“超深立井施工设计及西部软岩凿井施工”专题

• 煤矿超深立井井壁设计关键技术研究与应用

  冯冠学;周晓敏;陈金明;付腾飞;

  随着我国中东部地区浅部优质煤炭资源日趋枯竭，煤炭资源开发向深部转移已成为保障国家能源安全的战略选择。超深立井(深度超过千米)作为开拓深部资源的关键通道，其井壁结构面临高地压、高水压、高地温以及复杂地层(易胀缩土层、易失稳岩土层、难注浆地层、难冻结地层)的严峻挑战。传统井壁设计理论，如基于拉麦公式的《煤矿立井井筒及硐室设计规范》(GB 50384—2016),在超深条件下存在将井壁与围岩割裂、荷载取值困难、水压折减系数范围宽泛、大深度冻结压力无据可依等问题，导致计算井壁厚度过大(常超过2.0 m),甚至无法施工。为解决这一制约行业发展的关键技术难题，系统研究并提出了“井壁与围岩共同承载”新理论，建立了相应的力学模型与井壁厚度计算表达式。在磁西一号矿井副立井(亚洲第一深井，1 341.6 m)设计中，主要应用“井壁与围岩共同承载”新理论，将千米以深井壁厚度从传统计算的2.2 m优化至0.8～0.9 m。在西部地区葫芦素矿井(主井?9.6 m,副井?10.0 m)设计施工中，实现了井壁厚度减薄，主、副井节约投资1.1亿元。工程实践验证了新理论的正确性与先进性，为煤矿深部井筒建设提供了全新的技术路径，推动了行业技术进步。

  2026年01期 v.47;No.256 1-6+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
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• 西部地区富水软岩地层钻井法凿井技术创新与工程实践

  王宗金;

  煤炭是我国能源体系中的主导性与基础性能源，随着我国西部大开发的深入推进，该区域大型煤炭基地开发方兴未艾。西部地区地层多为浅表土、厚基岩，且具有强度低、弱胶结、可钻性好等特点，目前主要采用冻结法或普通法进行竖井施工，直至2021年钻井法首次在西部地区可可盖煤矿进、回风立井项目中成功应用，填补了我国西部地区富水岩层钻井施工空白。阐述了钻井法凿井的核心原理与工艺流程，分析了与传统冻结法的技术优势及局限性，总结了西部富水软岩地层钻井法的工程应用成果，梳理了当前技术攻关方向和拓展应用方向。

  2026年01期 v.47;No.256 7-12+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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• 西部软岩矿井超大断面马头门快速掘砌施工工艺

  张叔胤;陈弦;张忍杰;潘峰;吕振刚;许有洁;

  针对曹家滩煤矿副立井与2~(-2)煤井底车场连接处超大断面马头门(掘进宽度13.30 m,高度21.16 m)在西部软岩地层中面临的施工技术难题，综合考虑复杂地质条件，采用了“分阶掘进+协同支护+钢筋混凝土永久衬砌”的协同施工工艺，并提出了“砌碹拱形钢架+整体钢模板”模块化同步浇筑施工工艺，该工艺有效解决了大体积混凝土结构复杂节点施工精度与效率问题。工程应用结果表明，该工艺成功克服了大断面围岩失稳控制、水害防治及复杂结构浇筑等关键技术挑战，为西部软岩矿区同类超大断面马头门工程提供了可靠的技术参考。

  2026年01期 v.47;No.256 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 3662K]
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工程技术

• 机器学习算法在隧洞工程风险预测模型中的应用

  杜涛;裴成元;王军;王晓楠;

  针对隧洞工程风险预测中传统评估方法依赖经验判断、精度有限，且难以适配复杂工程场景下智能评估需求的问题，研究开展了机器学习算法的应用探索。研究首先系统梳理了典型机器学习算法的基本原理，然后围绕精准风险预测模型的构建全流程，详细解析数据预处理、特征聚类与重组、模型训练优化及预测结果量化评估等关键技术环节。研究结果不仅为水利及地下工程领域的风险智能评估提供了可落地的技术参考，也为该领域风险预测模型的迭代优化与工程实践应用探索提供了新的研究思路。

