大龙论文40：中国立(竖)井凿井方法和现状

发布时间:2024-06-26

中国立(竖)井凿井方法和现状

龙志阳^1.2肖瑞玲³

（1天地科技建井研究院, 北京 100013；2煤矿深井建设技术国家工程实验室 北京 100013 ）

（3 安标国家矿用产品安全标志中心北京，北京  100013)

摘  要  立(竖)井是矿山开采的一种主要开拓方式，井筒凿井施工技术复杂，地面井下布置设备重多。本文简述我国凿井单行作业法、平行作业法、混合作业法和掘、砌、安一次成井作业法特点，特殊施工技术主要有:冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法以及其它方法，总结了不同时期特殊施工方法凿井数量和效果,概述了煤炭、冶金、有色、水电、公路、铁路和非金属等行业的立井井筒施工情况和创造的各项记录情况，预计今后凿井需求和发展趋势。

关键词  立井凿井方法   特殊施工   现状  

Abstract: Vertical shaft is a major developing way in mine exploitation, the technology of shaft sinking is very complex, numerous equipment are arranged on ground and underground. In the paper, the respective characteristics of single-line working method, parallel working method, mixed working method and once sinking shaft method of driving, supporting and setting are related in brief. Special shaft sinking methods include freeze sinking methods, grouting sinking method, shaft drilling sinking method, shaft sinking by caisson method, concrete diaphragm wall method and other methods. The author summarized shaft sinking amount and effect by special shaft sinking methods in different periods, and summarized construction cases of vertical shafts and record cases of them in different industries, such as coal, metallurgy, non-ferrous metal, hydropower, highway, railway, nonmetallic, etc. And forecast the sinking demand and development trend in the future.

Keywords: sinking methods of vertical shaft; working method; special construction; record

1．引言

立(竖)井是矿山开采的一种主要开拓方式，近年来在新建矿井中约占开工矿井总数的45％。随着新区建设和矿山开采向深部发展，立井开拓方式的比重还会增大。立井井筒工程施工技术复杂，作业场所狭窄，工作环境恶劣，而且经常会受到地质情况变化，如井下涌水、煤层瓦斯突出、地热等自然条件的影响，威胁安全施工。因而，其工程量虽仅占全矿井井巷工程量的5％左右，但其建设工期往往占全矿井建设总工期的40％以上。随着现代化矿山生产技术的进步，高产高效矿井的建设，运输大巷多布置在煤层中,岩石巷道的掘进工程量逐年减少使得立井施工工期较长矛盾更加突出。因此，为了加快建设速度，缩短建井工期，及早发挥投资效益，首先必须提高凿井技术水平，加快立(竖)井井筒工程的建设速度，就具有特别重要的现实意义。

我国的立井井筒施工主要在传统的煤炭、冶金、有色、和非金属矿山等行业,近年来在水电、公路、铁路隧道工程和军工系统也逐步采用立井井筒施工。立井普通凿井工艺方法有单行作业法、平行作业法和混合作业法三种。立井特殊施工技术主要有冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法以及其它方法。

2.凿井方法

2.1普通法凿井

普通凿井工艺方法有单行作业法、平行作业法和混合作业法三种。在立井施工中，单行作业因需大量临时支护已逐步被淘汰，平行作业法因设备布置复杂，工作安全性差，也逐渐失去市场。由于混合作业法具有不用临时支护、成井速度快、工艺简单、施工成本低、管理方便、安全性好等优点，已逐步成为国内外主要的施工方法。

单行作业方式是我国最早广泛使用的施工方式。掘砌平行作业于60～80年代曾在我国立井中采用。80年代中期以后很少采用。短段掘砌作业方式，60年代在我国开始应用，至80年代已达施工井筒量的1/3左右。掘、砌、安一次成井作业方式是把井筒永久装备的安装与掘砌同时施工。这种作业方式井筒施工布置比较复杂，必须在一定条件下方可采用，其施工井筒数量有限。

