井巷工程施工防治水技術(shù)措施探討

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摘要：礦山井巷工程在施工過程中，要全力做好防治水工作，避免因滲水而影響工程質(zhì)量，以至出現(xiàn)穩(wěn)定性和耐久性降低的問題。在施工中，各個(gè)環(huán)節(jié)都要做好監(jiān)控、勘察、預(yù)測、預(yù)報(bào)，特別是存在安全隱患的環(huán)節(jié)，要采取合理的解決措施，優(yōu)化施工技術(shù)，提高防治水工作的效果。本文以當(dāng)前礦山井巷施工中常見的防治水問題為研究背景，探討了防治水技術(shù)，以期提供參考。

關(guān)鍵詞：井巷工程施工；防治水；技術(shù)措施

1.礦山井巷工程施工防治水概述

井巷工程施工中，水患是影響施工進(jìn)度和施工安全的主要因素之一。一般，地下水劃分為：空隙水、裂縫水和溶洞水等。礦山井巷工程施工中，需要對此進(jìn)行勘探。但各地地質(zhì)條件復(fù)雜，井下施工難度增加，稍有不慎，就會(huì)引發(fā)滲水、涌水，進(jìn)而引發(fā)井壁坍塌、井架傾倒、淹井等事故。因此，在建設(shè)礦井時(shí)，要同步做好水質(zhì)勘察勘探工作，準(zhǔn)備好礦井防水、探水、輸水等工作，為井巷施工提供必要的防治水技術(shù)保證。在煤礦上，產(chǎn)生水害的主要有水源、水量、導(dǎo)水通道等因素，而勘察監(jiān)測主要就是要查明這三項(xiàng)因素。在這三個(gè)因素當(dāng)中，水源和水量起著決定性的作用，而導(dǎo)水通道由于受到局部難以預(yù)測的影響，在發(fā)生水害時(shí)通常不可預(yù)知。因此，在防治水作業(yè)前，對地質(zhì)條件進(jìn)行勘察監(jiān)測是非常重要的，勘測數(shù)據(jù)是否齊全準(zhǔn)確，直接關(guān)系到了防治水決策的正確性。

2.現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)防治水特點(diǎn)與困難

(1)現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)防治水特點(diǎn)為了提高防治水效果，礦山建設(shè)過程中，礦山、施工方、技術(shù)中心等多部門要密切聯(lián)系、緊密配合，及時(shí)協(xié)調(diào)解決施工過程中遇到的各個(gè)技術(shù)問題。為了提高防治水效率，已經(jīng)開發(fā)了多樣化的技術(shù)類型，取得了明顯的研究進(jìn)度。一方面，已經(jīng)制定了一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使防治水工作有據(jù)可依，但還需要繼續(xù)完善，提升防治水工作的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，以進(jìn)一步提升防治水效果。另一方面，已經(jīng)建立了相對完善的管理機(jī)構(gòu)，搭建了配套的運(yùn)行制度。但還需要進(jìn)一步增加資金投入、充實(shí)各崗位人員安排、補(bǔ)充相關(guān)數(shù)據(jù)，以確保防治水工作能滿足井巷工程水文地質(zhì)條件的實(shí)際需求。(2)礦產(chǎn)防治水突出困難一是許多井巷工程的管理人員還沒有意識(shí)到防治水工作的重要性，更缺乏必要的施工預(yù)案，使得施工過程秩序較亂，作業(yè)效果較差；二是在防治水實(shí)施過程中還存在一定的資金缺口，對應(yīng)的資金投入不足，導(dǎo)致防治水的工作難以及時(shí)開展，因此，應(yīng)重視資金投入，以有效推動(dòng)防治水工作順利開展。

