井筒防治水關(guān)鍵技術(shù)研究

謝宏培

（銅陵有色設(shè)計(jì)研究院，安徽 銅陵 244000）

礦井工程的不斷發(fā)展，使探井筒防治水技術(shù)也在不斷能提升。在探礦井施工過(guò)程中，探礦井井筒工作面如果出現(xiàn)滲水的情況不僅會(huì)降低井壁質(zhì)量，同時(shí)會(huì)給施工造成一定困難，延長(zhǎng)工期，嚴(yán)重時(shí)還可能造成突水淹井情況[1]。因此需要針對(duì)不同水文地質(zhì)條件下的井筒防治水選擇合適的技術(shù)，立足于綜合性角度對(duì)技術(shù)選擇進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題全面分析的同時(shí)，確保井筒防治水問題能夠得到有效解決，從而獲得良好的工程試驗(yàn)效果。

1 探礦井井筒工程概況

1.1 施工概況

姚家?guī)X4#探礦井井口井中坐標(biāo)X=3423448.324，Y=39614121.320（80坐標(biāo)系）、井口標(biāo)高+186.21m、井底設(shè)計(jì)標(biāo)高-600m，井筒直徑為5m[2]。受到地理位置影響，井筒實(shí)際位置與工程勘察鉆孔（X=3423444.427，Y=39614145.761）實(shí)際距離如圖1所示：

圖1 實(shí)際施工概況

探礦井井筒施工標(biāo)高-500m后在-450m中段后，進(jìn)行平巷開拓。目前井筒內(nèi)水位排至標(biāo)高-260m左右，在-200m處安裝有兩臺(tái)D46*10臥泵，直接將水排倒地表。

1.2 井筒含水層情況

礦井內(nèi)含水層依次為第四系孔隙含水層、侏羅上統(tǒng)沙礫巖裂隙含水層、底板砂巖裂隙含水層、太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層，奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層。其中直接充水含水層結(jié)構(gòu)為上煤層、底砂巖結(jié)構(gòu)，富水性若。且在進(jìn)行上端煤層作業(yè)時(shí)，會(huì)造成冒落帶上部巖石裂隙及斷層形成充水通道，形成富水層充水現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 探礦井井筒防治水關(guān)鍵技術(shù)

2.1 工作面預(yù)注技術(shù)

根據(jù)礦區(qū)含水層分析可以看出，探礦井井筒周圍主要可以劃分為泥盆系五通組（D3w）碎屑巖類裂隙含水巖組、黃龍船山～棲霞組（C2+3、P1q）碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組兩大含水層，針對(duì)井筒通過(guò)含水層時(shí)會(huì)出現(xiàn)滲水情況，主要采用工作面預(yù)注技術(shù)對(duì)其進(jìn)行防治水處理。主要方法為在探礦井井筒施工前進(jìn)行超前探孔并進(jìn)行導(dǎo)水探測(cè)，并根據(jù)實(shí)際涌水量對(duì)工作面進(jìn)行注漿堵水處理。在探礦井井筒工作面進(jìn)行預(yù)埋注漿管處理后，在管口設(shè)置閥門。注漿管埋設(shè)角度需要大于探礦井井筒輪廓線5m以上，并設(shè)置混凝土止?jié){帽。同時(shí)在注漿錢需要垂直井壁打設(shè)壁后，再進(jìn)行注漿，防止返漿現(xiàn)象出現(xiàn)破壞井筒壁，工作面預(yù)注技術(shù)能夠有效保證井筒順利施工的進(jìn)行，其工作預(yù)注漿位置與前后涌水量，如表1所示：

表1 井筒工作面預(yù)注漿位置與前后涌水量

2.2 凍結(jié)施工技術(shù)