混合作业法的发展，1974年，煤炭、冶金、一机三部组织立井掘进机械化配套科研攻关会战以来，相继研制大型凿井设备，进行凿井设备的更新换代。立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备的研究为国家“六五”重点攻关项目，经煤炭科学研究总院北京建井研究所与有关单位共同研究试验，形成了以伞形钻架、大斗容抓岩机和MJY型整体金属模板为主体的立井施工机械化作业线，使短段掘砌混合作业法成为一种工艺简单、施工安全、成井速度快、成本较低的施工作业方式，很快被推广使用。在平顶山六矿进风井进行综合配套试验，在涌水量为54m³／h情况下，曾取得平均月进40m，效率1.8m³／工的成绩^[3] 。“七五”以来由煤炭工业部组织的“100推”对短段掘砌混合作业法及北京建井研究所所研制成功的大抓斗、大模板、井壁吊挂系统等配套设备和配套技术进行大力推广，到目前采用此法的比重已上升到80％以上。进入90年代，国内使用短段掘砌混合作业法施工的立井比例不断提高，目前已达到90%左右，施工中取得了较好的经济效益和社会效益^[3] 。

  国家“十一五”科技支撑计划重点课题“千米级深井基岩快速掘砌关键技术及装备研究”^[11] 对4.2ｍ段高掘砌正规循环作业及其配套施工设备工业性试验进行研究，通过试验得到可以取消临时支护的短段掘砌及与之相配套的伞形钻架、大型抓岩机、整体下移金属模板等成套工艺及装备的技术参数。对凿岩钻架的凿岩性能与效率、对深孔爆破布孔的优化设计及效果检验、迈步式模板安全可靠性进行考核，对大型液压抓岩机的抓岩能力、抓岩效率等进行单机试验。工业性试验是依托千米深井建设工程，试验创造人员工效达2.0m³/工日，施工平均月进度达到80m，达到国际先进水平^[4] 。

2.2特殊法凿井

新中国建立以后，特殊施工技术几乎是空白，随着矿山开采和表土深度的不断增大，各种特殊施工技术相继出现，经历了由简单到复杂、从单一到系统和由人工操作到机械化施工的发展过程。我国立井特殊施工技术主要有:冻结法、钻井法、沉井法、注浆技术和混凝土帷幕法、降低水位法以及其它方法^[5] 。用这些方法开凿的矿井井筒迄今已逾2100多个（见表1）。冻结法凿井技术达到了国际先进水平，已系统开发了穿过深厚冲积层，冻深达950m的冻结壁、井壁设计以及打钻、冻结、测斜等关键技术。钻井法凿井经过国家攻关，钻凿成功直径10.5m、井深650m的立井，在钻机设备、钻进工艺、泥浆、刀具、井壁结构设计方面形成配套成熟技术，获得国家科技进步一等奖。注浆法凿井技术系统掌握了1200m深井地面综合预注浆设备、材料、工艺与矿井特大水害治理的关键技术^[6]。

2.2.1冻结法

冻结凿井法于1955年在开滦矿区首先应用，至2010年建成立井井筒968个，累计长度22.7万m，最大井筒净直径10.5m。 1992年完成的永夏矿区陈四楼副井深度达435m，开滦矿区钱家营主井创月进183.34m当时全国纪录，兖州矿区鲍店北风井创月进167.1m的好成绩。淮南、淮北等矿区，在膨胀性厚粘土层中，积累了控制井帮变形和防止冻结管断裂等方面的丰富经验。立井冻结量测和温度场的模拟技术与数值方法的研究也取得很大进展。为适应深冻结井筒的支护特点，高强度、复合井壁结构和施工工艺得到了发展和完善。2000年郭屯煤矿主井冻结表土最深达587.5m。山东龙固煤矿北风井冻结表土深度达675m，至2012年9月初已完成表土段外壁冻结井壁掘砌工作。经过几十年的努力，实现了我国深厚表土中冻结法凿井理论和技术的重大突破，达到国际领先水平；突破了特厚表土下煤炭资源开发的技术瓶颈。门克庆煤矿主井冻结深度最大达802m；在建的甘肃核桃峪煤矿主井冻结深度达955m，纳林河2号副井最大开挖井筒直径15.5m，创世界纪录。