  2026年01期 v.47;No.256 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 5615K]
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• 抽水蓄能电站极硬岩多断层反井钻井施工技术

  李学良;

  针对抽水蓄能电站高压管道竖井在极硬岩(f≥16)、多断层、深井(≥400 m)、大直径(≥2.5 m)反井钻井中面临的井斜控制难、钻具损耗大、掉钻卡孔风险高等技术难题，提出了“定向钻机精准导向+反井钻机高效扩孔”的组合施工技术。以河北滦平抽水蓄能电站460 m深高压管道井为工程背景，详细阐述了BMC-D90定向钻机在花岗岩地层中精准钻进?350 mm导向孔的关键工艺及BMC600反井钻机安全高效扩孔的技术措施。工程实践表明，该技术有效解决了硬岩断层区反井钻井施工的核心难点，为类似复杂地质条件下大型竖井反井建设提供了成功经验。

  2026年01期 v.47;No.256 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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技术革新

• 一种弱胶结砂岩热-压重塑制备方法研究

  范文博;赵晓东;

  弱胶结白垩系砂岩在我国鄂尔多斯盆地广泛分布，其特殊的工程特性不仅给竖井掘进带来挑战，更显著影响井壁衬砌荷载特征。考虑围岩-衬砌相互作用时，准确表征该类砂岩力学行为对优化衬砌设计至关重要。然而，该类砂岩的易碎性常导致难以获取完整岩心进行室内试验。为此，创新性地提出了先压-后热砂岩重塑技术。首先对破碎砂岩进行机械压实以增强颗粒接触，随后采用接近液相温度的热处理，诱发颗粒边界局部软化甚至部分熔融，从而实现弱胶结状态再生。对比研究表明，重塑样的主要力学参数与含黏土质胶结砂岩偏差小于10%。相较于传统添加胶结剂的方法，先压-后热技术能保持材料固有矿物特性，为系统研究胶结特性依赖的弱胶结砂岩物理力学行为提供了新途径。

  2026年01期 v.47;No.256 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 3940K]
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• 基于BIM+3D打印技术的竖井凿井系统物理模型制作方法

  李宏维;李慕岫;魏凯欣;臧冀川;

  针对竖井凿井系统施工中存在的地质条件复杂、工序搭接多、可视化不足等工程难题，以及传统物理模型制作精度低、成本高、流程烦琐等局限性，运用BIM技术与3D打印技术相结合的方法，建立基于BIM+3D打印技术物理模型制作的标准化流程，提升了竖井可视化水平与施工效率。以安徽泥河铁矿措施井为例，研究竖井凿井系统物理模型制作的关键技术，实现了高精度、低成本、短周期物理仿真模型的制作，为矿井建设过程中的物理模型制作提供了新的、可靠的实现手段，也为矿井建设提供了一种三维可视化产品交付形式，具有重要的工程应用价值。

  2026年01期 v.47;No.256 38-42+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1349K]
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• 基于BP神经网络优化下围岩力学参数反分析

  聂荣山;

  为解决复杂地质构造下岩体参数确定精度差的问题，以2-1051工作面巷道为研究对象，提出了基于BP神经网络优化下围岩力学参数反分析技术。利用巷道监测点的实测位移数据为对照值，通过参数敏感度分析，将弹性模量、内摩擦角、黏聚力作为反演参数，构建BP神经网络结构，并通过matlab工具箱对参数样本进行训练优化。反演出弹性模量为0.824 6 GPa,内摩擦角为16.231 7°,黏聚力为0.735 9 MPa,试验结果与现场岩体原位测定数据基本吻合。将反演结果带入数值模型中，通过正向分析得到的位移变化数据也与实测数据基本一致，反演精度较高，能够满足工程预测需求，具有一定的推广应用价值。

  2026年01期 v.47;No.256 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 203K]
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试验研究

