东矿“三同时”建井技术
“三同时”建井，是在受控钻孔（定向钻进）技术发展的基础上提出的，将传统井筒建设中上部冲积层冻结、下部岩层注浆、井筒掘砌依次施工的顺序，通过一定的技术手段，使三者在同一井筒，同一时间，不同的深度上同时施工，达到缩短工期，确保安全的平行作业。在煤矿建设中，注浆是岩土加固和治水的一种特殊施工方法，也是实现打干井、提高工程质量、推进井巷施工机械化、加快建井速度的一项重要技术措施。“三同时”建井的核心是处理好注浆孔与其它工序的平行作业和钻孔质量。研究采用受控钻孔和少孔大段高注浆等新技术，达到缩短工期，提高质量的效果。
注浆、冻结、掘砌三者平面位置是根据冻结圈径及永久井架位置确定的。关键是确定“S”孔注浆段钻机的地面位置，它主要受定向“S”注浆孔的技术参数，最外侧冻结管圈径的影响。邢东副井冻结孔外圈直径11.5 m，冻结深度245 m，冻结壁厚度3 m。在245m深度上，定向“S”孔应在距冻结体2m的安全距离以外，设计“S”孔钻机的地面布置圈径为44 m，3台钻机分别位于30o、150 o、270 o方位上，“S”孔施工中，0～232.5 m为直孔段， 232.5～400 m为定向段，400～852.5m为直孔段。而淮南顾桥矿副井冻结深度319 m，冻结孔外圈直径18.8 m，“S”孔注浆钻机的地面布置圈径为40 m。
复杂地层深井筒采用“三同时”施工法，大大提高了建设速度，邢东矿创造了基岩月成井191m，全井筒平均月成井131 m的当时全国最高纪录。该研究成果已在淮南、新集等矿区广泛推广应用， 技术上不断得到完善和提高， 取得了巨大的经济及社会效益。
3 需要研究的几个课题
3.1 深井支护技术
井深地压大，岩石软岩化， 致使一般支护技术难于适应， 在国内几个超千米深井的实践中，总结出一些富有特色的深井支护方法。但系统地归纳成规律性的东西，还有待进一步深化。对于深厚冲积层的支护问题就更为突出，深600m左右冲积层冻结法施工净直径6～7m的井筒，井壁总厚度一般都超过2m，随着深度的增加，井壁加厚不但造价高、施工困难，而且结构不合理，因为厚壁筒结构的厚径比大于一定值后，材料效率急剧下降；钻井法凿井由于受悬浮下沉安装基本工艺的限制，井壁太厚浮不起来，就失去了钻井法实施的可能性。因此，结构创新将成为深厚冲积层特殊凿井支护技术发展的关键。
3.2 通风降温技术
井深地温升高， 劳动条件差， 设备使用效率低， 因此在深井掘砌施工中， 加强通风降温技术的研究， 就显得格外突出。另一方面， 地温升高将增加了冻结法施工对冻结壁维护的困难以及钻井法施工中造成泥浆发酵而失效等问题， 都是实践中屡次遇到的现象， 是深井特殊施工需要解决的新课题。
3.3 防水、治水技术
随着井深加大，地层构造一般比较复杂，含水层水量大、压强高，水的治理往往是深井施工的大问题，成为制约施工安全和质量管理的瓶颈。采用注浆方法，仍是深井岩石层治水的有效方法。国内外也有采用地层冻结的方法来解决局部水的问题，如我国山东郭屯矿冲积层厚583～587m，井深853～884m，由于靠近冲积层的岩层水大，采取加大冻结深度到702 m的方法来解决该层水的问题。
3.4 施工工艺与装备技术
提高深井建设水平， 除上述专项技术外， 关键在于提高施工机械化水平。近年来通过引进学习国际上先进技术的基础上， 研究开发了适合我国条件的深井掘砌工艺和机械设备， 取得了较大的进步。山东龙固、郭屯， 安徽丁集、板集的深厚冲积层特殊凿井技术，取得了一定的经验， 并有所突破和创新。