2.2.2钻井法 

钻井法是目前我国机械化程度最高的凿井方法。我国用钻井法于1969年首先在淮北矿区朔 里南风井施工成功，此后共研制成功了7种立井钻机。综合技术达到国际领先水平。至2010年，钻井法凿井在我国已竣工90个井筒，其中深度超过300m的有40个，深度超过400m的有30个，施工井筒平均深度逐年增加。进入21世纪，我国已成功运用钻井法成井20多个，总深度超过20km，通过冲积层的厚度由300多m到目前的580多m。另有郓城矿风井和深度都在650m左右的板集煤矿主、副、风三个井筒已完成施工。70年代起，煤矿系统开始研制反井钻机，1986年煤炭科学研究总院北京建前研究所，在国家“七五”科技攻关支持下，完成LM-120型反井钻机，此后又研制成LM－200、LM－90和BMC100、BMC200、BMC300、BMC400、BMC500和BMC600型大直径反井钻机。目前，煤矿反井施工中最小直径为0.75m，最大直径5.3m，最大钻井深度560m，成井偏斜率均小于0.5%。

2.2.3注浆法

我国自1955年在新汶矿区张庄立井采用工作面预注浆取得成功后，到1998年，经不完全统计注浆施工的井筒有195个，其中地面预注浆立井井筒约有104个，最深地面预注浆钻孔达到1078.2m，工作面预注浆的立井、斜井井筒约有91个，工作面注浆最大深度达到1110.4m斜井注浆最大斜长达到1157.6m。从20世纪90年代初期到现在，煤炭行业在地面预注浆工程中迅速推广获得国家科技进步二等奖的"综合注浆法"，据统计，到2014年共约有300个立井采用综合注浆法进行地面预注浆。预注浆是实现打干井、提高工程质量、推进立井机械化和加快建井速度的一项重要措施，近年来我国在注浆机具、浆液材料和定向钻注浆孔技术方面均取得了重大进展。

2.2.4其它特殊法

我国采用沉井法的历史悠久，自1952年新汶矿区在通过不稳定含水层中开始采用沉井法，至今用沉井法施工的煤矿井筒约160个，累计下沉深度达5km。1969年黄县洼里矿试用壁后泥浆沉井成功之后，逐步完善了施工工艺，发展了水力破土、压气提升、泥浆护壁和淹水沉井等技术，使沉井法的发展开始进入新的时期。1981年，在单家村煤矿主井施工中创造了192.75m国内最大下沉深度的记录。1974年帷幕法被引入我国煤矿建井工程中到1985年，施工的井筒243.个，井筒直径2.5-7m，帷幕最大深度已达57m。梁家矿主井采用帷幕法凿井获得成功，帷幕深度50m。其它特殊施工技术，如板桩法、降低水位法、盾构法等，也都在我国矿井建设中发挥了一定的积极作用。 

3.中国各行业凿井现状

按我国2010年统计全国年开采90亿t矿石（其中煤炭量36亿t），煤矿大约1.29万个,金属矿山0.65万个,非金属矿山8万个只有5%左右是地下开采,据不完全统计地下开采矿山不到1.6万个。 1957年成立煤炭科学研究总院北京建井研究所（现天地科技建井研究院）成为全国从事井巷工程施工技术和机械化设备研究的专业研究单位，承担凿井技术国家重点科技攻关项目。经过近60年的开发研究形成了完善成套凿井技术，除在煤炭行业使用外，还可在冶金、有色、化工、水电和非金属等行业的立井井筒施工中推广应用，能够适应各种地质及水文地质条件的地层，具有广阔的推广前景。煤炭、冶金、有色、水电、公路、铁路和非金属等行业的立井井筒施工情况和创造的各项记录见表1。

3.1煤炭行业^[7] 

1973年以前立井筒施工以人工手持小设备为主，1974-1982年三部立井会战奠定了机械化施工初步基础，研制大抓岩机,伞架,大稳车等新设备，1983-1990年立井短砌混合作业施工配套设备攻关实现3.5m一掘一砌正规循环。进入80年代，新开发矿区的井筒平均深度均在600m左右，最深达1072m，井筒净直径6~8m，平均月进度在40m以上。1984年6月山西省阳泉矿区供水工程进风立井创月成井177.02m的全国纪录。1988年，在中国承包建设的摩洛哥立井工程中，曾达到平均月成井81.6m、最高月成井107.6m的水平，使中国建井技术跨进了国际先进行列。1991-2005年立井机械化施工配套被列入煤炭工业部重点推广项目“100推”之中。1998～2008年仅中煤建设集团公司系统就有300多次月成井超过100 m，最高达到223.3m。2004年以来全国立井井筒施工速度已达到平均月进60m以上。

