一種劇烈垮塌立井井壁修復加固方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種立井井壁修復加固方法，特別涉及一種劇烈垮塌立井井壁修復加固方法。
【背景技術】
[0002]地下開采引起上覆巖層直至地表移動和變形，常常在留設了保護煤柱的前提下，仍然波及到立井的周圍，嚴重影響到立井的安全，致使立井產生變形和破壞，直接影響到礦井的正常生產，立井破裂垮塌現象在全國諸多礦區時有發生。立井是煤礦的咽喉，井壁的破壞，給煤礦安全生產帶來了極大的威脅。據初步統計，井壁破裂已造成數億元的經濟損失。
[0003]立井破裂井壁治理過程中，由于對各種治理手段的適用性、經濟性和實效性認識不深，以及對地質條件、井筒情況等調查不清，存在治理措施選擇不當、治理方案制訂不全面等問題。方案選擇的盲目性、局限性直接影響了治理效果，同時造成了不必要的經濟損失。許多礦區部分井筒經過初次治理，短期內卻再次發生破壞。
[0004]目前治理破裂井壁的措施主要有井圈加固、套壁加固、破壁注漿、開設卸壓槽、地面注漿五種方式。井圈和套壁一般用于臨時保護已破裂井壁，阻止破壞進一步發展；破壁注漿和地面注漿用于地層加固和防堵水；卸壓槽的作用是控制徑向相對位移，釋放井壁豎向應力。清楚認識每種治理措施的特點是成功治理破裂井壁的基礎。由于單一治理措施技術作用的局限性，新的綜合性治理方案就成為立井井壁修復領域(特別是劇烈垮塌立井井壁的修復)的迫切需要。
[0005]劇烈垮塌立井井壁的修復存在技術上的難度。立井井壁的劇烈垮塌，是一種垮塌部位地壓一直未停止活動，冒落片幫時有發生的狀態。為確保施工安全，人員無法進入垮塌空區內進行施工作業。對于處于劇烈垮塌活動期的立井如果不及時進行修復加固的話，隨著垮塌區的增大，井壁及圍巖垮塌如不能盡快控制，那么井筒錯位、井架偏斜、工業廣場下沉、地面建(構)筑物破壞等于災難性的事故將隨時可能出現，后果不不堪設想。因此對于立井劇烈垮塌、井筒提升系統和梯子間遭到嚴重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進入垮塌區施工作業的情況，如何采取安全可靠、工期較短的實用高效的立井井壁修復治理施工方法。是礦井建設施工單位的一個重大工程疑難問題。

【發明內容】

[0006]為了解決上述技術問題，本發明提出一種安全可靠、工期較短、實用高效的劇烈垮塌立井井壁修復加固方法。
[0007]本發明解決上述技術問題的技術方案是包括以下步驟:
(I)在井口附近地面建立攪拌站及泵站；
其中，攪拌站的攪拌機采用立桶式攪拌機，從進料至出料須有一個Im左右的臺階，漿池應低于攪拌機底部出漿口，向地下挖一十余立方米的蓄漿池，注漿泵連蓄漿池。
[0008](2)設置擋墻:在井筒底馬頭門外設置擋墻，擋墻上設少量排水孔；
其作用是，防止注漿時漿液流失和損壞井下設施，且防止井筒內垮落物發生下滑。
[0009](3)井壁垮塌破裂區探測；
具體是，采用采空區三維激光掃描儀CMS伸入立井內，探測立井井壁垮塌破裂區的情況和具體位置。
[0010](4)垮塌井壁的分區劃分:根據探測(采空區三維激光掃描儀CMS)出來的結果，將垮塌立井井壁劃分為五個區，分別為垮落區、上開裂區、上影響區、下開裂區和下影響區，確定各區的具體標尚范圍。
[0011](5)井筒分層注漿:確定分區的漿體的配合比，自地面向井筒內接入無縫鋼管，向井筒分層靜壓灌漿。
[0012](6)立井修復加固施工的臨時提升系統的建立；
具體是，在井口進出車方向布置鑿井絞車、天輪平臺并進行吊盤、固定盤、封口盤和翻矸平臺制作安裝。
[0013](7)建立副井臨時通風系統；
具體是，為保證工作面有充足的風量，采用局部通風機壓入式通風，局部通風機設在井口上風方向，并距井口 20米以外。
[0014](8)掘進與臨時支護；
具體是，對上開裂區、上影響區、下開裂區和下影響區采用風鎬掘進實行人工裝矸。向上、下影響區的老井壁打錨桿，加固老井壁；對上、下開裂區則用風鎬將開裂井壁挖掉找齊，采用U型鋼可縮性井圈配合錨桿作臨時支護，井圈間用“Z”形鉤連接。對于垮落區用風鎬掘進。采用超前注漿，圓錐臺式鋼管超前支架支護，U型鋼井圈配合錨桿臨時支護。
[0015](9)永久井壁的施工；