• 双向加载条件下含孔裂隙试件破坏规律实验研究

  刘博涵;唐彬;程桦;朱传奇;石尚宇;何彪;谢凯;

  为探究裂隙对圆形隧洞围岩损伤变形的影响规律，以淮南矿区朱集西矿一采区煤矿巷道围岩为原型材料，配置相似材料，制作不同裂隙倾角、长度和位置的含孔裂隙微缩试件，通过含孔裂隙试件双向加载试验，研究预制裂隙和孔洞对试件变形破坏的影响。结果表明：试件在加载过程中均经历裂纹萌生阶段、裂纹发育阶段和破坏阶段3个阶段；根据裂纹的形成机制及形态特征，次生裂纹可划分为以下5类：张拉裂纹、剪切裂纹、拉剪复合裂纹、翼型裂纹和反翼型裂纹，且不同裂隙参数下试件的破坏模式呈现显著差异。

  2026年01期 v.47;No.256 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 685K]
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• 单轴加载对煤岩体横向纵波波速影响的实验研究

  郭书明;吴瑜宝;卢春锋;

  为了研究受载煤岩体纵波波速和应力的关系，进行了单轴加载和循环加、卸载条件下受载煤岩体横向纵波波速测试实验。研究结果表明：纵波波速随着试样抗压强度的增加而增大，二者近似呈线性关系变化。横向纵波波速随着轴向应力的增大而减小，伴随煤岩体内部裂隙的发展变化而呈现阶段性的变化；随着应力的增加，试样内部的轴向微裂隙逐渐生成、发展和贯通，相应的纵波波速开始降低且降低速度不断加快，试样发生破坏出现宏观裂隙时，纵波波速急剧下降。纵波传播受煤岩体强度和应力状态影响显著，且对二者的变化反应敏感，研究结论对煤矿井下通过微震等方法反演岩体应力分布特征的数据分析提供了一定的参考。

  2026年01期 v.47;No.256 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 5220K]
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• 碱激发超细矿渣粉注浆材料工作性能研究

  徐锴;杜晓丽;张清涛;

  注浆材料工作性能对岩体裂隙填充、岩体加固具有重要的影响。为研制一种工作性能良好的超细矿渣粉注浆材料，以水泥、超细矿渣粉、水玻璃和氢氧化钠为试验材料，采用正交试验和极差分析方法，分析在不同配比下浆液黏度、流动性、泌水率和水泥胶砂抗压强度的变化规律，并结合XRD图谱和SEM对比，探讨碱激发注浆材料的微观特征。结果表明：加入超细矿渣粉、水玻璃和氢氧化钠后，浆液黏度降低了57.3%、流动性增加了25.6%、泌水率降低了96.7%,工作性能显著提升；加入超细矿渣粉、水玻璃和氢氧化钠后，因水化反应中氢氧化钙(CH)含量降低，生成了少量的水化硫铝酸钙(AFt)和大量水化硅酸钙(C—S—H)凝胶，使水泥胶砂的结构更为紧密、耐久性更好，且抗压强度和抗折强度随龄期增大近似线性增加。

  2026年01期 v.47;No.256 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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问题探讨

• 西部侏罗系地层钻井铣齿滚刀磨损因素分析及预测模型

  柏帅;程桦;姚直书;王晓云;郭龙辉;王逸洋;

  针对西部侏罗系弱胶结岩层竖井钻机钻井法凿井钻头上铣齿滚刀磨损严重的问题，基于现场测量数据对铣齿滚刀进行磨损分级；开展钻机转速、岩石抗压强度、岩石抗拉强度、岩石硬度和泥浆黏度等磨蚀性因素测试，分析了各因素和安装半径对滚刀磨损的影响规律；通过相关性分析确定铣齿滚刀磨损的关键因素，基于关键因素建立铣齿滚刀的磨损量预测模型公式。结果表明，铣齿滚刀的磨损等级可划分为轻微磨损、一般磨损、中度磨损、严重磨损和完全失效5个级别；铣齿滚刀磨损量与转速、滚刀安装半径、岩石抗压强度、岩石硬度和岩石抗拉强度呈正相关，与泥浆黏度呈负相关；基于西部矿区鄂尔多斯市陶忽图煤矿北风立井超前钻第10次、第11次提钻的现场数据，验证了铣齿滚刀单刀平均磨损量预测模型的准确性。研究结果可为西部矿区侏罗系弱胶结岩层钻井法凿井铣齿滚刀以及类似滚刀的磨损预测提供有效理论参考。