上述成绩， 虽然总体上还处于起步阶段， 尚未形成一套完整的适合我国煤矿深部矿井开发的先进理论、施工工艺和设备， 在建井界的共同努力下，经过十一五期间的协同攻关， 在1 000～ 1 500m 深立井综合防治水、井筒凿砌施工工艺与技术装备研究， 深井支护以及深厚冲积层冻结法和钻井法凿井技术等各方面再上一个新台阶， 使我国深井快速建井综合技术跃居世界前矛是完全可能的。
马二康（1988.6.19—），男，安徽蒙城人，助理工程师，2010年7月毕业于中国矿业大学，现任中煤第一建设有限公司第四工程处山不拉项目部技术经理。负责项目部施工技术及管理工作。
[关键词]深井建井技术；千米立井；“三同时”；
中图分类号：TS124.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0541-01
1 国内发展现状
近年来我国在深井开发建设中，先后完成了淄博唐口矿同一井场3个超千米井（筒）的建设，研究开发了邢台邢东矿深井“三同时”快速凿井新技术，都属国际深井建设的先进水平。在巷道支护、深部动力灾害和深井降温等方面，通过引进国外先进技术，也取得了长足进步，但由于我国地质条件复杂，在解决深井快速建井技术上，还需结合我国的地层特点，深入系统的研究。
2 我国深井快速建井的几个代表性工程
2.1 唐口千米立井
淄博唐口矿井，位于山东省济宁市西侧，设计年生产能力300万 t采用立井开拓，主、副、风3个超千米井筒，深度为1030m、1061m和1045m，净直径为7.5 m、7.0 m和6.0 m，布置在同一工业广场内。井筒穿过冲积层210 m，主要由粘土、砂质粘土及砂层组成，基岩属侏罗系和部分二叠系岩层，基岩段共有6个含水层，预计涌水量分别为122.9 m3/h， 623.41 m3/h和223.98 m3/h（表1）。
唐口矿主、副、风井筒分别于2002年4月、2002年1月和2001年10月正式开工，表土段采用冻结法施工，掘进用HZ-6型中心回转抓岩机直接破土装罐，辅以人工铁锹、G11风镐挖掘和刷帮。冻结基岩采用钻爆法施工， FJD-6.7或FJD-6A型伞钻打眼，中深孔光面爆破， T220中威力低温防冻水胶炸药， 1～5段毫秒延期电磁雷管，专用地面高频发爆器引爆。冻结段外壁施工采用短段掘砌，段高3.6m（风井）和4.0m（主、副井），砌壁模板为： MJY-3.6/8.6 （主井）；冻结段内壁施工从下往上套砌。基岩段施工基本同冻结基岩，炸药选用T220高威力水胶炸药，短段掘砌，永久井壁采用C30～C50混凝土浇筑。主、副、风井均在地面布置两套提升绞车，主、副井采用4.0 m3吊桶提升（830 m以深更换为3.0 m3吊桶），风井采用3.0 m3吊桶提升，座鉤式自动翻矸，自卸翻斗汽车运输排矸。随着施工深度的加大，深部围岩
在高应力作用下进入软岩状态，常规不施加任何临时支护的短段掘砌混合作业法，已无法满足安全生产需要，需采取了相应的措施。又针对深立井井筒施工，排水是制约施工安全和质量的关键因素，采用了高扬程卧泵排水系统排水，合理组织施工，按工序实行/滚班0作业，提高了工程施工进度。3个井筒分别于2003年8月10日、2003年5月29
日和2003年2月9日竣工，取得平均月成井100.8m， 117 m和112.3 m的成绩，充分体现了综合机械化配套和合理组织施工的优势。
2.2 邢东矿“三同时”建井技术
“三同时”建井，是在受控钻孔（定向钻进）技术发展的基础上提出的，将传统井筒建设中上部冲积层冻结、下部岩层注浆、井筒掘砌依次施工的顺序，通过一定的技术手段，使三者在同一井筒，同一时间，不同的深度上同时施工，达到缩短工期，确保安全的平行作业。在煤矿建设中，注浆是岩土加固和治水的一种特殊施工方法，也是实现打干井、提高工程质量、推进井巷施工机械化、加快建井速度的一项重要技术措施。“三同时”建井的核心是处理好注浆孔与其它工序的平行作业和钻孔质量。研究采用受控钻孔和少孔大段高注浆等新技术，达到缩短工期，提高质量的效果。
