井筒防治水关键技术研究

谢宏培

（铜陵有色设计研究院，安徽 铜陵 244000）

矿井工程的不断发展，使探井筒防治水技术也在不断能提升。在探矿井施工过程中，探矿井井筒工作面如果出现渗水的情况不仅会降低井壁质量，同时会给施工造成一定困难，延长工期，严重时还可能造成突水淹井情况[1]。因此需要针对不同水文地质条件下的井筒防治水选择合适的技术，立足于综合性角度对技术选择进行考虑，实现对问题全面分析的同时，确保井筒防治水问题能够得到有效解决，从而获得良好的工程试验效果。

1 探矿井井筒工程概况

1.1 施工概况

姚家岭4#探矿井井口井中坐标X=3423448.324，Y=39614121.320（80坐标系）、井口标高+186.21m、井底设计标高-600m，井筒直径为5m[2]。受到地理位置影响，井筒实际位置与工程勘察钻孔（X=3423444.427，Y=39614145.761）实际距离如图1所示：

图1 实际施工概况

探矿井井筒施工标高-500m后在-450m中段后，进行平巷开拓。目前井筒内水位排至标高-260m左右，在-200m处安装有两台D46*10卧泵，直接将水排倒地表。

1.2 井筒含水层情况

矿井内含水层依次为第四系孔隙含水层、侏罗上统沙砾岩裂隙含水层、底板砂岩裂隙含水层、太原组石灰岩岩溶裂隙含水层，奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层。其中直接充水含水层结构为上煤层、底砂岩结构，富水性若。且在进行上端煤层作业时，会造成冒落带上部岩石裂隙及断层形成充水通道，形成富水层充水现象出现。

2 探矿井井筒防治水关键技术

2.1 工作面预注技术

根据矿区含水层分析可以看出，探矿井井筒周围主要可以划分为泥盆系五通组（D3w）碎屑岩类裂隙含水岩组、黄龙船山～栖霞组（C2+3、P1q）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组两大含水层，针对井筒通过含水层时会出现渗水情况，主要采用工作面预注技术对其进行防治水处理。主要方法为在探矿井井筒施工前进行超前探孔并进行导水探测，并根据实际涌水量对工作面进行注浆堵水处理。在探矿井井筒工作面进行预埋注浆管处理后，在管口设置阀门。注浆管埋设角度需要大于探矿井井筒轮廓线5m以上，并设置混凝土止浆帽。同时在注浆钱需要垂直井壁打设壁后，再进行注浆，防止返浆现象出现破坏井筒壁，工作面预注技术能够有效保证井筒顺利施工的进行，其工作预注浆位置与前后涌水量，如表1所示：

表1 井筒工作面预注浆位置与前后涌水量

2.2 冻结施工技术

根据探矿井井筒实际施工情况，结合矿区含水层对整体进行划分可以看出，探矿井井筒周围自上而下基岩分别为：泥盆系五通组砂岩、石英砂岩、花岗闪长斑岩、二叠系栖霞组含碳质大理岩、石炭系黄龙船山组糖粒状大理岩。其中对表土层采用冻结施工方法。利用冻结施工技术对深入基层段10m形成封闭冻结圈。具体操作方法为，在探矿井井筒周围预先钻出一部分冻结空，用于安装供液管与冻结管[3]。冻结管安装主要采用长短分隔布置方法，利用单圈插花差异冻结法、根据井筒实际情况，将冻结孔等距离布置于井筒同心圆周上。冻结液体采用盐水，其循环积极冻结温度为-28℃，井筒维持冻结度为19～21℃。冻结施工技术能够有效保证矿井井筒工程质量，在解冻后井筒渗水量较少。

2.3 地面预注浆技术

地面预注浆技术作为探矿井井筒防治水关键技术中最常用的一种，其效果主要受到注浆孔的布置及施工顺序影响。地面预注浆技术主要在探矿井井筒上布置距离相等的6个注浆孔，在确定一号孔位置后，其余孔按照顺时针依此排序[4]。

地面预注浆分两组进行施工，第一组按照奇数号孔进行注浆，第二组按照偶数号孔进行注浆。在第二组治最后一个孔注浆完毕后，将其作为终检孔，对整体注浆结构与注浆深度进行检测。对护壁管进行加固处理后，使用单液水泥浆作为注浆液，而正式注浆段则采用钻土水泥浆。如在注浆过程中遇到破碎带，先利用单液水泥浆进行加固处理后，再利用钻土水泥浆进行封堵处理。注浆方法主要采用以下行为主的方式，按照注浆孔顺序进行注浆后，对整体进行检测。同时根据注浆实际情况，可以在和别注浆段上进行分别注浆。注浆终压值为地步静水压力的2.5～3.5倍为宜，单液水泥浆小于60L/min，私土水泥浆小于250L/min。地面预注浆技术能够有效提高整体工程质量，并达到比较理想的效果。

2.4 复合井壁技术

表2 井壁支护参数

为保证矿井井筒整体防水效果，需要对井筒富水层部分使用复合井壁技术进行支护。主要方法为矿井井筒在外壁施工结束后，再设置一层内壁，施工顺序为从上向下。复合内壁能够增加井壁抗渗性，并且内壁无接茬[5]。

同时在冻结段双层井壁中铺设防水层，在基岩段双层井壁之间铺设单层防水板。这一技术能够使矿井井筒在施工结束后，将主要漏水点集中在东阶段双层井壁、基岩段单层井壁以及基岩段双层井壁连接处，从而保证良好的防治水效果。其井壁支护参数，如表2所示。

3 结语

随着探矿井井筒随着施工深度的增加，矿筒防治水工作也出现了更多新的问题。如果只采用一种方法对防治水工作进行处理，无法使用在探矿井井筒工程中遇到的杂复水害问题。探矿井井筒防治水工作的顺利进行，需要通过了解实际矿区地质情况与水文情况的基础上，对防治水技术进行更好应用。探矿井井筒防治水技术实施较为简单，但能够达到良好的效果，从而在改善工程作业环境的同时解决治理水问题，加快工程进度，并使整体工程质量得到提升。