随着深部煤炭资源的不断开发,中国新建井筒所穿越的第四纪表土层越来越厚,特别是黄淮海地区,开采的煤田所穿越的表土层厚度逐步向500~700米过渡。
当井筒采用冻结法施工穿过深厚表土时,普通的钢筋混凝土井壁难以承受巨大的地压、建井期间的冻结压力和井筒使用期间的负摩擦力。研究表明:如将混凝土强度提高5兆帕,则井壁的极限承载能力可提高10%~15%。如将2005年前普遍使用的混凝土强度等级由C40~C50提高到C70级以上,井壁的极限承载能力将有大幅度提高,可以减少建井投资,加快施工速度。因此,截至2005年,新建矿井中,立井井简井壁越来越多的采用高强高性能混凝土,因其本身致密、耐久性良好,有利于防止井壁在建设和使用过程中的破坏,如何优质高效地施工井筒井壁是保证工程顺利实施的关键。
中煤第三建设(集团)有限责任公司与中国矿业大学、河海大学联合,对深厚表土层冻结井井壁高强高性能混凝土的研究与应用进行了科研攻关,并先后施工了济西生建煤矿主井,冻结深度480米,混凝土最高强度等级C60。C70高强混凝土井壁在冻结井筒中使用,无论从设计方面还是施工方面,都存在许多未知因素和需完善之处。从工程开工到2005年9月中旬,龙固副井井筒冻结段内外层井壁(5.0~649米段)施工全部安全优质完成,无论内壁、外壁在施工中均未出现裂缝,蜂窝、麻面等现象。也未有因混凝土井壁质量问题而造成深孔冻结过程中的盐水管断裂情况。
根据中煤三建第七十一处在深厚表土层冻结立井井壁施工方面的实践经验,编写《深厚表土层冻结井高强高性能混凝土井壁施工工法》,可作为2005年后深厚表土层井壁施工和同类井壁设计的参考,对企业和中国建井行业的发展均有意义。