井巷工程施工防治水技術措施探討
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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，各個環(huán)節(jié)都要做好監(jiān)控、勘察、預測、預報，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，提高防治水工作的效果。本文以當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，以期提供參考。
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，需要對此進行勘探。但各地地質(zhì)條件復雜，井下施工難度增加，稍有不慎，就會引發(fā)滲水、涌水，進而引發(fā)井壁坍塌、井架傾倒、淹井等事故。因此，在建設礦井時，要同步做好水質(zhì)勘察勘探工作，準備好礦井防水、探水、輸水等工作，為井巷施工提供必要的防治水技術保證。在煤礦上，產(chǎn)生水害的主要有水源、水量、導水通道等因素，而勘察監(jiān)測主要就是要查明這三項因素。在這三個因素當中，水源和水量起著決定性的作用，而導水通道由于受到局部難以預測的影響，在發(fā)生水害時通常不可預知。因此，在防治水作業(yè)前，對地質(zhì)條件進行勘察監(jiān)測是非常重要的，勘測數(shù)據(jù)是否齊全準確，直接關系到了防治水決策的正確性。
2.現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)防治水特點與困難
(1)現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)防治水特點為了提高防治水效果，礦山建設過程中，礦山、施工方、技術中心等多部門要密切聯(lián)系、緊密配合，及時協(xié)調(diào)解決施工過程中遇到的各個技術問題。為了提高防治水效率，已經(jīng)開發(fā)了多樣化的技術類型，取得了明顯的研究進度。一方面，已經(jīng)制定了一些相關的標準規(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、標準化，以進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構(gòu)，搭建了配套的運行制度。但還需要進一步增加資金投入、充實各崗位人員安排、補充相關數(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到防治水工作的重要性，更缺乏必要的施工預案，使得施工過程秩序較亂，作業(yè)效果較差；二是在防治水實施過程中還存在一定的資金缺口，對應的資金投入不足，導致防治水的工作難以及時開展，因此，應重視資金投入，以有效推動防治水工作順利開展。
3.礦山井巷工程施工中防治水技術運用
(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，從而達到防治滲水的目的。①技術準備工作在井巷工程開始施工前，應詳細勘察井下地質(zhì)條件，合理計算目標巖層的力學性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造，根據(jù)結(jié)果確定匹配的支護方式，同時，加強重點區(qū)域的管理，特別是頂板，也要優(yōu)化支護，避免設計方案的不合理而導致項目安全隱患。②地面預注漿建設井巷工程，需要進行注漿孔的鉆孔、注漿等操作。如果含水層離地表較近，可以采取地面預注漿的技術方式。結(jié)合井巷及其周邊地質(zhì)條件的特點，在區(qū)域內(nèi)合理布置鉆孔位置，確保掘進尺寸為直徑1-3m的圓形區(qū)域，也可將鉆孔布置在掘進的直徑范圍內(nèi)。在進行注漿操作時，根據(jù)含水層的厚度分別實施不同的措施。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，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，在注漿時按兩類順序推進，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，需要借助井筒工作面來推進施工。當井筒挖掘到含水層附近時，應及時停止挖掘，并設置混凝土結(jié)構(gòu)來防治水，為鉆孔灌注施工提供條件。鉆孔施工時，也要設置留出帽檐、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，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。當含水層裂縫較大并呈連通狀態(tài)時，其漿液擴散范圍容易變大，此時可以通過減少注漿孔數(shù)量的方法來注漿。注漿前以預測井筒用水量，如果用水量大于10m3/h，可通過工作面預注漿的技術來完成。④壁后注漿在完成井筒構(gòu)建、掘進以后，還需要對井壁進行防治水處理，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和困難，因此會增加巷道的施工費用。在實施壁后注漿作業(yè)時，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，應及時通過預埋管件來調(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，使用風動潛水泵、隔膜泵等設備，并借助提升提高單位小時內(nèi)的排水量，進而實現(xiàn)排水能力的有效提升。當井筒用水量小于6m3/h時，使用吊桶排水方式進行排水，較為適宜。在實際排水作業(yè)過程中，由于吊桶體積較大，會占據(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。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。當井筒用水量在40m3/h時，宜采取吊泵排水的方式進行排水。而當井筒用水量超過40m3/h時，就需要在井筒中設置多臺吊泵來排水。在通過吊泵排水的作業(yè)過程中，還可以借助風動潛水泵來共同完成。風動潛水泵，可以有效地將工作面積水抽到吊泵的水箱當中，并通過吊泵將其再運到地面。③臥泵排水臥泵排水，是指將臥泵與水箱同放于一個吊盤當中，首先利用風動潛水泵將涌水抽到吊盤上部的水箱當中，再經(jīng)過除沙等處理后，借助臥泵將水排出到地面。在實際排水作業(yè)當中，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，在井巷施工作業(yè)過程中便于維護，可適應多種作業(yè)環(huán)境，因而獲得了大量的應用，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，促進井筒施工的順利完成。(3)綜合機械化充填采煤技術該技術利用煤壁、支架和充填體對直接頂?shù)牟婚g斷接力支護，從而達到限制直接頂變形的效果，這種方式能夠讓直接點轉(zhuǎn)變?yōu)榛军c，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)，達到了防治頂?shù)装搴畬釉斐伤Φ哪康?。此外，綜合機械化充填采煤技術在控制地表沉降、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)大功率高揚程、大流量礦用潛水電泵技術在過去我國經(jīng)濟發(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口，但該種設備工期數(shù)量有限，加之費用較高，無法實現(xiàn)大規(guī)模的應用，導致該設備的使用多數(shù)情況僅存在于透水事故發(fā)生之后的應急排水搶救過程。然而隨著我國經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，帶有自主產(chǎn)權的大功率大流量潛水電泵技術已經(jīng)逐漸被研發(fā)成功和投入使用。在這一背景下，大量物美價廉、性價比高的國產(chǎn)大功率潛水電泵為我國礦山水害預防和治理提供了強有力的物質(zhì)保障。該設備能夠有效應對地質(zhì)復雜的礦井情況，并為復雜地質(zhì)條件下放水閘的設置提供了有效手段。
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)時間持續(xù)較長，對相關各項工作的要求也較高。在確保數(shù)據(jù)準確的同時，結(jié)合工程區(qū)域的實際情況，對存在滲水涌水隱患的部位進行針對性的施工，合理選用注漿方法，降低井筒涌水概率，提升掘進效率，最終提高井巷工程的整體質(zhì)量。
參考文獻
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作者：王振環(huán) 單位：山西潞安集團司馬煤業(yè)公司