浅析井筒综合防治水技术

沈世占

摘 要：井筒特别是深井井筒都要穿过若干含水层，为保证井筒施工速度和施工质量，各国根据自己的情况确定其治水措施，但一般均遵循地下含水层较多、含水丰富，多采用地面预注浆，而含水层较少或涌水量较少时采用工作面预注浆或强行通过。治水的方法主要归结为堵、截、排、导。奠定原则是在一次成功的前提下，安全、快速、经济的施工。

关键词：井筒治水;综合治水;治水技术;施工排水

一、井筒治水的国内外概况

在立井施工过程中，井筒涌水、井壁淋水威胁施工人员安全，制约施工速度，是影响施工质量的一个重要因素。因此，根据不同的条件，应采取有效的措施，妥善处理井内涌水，已成为立井快速施工的一项重要工作。

井筒特别是深井井筒都要穿过若干含水层，为保证井筒施工速度和施工质量，各国根据自己的情况确定其治水措施，但一般均遵循地下含水层较多、含水丰富，多采用地面预注浆，而含水层较少或涌水量较少时采用工作面预注浆或强行通过，我国《煤矿安全规程》及《矿山井巷工程施工及验收规程》均有明确规定，基岩掘进涌水量大于10m3/h，要采取地面预注浆或工作面预注浆，井筒建成后总涌水量不得大于6 m3/h。

后注浆无论国内国外，一般采用壁内注浆、壁后注浆，近几年又有个别矿采用深孔壁后注浆，對含水层有砂或泥涌出的可能时，应采取破壁注浆。后注浆钻眼机具，一般为各类不同的手持式、气腿式风钻或小型钻机。注浆材料发展较快，从石灰、黄泥到水泥、水玻璃浆液、普通化学浆液，直到今天为满足各种需要研制出各种不同类型的高分子有机物浆液。注浆设备也从代用泵发展到根据注浆需要而研制各种专用注浆泵，能满足各种不同注浆浆液、注浆参数的需要。长期以来，在井筒涌水的治理方面，国内外积累了许多丰富的经验，并创造了不少行之有效的治水方法，例如：注浆堵水、钻孔泄水、井内排水和机械排水等。以往，我国多单独采用吊泵排水。由于这种方法不能从根本上消除涌水对井筒施工造成的影响，更不适应目前深井机械化凿井的新条件。因此，采用注浆堵水的方法在我国日益增多。随着注浆技术的发展、注浆材料和注浆设备的改进，注浆堵水将成为我国凿井期间的主要治水方法。

治水方法，根据含水层的位置、厚度、涌水量大小、岩层裂隙及方向、凿井工程条件等因素来确定。合理的井内治水方法应满足注水效果好、费用低、对井筒施工工期影响小、设备少，技术简单、安全可靠等要求。

二、综合治水技术

治水的方法主要归结为堵、截、排、导。奠定原则是在一次成功的前提下，安全、快速、经济的施工。煤矿立井注浆堵水技术近年来在国内外有较大的发展，主要治水方案有地面预注浆堵水、工作面预注浆和壁后注浆等。根据裂隙的大小，可选用的注浆材料有单液水泥浆、水泥粘土浆、水玻璃浆液和化学浆液。

为尽快形成通风系统保证顺利投产，对一些可能将井筒淋水处理至10m3/h以下的一些方案如井筒套壁注浆、壁内、壁后化学注浆，处理面渗面抹技术研究等，根据矿方要求，将现有358.49m3/h淋水降至30m3/h以下，再通过封水、截水、导水，将井筒淋水降至10m3/h以下。

目前注浆工艺比较复杂，施工程序多，现有的国产设备不能完全满足要求，且注浆施工周期长，注浆成本高，给注浆技术进一步的推广应用造成一定的困难。注浆技术的应用与发展在我国是从20世纪50年代初期从壁后注浆封堵立井井壁淋水开始的。地面预注浆是在1958年蜂蜂矿区薛村竖井首先使用的。到1984年用注浆堵水和局部截流处理了范各庄矿最大涌水量2053m3/h特大透水事故，恢复了矿井生产，是注浆堵水技术达到了一个新的高度。进入20世纪80年代以来，注浆技术的研究与应用进入了一个鼎盛时期，应用领域更加广泛，涉及到几乎所有岩土和土木工程。