中煤五公司三处采用立井机械化配套技术，累计施工立井井筒36个，共计64次月成井超百米，井筒平均施工速度已达100m/月。在山东省滕东生建煤矿副井井筒施工中，连续8个月掘砌成井超百米，综合进尺854.2m，平均月进尺106.8m，施工水平国内领先、国际一流，被评为“上海大世界基尼斯之最”。立井表土段施工中曾取得月成井219m（潘一煤矿二副井）、244m（顺和煤矿副井）的施工佳绩，立井基岩段施工中曾取得180m（朱集煤矿副井）的好成绩。

口孜东煤矿副井井筒深、断面大，井筒设计净直径为 φ8.0m，掘进荒径最大为 13. 25m , 表土段最大掘进断面为 137. 82m 2，井筒全深为 1032m. 2007年 8月，在冻结表土段外壁掘砌施工中，月成井 158m，创同井径全国最高纪录。用短段掘砌混合作业方式，使用整体下行式金属活动模板砌壁，液压自动脱模，固定段高3.5m，由底卸式吊桶运送砼。内壁套砌采用多套组装式金属大块模板，三层吊盘作业，用SJZ-6.9型伞钻，YGZ一70型导轨式凿岩机钻眼，两台ZH-6型中心回转抓岩机，

由河南煤炭建设集团有限责任公司承建的河南神火集团泉店煤矿中央风井井筒工程，2006年元月26日开始正式开挖，施工中，由于采用了先进的施工工艺、先进的机械化配套设备，组织严密，管理科学，队伍的综合能力和创造性得以很好发挥，至2月25日冻结段外壁单月成井进尺为223.2m,，经矿方、监理、施工三家联合验收，并由神火集团组织有关部门进行了复检，认定进尺属实，工程质量为优良。这一成果，打破了冻结段外壁218m的全国施工记录[11]。

3.2 冶金行业

我国冶金行业施工竖井每年大约50个，净直径3.5～10.0m,深度300～1503m不等，全部采用正井法凿井施工。中冶集团华冶资源有限责任公司40多年来，公司累计完成建成矿山竖井170条，总长度7万m，在竖井施工中，采用大型卷扬机、大吊桶、大型伞钻、液压整体模板、中心回转抓岩机、自动化砼搅拌站机械化配套作业线，保证了竖井快速施工，月成井速度履创新高。在被称为“中华第一井”，武钢程潮铁矿深部接续主井工程，井筒净直径6m，井深1135m，井壁支护采用C25现浇混凝土，基岩段采用短段掘砌竖井机械化配套作业，于2006年9月份～2007年1月份连续5个月成井超百米，其月成井分别为103.7m、110.2m、170.6m、130.1m和122.1m，11月份以成井170.6m创全国冶金行业竖井施工新记录[8]。凿井井架采用V型亭式井架一座，两套提升系统，主提2JK-3.5/20E配备1000kW电机，单钩提升3m3吊桶。副提2JK-3/11.5卷扬机配备800kW电机，单钩提升2m3吊桶。井筒施工采用短段掘砌混合作业方式，采用SJZ6.7型伞钻配YGZ-70凿岩机、中空六角B25 、L=4700成品钎杆凿岩；中心回转HZ-6抓岩机抓岩，座钩式自动翻矸，地表由8t自卸汽车排矸；砼搅拌系统由一套JS-750搅拌机、PLD-1200配料机和水泥自动上料装置组成。主、副提提升2.4m3底卸式吊桶，同时下放混凝土到下层吊盘溜灰筒内，经溜灰活节管入模；模板采用直径Φ6.0m，段高3.8m的液压整体伸缩金属模板，机械化振捣，一掘一支成井3.7m。

鞍钢弓长岭井下铁矿1022m的箕斗井、武钢大冶铁矿深部开采工程999.5m的东副井、西部矿业锡铁山二矿深部衔接工程768m的风井工程都正在施工中。公司2012年中标目前国内最深的本溪思山岭铁矿竖井工程，井深1503m，井筒直径10m，截止2014年8月已施工900m。

