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我国自1955年在开滦林西风井应用冻结法凿井开始,冻结法凿井施工技术已成为我国煤矿井筒穿过不稳定含水冲积层的最有效工法之一。据数据统计现已施工过冻结井筒450多个,其中穿过最深的第四系和第三系不稳定冲积地层为587.4m(郭屯煤矿主井)。 通过杨村煤矿井筒检查孔地质资料描述,矿井三个井筒不仅穿过特厚的第四系表土层段,还穿过巨厚的下第三系红层,且由于下第三系红层的成岩程度极差,部分岩芯呈半岩化,岩芯较破碎,水浸后易崩解或泥化,这将给红层段井壁掘砌带来极大的施工难度,段高过大,井帮容易抽帮、片帮,段高过小,增加外壁接茬数量,并增加了井壁防水技术难度。三井穿过的第三系地层厚度分别为56.35m、133.9m、124.7m,上部岩性较差,均呈现半成岩状态。由于两淮矿区建井工程中遇到的第三系红层厚度较浅,最厚不超过40m,像杨村煤矿如此深厚的第三系红层从未见过,也无相关参考资料,同时杨村矿是目前国内穿过表土层最深、井简直径大、破碎带厚(95.7m)、井筒地质条件最复杂的的冻结千米深井,国内成功的施工经验较少,深井复杂的水文和地质条件将使得三个井筒的建井技术难度相当大。 本论文对下第三系红层进行了一系列的冻土物理力学性能,按照实验结果设计了红层段井壁结构及支护形式,通过现场施工结果,红层上段井壁内壁荷载按1.0倍水压考虑、外壁冻结压力按1.0倍水压计算、红层下部采用双层钢筋混凝土井壁结构形式满足要求。同时在施工过程中采用缩小段高、多打眼少装药等措施解决红层段放炮冻结管保护问题;通过对炸药进行加温、炮眼用PVC管材处理提高炮眼利用率等措施解决了红层段低温放炮问题。