（一）注浆堵水

注浆技术是井巷工程中防、制水害的重要方法之一。即通常以注浆泵为源动力，利用泵的压力把配制好的、具有充塞胶结作用的浆液，通过注浆孔注入含水地层中，经过浆液的胶结以达到堵水，加固围岩的目的的技术。

（1）地面预注浆

地面预注浆一般以井筒中心为中心，注浆孔布置在井壁以外，一般称多孔地面预注浆，少则6—8个孔，多则30多个孔。如果将注浆孔布置在井筒以内，则称少孔注浆，一般布置3—4个注浆孔注浆，最少的仅一个注浆孔。注浆材料一般采用单液水泥浆、水泥粘土浆，必要时采用水泥水玻璃双液浆。

随着技术的发展，现在已有一些矿井采用定向钻孔注浆，所谓定向钻孔，是利用高精度定向测试仪器定向，用井下动力钻具造斜，按设计轨迹钻进到预定位置，然后再打直径孔进行注浆，这样可在一些特定条件下进行注浆，如建筑物下注浆。

（2）工作面预注浆

当井筒或硐室、巷道遇到含水层不大且埋深较深或含水层间距较大中间有良好的隔水层裂隙，施工困难时，可进行工作面注浆堵水。当前方遇断层破碎带、松软地层时可进行工作面预注浆加固围岩。

注浆前可利用迎头坚硬、完整岩石做止水垫或止水墙，亦可人工构筑止水垫或止水墙。钻孔一般沿井筒、硐室、巷道周边布置，钻孔深一般为10～20m，多孔小孔群注浆。注浆材料一般选用水泥、水玻璃，必要时选用化学浆液。

（二）壁内注浆

壁内注浆为处理井壁微孔、微裂隙、丝发裂纹而不打透井壁仅在井壁内注浆，这一注浆技术称壁内注浆。最好采用超细水泥或化学浆液注浆效果较好。

（三）壁后注浆

地下工程砌碹套壁过程中砌体围岩间必然有一些孔隙，混凝土收缩过程中，在地应力影响下还会产生一些裂隙、裂纹，在水的影响下混凝土还会出现更多的蜂窝、麻面、狗洞及微孔，这些将成为涌水、面渗通道，处在含水层中的这些地下工程可能出水。因此壁后注浆对控制地下水渗透非常重要。

（四）导水与截水

在立模和浇灌混凝土前，或在有集中涌水的岩层，通过预设导管，将涌水集中导出。导管的数量以能满足放水为原则，导管一端埋入砾石堆，既便于固定也利于虑水，防止壁后泥砂流失。此方法仅适用涌水小的条件。

对于永久井壁淋水，应采用壁后注浆封水。如淋水不大，可在渗水区段下方砌筑永久截水槽，截住上方淋水，然后用导管将水导入水桶，再用水泵将水排出地面。若井帮淋水不大，不宜单设设备，可将水导入井底与工作面积水一同排出。

三、展望

在实践中，为了彻底解决涌水对立井施工的影响，改善掘砌工作面的作业条件，有时采用单一的方法难以将水彻底治理，往往将注浆堵水、截水和吊泵排水等方法相互配合使用，采取综合治水方法，才能获得良好的效果。

参考文献：

[1]张芨强，雷霄，张乔良，薛国庆，汤明光. 低渗透气藏产水压裂水平井产能评价[J]. 天然气地球科学，2019，30（12）：1701-1708.

[2]陈广瑞，王金涛，秦立杰. 井巷工程施工工艺参数与预算结合性优化[J]. 世界有色金属，2019（11）：195+197.