主井井筒（精选3篇）
主井井筒 篇1
井筒工程是矿井建设的主要连锁工程项目之一, 加快井筒工程施工速度, 是缩短矿井建设总工期的主要环节。本文对板集煤矿主井井筒清淤施工方法的经验进行了总结。
板集煤矿主井井筒井口标高为+27.5m, 井筒深度795.5m, 主井井筒已到底, 已完成了井下相关巷道。由于副井井筒发生突水事故, 携带大量泥沙将整个矿井的井下巷道及主井筒淹没, 井筒内的水位已到井口下约260m处, 井筒中淤砂面深度517m。
1 清淤施工总体方案
对于井筒内的沉积的淤沙, 当其较为松软时, 采用风动振捣器将沉积的泥沙搅松, 然后使用悬挂在吊盘下的潜水吸沙泵将淤沙抽排入吊桶排出;对于较为粘稠使用吸沙泵无法抽排的淤沙, 使用供水管供水冲刷同时结合风动振捣器搅拌进行稀释, 然后再利用吸沙泵抽排入吊桶, 由绞车提升至地面排放。
对于较为坚硬的沉积层, 在工作面铺设脚踏板作为施工人员的工作平台, 使用高效风铲结合风镐人工挖掘清理。清理之前先行掘出一直径0.8m, 深1.0m的蓄水水窝, 安置潜水泵将积水抽排入吊盘水箱, 水窝采用铁皮筒支撑水窝边帮, 水窝的位置和吊桶位置错开。清理出来的淤渣利用吊桶提升至地面排放。
井筒积水通过风泵打入二层吊盘水箱内, 然后利用吊盘上MD50-80×11型卧泵排放至地面水沟。
2 凿井装备及机械化配套
根据已确定的施工方案, 经计算和选择确定井筒清淤施工装备如下:凿井井架选用Ⅳ改型钢管凿井井架, 采用一套单钩提升, 提升机选用1台2JK-4/20型凿井提升机, 配置2只3m3提升吊桶;配置三层钢结构吊盘一套;座钩式翻矸, 地面汽车排矸;井筒分别设置φ108×6mm排水管路, φ159×4.5mm压风管路, φ89×4mm供水管路各一趟;通风系统一趟φ800mm胶质风筒;设置安全梯一套;通讯、信号、瓦斯监控、视频监控、排水泵动力电缆各一根。
3 清淤施工
根据施工方案, 井筒清淤施工的主要问题是如何处理好水面和淤砂面之间的距离关系。若水面与淤面距离太近, 就会吸入大量泥沙, 造成卧泵的损坏;如果水面与淤面距离太远, 虽能保证卧泵不损坏, 但是造成人员无法清淤, 制约施工速度。
经过在清淤施工中不断摸索, 通过现场清淤施工实践, 利用以下办法对水面和淤面之间的距离进行了有效的控制, 实现了快速清淤施工。
(1) 对于松软淤砂, 人员无法在淤面站立时:不利用吊盘卧泵排放井筒积水, 利用压风扫眼器先在吊桶正下方进行搅拌, 然后下放吊桶进入淤泥水中, 保证吊桶上沿高于淤泥水面100㎜。然后人员站在贴近水面的中空型三层吊盘上, 利用3根压风扫眼器在吊桶边缘搅拌, 让水和淤砂通过翻搅进入吊桶内, 达到排水清淤目的。
(2) 对于坚硬淤砂, 在淤砂面上铺设脚踏板, 施工人员站在脚踏板上进行清淤作业。清理之前先行掘出一直径0.8m, 深1.0m的蓄水水窝, 在水窝内安置潜水泵将积水抽排入吊盘水箱。利用潜水泵抽排水时, 控制水面与淤砂面距离500㎜, 有效地减少了所抽排水中的淤砂含量。当水中淤砂含量增大时, 利用供水管从地面补给清水, 稀释水箱中水、砂的比例, 对卧泵进行了保护, 减少了卧泵损坏更换的影响时间, 保证了清淤速度。
经过板集煤矿主井井筒清淤施工现场实践, 此控制方法有效地保护了卧泵, 使卧泵更换频率从每班一次锐减到每10天一次, 清淤速度最高达到了每天6m, 为井筒清淤提前完工提供了基础保证。
4 结论
(1) 控制水面与淤砂面距离500mm, 大大减少了卧泵更换的影响时间, 有效地加快了施工进度。
(2) 根据现场情况, 利用压风装置清淤, 减小了职工劳动强度, 同时也降低了安全风险。
(3) 采取专人负责清理水箱和配水稀释淤砂的方法, 对加快施工进度, 起到了一定的作用。
参考文献
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主井井筒 篇2
关键词：主立井,深厚冲积层,全深冻结法,基岩段全冻结
李粮店煤矿位于河南省新密煤田的东南部, 井田面积87.34 km2, 新密煤田位于凤后岭背斜与荥巩背斜之间, 煤田内构造行迹以断层为主, 伴有规模不等的褶皱。
