王璟玥+王平

摘要：我國西北部涌現(xiàn)出一大批新建煤礦，但由于西北部地區(qū)地質條件復雜，施工難度很大。文章以西部礦井核桃煤礦回風井井筒施工為例，通過對西部特殊的水文地質條件進行分析，闡述了西部礦井在施工過程中的幾點體會，以供相關人員參考。

關鍵詞：西部礦井；特殊地質條件；井筒工程；煤層；瓦斯；水文地質

中圖分類號：TD727文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0119-02

1概述

近年來在我國西北部煤炭，從淺部煤層逐步向深層開發(fā)，涌現(xiàn)出一大批新建礦區(qū)。但是西北部地區(qū)地質條件復雜，主要以軟巖、礫石層為主，尤其要穿過厚達數(shù)百米的白堊系地層，含水層較多且富水性大。下面以核桃煤礦回風井井筒施工為例，就最近幾年我單位施工西部在建礦井施工中遇到的一些關鍵技術問題進行探討。

2工程概況及設計特征

核桃峪礦井井田位于甘肅正寧縣西南部，行政區(qū)劃屬正寧縣宮河、周家鄉(xiāng)和寧縣中村鄉(xiāng)管轄。井田采用主斜井、副立井、回風立井綜合開拓方式，礦井初期投產時共布置三個井筒，回風立井井筒凈直徑Φ7m、井深972m，表土段、風化基巖段及基巖段均采用普通法施工，后因水量過大，造成無法施工，改為凍結法施工。

3地質水文情況

3.1井筒工程地質

根據(jù)地質報告、地質柱狀圖及相關資料，井筒鉆孔自上而下穿越的地層自老而新有三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。（1）三疊系上統(tǒng)延長群平均揭露厚度16.65m，巖性為灰綠色、灰黑色細粒砂巖及粉砂巖、砂質泥巖，泥巖、煤線等，水平互層層理發(fā)育，局部微波狀層理、脈狀層理，產新蘆木等植物化石碎片。（2）侏羅系地層包括下侏羅統(tǒng)富縣組、中侏羅統(tǒng)延安組、直羅組和安定組。

3.2煤層與瓦斯

本井田為延安組含煤地層，主要有8煤、7煤、6煤、5煤、4煤、3煤、2煤，其中8煤、5煤、4煤是本井田含煤地層中最主要含煤巖段。本區(qū)主要可采煤層瓦斯總含量均小于5ml/g可燃質，屬低瓦斯煤層，礦井按照高瓦斯礦井施工管理。

3.3水文地質

勘查區(qū)位于隴東含水盆地的南部，是隴東含水盆地的一部分。水文地質條件、類型和區(qū)域情況類同。根據(jù)區(qū)內自然條件和含、隔水層的賦存情況，地下水分為第四系松散巖類孔隙、裂隙潛水和前第四系碎屑巖類裂隙承壓水兩大類。

勘查區(qū)內8煤層頂板以上主要為白堊系洛河、宜君組含水層、侏羅系直羅組、延安組含水層?；仫L立井井筒施工過程中，可能出現(xiàn)的最大涌水在白堊系洛河組含水層底部（深度800～830m），最大涌水量72m3/h。

4工程實施情況

4.1核桃峪回風井

核桃峪煤礦回風井2009年5月份試挖，11月份井筒掘進深度至418.3m迎頭揭露巖層為相對隔水的砂質泥巖，根據(jù)風井井筒預想柱狀圖，距目前迎頭12m左右將揭露到洛河組含水層（井深430m位置）。

根據(jù)副井探水情況，在段高50m范圍，掘進時涌水量將超過200m3/h，根據(jù)相關規(guī)范要求，需要對該段進行工作面預注漿處理，效果甚微。2010年2月4日～3月8日進行風井第一段高（設計注漿段高424～479m段，55m）預注化學槳施工。共完成注漿孔51個，化學漿注入量接近500t。根據(jù)掘井工作面揭露水量在10m3/h以下，在預期控制范圍之內。

2010年4～5月進行第二段高預注化學槳施工。本次注漿段高設計為50m，為井深442.7（含混凝土澆筑層）～497.7m范圍；掘進段高40m，預留10m為下一段止?jié){巖蝐。實際掘進至460m，涌水量較大。以后進行多次復注效果不明顯。期間嘗試進行注超細水泥，仍未

