基于冻结壁保护下的立井井筒修复技术研究及应用

张振虎

（河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南 永城 476600）

河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿主井于1992年3月17日竣工，采用冻结法施工。主井井筒净直径为5.0 m，井筒全深为499.077 m，实际穿过厚度为368.28 m的冲积层。井壁结构为双层钢筋混凝土复合井壁[1]，井壁总厚度为1～1.6 m，砼标号为400#～550#，内外层井壁间铺设一层1.5 mm的塑料夹层。1999年5月、2017年6月、2018年5月、2019年8月由于井壁破裂、淋水等现象，共进行四次修复，主要采用架设槽钢井圈+壁间注浆等方式进行临时修复。由于临时修复后井壁短时间内再次出现破裂、淋水现象，且周期逐渐变短，影响矿井安全生产，故需对主井井壁进行永久修复，以改变井壁受力状况，防止井壁破裂。

1 井壁破裂机理

由于采矿活动、地下水位下降等各种原因导致地层整体下沉，地层下沉过程中拖动井壁下沉，给井壁施加了一个竖向的附加力[3]。随着附加力的逐步增大，最终超出了井壁的承受极限，导致井壁短时间内出现破裂，部分应力释放。但随着地层的下沉，井壁仍会再次出现破裂，且井壁的强度越大、可缩量越小，破裂发生的越迅速。

2 井壁修复技术路线

改造井壁受力结构，在内层井壁开凿一环形卸压槽，安装可缩装置，释放井壁中积蓄的能量，创造内层井壁易随地层下沉的条件，减小井壁与地层间的相对位移，达到防止井壁破裂灾害发生的目的。该技术路线具有井壁可缩量大、限载、让压性能良好、治理效果明显、持续时间长等优点，但工艺流程复杂，治理周期长，且修复期间需要占用井筒，影响矿井正常生产。……