柳泉煤礦混合立井井壁淋水治理方法

周計(jì)彬

（山西華潤聯(lián)盛能源投資有限公司， 山西 呂梁市 033000）

柳泉煤礦混合立井井壁淋水治理方法

周計(jì)彬

（山西華潤聯(lián)盛能源投資有限公司， 山西 呂梁市 033000）

針對(duì)柳泉煤礦井筒淋水對(duì)生產(chǎn)影響較大的情況，采用擋水板導(dǎo)水法進(jìn)行了治理。具體為：在井壁安設(shè)擋水設(shè)施、集水槽，通過管道將淋水引至井底車場水溝，排入主副水倉。該治理方法效果明顯，成功解決了井壁淋水對(duì)井筒設(shè)施嚴(yán)重腐蝕的問題，改善了井下工人作業(yè)環(huán)境。

立井；井壁淋水；擋水板導(dǎo)水

柳泉煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬t/a，礦井開拓方式為立井，暗斜井多水平開拓方式，混合井（D＝5.0 m）施工于2000年，井壁采用混凝土澆注支護(hù)，壁厚500mm，井筒落底水平－220m（井筒深250m），下部水窩深13.7m，與－220m水平大巷車場相連。井筒內(nèi)裝備雙層2車罐籠。井筒內(nèi)設(shè)梯子間，并敷設(shè)有壓風(fēng)、排水管路和動(dòng)力、通訊電纜等。擔(dān)負(fù)全礦井的煤巖提升，材料、人員上下，兼作進(jìn)風(fēng)的主要通道。

1 問題提出

建井至今，實(shí)測井筒涌水量為3m3/h，經(jīng)現(xiàn)場觀察，主要出水點(diǎn)為井口下30～40m段，表土與基巖過渡段，淋水范圍長度約15m，40m以下沒有集中出水點(diǎn)，滲水量較小。作為混合井擔(dān)任全礦提升任務(wù)，提升能力較大，但其作業(yè)環(huán)境較差，不利于礦井的安全生產(chǎn)，同時(shí)淋水嚴(yán)重腐蝕井筒內(nèi)鋼絲繩和管路等井筒裝備。

2 井筒淋水情況分析

根據(jù)地質(zhì)資料和實(shí)際觀測，井壁淋水段處在第四系與基巖過渡段。

第四系上段含水層段由黃土、黃褐黑灰色粘土、亞粘土、粉砂土組成。局部夾有流砂透鏡體及磚灰色腐植土，含貝殼遺骸，段厚25m。受大氣降水和地表水的直接補(bǔ)給，水位變化明顯，民用井大部分取此層潛水［1］。中段隔水層段由黃色、雜色、灰色亞粘土、砂漿粘土及粘土組成，局部夾流砂透鏡體，段厚22m，含水性和透水性較差，為良好隔水層。下段由紫色、黃褐色及灰色粘土礫石組成，礫石主要成份是灰?guī)r，磨圓度較好，礫徑約5～150mm，段厚20～30m，此段為第四系底部主要含水層之一。本段抽水資料表明，單位涌水量q＝0.00134～0.6013 L/s.m，滲透系數(shù)K＝0.00632～8.218m/d，礦化度M＝0.45～1.84g/L，水質(zhì)類型 HCO3－SO42＋～K＋＋Na＋－ Mg＋，屬含水層弱小的含水層。

第四系孔隙水以水平運(yùn)動(dòng)為主，垂直運(yùn)動(dòng)次之，大氣降水不能直接向煤系地層補(bǔ)給，只能由弱隔水層緩慢向下滲透［2］。

通過實(shí)際位置與建井實(shí)測井筒柱狀圖對(duì)比分析，主要出水點(diǎn)位于第四系礫巖含水層，由于施工期間井壁周圍沒有充分灌實(shí)、井壁接茬多、接茬不嚴(yán)等，造成含水層直接補(bǔ)給井壁周邊，通過井壁向井內(nèi)滲漏，最終造成井筒淋水。

3 井筒治理方案

3.1 方案確定

采用帷幕注漿的方法［3－4］對(duì)井壁淋水進(jìn)行封堵，注漿效果不好預(yù)測，能否將水堵住很難保證，注漿費(fèi)用估算在60萬元左右。

根據(jù)以往的井筒施工技術(shù)資料，通過對(duì)淋水形成原因分析比較，確定采用擋水板導(dǎo)水法處理［5］，即采用貼壁板（固定在井壁上的鋼板）將要離開井壁的水擋住，使水沿井壁及貼壁板流下匯集到貼壁導(dǎo)水槽內(nèi)，再由導(dǎo)水槽導(dǎo)入主排水管流入井底水溝。擋水板治理立井井壁淋水原理及安裝關(guān)系見圖1。

