礦山井巷工程施工中防治水技術(shù)措施分析

劉變?nèi)A

（山西華陽新材料科技（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大學(xué)，山西 陽泉 045008）

現(xiàn)階段，我國的礦山生產(chǎn)相對(duì)穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山井巷工程的防治水技術(shù)也得到了很大的提高。但在礦山實(shí)際建設(shè)中，一些水害問題仍然嚴(yán)重阻礙了施工進(jìn)度和質(zhì)量。為解決這些問題，企業(yè)應(yīng)重視巷道施工過程中積水的預(yù)防和管理，以促進(jìn)施工的順利進(jìn)行?；诖耍恼聦⑸钊胩接懴锏朗┕ぶ蟹乐嗡募夹g(shù)措施，以期為相關(guān)人員提供參考。

1 我國礦山防治水工程現(xiàn)狀

（1）防治水規(guī)范體系建設(shè)需加強(qiáng)。近年來我國相繼頒布了相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，不斷細(xì)化和規(guī)范了與防治水有關(guān)的工作。一些礦山企業(yè)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況制定了一系列防治水細(xì)則，但還存在不完善問題，導(dǎo)致在實(shí)施過程中出現(xiàn)諸多不合理的現(xiàn)象。因此，為了使防治水工作更加規(guī)范和有效，有必要進(jìn)一步完善相關(guān)的防治水運(yùn)行體系。

（2）防治水基礎(chǔ)工作的質(zhì)量有待提高。礦山生產(chǎn)具有很大的危險(xiǎn)性。為確保安全生產(chǎn)，管理人員應(yīng)特別注意井巷水的預(yù)防和管理。為此，應(yīng)成立了專門部門，由專業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)督管理，以確保防治水工作的有效實(shí)施。為促進(jìn)礦井巷道建設(shè)的順利進(jìn)行，還應(yīng)不斷加大防治水工作的投入，提高設(shè)備采購標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地使用先進(jìn)設(shè)備，促使防治水工作的有效落實(shí)。

（3）防治水技術(shù)研究需不斷深入。在實(shí)際施工中，要加強(qiáng)與設(shè)計(jì)部門的配合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)的各種問題，共同研究并提出技術(shù)改進(jìn)措施，以確保防治水工作安全有效地進(jìn)行。

2 礦山工程中的水文地質(zhì)

礦山巷道施工中噴出的水主要來自地表水、地下水、大氣降水和老空水，巷道施工的主要防治對(duì)象是地下水和老空水。在實(shí)際施工過程中，一旦進(jìn)水，很容易引發(fā)引起井壁坍塌、井架倒塌或水演礦井等事故，嚴(yán)重危害整個(gè)工程的安全，因此在施工過程中要做好水文地質(zhì)調(diào)查，做好探水、防水、排水等相應(yīng)工作。制定礦山水文勘查、防水和排水方案，并進(jìn)行相關(guān)資料調(diào)查，為礦井建設(shè)提供必要的技術(shù)保障。此外，還需要不斷提高防治水技術(shù)，從根本上防止井道進(jìn)水，確保施工安全。

3 防控原則

首先，是預(yù)測(cè)原則。由于礦山水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，需要進(jìn)行勘察調(diào)查，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分析，研究礦山水文類型，評(píng)估潛在損失。危險(xiǎn)區(qū)域和安全區(qū)域應(yīng)在圖紙上清楚標(biāo)明，以免發(fā)生礦井事故。其次，是疑問調(diào)查原則。根據(jù)預(yù)測(cè)，通常需要采用鉆井和物理勘探等方法來驗(yàn)證不確定的水害，以做好相關(guān)檢測(cè)工作。第三，是先探后掘原則。施工過程中，只有按照先檢測(cè)后開挖的原則，在確保不存在水害風(fēng)險(xiǎn)的情況下，方可開挖。最后是先處理后開采原則。施工過程中如有水害風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取針對(duì)性措施，確保在正常施工前徹底消除水害風(fēng)險(xiǎn)。

4 現(xiàn)有水害

（1）老空水。一般情況下，煤礦開采后，地面上很容易留下許多采空區(qū)，巖石中儲(chǔ)存的地下水、大氣降水和地表水一旦進(jìn)入采空區(qū)，就會(huì)形成老空水。如果不能及時(shí)排出老空水，則會(huì)積聚起來，對(duì)相鄰礦井的建設(shè)構(gòu)成威脅。在一定程度上，老空水相當(dāng)于一個(gè)地下蓄水池，一旦在施工過程中觸碰會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。這個(gè)看不見的地下蓄水池，蓄積的時(shí)間越長，水中含有的有毒有害就氣體越多，在礦山施工過程中如果意外導(dǎo)通，老空水會(huì)沖入礦井，其含有的有毒有害氣體則可能傷及礦工身體甚至生命，因此老空水危害巨大。