成功。

2010年12月進行凍結施工。2012年3月具備復工條件，2012年7月井筒到底（985m）。施工期間出水較小，對施工影響不大。

4.2塔然高勒主井

塔然高勒礦井主井于2007年6月18日開工，采用普通鑿井法施工，該井在施工過程中實際水文地質情況與地質報告提供的資料相差甚大。2007年9月30日施工至245m時，遇到較弱的砂質泥巖及流砂并含水；含水層涌水量為32.5m3/h，支護極其困難，10月份由于其他原因停工。2008年3月15日復工，開始排水，4月份利用1.2m小段高掘砌，采用板樁法施工，超前小井降水，當時月進度26.5m。2008年9月份施工至488m，估計有含水層，經打鉆探孔當時單孔涌水量83m3/h，工作面停止掘進，進行澆筑止?jié){墊。施工時先采用水泥單液漿，后使用雙液漿，最后用化學漿馬麗散E注漿。治水效果仍不明顯。后經專家多次論證，采用特殊鑿井凍結法施工。2009年1月打鉆，5月開始凍結。至8月份試排水，排水后水的上漲速率較快，預計凍結還沒有完全交圈，繼續(xù)凍結至9月20日，進行排水?？鄢９?個月和正常打鉆凍結9個月，平均月成井48m/月，預計工期比原計劃延期達一年之久。

5施工關鍵技術問題探討

5.1開拓方式

隨著西北部開發(fā)戰(zhàn)略的實施，現(xiàn)代化大型礦井、深部煤層開發(fā)越來越多，礦井由原來以平硐和斜井開拓為主，現(xiàn)多采用平硐、斜井與立井混合開拓方式。

5.2施工方法

我國西部地區(qū)以基巖為主的礦井，多為白堊系、侏羅系巖層。在白堊系地層中，因其地層大都為砂，泥質膠結，結構松散，空隙不發(fā)育，裂隙溝通性差，加之巖石具有強度低、遇水軟化的特點，在注漿時巖層裂隙在水及漿液的作用下易被軟化的巖粉阻塞，極大地限制了漿液的擴散范圍，使注漿帷幕不能很好形成，從而使注漿不能起到很好的作用，達不到封水的目的。

鑒于西部地區(qū)新建礦井特殊的地質特征，對白堊系及侏羅系煤系地層，巖石松軟、含水大的特點，選擇施工方案時應優(yōu)先考慮凍結法施工。

5.3井壁結構

凍結井井壁結構最主要的設計依據(jù)是井筒水文與工程地質條件、凍結壓力、井筒深度及其幾何尺寸等。對西部地區(qū)以凍結白堊系、侏羅系為主的立井，其井壁設計主要問題是凍結壓力的確定。

通過上述幾對礦井的施工，根據(jù)西部地區(qū)的特殊地層，建議采用雙層鋼筋混凝土復合井壁結構形式。內、外層井壁壁厚的設計參數(shù)應充分考慮該地區(qū)的巖性特點，針對其特殊性選擇符合該地區(qū)合理的技術

參數(shù)。

6體會

通過對西部礦井施工中遇到的實際情況，主要體會有以下幾點：（1）西部白堊系地層含水量較大時，采用凍結法施工是確保工程安全順利進行的可靠方案。（2）建議地質勘探隊在施工井筒地質檢查孔時，應盡量設計在施工的井筒內，否則有可能造成與實際井筒地質發(fā)生偏差，施工前難以確定最佳的施工方案，特別是對普通法施工的礦井可能會帶來不可預料的后果。（3）勘探單位提供的地質資料，特別是水文地質資料與實際揭露情況出入較大，因此對含水層和涌水量的預測手段要提高，確保資料的準確可靠，為設計和施工提供可靠依據(jù)。（4）由于西部在軟巖凍結與中、東部地區(qū)風化基巖凍結大不一樣，在凍結設計中不宜采取差異凍結，凍結管直徑應適當加大，而凍結孔布置圈徑要適當減小，應和中、東部地區(qū)的凍結一樣重視，以保證凍結壁厚度和強度滿足掘砌施工要求，防止出現(xiàn)中下部凍結滿足不了掘砌施工需要而停工再凍結的情況。（5）在平硐和斜井施工中遇到軟巖時，可以采用小型挖掘機、綜掘機掘進機械化作業(yè)，減少傳統(tǒng)的放炮掘進方式作業(yè)，并減少了對圍巖的破壞力；運輸作業(yè)可打破常規(guī)的使用耙矸機、礦車、汽車運輸方式；而采用大皮帶大鏈板機出矸和改制的小型防爆汽車下料運輸方式，不僅安全可靠，運輸能力大、速度快，且成本

較低。

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