  2026年01期 v.47;No.256 72-81+106页 [查看摘要][在线阅读][下载 8789K]
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• 小纪汗煤矿采空区地表沉降变形演化规律研究

  乔来军;陈拓;王建州;

  采空区地表场地监测是确保矿山安全生产和生态环境保护的必然要求。针对陕西小纪汗煤矿11219工作面采空区地表场地的安全稳定性问题，应用GPS-RTK技术建立地面变形监测系统，对采空区的地表沉降进行了全面的观测，得到采空区地表沉降变形时空演化规律，对其上拟建房屋结构设计、适用性及长期稳定性具有重要的理论意义和实用价值。监测结果表明，采空区地表沉降测点最终沉降均在600 mm以上，最大变形速率达到8.100 mm/d。根据变形速率可以分为3个阶段，其中活跃期内地表下沉量占总沉降量的90%左右。相比地表沉降变形，采空区具有更为复杂的移动变形过程。

  2026年01期 v.47;No.256 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 4982K]
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• 缓凝水泥浆研究现状与展望

  亓燕秋;李自清;薛维培;高梅;皇超威;

  缓凝水泥浆作为矿山工程的关键材料，其性能易受水灰比、外加剂、温度等影响，直接决定了工程效率与安全。随着国家开采战略逐渐向深井、超深井发展，需面临井底高温、高压等极端环境，对缓凝水泥浆性能提出了更高要求。目前，对缓凝水泥浆研究均针对于单一因素，缺乏综合性评价。针对国内目前研究现状，系统阐述了缓凝水泥浆的流变性能、凝结时间、结石率与强度等核心性能指标。结果表明：缓凝水泥浆性能受多因素调控，流变性能取决于分散剂与缓凝剂的种类及掺量；凝结时间由缓凝剂类型、掺量及温度共同决定；结石率与强度受水灰比和外加剂调控；耐久性受膨胀剂及冻融作用影响。通过多维度分析，为缓凝水泥浆的性能优化与工程实践提供了系统性参考，以拓展缓凝水泥浆在深部开采的应用潜力。

  2026年01期 v.47;No.256 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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• 引水隧洞过富水断层破碎带突涌水机理研究

  康丽平;王学强;谢福星;孔伟刚;向俊兴;贺文;

  针对山西省中部引黄工程东干线隧洞突涌水事故，综合运用理论分析和数值模拟等手段，对隧洞穿越富水断层破碎带过程中的突涌水机制进行了研究，揭示了突涌水受地质条件与施工扰动的耦合作用。采用FLAC3D软件建立三维流固耦合模型，系统分析了掘进扰动、地下水压力及断层破碎带对突涌水的影响作用，结果显示，掘进扰动导致地下水向临空面加速汇集，高水压加剧渗透差异岩层的集中渗流，显著提升围岩剪切破坏风险，断层带内岩体渗透性高、力学性能弱，涌水风险随掌子面接近断层而剧增。研究成果可为类似突涌水灾害防控提供参考。

  2026年01期 v.47;No.256 94-98+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 3816K]
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• 地面注浆治理井筒破裂过程中井壁应变规律研究

  苗磊;席保印;赵艳鹏;魏凯;秦道霞;

  以陈蛮庄煤矿副井地面注浆治理井筒破裂漏水为例，通过井壁应变监测系统对注浆过程中的井壁应变变化情况进行了一定分析。结果表明，地面注浆使井壁附加应力得到了有效“缓释”和“抑制”,但不能从根本上消除附加应力；竖向应变以缓释为主，横向应变以累积为主，但各层位、各方位的应变缓释或累积程度有所不同；在确保安全情况下，注浆量与注浆压力对引发井壁应变无明显的规律；注浆点与监测点位高差对井壁应变变化具有重要影响，而两者角度差无明显影响偏向。这一结论可以为类似矿井井壁破裂防治与治理工程中提供指导。