该井田为第三、四系全掩盖区, 根据钻探资料, 地层从老到新依次发育寒武系上统长山组 (∈3ch) 、奥陶系中统马家沟组 (O2m) 、石炭系上统本溪组 (C3b) 和太原组 (C3t) 、二叠系下统山西组 (P1sh) 和下石盒子组 (P1x) 、二叠系上统上石盒子组 (P2s) 及第三、四系。
1工程概况
矿井设计生产能力为2.40 Mt/a。矿井开采初期, 在井田中部工业场地布置主立井和副立井, 在井田北部煤层浅部布置北风井。根据主立井井筒检查孔资料, 主井井筒处第四系和新近系厚度为479.2 m, 基岩厚度为276.3 m, 基岩风化带裂隙承压含水层涌水量为2.90 m3/h, 二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层涌水量为41.58 m3/h。主井井筒设计深度为755.5 m。
2井筒施工方案
根据该矿井地质报告和主立井井筒检查孔报告提供的地质资料, 并结合国内外建井技术现状, 该矿井井筒可行的施工方法目前也只有冻结法和钻井法2种。2种方法均为目前通过地质和水文条件复杂的深厚冲积层凿井的较为有效的特殊凿井法。
但是, 由于该矿井冲积层厚度较大, 水文和地质条件复杂, 无论是采用冻结法还是采用钻井法施工, 都面临着许多技术难题:冻结法要解决冻结孔施工技术、冻结壁设计和制冷技术等问题;而钻井法要解决因为井筒较深井壁所受重力较大, 造成井筒难以上浮, 泥浆占地面积较大, 处理较难, 且会带来一定污染等问题。
参考河南矿区邻近的赵家寨煤矿、赵固一矿和二矿、泉店煤矿、新桥矿、程村煤矿、新河煤矿、城郊煤矿和薛湖煤矿的施工经验, 经过多次专家论证, 对于井筒冲积层施工方法达成一致意见:采用冻结法施工。但是, 对于基岩段是采用普通法施工还是冻结法施工则存在较大争议。
3冲积层冻结
冲积层冻结是指按照常规的冻结方法对冲积层实施冻结, 冻结深度必须穿过风化基岩段, 深入到不透水的稳定岩层中10 m以上, 其他基岩则采用普通凿井法施工。
此种方案在国内运用较为广泛, 其中城郊矿东风井, 薛湖煤矿主、副、风井, 泉店煤矿主、副、风井, 赵固一矿和二矿的主、副、风井等均采用冲积层冻结, 基岩段采用普通法, 并均取得了成功。
采用该方案的优缺点:
(1) 优点。节省冻结费, 加快建井速度, 投资较省。
(2) 缺点。基岩含水层涌水量较大, 建井风险较高;遇到出 (漏) 水情况, 由于井筒较深, 水压较大, 注浆困难, 可能延误工期, 造成较大损失。
4基岩段全冻结
基岩段全冻结是指不但对冲积层和基岩风化带段进行冻结, 并且对风化带以深的基岩全部都采用冻结, 冻结深度为井筒深度加上穿过井筒深度后进入稳定岩层10 m以上。冲积层和基岩风化带段采用双排管冻, 基岩段采用单排管冻。基岩段全冻的方案在新桥矿的主、副井井筒施工中已被采用, 并取得了成功。该方案的优点是:全井筒冻结, 建井风险较低, 能保证井筒安全快速施工, 减少注浆费用。
5施工方案综合比较
2种方案在技术均是可行的, 两者的主要差异体现在基岩段的施工方法上。
(1) 冲积层冻结。
冻结深度为579.0 m, 投入资金2 408万元, 建井工期 (正常情况下) 为11个月, 基岩含水层可能出水, 采取的措施为注浆。
(2) 基岩段全冻结。
冻结深度为770.0 m, 投入资金2 803万元, 建井工期 (正常情况下) 为14个月, 基岩含水层不出水, 基岩段不用注浆。
该矿井基岩含水层主要是二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层, 该层涌水量为41.58 m3/h, 其位置在深665.93～714.88 m处, 考虑到该段含水层水量较大, 为二1煤层顶板直接充水含水层, 水压较大 (水位标高+103.03 m) , 对井筒的开凿影响较大, 要注意防水。
