[实用新型]一种不良地层中的立井井壁结构及施工装置

说明书

一种不良地层中的立井井壁结构及施工装置属于矿山立井建设。包括在不良地层中设置的井筒，特点是立井上部井颈段设置高喷帷幕桩井壁结构、基岩段设置定位靶向注浆段井壁结构和井壁，上下井壁结构同心、同径，紧密连接成一体，护卫井壁；井颈段高喷帷幕桩井壁结构以井筒中心为圆心，沿井筒荒径线0.6m外围至少设置三圈首尾封闭的圆环形高喷帷幕墙，定位靶向注浆井壁结构，沿井筒荒径线圆周2m外至少设置8个垂直地面的定位靶向注浆段，两者护卫着井壁。优点是构思新颖，结构简单，稳定可靠；高喷帷幕墙和定位靶向注浆段护卫井壁，增强承载力和抗变形能力，堵水效果好；施工快速、方便，实现井筒快速掘砌，节省费用，确保矿山生产安全顺利进行。

技术领域：

本实用新型属于矿山立井建设，尤其涉及不良地层的立井井壁结构及施工装置。

背景技术

地下采矿，立井是联系地下与地表的重要提升、通风、运输、排水及人员安全通道，井筒与地表直接相连，直接承受井筒提升设施的全部荷载，为此，必须确保立井井筒结构具有足够的承载力和抗变形能力。立井井筒自上而下：井颈、井身和井底三部分。随着全球采矿业的迅速发展，地下采矿所占的比例越来越大，立井越来越深、穿过的地层越来越复杂。立井所处在的不良地层表现为，井颈段为厚含水回填表土层，井身段为富含水层。井颈结构包括圆形井壁围筑的井筒，井壁外围四周是厚回填表土层。回填表土层构成复杂，表土为黏土层、或为黏土与碎石、矿石混层，土体呈松散状，不规则、不均匀，密实度低，分布大量孔隙、强度低、承载力低、透水性强，在含水与压力水或动力水作用下具有较强的流动性，容易引起井筒涌水和地表井口基础的不均匀沉降等灾害发生，损坏井筒设施，或人员伤亡，严重影响生产顺利进行。井身基岩段处于不良含水层为强风化层、中风化层和富水层，其中，强风化层和中风化层属于弱含水层，裂隙发育程度存在差异，下部为强含水层。不良含水层原岩成分以凝灰质为主，受强风化作用多变化为高岭土等黏土矿物，呈松散土状或呈残块状，见空气或遇水则解体呈松散状，裂隙透水，涌水量大，井筒无法下掘、支护。

现在立井井颈所在厚含水回填表土层的常规处置方法为换土法或冷冻法，井身基岩段处于不良含水层的常规方法为冷冻法或井筒工作面注浆法。换土法加固结构，首先全部挖除厚含水回填表土层，浇筑井壁结构，然后再分层回填均质土，存在缺陷是：地表开挖面积大，受周围已有建筑物的制约，很难进行大面积开挖；分层回填均质土工期长，造价高。冷冻法加固结构，则是从地表钻一圈或两圈冻结孔至稳定岩层或井筒底部10m～20m，在冻结孔内全孔设置冻结钢管，在地表布置冷冻站，通过冻结钢管将制冷液循环输送至冻结孔底，从而到达冻结井筒周身围岩，达到防渗水加固围岩的目的，存在缺陷是：冷冻系统装备工期长、造价高、耗电量大。井筒工作面注浆法，是井筒工作面块接近不良含水层时，停止掘进，留10m左右止浆岩冒或浇筑混凝土止浆垫，在井筒工作面内布置钻孔，进行工作面注浆，存在缺陷是，该方法注浆泵功力小，注浆能力小，注浆材料消耗多，很难堵住裂隙通道里的水，井筒开挖后，涌水量仍然很大，裂隙涌水带动围岩坍塌，造成灾害。实践表明上述三种方法都存在工期长、造价高，严重影响生产的缺陷。寻求更为合理的井井壁结构迫在眉睫。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种不良地层中的立井井壁结构及施工方法，该结构简单、稳定、可靠、施工快速，能保证立井井筒的稳定性。