根據(jù)探礦井井筒實(shí)際施工情況，結(jié)合礦區(qū)含水層對(duì)整體進(jìn)行劃分可以看出，探礦井井筒周圍自上而下基巖分別為：泥盆系五通組砂巖、石英砂巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、二疊系棲霞組含碳質(zhì)大理巖、石炭系黃龍船山組糖粒狀大理巖。其中對(duì)表土層采用凍結(jié)施工方法。利用凍結(jié)施工技術(shù)對(duì)深入基層段10m形成封閉凍結(jié)圈。具體操作方法為，在探礦井井筒周圍預(yù)先鉆出一部分凍結(jié)空，用于安裝供液管與凍結(jié)管[3]。凍結(jié)管安裝主要采用長(zhǎng)短分隔布置方法，利用單圈插花差異凍結(jié)法、根據(jù)井筒實(shí)際情況，將凍結(jié)孔等距離布置于井筒同心圓周上。凍結(jié)液體采用鹽水，其循環(huán)積極凍結(jié)溫度為-28℃，井筒維持凍結(jié)度為19～21℃。凍結(jié)施工技術(shù)能夠有效保證礦井井筒工程質(zhì)量，在解凍后井筒滲水量較少。

2.3 地面預(yù)注漿技術(shù)

地面預(yù)注漿技術(shù)作為探礦井井筒防治水關(guān)鍵技術(shù)中最常用的一種，其效果主要受到注漿孔的布置及施工順序影響。地面預(yù)注漿技術(shù)主要在探礦井井筒上布置距離相等的6個(gè)注漿孔，在確定一號(hào)孔位置后，其余孔按照順時(shí)針依此排序[4]。

地面預(yù)注漿分兩組進(jìn)行施工，第一組按照奇數(shù)號(hào)孔進(jìn)行注漿，第二組按照偶數(shù)號(hào)孔進(jìn)行注漿。在第二組治最后一個(gè)孔注漿完畢后，將其作為終檢孔，對(duì)整體注漿結(jié)構(gòu)與注漿深度進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)護(hù)壁管進(jìn)行加固處理后，使用單液水泥漿作為注漿液，而正式注漿段則采用鉆土水泥漿。如在注漿過(guò)程中遇到破碎帶，先利用單液水泥漿進(jìn)行加固處理后，再利用鉆土水泥漿進(jìn)行封堵處理。注漿方法主要采用以下行為主的方式，按照注漿孔順序進(jìn)行注漿后，對(duì)整體進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)根據(jù)注漿實(shí)際情況，可以在和別注漿段上進(jìn)行分別注漿。注漿終壓值為地步靜水壓力的2.5～3.5倍為宜，單液水泥漿小于60L/min，私土水泥漿小于250L/min。地面預(yù)注漿技術(shù)能夠有效提高整體工程質(zhì)量，并達(dá)到比較理想的效果。

2.4 復(fù)合井壁技術(shù)

表2 井壁支護(hù)參數(shù)

為保證礦井井筒整體防水效果，需要對(duì)井筒富水層部分使用復(fù)合井壁技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。主要方法為礦井井筒在外壁施工結(jié)束后，再設(shè)置一層內(nèi)壁，施工順序?yàn)閺纳舷蛳隆?fù)合內(nèi)壁能夠增加井壁抗?jié)B性，并且內(nèi)壁無(wú)接茬[5]。

同時(shí)在凍結(jié)段雙層井壁中鋪設(shè)防水層，在基巖段雙層井壁之間鋪設(shè)單層防水板。這一技術(shù)能夠使礦井井筒在施工結(jié)束后，將主要漏水點(diǎn)集中在東階段雙層井壁、基巖段單層井壁以及基巖段雙層井壁連接處，從而保證良好的防治水效果。其井壁支護(hù)參數(shù)，如表2所示。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著探礦井井筒隨著施工深度的增加，礦筒防治水工作也出現(xiàn)了更多新的問題。如果只采用一種方法對(duì)防治水工作進(jìn)行處理，無(wú)法使用在探礦井井筒工程中遇到的雜復(fù)水害問題。探礦井井筒防治水工作的順利進(jìn)行，需要通過(guò)了解實(shí)際礦區(qū)地質(zhì)情況與水文情況的基礎(chǔ)上，對(duì)防治水技術(shù)進(jìn)行更好應(yīng)用。探礦井井筒防治水技術(shù)實(shí)施較為簡(jiǎn)單，但能夠達(dá)到良好的效果，從而在改善工程作業(yè)環(huán)境的同時(shí)解決治理水問題，加快工程進(jìn)度，并使整體工程質(zhì)量得到提升。