3.礦山井巷工程施工中防治水技術(shù)運(yùn)用

(1)注漿堵水注漿堵水，即指在注漿泵的作用下，通過注液孔，將漿液注到含水巖層當(dāng)中，在充滿巖層孔隙后，靜待其凝固硬化，以封堵地下水流向，降低溢流量，從而達(dá)到防治滲水的目的。①技術(shù)準(zhǔn)備工作在井巷工程開始施工前，應(yīng)詳細(xì)勘察井下地質(zhì)條件，合理計(jì)算目標(biāo)巖層的力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造，根據(jù)結(jié)果確定匹配的支護(hù)方式，同時(shí)，加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域的管理，特別是頂板，也要優(yōu)化支護(hù)，避免設(shè)計(jì)方案的不合理而導(dǎo)致項(xiàng)目安全隱患。②地面預(yù)注漿建設(shè)井巷工程，需要進(jìn)行注漿孔的鉆孔、注漿等操作。如果含水層離地表較近，可以采取地面預(yù)注漿的技術(shù)方式。結(jié)合井巷及其周邊地質(zhì)條件的特點(diǎn)，在區(qū)域內(nèi)合理布置鉆孔位置，確保掘進(jìn)尺寸為直徑1-3m的圓形區(qū)域，也可將鉆孔布置在掘進(jìn)的直徑范圍內(nèi)。在進(jìn)行注漿操作時(shí)，根據(jù)含水層的厚度分別實(shí)施不同的措施。對于厚度較小的含水層，可以考慮一次性完成鉆孔處理，分段注漿。在分段操作時(shí)，不同的注漿段的高度也由裂縫高度來確定，裂縫高度逐步降低，一般控制在10-30cm的范圍之內(nèi)。對于厚度較大的含水層，在注漿時(shí)按兩類順序推進(jìn)，一是由上到下分段鉆孔、分段注漿，這一方法可取得較好的注漿效果，但工程量較大；二是在含水層底部3-4m處鉆孔，由下向上通過止?jié){塞完成操作。③工作面預(yù)注漿在井巷工程施工過程中，如果巷道周圍含水層深度較大時(shí)，需要借助井筒工作面來推進(jìn)施工。當(dāng)井筒挖掘到含水層附近時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止挖掘，并設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)來防治水，為鉆孔灌注施工提供條件。鉆孔施工時(shí)，也要設(shè)置留出帽檐、止水墊，防止巷道周邊巖層出現(xiàn)跑漿、冒液等情況。而含水層上部的巖層硬度較大、密度較高時(shí)，也可以不使用止水墊，而選用留巖帽來替代，在巖帽上部鉆孔注漿。巖帽、止水墊的作用，都是為防止跑漿或冒液。當(dāng)含水層裂縫較大并呈連通狀態(tài)時(shí)，其漿液擴(kuò)散范圍容易變大，此時(shí)可以通過減少注漿孔數(shù)量的方法來注漿。注漿前以預(yù)測井筒用水量，如果用水量大于10m3/h，可通過工作面預(yù)注漿的技術(shù)來完成。④壁后注漿在完成井筒構(gòu)建、掘進(jìn)以后，還需要對井壁進(jìn)行防治水處理，特別是井壁上施工質(zhì)量較差的部位，防止出現(xiàn)再次滲水的問題。這在施工過程中存在一定的危險(xiǎn)和困難，因此會(huì)增加巷道的施工費(fèi)用。在實(shí)施壁后注漿作業(yè)時(shí)，可采取由上到下的順序逐步完成。根據(jù)含水層的賦存條件，可以判定注漿厚度，通常注漿層與含水層的厚度總尺寸為15-25m的范圍之內(nèi)。但由于井巷施工過程中，井壁容易出現(xiàn)裂縫，因此，對于出水量較大的部位，應(yīng)及時(shí)通過預(yù)埋管件來調(diào)整堵水速度，確保施工作業(yè)安全。(2)井筒排水在井道施工過程中，工作面的積水問題也要引起高度重視，及時(shí)處理好。根據(jù)排水量的大小，可以從吊泵、臥泵、吊桶等不同的方式來排水。①吊桶排水吊桶排水，主要是指在排出工作面積水時(shí)，使用風(fēng)動(dòng)潛水泵、隔膜泵等設(shè)備，并借助提升提高單位小時(shí)內(nèi)的排水量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)排水能力的有效提升。當(dāng)井筒用水量小于6m3/h時(shí)，使用吊桶排水方式進(jìn)行排水，較為適宜。在實(shí)際排水作業(yè)過程中，由于吊桶體積較大，會(huì)占據(jù)較大的空間，因此吊桶排水這一方式存在不便操作等缺點(diǎn)。②吊泵排水吊泵排水，主要是借助懸掛在井筒中的吊泵來排除工作面積水。