（2）承壓水。承壓水是儲(chǔ)存在兩個(gè)穩(wěn)定含水層之間的地下水。承壓水的形成與地質(zhì)構(gòu)造有密切的關(guān)系。井工施工過程中，如果意外接觸導(dǎo)通承壓水的斷層，斷層將作為通道把承壓水導(dǎo)入礦井，承壓水水量較大，通常會(huì)淹沒整個(gè)礦井。

（3）老空水突水方式。老空水儲(chǔ)存的水量不是很大，但比較集中，補(bǔ)水能力不足，流動(dòng)性差，長期積水，導(dǎo)致老空水有毒氣體較多。如果礦井在開挖施工過程中不慎接觸到老空水，煤柱的厚度不符合要求，那么工作面就會(huì)出現(xiàn)涌水，雖然水量不會(huì)很大，但水勢(shì)兇猛，能沖毀巷道工作面，破壞井下設(shè)施，傷及施工人員，造成經(jīng)濟(jì)損失。

（4）承壓水突水方式。承壓水根據(jù)空隙性質(zhì)分為構(gòu)造孔隙水、裂隙水和溶隙水，其通常富含水分且補(bǔ)給良好。一旦發(fā)生井巷進(jìn)水，就會(huì)有很多進(jìn)水點(diǎn)。另外，如果是煤礦，離煤層的距離比較大，故而進(jìn)水強(qiáng)度就比較大。開采承壓水下煤層時(shí)，如果意外觸碰，會(huì)造成嚴(yán)重的水害。承壓水涌入礦井的特點(diǎn)是承受靜水壓力，水量大、速度快、會(huì)淹沒整個(gè)礦井。

5 防治水施工技術(shù)

（1）注漿堵水。預(yù)注漿法是在掘進(jìn)作業(yè)前進(jìn)行，將漿液灌入圍巖含水層的空隙并使其封閉凝固，達(dá)到干井開鑿的目的，該法根據(jù)灌漿位置常分為地面預(yù)灌漿和工作面預(yù)灌漿。后注漿法是在井道開挖完成后開始注漿，這種方法最重要的目的是防止從井壁進(jìn)水，即切斷井壁漏水，以進(jìn)行永久注漿支持。

（2）地面預(yù)注漿。在實(shí)際施工中，根據(jù)井硐及周圍地層的地質(zhì)條件進(jìn)行鉆孔，一般鉆孔位置應(yīng)在比井徑大1m～3m的圓周上，有時(shí)也在井道直徑內(nèi)進(jìn)行鉆孔。注漿時(shí)，若含水層較薄，可一次性完成，若地下含水層較厚，應(yīng)選擇分段注漿方式，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整每次注漿的高度。地下裂縫越明顯，灌漿各部分的高度應(yīng)越小，一般保持在15m～30m范圍內(nèi)。

還有兩種使用分段灌漿的方法。一種是從上到下施工斷面，然后在斷面注漿，這種注漿方法可以達(dá)到比較理想的凝固效果，但所需工程較為復(fù)雜。第二種方法是鉆孔時(shí)，從含水層以下4m左右分段灌漿，充分利用擋塞，這種灌漿方法是自下而上進(jìn)行，不需要重復(fù)鉆孔。但這種注漿效果比較弱，特別是在垂直裂縫明顯的地質(zhì)條件下，這種方法并不適用。因此，在實(shí)際施工中，應(yīng)綜合考察含水層的特點(diǎn)，合理選擇灌漿方法，以改善水的凝固堵塞，防止涌水事故的發(fā)生。

（3）工作面預(yù)灌漿。如果含水層在地下較深位置，可利用井工作業(yè)進(jìn)行注漿。當(dāng)井筒施工到一定程度，達(dá)到可灌注漿液進(jìn)入含水層的距離時(shí)，先停止開挖，在工作面安裝止水墊，然后繼續(xù)鉆孔和灌漿。如果含水巖層中的裂縫基本連通，可適當(dāng)減少鉆孔數(shù)量，防止?jié){液擴(kuò)散。如果能合理判斷用水量，宜采用工作面預(yù)灌漿法。