3.2 擋水板及鉆孔、擴(kuò)孔

擋水板采用鍍鋅鋼板（2000mm×1000mm×2 mm），每張鋼板固定孔的布置方式為：縱向2排、橫向3排，共6個(gè)鉆孔，其中上部3個(gè)孔直徑為Φ18 mm，下部3個(gè)孔擴(kuò)成Φ28mm。

圖1 原理及安裝關(guān)系

3.3 集水槽

按井壁理想尺寸制做集水槽，最大周長15.71 m。為便于安裝，集水槽可分5～6段加工，其中兩處電纜固定段作成短節(jié)，現(xiàn)場安裝時(shí)再焊接成一體。集水槽泄水短管在必要時(shí)可以加粗或增加一路，水槽不平時(shí)，泄水短管應(yīng)在最低處，泄水短管接聚氯乙烯軟管到井底水溝，如圖2所示。

圖2 集水槽

3.4 防護(hù)蓋板

為防止雜物進(jìn)入集水槽堵住泄水管，特在其上方安設(shè)防護(hù)蓋板。防護(hù)蓋做成8段，每段由2根錨桿螺栓懸掛，其間距與擋水板錨固孔孔距一致。防護(hù)蓋固定在擋水板螺栓上，如圖3所示。

圖3 防護(hù)蓋板

3.5 角鋼支架

集水槽的支持角鋼件共10個(gè)，長段由2個(gè)、短段由1個(gè)角鋼支持。支持角鋼用M20錨桿螺栓固定，如圖4所示。

圖4 角鋼支架

3.6 槽鋼距離墊

擋水板通過錨桿螺栓、槽鋼距離墊固定在井壁上。錨桿螺栓固定后，先穿上槽鋼距離墊，然后裝擋水板，如圖5所示。

圖5 槽鋼距離墊

4 現(xiàn)場施工及治理效果

4.1 施工過程

（1）根據(jù)井筒淋水位置及范圍，由上向下依次施工，施工時(shí)利用罐籠上盤做施工平臺(tái)；在罐籠上盤離井壁較遠(yuǎn)側(cè)加裝吊橋式活動(dòng)平臺(tái)，攜帶腳手板，借助井壁梁搭臨時(shí)平臺(tái)。

（2）井壁鑿錨桿孔及錨桿螺栓固定，用擋水板上的Φ28mm孔直接定位錨桿孔，一張擋水板上3個(gè)Φ18mm孔用錨桿螺栓固定在井壁后，在下面的3個(gè)Φ28mm孔的位置上用風(fēng)錘直接鑿錨桿孔，孔深200mm。一排錨桿螺栓完成后，即可安裝擋水板。錨桿用樹脂藥卷固定，用專門的風(fēng)動(dòng)扳手安裝。

（3）集水槽安裝應(yīng)與井壁嚴(yán)密貼實(shí)。必要時(shí)可對(duì)井壁突出點(diǎn)稍做修理；井壁局部凹陷時(shí)，可用速凝水泥填補(bǔ)。集水槽水平位置應(yīng)避開管子梁、罐道梁、梯子間梁和電纜固定架。

（4）泄水管與集水槽的連接要牢固，鋼管與塑料管連接用卡蘭固定，卡蘭不少于2個(gè)，泄水管排列應(yīng)整齊。

4.2 治理效果

根據(jù)井筒淋水實(shí)際情況，共沿井壁施工15圈擋水設(shè)施，工程總長度15m，治理工程完成后井筒內(nèi)不再有淋水，總工程費(fèi)用15萬元。

5 主要結(jié)論

該井筒淋水治理方法簡單易行、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效果明顯，該方案成功實(shí)施后，井下淋水徹底消失，改善了作業(yè)環(huán)境，大大延長了井筒裝備的使用壽命，同時(shí)減少了地下水的流失，為企業(yè)減少了大量的電費(fèi)開支，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益良好，可為類似條件的井筒淋水治理提供借鑒。

［1］ 劉 峰.煤礦防治水綜合技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：煤礦科技出版社，2010.

［2］ 王秀峰，張振寧，杜敏勝.立井井壁淋水的治理［J］.煤炭技術(shù)，2009（3）：110－111.

［3］ 張慶和，孫 睿.淺談潘西煤礦千米立井淋水綜合治理方案與實(shí)施［J］.山東煤炭科技，2005（1）：51－52.

［4］ 孫翠華，曾先貴.某鐵礦井下近礦體帷幕注漿堵水及其效果評(píng)價(jià)［J］.采礦技術(shù)，2011，11（4）：95－96.

［5］ 吳新選，黨宏星.帷幕導(dǎo)水法治理立井淋水技術(shù)［J］.煤炭工程，2007（9）：66－67.

2012－07－05）

周計(jì)彬（1973－），男，江蘇邳州市人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作，Email：zhoujibin8＠126.com。