内容提要本书旨在通过对淮南矿区1998年以来特殊法凿井的科研成果和建井经验进行全面总结，展示取得的成绩，吸取有益经验，为今后我国煤矿建设尤其是深厚冲积层特殊法凿井提供借鉴与参考。全书共分7章，以淮南矿区新井建设为工程背景，重点介绍了冻结法、钻井法、地面预注浆等特殊凿井法取得的关键技术、施工工艺等研究成果以及工程应用范例。具体包括：冻结温度场及分布规律、新型井壁结构与设计理论、深冻结孔造孔设备与技术、凿井成套装备、快速凿井施工工艺、深大钻井井壁结构、井筒漂浮下沉与壁后充填工艺、新型大钻机和钻具、“注浆—冻结—凿井”三（四）同时地面预注浆井筒基岩段防治水技术。另外，针对揭煤层数多、煤层松软、瓦斯含量大且压力高、渗透率低等特点，研究形成了深井安全快速揭煤成套技术等。本书汇聚了参与淮南矿区新井建设的各相关单位工程技术、科研等同仁的智慧和心血，我们在编著过程中得到了他们的热情帮助和大力支持，安徽理工大学地下工程结构研究所为本书的技术资料搜集与整理做了大量工作，在此谨向他们表示衷心感谢！

1 绪论1.1 矿区历史沿革1.1.1 新中国成立前1.1.2 新中国成立后1.2 矿区资源开发与设计优化1.2.1 矿区资源1.2.2 淮河以南矿区资源开发1.2.3 淮河以北矿区资源开发1.2.4 矿井设计优化1.3 矿区特殊法凿井关键技术1.3.1 冻结法1.3.2 井筒掘砌施工技术1.3.3 地面预注浆法1.3.4 钻井法1.3.5 井筒施工揭煤技术1.3.6 多工序同时作业1.4 特殊法凿井技术存在问题与展望1.4.1 冻结法设计理论与施工1.4.2 钻井法凿井存在的技术瓶颈与解决途径1.4.3 深立井地面预注浆技术的不足与改进2 淮南矿区松散层及基岩特征2.1 淮南矿区地质概况2.1.1 地层2.1.2 构造2.2 松散层特征2.2.1 松散含、隔水层赋存条件与岩性2.2.2 底部松散层赋存特征及分布规律2.2.3 新生界底部沉积物的沉积相划分2.3 基岩特征2.3.1 基岩结构特征2.3.2 基岩风化带特征2.4 水文地质特征2.4.1 松散层水文地质特征2.4.2 基岩水文地质特征2.5 工程地质特征2.5.1 松散层土的物理力学性质2.5.2 基岩物理力学性质2.5.3 煤层顶、底板岩石物理力学性质3 冻结法凿井理论与技术3.1 淮南矿区新生界松散层土的冻结特性3.1.1 冻土基本特性3.1.2 淮南矿区新生界松散层土的热学性质3.1.3 淮南矿区冻土的力学性质3.1.4 典型深部矿井冻土物理力学性能试验结果3.2 冻结工程设计与施工3.2.1 冻结壁设计3.2.2 冻结方案3.2.3 冻结站设计与布置3.2.4 冻结孔施工技术3.3 冻结壁温度形成规律与冷量控制技术3.3.1 冻结壁温度形成规律3.3.2 冻结制冷控制技术3.4 冻结井井壁结构3.4.1 冻结井筒受力3.4.2 井壁结构形式与设计原则3.5 丁集矿冻结施工3.5.1 冻结施工简介3.5.2 冻结方案3.5.3 冻结孔施工3.5.4 冻结孔成孔质量对温度场形成规律的影响3.5.5 盐水温度与流量控制3.5.6 小结4 钻井法凿井技术4.1 概述4.1.1 发展与应用概况4.1.2 淮南矿区钻井法技术创新4.1.3 钻井法的优越性4.1.4 钻井法的不足及发展方向4.2 钻井工艺技术4.2.1 钻井方案4.2.2 钻井设备选择4.2.3 钻井参数4.2.4 钻井洗井4.2.5 防偏和测井4.3 钻井井壁4.3.1 钻井井壁结构4.3.2 井壁制作4.3.3 井壁下沉4.3.4 井壁固定与充填4.4 钻井泥浆4.4.1 泥浆类型4.4.2 泥浆性能参数与控制4.4.3 潘三矿西风井钻井泥浆护壁4.4.4 