具體是，在上開裂區底部澆注上壁座，在垮落區底部澆注下壁座，在下壁座上設置高強度彈簧可壓縮層，高強度彈簧可壓縮層包括上層鋼圈和下層鋼圈和高強度彈簧，上、下壁座和高強度彈簧可壓縮層施工完畢后，綁扎鋼筋，按井筒中心線安設模板、澆灌混凝土；
混凝土采用地面攪拌配制，通過溜灰管自溜入井下，注入模板后，混凝土要對稱入模，隨澆隨搗固，防止出現蜂窩狗洞和麻面。
[0016](10)清理垮落物；
具體是，混凝土井壁初凝后，從上向下拆除模板，恢復清碴，折除擋墻，對垮落物進行清理。
[0017]本發明的有益效果在于:本發明針對立井劇烈垮塌、人員無法直接進入垮塌區施工作業的情況，提出了采用采空區三維激光掃描儀對垮塌區進行探測；對垮塌井筒進行分層靜壓灌漿，控制事態惡化；采用錨桿對影響區進行加固，采用U型鋼可縮性井圈配合錨桿作臨時支護對開裂區加固，采用超前注漿，圓錐臺式鋼管超前支架支護，U型鋼井圈配合錨桿臨時支護對垮落區進行加固；通過重新澆筑鋼筋混凝土新井壁作為垮塌立井的永久支護。同時在垮落區鋼筋混凝土新井壁下部設置高強度彈簧可壓縮層，允許垮落區新井壁能在一定范圍內發生豎向變形，可實現新井壁的長久穩定的加固效果。是一種安全可靠、工期較短的實用高效的立井井壁修復治理施工方法。
【附圖說明】
[0018]圖1 井壁垮塌破裂區的探測示意圖；
圖2 井筒分層注漿示意圖；
圖3 上開裂區的臨時支護示意圖；
圖4 垮落區的臨時支護示意圖；
圖5 永久井壁的施工完成，修復加固后的井筒；
圖6 (a)高強度彈簧可壓縮層示意圖，(b)高強度彈簧可壓縮層的展開圖；
圖7 垮落區的U型鋼可縮性井圈和加勁肋
(I)垮落區(2)上開裂區(3)上影響區(4)下開裂區(5)下影響區(6)采空區三維激光掃描儀CMS (7)垮落體(8)老井壁(9)充填區(10)擋墻(11)排水孔(12)無縫鋼管(131)上影響區和上開裂區錨桿(1311)垮落區錨桿(13III)下影響區和下開裂區錨桿(14) U型鋼可縮性井圈(15)
鋼筋(16)模板(171)上壁座(1711)下壁座(18)超前注漿鋼管(19)高強度彈簧(20)上層鋼圈(21)下層鋼圈(21)攪拌站(22)臨時提升系統(23)吊盤 (24)加勁肋。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0020]本發明一種立井劇烈垮塌修復加固治理方法，主要針對立井劇烈垮塌、井筒提升系統和梯子間遭到嚴重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進入垮塌區施工作業的情況。
[0021]名詞解釋:
立井井壁的劇烈垮塌，或稱之為劇烈垮塌立井井壁，是一種立井井壁垮塌部位地壓一直未停止活動，冒落片幫時有發生的狀態。通常是，井筒提升系統和梯子間遭到嚴重遭受破壞，井壁隨時有垮落危險，人員無法直接進入垮塌區施工作業的情況。
[0022]劇烈垮塌立井井壁一般出現在煤礦、金屬礦、非金屬礦的立井；立井深度一般為50-1500米、100-1000米、200-1000米，更常見在200-500米的立井中。
[0023]下面以南方某礦的劇烈垮塌立井為實施例，詳述本發明的具體措施實施過程。
[0024]南方某礦井采用立井井拓，中央并列式通風，主、副井地面標高+171m，主井落底標高為-150m，井深319m，現為風井；副井落底標高為_250m，井深421m，為全能井(出煤、上下人、下料、下管線、進風)。為保護主、副井井筒和工業廣場的建(構)筑物不受采動影響，設計了井筒和工業廣場保護煤柱，由于地方小煤礦的超深越界非法開采導致該礦副井附近的煤柱被多處采空，煤層頂板垮塌，上覆巖層下沉，副井井壁為素混凝土剛性井壁，發生斜向開裂，并不斷片落，造成嚴重垮塌，形成垮塌空區(9)。垮落下的矸石充滿井筒至-200m，井底馬頭門兩側各堆積約5m多高的垮落物(7)，呈自然息角堆積。全井的提升、通風、排水系統遭到嚴重破壞。副井井筒處于劇烈垮塌活動期，隨時有片幫、垮塌時有發生，人員無法進入垮塌空區內進行施工作業，井壁及圍巖垮塌如不能盡快控制，那么井筒錯位、井架偏斜、工業廣場下沉、地面建(構)筑物破壞等災難性事故將難于避免，后果不堪設想。采用本發明一種立井劇烈垮塌修復加固治理方法，具體措施和實施過程如下: (I)在井口附近地面建立攪拌站(21)。攪拌機采用立桶式攪拌機，在攪拌機底部出漿口下設置一個1m3的蓄漿池，注漿泵連蓄漿池。
[0025](2)設置馬頭門擋墻。在副井筒底-