立井整体移动式金属模板竖井衬砌井筒

立井整体移动式金属模板（凿井整体活动金属模板或者竖井液压整体下移式金属模板）主体结构为多块圆弧形金属板块连接形成单缝式环形结构，并由数层圆环连成只有一个收缩口的刚性模板。模板支脱模动作通过气动液压泵驱动一组伸缩液压缸，并通过手动液压阀实现的。安装在主体模板下端的下刃脚，能防治混凝土跑浆，实现了下行砌壁方式。该模板具有刚性大整体强度高，多次拆装后变形量小的特点，液压收缩机构能够灵活的进行脱模、立模。因而，在煤矿和金属矿山以及地下工程立井竖井盲竖井井筒砌壁时被广泛使用。

竖井液压整体下移式金属模板适应当前上短段掘砌混合作业伞形钻架打眼和深孔爆破的要求；段高小必然造成井壁接茬多，各种工序交替频繁，影响凿井速度，接茬多，处理不好，难免粗糙，结果造成接茬不平整，封堵不严，漏水，影响井壁质量，外观不美；脱模方法落后，主要采用反、正扣螺栓收缩或手动葫芦拉脱模，脱、立模板普遍存在费力、费时、不安全。浇注混凝土临时工作台设立和拆除不方便，有时被炮崩坏，无法继续使用，工人在高模板上操作很不安全，很难做到连续对称浇注，井壁易出现质量问题。

较早的模板用材单薄，只按模板静态受力计算围板和加强筋的尺寸，强调重量轻，结果造成结构刚度不足，易变形的先天缺陷。近些年模板普遍加大了用材规格，主要形式如图，围板用8-10个厚钢板，加强筋用16-25号槽钢。合理利用材料，调整断面布置，经改进后的断面布置；经过合理调整断面布置，在不增加钢材用量情况下，可增大单块模板的抗变形强度。

模板在竖向的节数多和圆周向的段数多，必然使模板整体性差，门扉式模板和液压滑模就是有刚性框架而 保证了它的总体刚度。而伸缩式模板一般都是2-3个收缩口，每一个收缩口连接处都是一个相对薄弱点，立模时需不断调整处反、正螺栓，很难使模板调节在完全圆的状态。从理论上讲，一个收缩口的模板结构最容易保持其全圆的状态，模板整体性更好。为验证一个收缩口能否实现脱模，专门做按1:5的模板模型试验，只设一个收缩口，结果完全获得成功。如果在收缩口处附加合理的导向装置，将进一步提高模板整体刚度。

以往的模板段高为2-2.5米，井壁接茬相对较多，加上模板结构上难于保证接茬处井壁浇满，导致井壁不平，封堵不严，漏水。段高小也妨碍伞钻打眼、深孔光爆和大段高短段掘砌施工技术的发展。在短段掘砌施工中，每个循环岩帮暴露一般在20小时左右，在这段时间里围岩处在变形到破坏前的相对稳定状态下，4-5米的空帮实际施工中也未发生过片帮。根据国内现有伞钻和深孔光爆能力和水平，模板设计有效高度应提高到5米左右，以减少井壁接茬。 

为研制新型的浇注口，做圆筒式、合页式和插板式种浇注口室内试验，以三角漏斗合页式浇注口图2为更佳，由于三角漏斗中的混凝土高于模板的上边，使混凝土有一定压力向两边流动，加上严格振捣和利用推门板挤压混凝土，可保证井壁接茬处浇满。

随着模板段高不断增高，要保证工人浇注时操作安全，又要便于及时挪动下料管对称均匀浇注，必须有一个安装拆除方便的浇注工作台。以往工作台有搭板式、折叠式等，前者存在安装拆除费时、费力，后者存在怕炮崩，粘上混凝土不好清理。经过反复改进设计的一种铁蓖式工作台如图3，一边铰接在模板上，平时不操作时紧贴模板内边，使用时每块只需用一个钢管将其支起即可，在模板上口形成一个环形工作台，不怕炮崩，混凝土掉在上面也不会积存。

实现机械化脱模、立模，液压泵驱动液压缸来完成脱模是当前立井整体移动式金属模板研制的重点，立井竖井凿井液压整体下移式金属模板的最大优点是省力、省时，动作准确，出力一致，减轻工人劳动强度，增加操作安全程度。

立井竖井凿井浇筑砌壁掘砌整体金属模板是立井短段掘砌混合作业法凿井施工中的一个关键非标准设备。

根据现有伞钻可打5.5米深的炮眼，深孔光爆一次能进尺4.5米左右，配合一掘一砌工艺，要求模板的有效砌壁段高设计为4.5米。直径比井筒设计净直径大60mm。模板采用了最能保持圆形的一个收缩口方式，并在收缩口设有数个导向装置。脱模方式以布置在一个收缩口处的数个并联液压缸，为减轻工人劳动强度和防止炮崩液压泵，设计了一种分离式气动液压泵来驱动液压缸实现脱模、立模。液压缸收缩量经过计算和室内模型模板实验，确定为300mm。模板加强筋断面布置取图1的方式。在不增加钢材情况下模板刚度得到了加强。为解决接茬间题，选择图2所示的三角漏斗合页式浇注口，可保证井壁接茬处浇满和井壁质量完好。在悬吊模板钢丝绳下端设计了一组微调平液压缸，确保了模板调平找正。