注浆、冻结、掘砌三者平面位置是根据冻结圈径及永久井架位置确定的。关键是确定“S”孔注浆段钻机的地面位置，它主要受定向“S”注浆孔的技术参数，最外侧冻结管圈径的影响。邢东副井冻结孔外圈直径11.5 m，冻结深度245 m，冻结壁厚度3 m。在245m深度上，定向“S”孔应在距冻结体2m的安全距离以外，设计“S”孔钻机的地面布置圈径为44 m，3台钻机分别位于30o、150 o、270 o方位上，“S”孔施工中，0～232.5 m为直孔段， 232.5～400 m为定向段，400～852.5m为直孔段。而淮南顾桥矿副井冻结深度319 m，冻结孔外圈直径18.8 m，“S”孔注浆钻机的地面布置圈径为40 m。
复杂地层深井筒采用“三同时”施工法，大大提高了建设速度，邢东矿创造了基岩月成井191m，全井筒平均月成井131 m的当时全国最高纪录。该研究成果已在淮南、新集等矿区广泛推广应用， 技术上不断得到完善和提高， 取得了巨大的经济及社会效益。
3 需要研究的几个课题
3.1 深井支护技术
井深地压大，岩石软岩化， 致使一般支护技术难于适应， 在国内几个超千米深井的实践中，总结出一些富有特色的深井支护方法。但系统地归纳成规律性的东西，还有待进一步深化。对于深厚冲积层的支护问题就更为突出，深600m左右冲积层冻结法施工净直径6～7m的井筒，井壁总厚度一般都超过2m，随着深度的增加，井壁加厚不但造价高、施工困难，而且结构不合理，因为厚壁筒结构的厚径比大于一定值后，材料效率急剧下降；钻井法凿井由于受悬浮下沉安装基本工艺的限制，井壁太厚浮不起来，就失去了钻井法实施的可能性。因此，结构创新将成为深厚冲积层特殊凿井支护技术发展的关键。
3.2 通风降温技术
井深地温升高， 劳动条件差， 设备使用效率低， 因此在深井掘砌施工中， 加强通风降温技术的研究， 就显得格外突出。另一方面， 地温升高将增加了冻结法施工对冻结壁维护的困难以及钻井法施工中造成泥浆发酵而失效等问题， 都是实践中屡次遇到的现象， 是深井特殊施工需要解决的新课题。
3.3 防水、治水技术
随着井深加大，地层构造一般比较复杂，含水层水量大、压强高，水的治理往往是深井施工的大问题，成为制约施工安全和质量管理的瓶颈。采用注浆方法，仍是深井岩石层治水的有效方法。国内外也有采用地层冻结的方法来解决局部水的问题，如我国山东郭屯矿冲积层厚583～587m，井深853～884m，由于靠近冲积层的岩层水大，采取加大冻结深度到702 m的方法来解决该层水的问题。
3.4 施工工艺与装备技术
提高深井建设水平， 除上述专项技术外， 关键在于提高施工机械化水平。近年来通过引进学习国际上先进技术的基础上， 研究开发了适合我国条件的深井掘砌工艺和机械设备， 取得了较大的进步。山东龙固、郭屯， 安徽丁集、板集的深厚冲积层特殊凿井技术，取得了一定的经验， 并有所突破和创新。
上述成绩， 虽然总体上还处于起步阶段， 尚未形成一套完整的适合我国煤矿深部矿井开发的先进理论、施工工艺和设备， 在建井界的共同努力下，经过十一五期间的协同攻关， 在1 000～ 1 500m 深立井综合防治水、井筒凿砌施工工艺与技术装备研究， 深井支护以及深厚冲积层冻结法和钻井法凿井技术等各方面再上一个新台阶， 使我国深井快速建井综合技术跃居世界前矛是完全可能的。
马二康（1988.6.19—），男，安徽蒙城人，助理工程师，2010年7月毕业于中国矿业大学，现任中煤第一建设有限公司第四工程处山不拉项目部技术经理。负责项目部施工技术及管理工作。