  2026年01期 v.47;No.256 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 9488K]
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• 厚硬顶板超前切顶沿空掘巷关键参数研究

  金树军;

  厚硬顶板工作面回采时，易出现大面积悬顶现象，从而导致沿空掘巷小煤柱内应力集中、变形严重、甚至失稳等问题。针对厚硬顶板沿空掘巷小煤柱失稳问题，拟采用超前切顶卸压技术，切断侧向厚硬顶板，减小巷道上方顶板结构载荷，研究合理的切顶高度和角度；同时，在切顶卸压作用下确定合理的小煤柱宽度，确保小煤柱稳定承载，控制沿空掘巷围岩稳定性。经现场应用后发现，超前切顶高度为9 m,切顶角度为15°时，煤柱宽度设置为5 m的情况下，煤柱稳定承载，巷道整体成型效果较好，围岩变形量可满足工作面要求。研究结果可为厚硬顶板沿空掘巷小煤柱留设设计提供参考。

  2026年01期 v.47;No.256 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 3956K]
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施工装备

• 基于深度学习的立柱液压系统智能故障诊断方法

  高洋;张悦;张一鸣;

  针对矿用立柱液压系统难以快速准确诊断故障的问题，提出了一种结合傅里叶变换的注意力卷积神经网络(Fourier Transform Convolutional Block Model-based Convolutional Neural Network, FFT-CBAM-CNN)故障诊断方法。该方法首先利用傅里叶变换将液压系统的多通道一维时域信号转换为频域信号，以更好地捕捉信号的频率特征。然后，采用卷积神经网络(CNN)结合卷积块注意力模块(CBAM)进行特征提取和分类。实验结果表明，基于FFT-CBAM-CNN的诊断方法平均准确率达到97.75%,标准差为0.012 2,相较于仅使用CNN和FFT-CNN的方法，具有更高的准确性和稳定性。

  2026年01期 v.47;No.256 113-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 8150K]
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• 井巷掘进机主机撑靴结构特点及其适应性分析

  吕政辉;王强;宋朝阳;王春雷;张同钊;张广宇;

  矿山及其他地下工程领域中撑靴式部分/全断面掘进机已成为建设竖井、斜井、巷(隧)道等工程施工的重要装备之一。撑靴式部分/全断面掘进机主机通常依靠撑靴与围岩的相互作用，为掘进机破岩掘进、推进迈步、调向转向提供推力、扭矩等支撑。针对井巷(隧道)工程建设中采用的撑靴式掘进机装备特点，对比分析了用于巷(隧)道掘进的敞开式掘进机和用于竖井掘进的竖井掘进机撑靴结构的作用及其差异性；分析了井巷掘进机主机撑靴结构对地质条件的适应性，并提出了井巷掘进机主机撑靴结构优化设计的方法，以期为掘进机主机撑靴机构设计和井巷(隧)工程安全掘进提供理论支撑。

  2026年01期 v.47;No.256 122-126+112页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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• 本刊征稿征订启事

  <正>《建井技术》为我国矿山建设行业综合性技术期刊,国内外公开发行,是中国核心期刊(遴选)数据库、中国期刊全文数据库和中文科技期刊数据库来源期刊,被中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)和国家工程技术数字图书馆等全文收录。主要报道我国矿山建设和有关的岩土工程建设中的新技术、新工艺、新材料和新设备,推广和交流技术革新和科学研究成果,介绍国内外矿山建设技术动态,为实现矿山建设技术现代化及矿山安全生产服务。欢迎从事矿山工程和岩土工程建设的施工、科研、设计、监理、教学和管理的技术人员、管理人员、院校师生踊跃投稿,并欢迎订阅。

  2026年01期 v.47;No.256 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 913K]
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