不对该段基岩冻结, 凿井过程如果发生出水或者是漏水现象, 则出 (漏) 水量较大, 堵水工程量较大, 需要注浆, 而此处水土压力超过了5 MPa, 为8～10 MPa, 注浆非常困难, 消耗资料量较大, 投资增高 (注浆施工的成本根据现场施工情况来定, 很难用数据来衡量, 按照一般情况考虑, 其成本应是水泥的10倍) , 工期延误, 甚至可能还要重新对基岩段采取冻结 (二次冻结成本为7万～8万元/m, 基岩冻结深度需增加206 m) , 才能够防止出 (漏) 水, 这种现象在同一矿区曾经出现过, 实际产生的费用超过了冻结的综合费用, 工期耽误较长。
而采用全深冻结施工的井筒, 如新桥矿井3对井筒均采用全深冻结, 其中主井冻结深度601 m (刷新了当时全国煤炭冻结建井深度纪录) , 基岩段采用单层井壁, 工期不但没有因为治水延误, 反而比计划提前。
根据主井井检孔地质资料, 井筒579.0 m以深的岩性以砂质泥岩和砂岩为主, 根据同矿区赵固一矿和赵固二矿的冻结情况和取得的成功经验来看, 该矿井的主井井筒深部基岩冻结是可行的, 是能够实现预期效果的。
考虑到该矿井主井设计采用上提式箕斗装置, 并且主井线路为矿井建井工期关键线路, 主井井筒的施工工期影响整个矿井的建设工期, 全冻结更能够确保建井工期, 能够最大限度地降低建井风险。
由此可见, 全深冻结建井的风险相对较低, 能够确保矿井施工安全、优质、快速、高效。
6结语
主井井筒 篇3
关键词：施工难点,施工技术措施,涌水量预算,井筒检查孔
顺和煤矿位于河南省永城市境内西北约20km。施工的主井井筒检查孔设计孔深781m, 其目的是详细查明煤矿井筒附近的地层结构、构造;岩石 (土) 物理力学性质;地下水赋存情况, 各含水层涌水量、水质、水温等, 为井筒设计和施工提供可靠的水文地质参数。
1 施工技术难点
1) 全孔取芯, 采取率要求高, 对取芯器具及操作技术方法要求高。2) 钻孔偏斜率控制在1.5%以内。3) 单孔抽水三层次, 为取得各层的水文地质资料, 需下套管进行止水隔离。因此起下套管作业工作量大, 易发生套管事故。4) 钻孔施工周期长, 因此泥浆的选取既要考虑护壁功能, 又要考虑抽水试验时含水层的疏通问题。
2 施工技术措施
2.1 孔斜控制
2.1.1 钻塔和钻机安装
本次井筒检查孔施工采用17m的四脚塔井架, 使用8m×8m整体钻塔底座, 增大了承载面积, 并且用水平尺认真找平, 保证了钻塔底座水平, 钻塔垂直, 天轮、立轴、孔口三点一线。
2.1.2 钻具组合
1) 采用钻铤加压防斜, 原则上钻进压力不超过钻铤重量的2/3, 钻具组合为:Φ110取芯钻头及岩芯管+Φ68钻铤+Φ50钻杆+立轴。2) 控制下入孔内钻具的弯曲度:取芯岩心管长度应在4.5m以上, 不使用弯曲度超限的岩芯管, 钻铤及钻杆。3) 合理掌握钻进参数:当地层由软变硬, 或由硬变软时, 应适当降低压力和转数。4) 换径钻进时必须使用导向钻具。本孔要进行三层次抽水试验, 钻孔结构复杂, 换径次数多, 扩孔时极易增大孔斜。因此扩孔钻进时带了长度2m的导向。
扩孔时的钻具组合为:扩孔钻头及岩芯管+扶正器+Φ159钻铤+Φ121钻铤+Φ73钻杆+立轴。
主井检查孔终孔深度为781.32m。根据测斜成果计算, 检查钻孔偏斜量为4.12m, 偏斜率为0.53%, 控制在1.5%以内, 满足合同有关规范及设计要求。
2.2 套管作业过程
为了确保套管安全、准确的下入预定深度。经测井确定深度后进行逐级扩孔下套管与抽水作业。本孔采用自上而下分别对基岩风化带含水层、下石盒子组五煤组顶板砂岩含水层和三煤组顶板砂岩含水层进行抽水。
2.2.1 抽基岩风化带水
1) 钻进至基岩风化带后, 按设计的钻孔结构扩孔到437m。下入Ф180mm套管+止水托盘到437m处。2) 止水:在437m新生界地层底界面处, 采用套管外水泥止水。
2.2.2 抽下石盒子组五煤组顶板砂岩水
1) 在抽完基岩风化带水后, 钻进至五煤组底部, 然后按要求进行扩孔后下入Ф127mm套管 (400m) +Ф89mm套管 (133m) +止水托盘至孔深533m。2) 止水:在533m五煤组顶板砂岩顶界面处, 采用止水托盘及海带进行止水。
