竖井特殊法掘进钻井法

钻井法是在地质和石油钻机的基础上发展成的。1850年德国开始用冲击钻钻井。1871年霍尼曼开始研制扩孔式钻井机，1884年获得专利权。到20世纪30年代，已在欧洲用霍尼曼钻井机钻成30条井筒，深度在80-512m，直径2-725m。1938年苏联开始采用钻井法，先后研制成YZTM型扩孔式钻井机、JKB型取芯钻井机、PT型涡轮钻井机、TM型潜入式钻井机和LM型掘井机组。美国于1910年开始引进钻井法，直至50年代有较大发展口中国于1969年开始使用钻井法，先后制造52型和AS型煤矿专用钻井机，到1985年止已建成35条井筒，总长累汁达7000m以上，在淮南潘集钻成一条直径9.3m、深508m的风井。

1922年前后。在凿井中曾采用过岩层矽化法(化学加固)，后来发展成电动矽化法(电化学加固)。本法是向岩层中注人一种溶液，同时通以电流，使溶液在渗透系数较小的岩层中迅速扩散和固化，从根本上改善岩层的物理力学性质。但因此法成本过高未能推广应用 。

1880年德国人彼茨奇在制冷技术的基础上。提出用冻结方法加固井筒围岩后再进行井筒掘进的施王方法，并于1883年实验成功，获得了“流砂通过一定时间的人工冻结，能固结成岩体”的发明专利。1884年他创建了冻结凿井公司，1886年在钾盐矿成功地用冻结法开凿一条80m深的竖井。

波兰于1885年开始采用冻结法凿井，至20世纪90年代。冻结深度达725m。英国用冻结法凿井始于1909年，1969年创世界纪录的最大冻结深度达930m。前苏联是采用冻结法凿井规模最大的国家，从1928年到1982年已完成740条井筒。中国于155年使用冻结凿井技术，到80年代末己开凿300余条井筒，冻结最大深度达435m。

1864年德国为解决沉井封底和掘进工作面底鼓问题。曾向沉井刃脚处的地层注入水泥浆。1873年又用注浆法防堵隧道的涌水，效果均很好。1901年瑞士首次成功地使用了井筒工作面预注浆法。同年，德国采用由地面钻孔进行预注浆而后掘进的竖井施工法，此后，用注浆法加固围岩和堵水技术，逐渐为各国广泛应用。20世纪50年代美国研制成功可控凝聚时间的有机化学浆液，日本和中国也相继研制了可控凝聚时间的、以高分子有机材料作为主剂的化学浆液、它能注入岩石扣的细微裂隙，起到水泥浆无法灌注的作用。70年代后期，中国地面预注浆深度达500m。南非竖井施工注浆深度已达2000m。各国还发展了旋喷桩注浆新技术 。

中国把水工工程中槽壁施工法引进到竖井施工中。本方法是环绕井筒周围在松软含水表土层中，钻凿-环形槽孔，其中灌入混凝土形成地下混凝上连续墙，以确保并筒施工安全。

1839年法国采用了由砖、金属弧板等组成的沉井施工、后来又将沉井上部封闭，使之形成一个沉箱，在其中充满压气。用压气挤走地下水，使掘进工作在压气下进行，顺利地掘进到预定深处。故又称为压气沉箱法。此种压气沉箱法先后在欧洲许多国家应用，但由于它有损于在压气下工作人员的健康，且沉箱下沉困难，现已很少采用，

1943年日本开始使用淹没沉井法。用泥浆的压力来抵抗地下水向掘进工作面涌人，同时在沉井璧外侧加设压气质嘴喷气，以减少井壁下沉的阻力，加深了沉井下沉的深度。

1956年德国成功地使用沉井壁后充填泥浆和井内用泥浆淹没的沉井法口挖土和出土全部由水下挖掘机来完成。

1958年中国把震动技术应用于沉井法。利用震动作用减小了沉井下沉的阻力，加大了沉井下沉的深度，故称为震动沉井法。

各种沉井法的共同特点是，沉井壁下沉超前于掘进工作面，超前段井壁的作用是防止掘进过程中围岩失稳和涌水，而不是改变围岩的物理力学性质。这种方法是由板桩法发展成的。为加大下沉深度和速度，已采取淹没沉井泥浆减阻、机械破土和压气排碴等综合措施，已形成一套较为完善的沉并法施工技术 。

最古老的特殊凿井法，最初是使用木板桩，18世纪中叶开始使用钢板桩，但在掘井过程中仍然发生塌井和涌砂事故，所以板桩法不能用于在深表土层凿井。

竖井特殊法掘进是指在松软不稳定的含水层或在稳定的、但涌水量很大的裂陈岩层或破碎带中，预先采取特殊的技术措施改善竖井施工的地质条件，再进行井筒施工，简称特殊凿井法。18世纪末，由于矿业的发展，需要在复杂和困难的地质条件下掘进矿井，因而出现多种特殊凿井法 。

在松软渗透性好的含水层中掘井可采用此法。首先在井筒周围打钻孔，在钻孔中设置过滤器和潜水泵，然后抽水，疏干地层，使掘井工作能在无水或涌水甚少的条件下进行 。2100433B

特点是先造成超前于工作面的坚固井壁或支护，或者事先隔绝水源或降低水位，以阻止或减少工作面的涌水，而后挖掘坑道。常用的特殊掘进法有插板法、井壁下沉法（沉箱法）、冻结法和降低地下水位法等。此外，常用的钻井掘进方法等，也属于特殊掘进法。特殊掘进法一般施工技术复杂，掘进速度慢且成本高。

特殊掘进法（special driving method）是在松散破碎和涌水量很大的岩层内采用的一类坑道掘进方法。

平巷特殊法掘进是指在软弱、破碎、膨胀性或富含水的岩(土)层中掘进巷道，为提高翻进机械化程度、安全性和工程质量所采用的各种特殊的平巷掘进方法。主要包括注浆法、平巷质构法掘进、平巷掘进机掘进和新奥法掘进等。它有别于传统的凿岩爆破施工方法，这些方法各有特点，各有不同的适用性 。