中煤五公司三处采用立井机械化配套技术,曾创造月度进尺达228.8m（刘塘坊铁矿北风井）、183.6m（港里铁矿东风井）的良好业绩，在李楼铁矿1＃副井创造了铁矿基岩掘砌连续7个月折算进尺超120m的施工新记录。

内蒙古黄岗铁矿ⅠI矿区混合井工程井筒深度611m，净径6.0m，井筒净断面为28.26m2，井颈段为钢筋混凝土支护，其余喷混凝土支护。混合井井塔高度70.6m，平面尺寸17m×14m。该工程采用了井筒与井塔平行施工作业技术，井筒施工中，采用了中心回转抓岩机、整体滑模、伞钻等机械化配套作业线，井塔施工采用了较先进的滑模浇筑工艺；工期比原计划提前6个月，为该矿早日建成投产做出了重要贡献，新增产值2538万元，节约工程成本733万元。

3.3 有色行业

我国有色行业施工竖井每年大约50个，净直径3.5～10.0m,深度300～1526m不等，全部采用正井法凿井施工。上世纪80年代初安庆铜矿探矿竖井由铜陵有色井巷公司承建[9] 。井口竖立永久钢结构井架，在井筒内组装双层吊盘和整体下移金属模板。作业方式采取短段掘砌混合作业，用四臂伞钻打2m深的炮眼，0.3m3双斗环形轨道式抓岩机抓岩，3m3的吊桶单钩提升排矸，底卸式吊桶下放混凝土，模板每次砌壁段高2.5m，掘砌循环为三掘两砌。当掘进工作面距吊盘35m时停止掘砌，一次安装20m井筒。井筒内除两根吊盘悬吊绳兼稳绳外，其余管路都固定在罐道梁上。采用多级腰泵房接力排水、压入式塑料风筒通风。

武山铜矿新主井工程井筒深度756m，净径5.6m，掘进断面31.17m2，主井井塔为钢筋混凝土结构，高度75m，平面尺寸18m×15.5m。该工程采用了井筒与井塔平行施工作业技术，井筒施工采用了中心回转抓岩机、整体滑模、伞钻等机械化配套作业线，井塔施工中采用了较先进的滑模浇筑工艺，缩短建设工期231天，为该矿的二期技改工程早日建成投产做出了重要贡献，取得了很好的经济效益，创造综合经济效益1232.5万元。

三鑫金铜矿新主井工程井深1086m，井筒净直径4.5m,井筒施工采用液压伞钻凿岩、中心回转抓岩机装岩、3.8m段高的整体金属大模板砌壁等机械化配套作业线[10] ，新主井井塔为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，采用滑模施工工艺；为加快施工进度，争取早日投产，采用井筒与井塔平行施工技术，大幅缩短了井筒、井塔建设总工期，缩短工期达14个月，降低了工程成本，经济效益显著。2008年3月至8月，公司大红山项目部施工的云铜集团大红山铜矿东部箕斗竖井工程（净直径5.5m，井深959m），月掘砌进尺连续6个月超百米，被中国企业联合会评定为国内同类工程施工连续月超百米新纪录。提升采用JK-3.5/15.5型凿井专用双滚筒提升机，辅助提升选用JK-3.5/15.5型凿井专用单滚筒提升机；4m3座钩式吊桶提升废碴、上下人员、材料等，座钩式自动翻矸， 8t自卸式卡车排碴；凿井井架采用V型钢井架。HZ-6型中心回转抓岩机装碴，座钩式自动翻矸系统，自卸式卡车排运碴，采用YMJ-3.8 /5.55型液压整体移动金属模板永久支护。

贵州紫金长田金矿1号探矿竖井工程,2010年 9月份完成108m后,10月份再创佳绩，又完成竖井掘砌104m，创造出连续2个月超百米的好成绩。贵州紫金矿业股份有限公司长田金矿风井掘砌工程，2011年12月掘进突破101m，2012年2月份掘进再次突破百米达到101.6m。

