豎井井壁涌水分段截導(dǎo)水防治技術(shù)

何端華，李傳明

(1.湖南省新寧縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局， 湖南 新寧縣 422700；2.湖南漣邵建設(shè)工程(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 湖南 婁底市 417000)

豎井井壁涌水分段截導(dǎo)水防治技術(shù)

何端華1，李傳明2

(1.湖南省新寧縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局， 湖南 新寧縣 422700；2.湖南漣邵建設(shè)工程(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 湖南 婁底市 417000)

井筒井壁涌水會(huì)影響井筒施工進(jìn)度及其安全穩(wěn)定，針對(duì)大紅山鐵礦1#電梯井井壁涌水問題，提出了分段壁后截導(dǎo)水防治技術(shù)。該防水技術(shù)防水分段高度為8～10 m，在砼井壁后布置環(huán)形截水槽和隔水層，通過導(dǎo)引水管路將井筒含水層涌水引離井壁。分段截導(dǎo)水防治技術(shù)是對(duì)井筒涌水的超前治理，對(duì)井壁沒有任何損害，工程實(shí)踐表明，該技術(shù)施工簡單，防治水效果顯著，能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

井壁涌水；分段截導(dǎo)水；隔水層

0 引 言

豎井施工過程中，因地質(zhì)條件、季節(jié)性和工程質(zhì)量等原因，會(huì)出現(xiàn)井筒井壁涌水或滲水現(xiàn)象，井壁涌水不僅惡化工作環(huán)境，影響施工進(jìn)度，還會(huì)腐蝕井筒支護(hù)襯砌和井筒裝備，影響井壁安全穩(wěn)定[1-2]。目前國內(nèi)對(duì)于豎井井壁涌水治理通常采用壁后注漿堵水、壁前截水槽、風(fēng)筒布擋水、井壁返修及井壁圍堰導(dǎo)水等措施[3-5]，以上措施存在工期長且工程量大或被動(dòng)防治的問題。針對(duì)小斷面豎井施工工期緊張又具有井壁涌水問題的情況，大紅山鐵礦溜破系統(tǒng)多條暗豎井施工中創(chuàng)新采用了分段壁后截導(dǎo)水防治技術(shù)，使得豎井井壁淋涌水問題得到了有效的解決，施工投資少，治理效果顯著。

1 工程概況

云南玉溪大紅山鐵礦I號(hào)銅礦帶150萬t/a采礦工程溜破系統(tǒng)1#電梯井為方形豎井，位于溜井南側(cè)，其井筒凈斷面為3.7 m×3.2 m，設(shè)計(jì)300 mm厚的混凝土，井筒高度約200 m。該電梯豎井采用短段掘砌，考慮到井筒高度大且井筒上下聯(lián)道已形成，采用反井鉆機(jī)小導(dǎo)硐施工方法。根據(jù)反井鉆機(jī)鉆孔資料顯示，該電梯豎井圍巖多為白云石大理巖夾炭質(zhì)板巖、片巖，塊狀、薄層狀，微風(fēng)化，巖石質(zhì)量較差，巖體多呈塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，含基巖風(fēng)化裂隙，水量豐富，連續(xù)涌水點(diǎn)分布長度達(dá)100 m左右，涌水類型主要為基巖裂隙水，且與溜井、380水平巷道水力聯(lián)系緊密，預(yù)測(cè)整個(gè)井筒平均涌水量將達(dá)到20 m3/h。

考慮電梯豎井涌水段長度較大且涌水點(diǎn)分散，采用壁后注漿堵水工期長，因此決定采用分段壁后截導(dǎo)水防治技術(shù)將井壁圍巖涌水導(dǎo)入140水倉，以保證井筒混凝土支護(hù)質(zhì)量。

2 豎井分段截導(dǎo)水防治方案

大紅山鐵礦溜破系統(tǒng)1#電梯井的涌水段長度長，為保證防治水效果，首先對(duì)涌水段井筒采用分段截水，每8～10 m高度為一個(gè)分段，每個(gè)分段底部在設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面以外井壁全周長設(shè)置一個(gè)環(huán)形截水槽，每一分段的涌水全部流入該分段底部截水槽內(nèi)，再在截水槽內(nèi)預(yù)埋集中引水管，將環(huán)形截水槽內(nèi)的水引到混凝土外，并與混凝土外的導(dǎo)水管相接，圖1為電梯井分段截導(dǎo)水方案。當(dāng)施工吊盤下落到該分段時(shí)再將上下分段導(dǎo)水管連接起來，按上述方法將井壁涌水一直往下引至電梯井井底140水倉內(nèi)。

3 豎井分段截導(dǎo)水施工工藝

3.1 布設(shè)環(huán)形截水槽

從井筒出現(xiàn)涌水的位置開始，井筒采用短掘短砌方法施工，每段井筒以8～10 m為分段，將井筒一個(gè)分段掘進(jìn)完成后，在每一分段底部砼井壁后的 圍巖中設(shè)置一圈高600 mm×深800 mm(不含混凝土300 mm支護(hù)厚度)的環(huán)形截水槽，環(huán)形截水槽的距電梯井井底工作面應(yīng)保持有2 m以上的距離。

3.2 鋪設(shè)操作平臺(tái)

