崔木副立井富水砾石层快速施工技术

王士利 中煤矿山建设集团三十工程处，安徽 宿州 234000

崔木副立井富水砾石层快速施工技术

王士利 中煤矿山建设集团三十工程处，安徽 宿州 234000

立井施工技术复杂，且受地质条件变化（井下涌水、地质构造、岩石特征）的影响大。为加快矿井建设速度，提高凿井技术水平，应用新工艺、新设备来加快立井施工速度，就具有特别重要的现实意义。本文通过中煤三建三十工程处在陕西崔木煤矿副立井快速通过白垩系巨厚富水砾石层的成功实例，总结了采用普通法通过砾石含水层的施工关键技术。

立井；普通法；快速施工；富水砾石层

1.工程概况

陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿位于陕西省麟游县崔木镇，属永陇矿区东端的北湾—太阳寺勘查区，设计生产能力4.0Mt/a，采用主、副、风三立井开拓，三个井筒位于同一工业广场内，均采用普通法施工。

副井井筒全深609m，净直径8.4m，净断面积55.4m2，其中：井筒表土及基岩风化带120m，设计为双层钢筋混凝土结构，壁厚600～750mm；井筒基岩段489m，支护方式为单层钢筋混凝土支护，壁厚500mm；混凝土强度等级均为C35。

2.地质及水文情况

崔木煤矿位于太峪背斜以南、遥远背斜以北含煤凹陷区，井田内沉积地层由老到新依次有三叠系中统铜川组、侏罗系、白垩系、上第三系、第四系。

井筒穿过的主要含水层为：第四系全新统和上更新统孔隙潜水含水层、上第三系砂卵砾含水层、白垩系下统洛河砂岩孔隙～裂隙含水层、白垩系下统宜君组砾岩裂隙含水层、侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层。根据矿方提供的副井井筒综合柱状图：白垩系下统宜君～洛河组(K1y+l)富含水砾岩层为副井井筒主要含水层，层深约187m，岩性为紫杂色块状砾岩，砾石成分为花岗岩，变质岩及少量石英岩，砾径30～70mm，砾石多为浑圆状，砂泥质充填，钙、铁质胶结。

副立井施工到垂深426.5m时迎头最大涌水量达到86m3/h。井筒穿过砾石含水层进入泥岩层施工，施工中砾径5～80mm，最大达300mm，呈基底式胶结无明显裂隙。

3.富水砾石层关键施工技术

由于副井井筒采用普通法施工，井筒穿过该段地层绝大部分为鹅卵石形的砾石，砾径大且呈基底式胶结，无明显裂隙，工作面无集中出水点，井壁岩石整体向外淋水，注浆堵水效果不明显，强行通过富水砾石层主要采取“截、导、排、堵”综合治水措施，同时还得解决好砾石层钻眼、装药困难、爆破效率低等难题。施工中主要采取以下关键技术快速通过富水砾石层。

3.1 截、导、排水技术

崔木副立井富水砾石层为井帮全断面淌水，强行通过时，做好井壁的截水、导水，防止上部井壁的水淋入工作面很关键，而传统的截水方式为利用井壁采用螺丝固定的截水槽，放炮时易崩毁且起落吊盘不方便，耽误时间使迎头积水，影响工作面掘砌工作。施工中采用嵌入式截水槽，即砌壁时两模之间间隔200～300mm不进行混凝土浇筑，将井壁淋水引入两模之间未浇筑部分，通过水的自然流动将水集中在未浇筑混凝土部位较低处，利用临时井壁固定小水箱截水。小水箱底部设塑料管将水疏导到上层吊盘水箱。在上层吊盘布置两台DG85-80×6型卧泵（一用一备），通过卧泵将吊盘水箱中水排到地面。施工中井筒每隔30～50m做一个嵌入式截水槽，每次接压风管时顺便接长塑料管。通过嵌入式截水槽，有效地控制了井壁淋水对井筒工作面的掘砌影响。

3.2 排水设备的选型及改造

井壁淋水得到了解决，但工作面涌水靠吊桶排放控制不住且浪费时间和能耗，施工中选用BQF-Ⅰ型风泵直接把作业面的积水排到吊盘水箱中，该泵体积小，重量轻，结构紧凑，便于移动，零部件少，便于维修。

由于工作面涌水浑浊且夹砂岩颗粒，布置在吊盘上的卧泵平衡环、平衡盘容易损坏，涌水中的颗粒状矿物质在平衡环和平衡盘之间摩擦，造成水推不开平衡环。为减少其对排水的影响，将卧泵的平衡套车掉30丝，使其串水量能准许小颗粒通过且推开平衡环，同时增大了平衡盘串量，很好地解决了卧泵的上述问题。

3.3 改进钻眼、装药操作方法

富水砾石层，大部分为鹅卵石形砾石，伞钻钻眼时容易卡钎，钻眼后拔钎时容易堵眼使炮眼报废，炮眼充水后，装药困难。

施工中钻眼时改进操作要领，开钻时慢速钻进，炮眼钻至300mm左右时再加快转速，同时根据每一个炮眼情况，选择使用十字钎花或一字钎花打眼。将钢管一端车细加工成炮锥形，打完眼拔出钎子后及时用加工好的钢管将炮眼塞住，防止碎矸漏入炮眼使其报废；装药时由于炮眼涌水，为防止水胶药卷上浮，采用Ф30mm圆钢压住药卷后再用炮泥封堵。通过以上措施的实施，提高了爆破效果。

3.4 壁后注浆技术

副立井完成该段含水层施工，进入下部泥岩层后，采取壁后注浆堵水。

注浆采用2TGZ - 60 /210型高压注浆泵，浆液材料采用水泥、水玻璃双液浆及改性脲醛浆液为注浆材料。设计注浆终压≤5Mpa，施工中根据注浆前压水压力确定注浆压力，正常注浆压力大于压水压力0.3～0.5Mpa，注浆终压大于压水压力0. 5～1.0Mpa。浆液的有效扩散半径为3～5m。注浆孔布置为每模一排，每排4个，上下排呈交错布置，遇集中出水点可利用出水眼单独布置注浆孔。

4. 实施效果

4.1 通过富水砾石层关键施工技术的实施，副立井从6月10日开始施工，历时73天，由井筒垂深246.7m施工至垂深426. 5m，采用普通法成功穿过了白垩系富水砾石层，进尺179.8m，平均月进尺74m。

4.2 施工中措施得当、施工方案切实可行，避免了工作面注浆、地面注浆或重新采用冻结法施工的浪费，节省了时间，降低了费用，受到监理单位和建设单位的一致赞扬。

4.3 通过富水砾石层施工后所进行的及井筒施工结束后进行的两次壁后注浆，井筒涌水量得到有效控制，由施工期间的最大涌水量86m3/h下降至验收时的8. 3m3/h，工程质量优良。

5. 结束语

通过陕西崔木副立井快速通过白垩系巨厚富水砾石层的成功实践, 探索出了一套彬长矿区砾石含水层普通法快速施工的关键施工技术，施工方便，截、导、排水快捷，投入小，也为国内同类型立井砾石含水层施工提供了借鉴经验。

王士利（1965-），男，大专毕业，从事现场矿建施工管理工作多年，现任中煤矿山建设集团三十处副处级项目经理。已发表数篇论文。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.023