2.2.3 抽下石盒子组三煤组顶板砂岩水
1) 在抽完五煤组顶板砂岩水后, 钻进至三煤组底部, 然后按要求进行扩孔后下入Ф127mm套管 (400m) +Ф89mm套管 (253m) +止水托盘至孔深653m。2) 止水:在653m三煤组顶板砂岩顶界面处, 采用止水托盘及海带进行止水。
2.3 泥浆选择
主井井筒检查孔沉积了厚层新生界松散沉积物, 由于沉积物时代及成因不同, 地层结构复杂, 沉积重叠交错。以粗、中、细粉砂和粘土、亚粘土、亚砂土组成, 增加了钻孔孔壁的护壁难度。故新生界地层泥浆指标控制为:密度1.06~1.15g/cm3, 粘度18~23s, 失水量<15mL/30min, p H值8~9。
基岩地层多为泥质胶结。故泥浆性能指标:密度<1.09g/cm3, 粘度<22s, 失水量<15mL/30min, p H值8~9。在抽水层位钻进时, 为了防止阻塞含水层, 采用稀泥浆钻进, 其性能指标为:泥浆密度<1.06g/cm3, 粘度<18s, 固相含量<2%, 失水量<15mL/30nlin, p H值8~9。
3 井筒涌水量预算
3.1 参数计算
本次采用地下水动力学法预算井筒涌水量。当井筒水位降至含水层底板时, h0=0, 地下水处于承压转无压状态。因而采用稳定流承压—无压完整井裘布依公式计算, 利用抽水试验所取得的水文地质参数进行井筒涌水量预算 (表1) 。计算公式为:
K=0.366Q (lg R一lgr) / (m·s) ;R=10S姨K
计算结果:基岩风化带, K=0.02147m/d;五煤组顶板砂岩, K=0.1136m/d;三煤组顶板砂岩, K=0.0912m/d。
3.2 涌水量预算
根据水文地质条件及含水层特征, 采用解析法计算井筒涌水量。计算参数的选择:含水层厚度采用抽水钻孔的含水层厚度值;渗透系数采用相应含水层段的平均值;水位降深为计算范围内水文孔相应含水层水柱高度的平均值。水头高度采用井筒检查孔地下水位标高与底板标高之差值。井筒引用半径为3.15m。
涌水量分段预算, 各含水层涌水量采用主井井筒检查孔抽水试验所求结果。采用“大井法”对井筒涌水量进行预算 (表2) 。
计算中, 将主井视作一大的集水井。矿井涌水量采用承压转无压公式, 大井水位降深至计算深度, 其公式为:
式中:Q———矿井涌水量 (m3/d) ;K一—渗透系数 (m/d) ;M一—含水层厚度 (m) ;H———水头高度 (m) ;R———影响半径 (m) ;R=10S;R0———引用影响半径 (m) ;r0———大井半径 (m) , 采用3.15m。
采用大井法计算, 预计主井井筒总涌水量为3384.72m3/d;即141.03m3/h。
3.3流量测井资料
按照设计要求, 对主井检查孔五煤组顶板砂岩和三煤组顶板砂岩含水层进行了流量测井。采用SLJ一1型数字流量测井仪, 根据给出的含水层孔径和实测的刻度资料、转速曲线n=f (h) , 求得各含水层的流量曲线Q=f (n) , 绘制综合测井解释成果图。经记录、处理、计算后解决水文地质问题。
流量测井成果:五煤组砂岩561.00~621.60m, 涌水量65m3/h;三煤组砂岩731.15~763.15m, 涌水量63m3/h。
通过抽水试验及流量测井对比可知;相应的含水层以中、粗粒砂岩为主, 裂隙发育;在简易水文观测中也反映出在钻进过程中泥浆消耗量增大, 导水性较好, 说明流量测井成果与岩心描述、简易水文观测、抽水试验结果较为吻合, 成果较为可靠。
4 结语
综上所述, 为了保证井筒检查孔的施工质量及技术要求, 在其工作项目多, 施工作业时间长, 技术要求高, 施工难度大的情况下制定周密的作业计划, 精心管理。特别是对抽水试验及套管下入作业程序, 严防发生套管事故。根据不同地层条件, 相应选择不同泥浆性能指标, 维护孔壁稳定, 保证孔内安全。通过“大井法”计算与流量测井的对比, 主井井筒总涌水量可作为井筒设计与施工的参考依据。
参考文献
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