废弃泥浆的处理4.5 张集矿西区风井钻井工程应用4.5.1 工程概况4.5.2 主要施工装备4.5.3 钻井施工准备4.5.4 钻井施工4.5.5 井壁预制4.5.6 井壁下沉4.5.7 壁后充填5 深井地面预注浆技术5.1 概述5.1.1 立井地面预注浆的概念5.1.2 地面预注浆的特点及适用条件5.1.3 淮南矿区应用概况5.1.4 地面预注浆的基本工艺5.2 地面预注浆工艺方案5.2.1 注浆方式5.2.2 注浆深度与段高5.2.3 注浆材料及配比5.2.4 注浆钻孔布置5.2.5 地面预注浆主要设备与布置5.3 地面预注浆技术参数5.3.1 注浆压力5.3.2 注浆量5.3.3 扩散半径5.3.4 注浆结束标准5.4 深井地面预注浆定向钻进技术5.4.1 定向钻进机具与仪器5.4.2 定向钻孔设计5.4.3 顾桥矿副井定向钻进5.4.4 潘北矿副井定向钻进5.5 地面预注浆效果检查5.5.1 抽水方法5.5.2 涌水量计算5.5.3 注水方法5.5.4 井筒排水影响半径计算5.5.5 井筒涌水量计算5.5.6 堵水效果5.6 顾桥矿南区立井地面预注浆施工5.6.1 工程概况5.6.2 施工技术参数5.6.3 注浆孔钻进5.6.4 注浆施工5.6.5 注浆材料5.6.6 注浆质量检查及分析5.6.7 注浆施工工期5.7 潘一东矿主井地面预注浆施工5.7.1 工程概况5.7.2 注浆深度及段高的划分5.7.3 注浆参数5.7.4 注浆浆液5.7.5 注浆钻孔5.7.6 注浆工艺5.7.7 注浆结束标准及效果检查6 立井井筒快速掘砌技术6.1 概述6.2 冻结段快速掘砌施工6.2.1 施工方案6.2.2 施工准备6.2.3 井筒试挖6.2.4 表土段掘进施工6.2.5 外壁砌筑6.2.6 冻结基岩段施工6.2.7 套内壁施工6.2.8 主要施工系统设备6.3 基岩段深孔爆破技术6.3.1 圈径与炮眼间距6.3.2 槽孔单孔装药量计算6.3.3 周边眼光爆参数6.3.4 周边眼间距和光爆层厚度6.3.5 崩落眼爆破参数6.3.6 淮南矿区深孔爆破的主要参数6.4 立井施工机械化配套6.4.1 主要施工设备配套要求6.4.2 淮南矿区立井施工设备配套及优选6.5 立井信息化施工与组织管理6.5.1 立井信息化施工6.5.2 科学化管理6.6 井筒快速掘砌新技术6.6.1 利用井架凿井6.6.2 可缩性井壁接头施工技术6.6.3 “四同时”施工工艺技术6.7 丁集矿井筒表土冻结段施工6.7.1 工程概况6.7.2 冻结段掘砌施工情况6.7.3 冻结段深厚黏土层施工方法6.7.4 冻结段快速掘砌施工技术6.7.5 工程质量与控制措施6.7.6 施工设备的选择与配备6.8 丁集矿副井基岩段施工6.8.1 地质水文情况6.8.2 基岩段井壁特征及支护6.8.3 基岩段井壁施工工艺6.8.4 劳动组织及工程排队6.8.5 辅助系统6.8.6 技术质量要求7 深部立井井筒揭煤技术7.1 概述7.1.1 淮南矿区井筒揭煤简况7.1.2 井筒揭煤基本程序7.2 深孔预裂爆破增透技术7.2.1 井筒含煤简况7.2.2 煤层突出危险性预测7.2.3 区域防突措施7.2.4 区域防突措施孔增透方案7.2.5 增透效果考察方案7.2.6 考察结果及效果分析7.3 下向钻孔抽采成套技术7.3.1 井筒概况7.3.2 突出危险性预测7.3.3 区域防突措施7.3.4 下向钻孔抽采成套技术7.3.5 预抽效果及效检7.4 立井井筒揭煤段支护技术7.4.1 注浆加固煤层，增强煤体稳定性7.4.2 施工段高7.4.3 增加临时支护7.4.4 提高井筒过煤段井壁强度7.4.5 结语