當(dāng)井筒用水量在40m3/h時(shí)，宜采取吊泵排水的方式進(jìn)行排水。而當(dāng)井筒用水量超過40m3/h時(shí)，就需要在井筒中設(shè)置多臺(tái)吊泵來排水。在通過吊泵排水的作業(yè)過程中，還可以借助風(fēng)動(dòng)潛水泵來共同完成。風(fēng)動(dòng)潛水泵，可以有效地將工作面積水抽到吊泵的水箱當(dāng)中，并通過吊泵將其再運(yùn)到地面。③臥泵排水臥泵排水，是指將臥泵與水箱同放于一個(gè)吊盤當(dāng)中，首先利用風(fēng)動(dòng)潛水泵將涌水抽到吊盤上部的水箱當(dāng)中，再經(jīng)過除沙等處理后，借助臥泵將水排出到地面。在實(shí)際排水作業(yè)當(dāng)中，由于臥泵體積較小，所占的空間也較小，而且排水效率較高，可靠性強(qiáng)，在井巷施工作業(yè)過程中便于維護(hù)，可適應(yīng)多種作業(yè)環(huán)境，因而獲得了大量的應(yīng)用，值得大范圍推廣。④截水和泄水為全面排除工作面的積水，進(jìn)一步優(yōu)化施工環(huán)境，確保井巷工程井壁施工質(zhì)量，可將工作面上部的積水抽取到中間泵箱或水箱當(dāng)中，再使用截水的方式，將截水槽布置于含水層下方，隨后將淋水引入到水箱，最后排放在地面。在開挖井筒前，井筒下方已經(jīng)布置了巷道，底部排水系統(tǒng)的施工也已完成。因此，可選擇鉆孔方法泄水，促進(jìn)井筒施工的順利完成。(3)綜合機(jī)械化充填采煤技術(shù)該技術(shù)利用煤壁、支架和充填體對直接頂?shù)牟婚g斷接力支護(hù)，從而達(dá)到限制直接頂變形的效果，這種方式能夠讓直接點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榛军c(diǎn)，從而改變了礦山壓力巖梁力的作用傳遞方式，有效控制了礦壓和穩(wěn)定了煤層頂、底板的含水層結(jié)構(gòu)，達(dá)到了防治頂?shù)装搴畬釉斐伤Φ哪康?。此外，綜合機(jī)械化充填采煤技術(shù)在控制地表沉降、消除礦井地面矸石山、杜絕采空區(qū)瓦斯積聚、根除煤層自然發(fā)火隱患和減少礦山環(huán)境地質(zhì)問題等方面，也具有重要的意義。(4)大功率高揚(yáng)程、大流量礦用潛水電泵技術(shù)在過去我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不足的背景下，我國對于礦用潛水電泵的來源一直依賴于國外進(jìn)口，但該種設(shè)備工期數(shù)量有限，加之費(fèi)用較高，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，導(dǎo)致該設(shè)備的使用多數(shù)情況僅存在于透水事故發(fā)生之后的應(yīng)急排水搶救過程。然而隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，帶有自主產(chǎn)權(quán)的大功率大流量潛水電泵技術(shù)已經(jīng)逐漸被研發(fā)成功和投入使用。在這一背景下，大量物美價(jià)廉、性價(jià)比高的國產(chǎn)大功率潛水電泵為我國礦山水害預(yù)防和治理提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)保障。該設(shè)備能夠有效應(yīng)對地質(zhì)復(fù)雜的礦井情況，并為復(fù)雜地質(zhì)條件下放水閘的設(shè)置提供了有效手段。

4.結(jié)束語

總之，做好井巷工程防治水工作，對于確保井巷工程的質(zhì)量和穩(wěn)定安全具有十分重要的意義。在井巷工程作業(yè)過程中，由于防治水作業(yè)時(shí)間持續(xù)較長，對相關(guān)各項(xiàng)工作的要求也較高。在確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的同時(shí)，結(jié)合工程區(qū)域的實(shí)際情況，對存在滲水涌水隱患的部位進(jìn)行針對性的施工，合理選用注漿方法，降低井筒涌水概率，提升掘進(jìn)效率，最終提高井巷工程的整體質(zhì)量。

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作者：王振環(huán) 單位：山西潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司