（4）壁后灌漿。井巷完成開挖砌筑后，如果井壁施工出現(xiàn)問題，很容易滲水。如果井內(nèi)設(shè)備不能有效支撐，也會(huì)嚴(yán)重威脅井內(nèi)施工人員的安全。為了更好的消除這些隱患，可以利用壁后灌漿，采用自上而下注漿的方法。注漿高度應(yīng)根據(jù)含水層的實(shí)際情況確定。一般灌漿高度保持在15m～25m范圍內(nèi)。如果井中有大裂縫，許多地方就會(huì)涌出大量的水。此時(shí)可采用預(yù)埋注水法對(duì)井壁進(jìn)行計(jì)量，并嚴(yán)格控制注漿速度，確保操作的連續(xù)性。如果不進(jìn)行預(yù)埋注漿管作業(yè)，應(yīng)采取合理的控制措施，防止井壁后部出現(xiàn)裂縫，防止泄漏進(jìn)一步擴(kuò)大。在地面，鉆井時(shí)應(yīng)繞過井壁，避免滲水和噴砂，并通過井壁補(bǔ)強(qiáng)間隙堵住滲透通道，進(jìn)一步加強(qiáng)防治水工作效果。如果井壁的支撐結(jié)構(gòu)為雙層，則必須在雙層支撐之間注入漿液。同時(shí)必須保證注漿孔在井壁內(nèi)，不能穿透井壁。避免損壞支護(hù)結(jié)構(gòu)，影響礦山安全和質(zhì)量。

（5）礦井排水。在實(shí)際礦井作業(yè)過程中，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)處理工作面積水問題，這就需要根據(jù)井內(nèi)水量選擇合適的吊泵、臥式泵以及吊桶等設(shè)備進(jìn)行排水。首先，吊桶排水。簡單地說，可以使用氣動(dòng)潛水泵或隔膜泵將工作面上積聚的水排出，同時(shí)使用升降裝置，以提高鏟斗的排水能力，這種方法最常應(yīng)用在施工井的工作側(cè)進(jìn)水量小于6m3/h。其次是吊泵排水。最后是臥式泵排水。這種排水方式是將臥式泵和水箱放在吊盤內(nèi)。工作臺(tái)面噴出的水基本上是利用氣動(dòng)潛水泵將工作臺(tái)面噴出的水排入懸浮的盤式水箱中。使用除砂裝置后，通過臥式泵將水排入地面。這種排水方式最具代表性的特點(diǎn)是在井內(nèi)不會(huì)占用太多空間，因此，在三種排水方式中，臥式泵排水方式是最可靠的產(chǎn)品，更方便，更適合員工后期維護(hù)。

（6）截水和泄水。為了盡量減少工作面的積水量，提高井壁的施工質(zhì)量，將工作面和井邊的水堵住，需設(shè)置專門的泵房或水箱。如果在鉆井前巷道穿過井底，在井底形成比較完整的排水結(jié)構(gòu)，就可以達(dá)到鉆排水堵漏水的目的，為礦井順利施工打下可靠的基礎(chǔ)。

6 預(yù)注漿技術(shù)發(fā)展方向

（1）加強(qiáng)理論研究。在現(xiàn)行預(yù)灌漿技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)重點(diǎn)研究灌漿與裂縫的作用、地質(zhì)環(huán)境的建設(shè)、水文地質(zhì)條件的影響等，探索其內(nèi)在規(guī)律，為注漿工作的順利實(shí)施提供了某些參數(shù)。

（2）施工技術(shù)的不斷更新，全方位提高施工效率。礦井工程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，施工難度大，需要應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，以適應(yīng)創(chuàng)新施工建設(shè)的發(fā)展需要。如高壓連續(xù)變量注漿泵的引進(jìn)、注漿過程監(jiān)控信息系統(tǒng)的開發(fā)等，都體現(xiàn)了技術(shù)的創(chuàng)新，極大地促進(jìn)了項(xiàng)目的建設(shè)，保證了施工的質(zhì)量和安全。

（3）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)交流，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。預(yù)灌漿技術(shù)在許多工程中的應(yīng)用與其他類似技術(shù)非常相似，可相互學(xué)習(xí)和交流，可以有針對(duì)性和選擇性地應(yīng)用。例如：注漿孔加工工藝可充分借鑒石油系統(tǒng)先進(jìn)鉆井技術(shù)，根據(jù)自身實(shí)際情況綜合利用，創(chuàng)新適合自身發(fā)展的技術(shù)。

（4）廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。由于預(yù)灌漿技術(shù)綜合性強(qiáng)、范圍廣，除用于礦井工程外，還可應(yīng)用于交通建設(shè)、水利工程等行業(yè)。

7 結(jié)語

綜上所述，井巷工程施工中要搞好防治水工作首推預(yù)注漿技術(shù)，而礦井巷道工程是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性工作，需要考慮多方面的因素。在施工準(zhǔn)備階段，要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的地理位置進(jìn)行全面細(xì)致的分析，對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行綜合性的勘察，為搞好井巷工程施工奠定基礎(chǔ)。預(yù)灌漿技術(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況，合理制定灌漿參數(shù)，保證施工的準(zhǔn)確性。此外，預(yù)灌漿技術(shù)必須不斷創(chuàng)新和發(fā)展，才能更好地為礦山防治水工作服務(wù)。