2009年3月，大红山项目部施工完成的大红山铜矿主回风井工程，井筒净直径达8.75m，掘进直径达到9.45m，是国内有色行业直径较大的竖井工程之一，3号竖井井口标高2380m，井底标高854m，井深1526m。井筒净直径6.5m。是目前国内最深的竖井工程。项目部自2014年1月工程开工以来，通过打造专业化一流队伍，狠抓“三大工程”建设，强化现场组织管理，近几个月在掘砌单月进尺中不断创造新的佳绩， 5月份完成掘砌进尺121.10m；6月份完成掘砌进尺142.8米；7月份更是创造了一个历史的新高，完成掘砌进尺181.60m。两套提升机配大吊桶提升、液压伞钻凿岩、小型挖掘机配合中心回转抓岩机装渣清底、整体液压金属模板砌壁、大功率风机抽压混合式通风、高扬程卧泵接力排水等机械化配套施工作业线，掘进、支护混合作业。

3.4 非金属行业

我国非金属行业施工竖井每年大约10个，净直径3.5～6.0m,深度300～516m不等，全部采用正井法凿井施工。原建材部苏州非金属矿山设计研究院是唯一的非金属矿山设计研究单位，负责非金属矿山设计工作，上世纪70年代,我国非金属矿山有十多口竖井相继建成投产,还有一批竖井工程正淮备设计施工。一般属于浅井,净直径3.5-5.5m,深度200~400 m,个别属于中深井,深达500 mm,如金州石棉矿二期工程充填井。南京石膏矿2号井1971年开工到最近才准备安装3金州石棉矿是非金属矿山中建井速度较快的矿山，一期工程井深250m，于1966年8月动工到1970年7月交付使用。主要使用三部立井施工机械化配套科研会战成果的设备和工艺。

进入21世纪我国非金属矿山以石膏矿、磷矿采用地下矿山开采，地下矿山开采仅占非金属矿山的5%左右。每年竖井工程十多口，主要由煤炭行业专业的建井队伍来完成施工。2004-2007年分别建成南京石膏矿3号井净直径6.0m深度400 m左右。泰安市大汶口镇，采用留永久矿柱房柱法。矿区面积：1.274公顷，提升高度：518m。生产规模：100万吨/年。山东省三河口生建煤矿泰安石膏矿工程，采用留连续矿房柱法。矿区面积：5.18公顷。提升高度：253m。生产规模：60万t/a，平顶山煤业集团石膏矿位于平顶山西部采用留连续矿房柱法。矿区面积：5.18公顷。提升高度：253m。生产规模：60万t/a 。

3.5 水电行业

我国水电行业施工竖井每年大约70～100个，净直径2.5～29.2m,深度100～554m不等，基本先施工导井，再从上向下刷大竖井。并于1992年6月26日至8月17日在十三陵抽水蓄能电站2号下斜段压力管道导井利用反井钻机施工的导井进行了工业性试验，成功的完成了倾角50°斜长203m，直径1.4m的导井钻孔，平均月成孔速度147m/月，钻孔综合偏斜率为1.43%，项目的试验成功对水电等地下工程的施工技术具有突破性的贡献。

2001年12月15日开工至2004年8月1日高压竖井的开挖施工工期只能为8个月；周宁水电站竖井总高452.65m,其中上井筒高71.05m，开挖直径8.90m，衬后内径7.70m；高压竖井高381.60m，衬后内径4.7m。导井的施工采用LM-200型反井钻机。竖井I段在开始扩挖施工中，首先选用φ1.4导井直接作为溜碴井，全断面一次从1.4m刷大到φ9.0m，放炮后，块径大、碴量多，溜碴井堵塞可能性大大增加，在井口部位出现导井堵塞现象，后来采用先将导井直径刷大到φ3.0m，再从φ3.0m刷大到φ9.0m，未出现堵孔现象。竖井III刷大开挖，总结竖井I段刷大开挖经验后，先将导井从φ1.4m刷大开挖到φ2.5m，再从φ2.5m扩大到设计规格线，在扩挖过程中，从未发生过堵井现象。

2006年4月15日，拉西瓦特大型尾水调压室开挖直径29.6m，厚度按1.0m计，井深64m。到2011年12月底。拉西瓦水电站出线竖井井深223.15m，直径12.8m。水电四局完成拉西瓦主坝浇筑。

