豎井特殊法掘進是指在鬆軟不穩定的含水層或在穩定的、但湧水量很大的裂陳岩層或破碎帶中，預先採取特殊的技術措施改善豎井施工的地質條件，再進行井筒施工，簡稱特殊鑿井法。18世紀末，由於礦業的發展，需要在複雜和困難的地質條件下掘進礦井，因而出現多種特殊鑿井法。
基本介紹
- 中文名：豎井特殊法掘進
- 外文名：Special excavation of shafts
- 學科：採礦工程
- 領域：能源
- 範圍：地下採礦
- 簡稱：特殊鑿井法
簡介,板樁法,沉井法,混凝土帷幕法,注漿法,凍結法,矽化法,鑽井法,人工降低地下水位法,
簡介
豎井特殊法掘進是指在鬆軟不穩定的含水層或在穩定的、但湧水量很大的裂陳岩層或破碎帶中，預先採取特殊的技術措施改善豎井施工的地質條件，再進行井筒施工，簡稱特殊鑿井法。18世紀末，由於礦業的發展，需要在複雜和困難的地質條件下掘進礦井，因而出現多種特殊鑿井法。
板樁法
最古老的特殊鑿井法，最初是使用木板樁，18世紀中葉開始使用鋼板樁，但在掘井過程中仍然發生塌井和涌砂事故，所以板樁法不能用於在深表土層鑿井。
沉井法
1839年法國採用了由磚、金屬弧板等組成的沉井施工、後來又將沉井上部封閉，使之形成一個沉箱，在其中充滿壓氣。用壓氣擠走地下水，使掘進工作在壓氣下進行，順利地掘進到預定深處。故又稱為壓氣沉箱法。此種壓氣沉箱法先後在歐洲許多國家套用，但由於它有損於在壓氣下工作人員的健康，且沉箱下沉困難，現已很少採用，
1943年日本開始使用淹沒沉井法。用泥漿的壓力來抵抗地下水向掘進工作面涌人，同時在沉井璧外側加設壓氣質嘴噴氣，以減少井壁下沉的阻力，加深了沉井下沉的深度。
1956年德國成功地使用沉井壁後充填泥漿和井內用泥漿淹沒的沉井法口挖土和出土全部由水下挖掘機來完成。
1958年中國把震動技術套用於沉井法。利用震動作用減小了沉井下沉的阻力，加大了沉井下沉的深度，故稱為震動沉井法。
各種沉井法的共同特點是，沉井壁下沉超前於掘進工作面，超前段井壁的作用是防止掘進過程中圍岩失穩和湧水，而不是改變圍岩的物理力學性質。這種方法是由板樁法發展成的。為加大下沉深度和速度，已採取淹沒沉井泥漿減阻、機械破土和壓氣排碴等綜合措施，已形成一套較為完善的沉並法施工技術。
混凝土帷幕法
中國把水工工程中槽壁施工法引進到豎井施工中。本方法是環繞井筒周圍在鬆軟含水錶土層中，鑽鑿-環形槽孔，其中灌入混凝土形成地下混凝上連續牆，以確保並筒施工安全。
注漿法
1864年德國為解決沉井封底和掘進工作面底鼓問題。曾向沉井刃腳處的地層注入水泥漿。1873年又用注漿法防堵隧道的湧水，效果均很好。1901年瑞士首次成功地使用了井筒工作面預注漿法。同年，德國採用由地面鑽孔進行預注漿而後掘進的豎井施工法，此後，用注漿法加固圍岩和堵水技術，逐漸為各國廣泛套用。20世紀50年代美國研製成功可控凝聚時間的有機化學漿液，日本和中國也相繼研製了可控凝聚時間的、以高分子有機材料作為主劑的化學漿液、它能注入岩石扣的細微裂隙，起到水泥漿無法灌注的作用。70年代後期，中國地面預注漿深度達500m。南非豎井施工注漿深度已達2000m。各國還發展了旋噴樁注漿新技術。
凍結法
1880年德國人彼茨奇在製冷技術的基礎上。提出用凍結方法加固井筒圍岩後再進行井筒掘進的施王方法，並於1883年實驗成功，獲得了“流砂通過一定時間的人工凍結，能固結成岩體”的發明專利。1884年他創建了凍結鑿井公司，1886年在鉀鹽礦成功地用凍結法開鑿一條80m深的豎井。
波蘭於1885年開始採用凍結法鑿井，至20世紀90年代。凍結深度達725m。英國用凍結法鑿井始於1909年，1969年創世界紀錄的最大凍結深度達930m。前蘇聯是採用凍結法鑿井規模最大的國家，從1928年到1982年已完成740條井筒。中國於155年使用凍結鑿井技術，到80年代末己開鑿300餘條井筒，凍結最大深度達435m。
矽化法
1922年前後。在鑿井中曾採用過岩層矽化法(化學加固)，後來發展成電動矽化法(電化學加固)。本法是向岩層中注人一種溶液，同時通以電流，使溶液在滲透係數較小的岩層中迅速擴散和固化，從根本上改善岩層的物理力學性質。但因此法成本過高未能推廣套用。
鑽井法
鑽井法是在地質和石油鑽機的基礎上發展成的。1850年德國開始用衝擊鑽鑽井。1871年霍尼曼開始研製擴孔式鑽井機，1884年獲得專利權。到20世紀30年代，已在歐洲用霍尼曼鑽井機鑽成30條井筒，深度在80-512m，直徑2-725m。1938年蘇聯開始採用鑽井法，先後研製成YZTM型擴孔式鑽井機、JKB型取芯鑽井機、PT型渦輪鑽井機、TM型潛入式鑽井機和LM型掘井機組。美國於1910年開始引進鑽井法，直至50年代有較大發展口中國於1969年開始使用鑽井法，先後製造52型和AS型煤礦專用鑽井機，到1985年止已建成35條井筒，總長累汁達7000m以上，在淮南潘集鑽成一條直徑9.3m、深508m的風井。
人工降低地下水位法
在鬆軟滲透性好的含水層中掘井可採用此法。首先在井筒周圍打鑽孔，在鑽孔中設定過濾器和潛水泵，然後抽水，疏乾地層，使掘井工作能在無水或湧水甚少的條件下進行。