環(huán)形截水槽成形后，利用Φ50 mm鋼管與扣件從電梯井井底搭設(shè)鋼管架至分段的起點(diǎn)位置，管架的布置尺寸間距為1 m×1 m。在鋼管架頂層用木板(長2000 mm×寬300 mm×厚50 mm)鋪設(shè)一個(gè)平臺(tái)做為安裝隔水層的操作平臺(tái)。

圖1 電梯井分段截導(dǎo)水方案

3.3 制作隔水層

為了保證混凝土質(zhì)量和盡量減少涌水滲出砼井壁外，砼井壁四周采用表面覆有3 mm厚鋼板的30 mm 厚松木板將混凝土與巖壁隔離開作為隔水層。松木板隔水層可將此分段涌水全部引入到底部環(huán)形截水槽中。為防止涌水從每塊隔水松木板之間的搭接處縫隙中滲出，在松木板搭接處兩側(cè)各采用一塊不小于400 mm寬的搭接木板將縫隙封閉，并將兩塊搭接木板連接起來，松木板與兩搭接木板之間的搭接長度不低于200 mm，搭接木板在井壁上打眼安裝Φ14 mm×120 mm的膨脹螺栓固定，每個(gè)膨脹螺栓之間的間距為200 mm，膨脹螺栓的上下間距為600 mm。

對(duì)集中涌水點(diǎn)埋設(shè)Φ32 mm的引水鋼管，并接1.5寸的引水膠管直接將涌水引入環(huán)形截水槽內(nèi)，如圖2所示。因上下相鄰分段之間的連接不方便用木板預(yù)留連接，相鄰分段之間的連接處采用厚5 mm×寬1000 mm×長3000 mm的膠皮連接，將膠皮一頭用鋼釘固定在上一分段的底部的松木板上，另一頭預(yù)留在混凝土擋墻外300 m處，以便與下段松木板隔水層連接，每塊膠皮的搭接不小于300 mm。

隔水層制作完成后，由下往上進(jìn)行井壁混凝土支護(hù)，支護(hù)至截水槽位置時(shí)，先將井筒四周的截水槽先砌筑一扇240 mm寬的混凝土墻以防止井壁砌筑混凝土進(jìn)入截水槽內(nèi)，并將截水槽底部鋪設(shè)一層300 mm厚的混凝土使截水槽底部成形規(guī)則。

圖2 集中涌水點(diǎn)處理方案

3.4 安裝引水管路

在電梯井永久設(shè)施樓梯間側(cè)的環(huán)形截水槽內(nèi)預(yù)埋一根Φ159 mm鋼管作為引水管，將環(huán)形截水槽內(nèi)的水引至砼井壁外。引水管長度為800 mm，砼井壁外預(yù)留100 mm外面一節(jié)的端頭焊接法蘭盤，剩余的700 mm長度預(yù)留在砼井壁內(nèi)和環(huán)形截水槽中。引水管預(yù)埋完成后，將此分段混凝土全部澆筑完，段內(nèi)每次澆砼高度1 m。

此段完成后，采用上述同樣方法將下分段井壁安裝隔水層。當(dāng)?shù)醣P落到下分段時(shí)再采用Φ159 mm的豎向鋼管將上段與下段的水平引水管連接引入豎向?qū)?。在豎向?qū)軆蛇吷舷旅扛? m的砼井壁上安裝Φ30 mm砂漿錨桿并制作特制鋼管卡將豎向?qū)苓M(jìn)行固定。

采用以上步驟將豎向?qū)苤鸩揭?40水平水倉內(nèi)。

表1為每100 m涌水段截導(dǎo)水施工所需的材料消耗情況。

表1 每100 m涌水段截導(dǎo)水施工材料消耗

4 結(jié) 論

分段壁后截導(dǎo)水防治技術(shù)是針對(duì)豎井施工通過含水層段的主動(dòng)治水方法，與國內(nèi)傳統(tǒng)井壁治水措施的方法相比，具有施工簡單，治理效果顯著的特點(diǎn)，溜破系統(tǒng)1#電梯井采用該技術(shù)處理后，豎井井壁基本無水，有效地解決了井壁涌水問題。分段壁后截導(dǎo)水防治技術(shù)將環(huán)形截水槽布置在井壁后的圍巖內(nèi)部，對(duì)含水層涌水導(dǎo)流的效率高，治水效果直接有效，同時(shí)截水槽沒有影響電梯豎井的正常使用面積，對(duì)豎井提升有利；該技術(shù)是對(duì)井筒涌水的超前治理，相關(guān)防水設(shè)施與豎井井壁同時(shí)砌筑，對(duì)井壁沒有任何損害，增加的工程量小，能獲得很好地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]孫丙山，張 躍，朱洪利，等.站街煤礦立井井筒施工綜合防治水技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2014，33(7):248-250.

[2]仝洪昌，李國棟，閏昕嶺.立井井筒大段高、大涌水條件下的壁后注漿治水技術(shù)[J].建井技術(shù)，2008，29(3):7-9.

[3]劉陽平，閏黎宏，王少文.壁后注漿在寶山鉛鋅礦箕斗主井施工中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2014，14(4):72-74.

[4]王職責(zé)，吳新光.立井工作面預(yù)注漿施工[J].建井技術(shù)，2014，35(5):16-18.

[5]蔡連君，孔令杰，謝 安.環(huán)形水槽截水技術(shù)在治理井筒淋水中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2011(12):83-84.

2017-01-08)

何端華(1965-)，男，湖南新寧縣人，工程師，主要從事礦山行業(yè)管理和安全監(jiān)管工作，Email：13762858588@163.com。