目前在全球水电工程领域，深度超过500m的竖井已然不多。在中国国内水电工程中，到目前为止，利用反井钻机施工的深竖井、斜井，其深度均在400m以内。2013年8月厄瓜多尔辛克雷电站两条引水竖井直径7.1m，深度均为544m。将穿越多种复杂地层结构，施工难度极大。采用反井钻机先自上而下形成279mm导孔，后再换装钻头向上反扩形成直径2.1m的溜渣导井，再自上而下人工钻爆开挖完成。1#竖井从导孔钻进到扩孔完成，仅用76d就全部贯通（导孔钻进53天，扩孔23d），扩孔速度平均23m/d，最高时达到53m/d，成孔质量较好，偏差可控。2#竖井由于导孔贯通后，地下水渗水量极大，达到800～1000立方m/h，加上地质情况恶劣，在扩孔过程中发现大面积塌方，造成下孔口3次堵塞并最终被迫废弃，不得不将竖井中心前移重新开孔，并于2013年12月扩孔完成。2014年7月15日，厄瓜多尔辛克雷水电站1号竖井垂直段滑框翻模混凝土连续浇筑30d，完成浇筑高度160m，浇筑方量2491m3，最大日浇筑高度达6m。超额完成了项目部下达的120m月强度的指标。

3.6 铁路行业

我国铁路行业隧道方面施工深度超过100m竖井5个，净直径5～5.5m,深度100～516 m不等，全部采用正井法凿井施工。大瑶山隧道，全长14.295km，位于广东省乐昌县境内衡广复线坪石至乐吕间，是我国80年代最长的双线电气化铁路隧道。班古拗竖井井口标高600m，井径5.5m，井深433.2m，配置1.7m3矿车单层单车双罐笼提升的混合井，年提升能力约30万t。铁道部隧道工程局负责施工中国铁路隧道第一个竖井施工，主要使用三部立井施工机械化配套科研会战成果的设备和工艺，井架是采用铁路万能杆件组装而成。1982年1月开工，1985年2月建成，历时38个月，临时悬吊设备凿井3个月，辅助工程施工及设备安装23个月，机械化凿井12个月成井381m，平均月成井31.75m，最高月成井50 .63m。

乌鞘岭隧道是兰武复线控制性工程,隧道全长20.50m,线间距40m,左、右线分修,设计13个斜井,1个竖井进行长隧短打快速施工。竖井位于乌鞘岭隧道的中部岭脊地段,井深达到了516m,井口地面标高为3021.9m,设计井径5.5m,无初期支护,采用段高为3.5m的MJY型液压整体模板注混凝土衬砌。采用立体机械化作业线施工,短段掘砌混合式作业,选用凿井专用提升机、吊桶、伞钻、抓岩机、配生产能力强的混凝土自动拌合站及装载机、自卸汽车组成机械化深竖井作业线。取得了在软弱围岩条件下连续数月成井超过50m的好成绩，其中于2003年最高91m/月的成井速度，最后按工期要求顺利成井,并且在近520m的深竖井施工期间没有出现一次安全事故。

3.7 公路行业

2000年以后我国公路行业隧道方面施工竖井大约50多个，净直径2.5～11.2m,深度100~661 m不等，其中一半采用正井法凿井，另一半利用反井钻机施工的深竖井。中梁山隧道左线全长3165m，竖井井筒内径为6. 5m，竖井总深为227.65m，该竖井开挖施采用了两种方法，即小井反掘加正掘扩大法和单一的正据扩大开挖法。自井口和井底以上18. 65m采用第一种方法，其余部分采用第二种钻爆法。秦岭终南山特长公路隧道全长18.02km，该隧道采用3竖井纵向式通风方案，1号竖井井深185.0m（开工时间2006年3月，竣工时间2008年6月）、2号竖井井深为661.1m、3号竖井井深395.0m，三座竖井开挖井径均超过12m，衬砌内径11.2m。