立井竖井凿井浇筑砌壁掘砌整体金属模板由主体、悬吊和液压系统部分组成。模板主体分上、中、下层，每层在模板环向按30度中心角对应弧 块等分模板（其中收缩口两侧按15度分两小块），因而圆周每层由13块弧板构成。上层模板各有一个浇注口，中层模板各有一个中间观察振捣口，模板块之间用两排螺栓连接。在模板唯一个收缩口处从上到下布置4个伸缩液压缸，并有3个导向杆装置。模板按120度布置悬吊钢丝绳，微调平液压缸布置在悬吊钢丝绳下端裤视绳中间，伸缩和调平液压缸的液压动力源采用便于携带和保护的分离式气动高压液压泵。模板结构如图4所示，技术特征如下：

井筒衬壁整体移动金属模板（凿井滑移式整体金属模板或者竖井液压金属整体活动模板）的操作使用规范规程：爆破后，出矸至空帮4.2米时，平整座底砰石，用吊桶将气动液压泵下运至工作面，接通 风路、油路，使模板伸缩液压缸收缩，待模板直径缩到最小后，下放模板至坐底矸石上，再将模板直径伸开到最大；激光（或锤球）投光指向，使模板对中找正，封堵刃脚，搭好浇注工作台，开始浇注混凝土。浇注时应对称进行，连续振捣，当混凝土浇至模板上端100mm时，应控制一次下料量，浇注口漏斗快满时边振捣边关门，直到闭合浇注口门板并插上销子。脱模是在浇注井壁8小时之后，当混凝土抗压强度在1-3Mpa时进行，先放松模板悬吊钢丝绳100mm，下放气动液压泵到工作面，接通风路、油路，收缩模板使其脱离井壁，而后再将模板撑紧在井壁上，防止炮崩坏模板。如果在48小时能完成一个掘砌循环，由于模板脱模力高达250KN，模板可以在立模之前脱模。

井筒衬壁整体移动金属模板性能参数表：

立井筑壁整体下移式模板的脱模立模应全部改为液压油缸，以加快脱模立模速度，安全施工运行成本低，模板对中找正要实现自动化。

目前的液压滑模都是上行砌壁，且井壁内要有爬行钢筋，只能适应长段单行（井帮需锚喷临时支护）作业或冻结段内壁套壁，而整体下移模板一般只能下行砌壁。应研制一种既能上行砌壁整体模板，又可下行砌壁的整体移动金属模板。在沿海地区大量使用冻结法施工井筒中共用一套模板完成砌内壁和基岩段砌壁。

立井筑壁整体下移式金属模板悬吊一般均为地面稳车或吊盘悬吊，应研制可以支撑在已砌井壁上的模板，使模板本身成为一个独立行走的设备，这样可以满足千米以上深井凿井需要，可以节省大量钢丝绳和数台稳车。

独立行走的立井筑壁整体下移式模板可设计有环轨和移动臂安装固定抓岩机和单轨钻臂，使之成为一个能分别完成钻眼、抓岩和砌壁等多道工序的综合凿井设备，以满足深井凿井的需要。

弧板加块和基础模板的组合，利用同心圆理论，在圆周上等分成弧板，制作时节省了时间，减小了难度，制作方便。可变径金属模板，为降低成本、节约能源、缩短工期打下良好的基础。同时在施工中可以重复利用，减少资源的消耗，符合循环利用的理念。模板主体结构为多块圆弧形金属块连接形成单缝式环行结构，并由数层连成只有一个收缩口的刚性模板。

对立井筑壁整体下移式模板要求模板直径误差不得大于规定值±10mm，模板组装后外圆垂直度误差不得大于±5 mm。其总体结构为梅花瓣形状，沿模板圆周可根据需要等分来满足立井井筒的需要，立井井筒的砌筑过程中，立井井筒的净直径还要用套壁模板来保证。同理，其它种模板，也可采用增补加块的方法得到可变径的金属模板。

一般的立井在表土层不同阶段施工时使用的模板直径不同。往往需要2～3个不同直径的模板。在岩石段施工至少需要1个不同于表土层的模板，这样计算建设1个立井至少需要3套不同直径的模板，至少需要60多万元的购买成本。使用立井筑壁整体下移式模板（可变径模板）只需要一套就能完成建井任务，可变径模板购置费仅相当于普通模板的 1.1～1.2倍。此项计算可节约成本至少36万元。而立井筑壁整体下移式模板（可变径模板）可以在相同或不同直径的立井建井中重复使用，而普通模板只能用于相同直径的立井建设中。这样可大大提高模板的使用价值，减少设备的闲置和重复购置成本。如此计算下来，立井筑壁整体下移式模板比普通模板的使用价值高出3-4倍。