立井过程中的综合治水与快速施工技术

浅述立井过程中的综合治水与快速施工技术
摘要：随着采矿深度要求的加深、挖井技术的不断发展，使得可以通过冻结、注浆等方法使挖井过程在穿过含水冲积层和含水基岩层变得可行。

为了提升防水质量、加快成井的进度及成井质量，下面我们就从对常用的综合治水方法与快速施工技术进行简要的阐述。

关键词：立井；快速施工；综合治水；钻、注平行施工
随着采矿深度要求的加深、挖井技术的不断发展，使得可以通过冻结、注浆等方法使挖井过程在穿过含水冲积层和含水基岩层变得可行。

为了提升防水质量、加快成井的进度及成井质量，下面我们就从综合治水方法和快速施工技术这两方面做以分析并进行简要的阐述。

1 立井与立井环境
1.1 立井
立井就是用于凿井施工的一种垂直井筒。

它自上而下可分为井颈、井身和井底，下面我们就对其构造做以简介。

[1]
1.1.1 井颈。

井颈就是立井的最上段直接通往地面的部分，其深度通常约为15～20m；而井筒井壁加厚的部分就是井颈的厚度，其壁厚一般约为1.0～1.5m。

1.1.2 井身。

井筒中井颈以下直到井底车场的一段井筒叫做井身，井身是井筒的主干部分，常位于基岩之中；如果遇到表土层厚度较大时，井身也可修建在表土层之中。

1.1.3 井底。

井底是指立井底部的水平车场以下的部分。

提升过卷高度、井底水窝要求和井底装备是由影响井底深度的主要因素。

一般情况下依据立井形式大至有如下规定：罐笼井的井底深度多在10m左右，而箕斗井的井底深度多在35～75m之间。

1.2 立井环境
立井的环境条件复杂，将其可能通过的岩层大致分为平顶山坚硬砂岩层、稳定岩层和软弱岩层这三类，这三类岩层的硬度是由硬度系数f=10开始逐渐降低的，硬度系数越大，岩石的稳定性就越好，其爆破和凿井的难度就越大。

2 综合治水与快速施工技术
为了加快施工人们研究出许多施工方案，但由于在凿井的过程中往往会接触到地下水层，为施工增加了难度，这就涉及到了综合防治水和钻、注平行作业施工。

下面我们就分别对其进行讲述。

2.1 综合治水
综全治水的目的是为了避免在凿井过程中直接接触到地下水层，以增加成井难度。

为此人们研究了以采用堵、截、导、排、封等方法来综合治水，以实现“干打井”的作业环境。

采取综合治水措施可使井筒的渗水、淋涌水封水率达到96%以上。

为了在不同岩层均起到较好的封水效果，要做到以下几点：
2.1.1 当主井的井筒穿过平顶山砂岩层时，可在其穿过该段时进行地面预注浆，其封水率可达到98%以上。

2.1.2 当主井的井筒穿过基岩层时，由于基岩段有许多厚度不大
于15m的含水层，且其无水力联系，故可以采用工作面预留岩帽的方法进行注浆堵水。

2.1.3 对于井筒内壁和岩上的个别出水点可以采用将水导出的方法使其不对凿井工作面产生影响。

通过以上方法，加上使用密实混凝土进行封水，可使井筒中的淋涌水减少最低程度，以提供较好的凿井施工环境。

2.2 常见的立井施工技术
一般情况下，为了减少施工工期，我们通常采用钻、注平行施工的方法，[2]下面我们就对其略作叙述。

2.2.1 钻、注平行施工技术
钻、注平行施工是指在凿井过程中，当基岩段进入注浆的设计范围时，使凿井施工与注浆施工同时进行，以减小地面注浆对凿井工期的占用。

为了使钻、注平行施工得以实现还要做好以下工作，以解决施工过程的技术和安全问题。

①注浆流窜
在注浆施工过程中，依据施工经验可知，注入的浆液易在穿过冲积层时通过浆液扩散流窜到凿井井孔内，易对接下来的凿井施工和注浆质量造成影响。

②施工干涉
当进行凿井法施工时，凿井达到一定深度后会发生振动等现象，这会使在钻、注平行作业过程中，注浆起始深度与凿井终止深度重合处的注浆孔产生扰动，易造成注浆孔的破坏，严重时可能会造成
因无法继续凿井施工而停工。

因此，在施工过程中要求注浆施工须与凿井施工保有一定的安全距离。

为此我们可以把注浆段分成上、下两段。

上段为直孔段，下段为s型注孔段。

由经验可知，随着井筒井筒的加深、s型注浆孔段相应的加长，加之s型注浆孔段是缩短工期的主要因素，这就可以将延长s型注浆孔作为加快施工进度的方法。

接下来我们就对直孔段和s型注浆孔略作论述。

a.所谓直孔段就是为了使注浆施工与凿井施工在深度上保有一定的安全距离，给注入的浆液一定的存储空间，使其不会窜入凿井的井孔内，而设立的具有一定长度的直孔。

直孔段太短起不到防止浆液窜流的作用，太长又会因托长工期而失去了平行作业的初衷，要依现场情况做好直孔段长度的确定工作。

b.在进行s型注浆孔的设计过程中，结合勘测情况，使其在要求的深度开始轨迹变化以进入设计的靶域范围。

一般情况下，普通的s型注浆孔段会与直孔段之间有10～20m深的重合段，当s型注浆孔随着直孔注浆段在20m的深度内开始增斜、稳斜、降斜和直孔的轨迹变化。

在进行注浆孔轨迹的设计过程中，务必要考虑将凿井段注浆孔与凿井孔横向上的距离保持在安全范围内，同时减小不必要的浪费。

2.2.2 钻、注平行作业注意事项
在进行钻、注平行作业时要尽力减少注浆施工的工期，同时要预防、避免钻、注施工的相互干扰。

[3]下面我们就从钻、注平行施工的时间和空间上分别对其进行分析。

①时间上
必须按照施工工序进行作业，不可随意变换工序。

在进行注浆施工过程中，要先进行基岩直孔段的注浆施工作业，之后方可在冲积层段开始凿井法和s型注浆的平行施工，最后才可以在基岩段进行凿井施工。

②空间上
在地面布置s型注浆孔时要注意避开采用凿井法施工的地面设施，场地布置上不可以相互影响。

在进行设施布置时要全面对使用的钻机尺寸、设置方位、轨道宽度及朝向等因素进行考虑，然后对s型注浆孔的设置进行布置，并绘制相应平面布置图。

通过上文对综合治水与快速施工技术希望可以对初学都提供学习方向和参考依据。

参考文献
[1]洪伯潜.我国深井快速建井新技术[j].煤炭科学技术，2006.
[2]史基盛.特殊凿井技术新发展[j].安徽科技，2010.
[3]刘敏，肖瑞玲.定向钻进技术在注浆工程中的应用[m].徐州：中国矿业大学出版社.。