中交隧道工程有限公司承担2号竖井工程，井深661m，开挖直径12.4m，是世界上直径最大的竖井工程。在参照以往小直径竖井（Φ8.5m以下）施工经验的基础上，配备和自行加工制作了以改进Ⅴ型井架、3m直径提升绞车、井底挖掘机、分瓣式整体滑升模板等为主的超大直径竖井机械化施工设备，开挖采用全断面钻爆法开挖、衬砌采用滑模工艺自下而上连续施工的施工工艺，顺利地完成了该世界级工程的施工任务。该工程于2007年6月正式机械化开挖， 2008年3月12日实现精确贯通，创造了开挖月进尺80m和滑模衬砌月成井236m的全国纪录。

3.8 核工行业

湖南核工业建设有限公司承建的某铀矿336竖井， 井筒净直径为4.8m,深度为448m。竖井施工中配套选用竖井机械化四大一深施工方法,即采用SJZ5.6伞钻凿岩、大吊桶、大模板、HZ-6B型中心回转抓岩机、大吊盘、深孔爆破的方法施工，加强竖井掘砌正规循环作业管理，将作业人员按凿岩爆破、出矸找平、立模砌壁、出矸清底四道工序实行滚班制作业。将按工时交接班改为按工序交接班，按循环图表要求控制作业时间，保证正规循环作业，爆破作业实现定人、定机、定片区作业、出碴实现双罐循环作业，浇筑实现自动落模，砼流灰分区入模作业。238d完成整个竖井，达到平均56.4m/月进度。

我国南方某硬岩型铀矿山新建竖井,净直径5.5m,井深760m,采用综合机械化配套快速施工技术，井筒基岩段采用普通钻爆法施工，一掘一砌掘砌段高为3.8m,用SJZ-5.6型伞钻凿岩,中深孔毫秒光面爆破,炮孔平均深度为4.3m,每循环平均进尺为3.8m,用HZ-6型中心回转式抓岩机装岩,2套单钩提升2.0～3.0m³吊桶出渣，井壁支护采用整体下行模板砌壁,2013年12月竖井井筒连续快速优质施工月成井速度达到97.3m,不断刷铀矿山月成井最高纪录。4.结语

按我国2015年需要100亿吨矿石（其中煤炭40亿吨）计算，至少要新建和改扩建100多个矿井，将需要施工约300~400个井筒[11] 。其需求量是巨大的；目前井深超过700m的井筒已占1/3以上。其中有近20~30个千米深井井筒，以短段掘砌混合作业法为基础的深井机械化凿井技术，已成为立井凿井施工主导技术。自1974年以来，我国立井凿井技术连续上了两个台阶，取得了可喜的进步和成绩，但是与发展的需要和国外凿井技术比，还有一定差距。从长远考虑，需要对深井凿井技术进行开发与研究。随着矿山开采向深部发展立井的深度将达千米及千米以上，发现还有一些技术问题急待解决。我们相信，再经过国家“十一五”科技支撑计划重点项目千米级深井基岩快速掘砌关键技术及装备研究，我国凿井技术可以再上一个台阶，我国凿井技术一定会达到世界先进水平，为中国矿山开发和井巷工程的发展做出更多的贡献。

参考文献

[1] 龙志阳.《立井短段掘砌混合作业法及其配套施工设备》 《建井技术》      1998年4期  1-6

[2].龙志阳. 千米深井凿井技术研究               建井技术;          2011年1-2期   

[3] 龙志阳.陆伦《立井井筒快速施工技术的发展与应用》煤炭科学技术1999年3期

[4] 龙志阳  中国煤矿井巷施工技术现状       中国煤炭          2000年10期   

[5] 王雨寒； 龙志阳 千米深井“三液联动”掘砌新装备的研制       建井技术;  2011年Z1期

[6] 周兴旺   我国特殊凿井技术的发展与展望         《煤炭科学技术》2007年10期

[7] 刘志强；洪伯潜  改革开放30年煤矿井筒建设技术及装备发展    建井技术;   2011年1-2期

[8] 龙志阳. 《立井井筒利用永久设备掘砌安一次成井》   《建井技术》  1989年1期 12-15

[9] 李明楼； 崔喜旺；  程潮铁矿主井机械化配套快速施工技术   《煤炭科学技术》2007年5期

[10] 赵明祥 龙志阳 千米立井井筒与井塔平行施工技术 建井技术;   2014年1期