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井巷工程施工中防治水技术浅析

2021-06-07 09:46 来源:工程施工论文 人参与在线咨询

摘要:矿山井巷工程在施工过程中,要全力做好防治水工作,避免因渗水而影响工程质量,以至出现稳定性和耐久性降低的问题。在施工中,各个环节都要做好监控、勘察、预测、预报,特别是存在安全隐患的环节,要采取合理的解决措施,优化施工技术,提高防治水工作的效果。本文以当前矿山井巷施工中常见的防治水问题为研究背景,探讨了防治水技术,以期提供参考。

关键词:井巷工程施工;防治水;技术措施

1.矿山井巷工程施工防治水概述

井巷工程施工中,水患是影响施工进度和施工安全的主要因素之一。一般,地下水划分为:空隙水、裂缝水和溶洞水等。矿山井巷工程施工中,需要对此进行勘探。但各地地质条件复杂,井下施工难度增加,稍有不慎,就会引发渗水、涌水,进而引发井壁坍塌、井架倾倒、淹井等事故。因此,在建设矿井时,要同步做好水质勘察勘探工作,准备好矿井防水、探水、输水等工作,为井巷施工提供必要的防治水技术保证。在煤矿上,产生水害的主要有水源、水量、导水通道等因素,而勘察监测主要就是要查明这三项因素。在这三个因素当中,水源和水量起着决定性的作用,而导水通道由于受到局部难以预测的影响,在发生水害时通常不可预知。因此,在防治水作业前,对地质条件进行勘察监测是非常重要的,勘测数据是否齐全准确,直接关系到了防治水决策的正确性。

2.现阶段我国矿产防治水特点与困难

(1)现阶段我国矿产防治水特点。为了提高防治水效果,矿山建设过程中,矿山、施工方、技术中心等多部门要密切联系、紧密配合,及时协调解决施工过程中遇到的各个技术问题。为了提高防治水效率,已经开发了多样化的技术类型,取得了明显的研究进度。一方面,已经制定了一些相关的标准规范,使防治水工作有据可依,但还需要继续完善,提升防治水工作的规范化、标准化,以进一步提升防治水效果。另一方面,已经建立了相对完善的管理机构,搭建了配套的运行制度。但还需要进一步增加资金投入、充实各岗位人员安排、补充相关数据,以确保防治水工作能满足井巷工程水文地质条件的实际需求。

(2)矿产防治水突出困难。一是许多井巷工程的管理人员还没有意识到防治水工作的重要性,更缺乏必要的施工预案,使得施工过程秩序较乱,作业效果较差;二是在防治水实施过程中还存在一定的资金缺口,对应的资金投入不足,导致防治水的工作难以及时开展,因此,应重视资金投入,以有效推动防治水工作顺利开展。

3.矿山井巷工程施工中防治水技术运用

(1)注浆堵水。注浆堵水,即指在注浆泵的作用下,通过注液孔,将浆液注到含水岩层当中,在充满岩层孔隙后,静待其凝固硬化,以封堵地下水流向,降低溢流量,从而达到防治渗水的目的。①技术准备工作在井巷工程开始施工前,应详细勘察井下地质条件,合理计算目标岩层的力学性质、地质构造,根据结果确定匹配的支护方式,同时,加强重点区域的管理,特别是顶板,也要优化支护,避免设计方案的不合理而导致项目安全隐患。②地面预注浆建设井巷工程,需要进行注浆孔的钻孔、注浆等操作。如果含水层离地表较近,可以采取地面预注浆的技术方式。结合井巷及其周边地质条件的特点,在区域内合理布置钻孔位置,确保掘进尺寸为直径1-3m的圆形区域,也可将钻孔布置在掘进的直径范围内。在进行注浆操作时,根据含水层的厚度分别实施不同的措施。对于厚度较小的含水层,可以考虑一次性完成钻孔处理,分段注浆。在分段操作时,不同的注浆段的高度也由裂缝高度来确定,裂缝高度逐步降低,一般控制在10-30cm的范围之内。对于厚度较大的含水层,在注浆时按两类顺序推进,一是由上到下分段钻孔、分段注浆,这一方法可取得较好的注浆效果,但工程量较大;二是在含水层底部3-4m处钻孔,由下向上通过止浆塞完成操作。③工作面预注浆在井巷工程施工过程中,如果巷道周围含水层深度较大时,需要借助井筒工作面来推进施工。当井筒挖掘到含水层附近时,应及时停止挖掘,并设置混凝土结构来防治水,为钻孔灌注施工提供条件。钻孔施工时,也要设置留出帽檐、止水垫,防止巷道周边岩层出现跑浆、冒液等情况。而含水层上部的岩层硬度较大、密度较高时,也可以不使用止水垫,而选用留岩帽来替代,在岩帽上部钻孔注浆。岩帽、止水垫的作用,都是为防止跑浆或冒液。当含水层裂缝较大并呈连通状态时,其浆液扩散范围容易变大,此时可以通过减少注浆孔数量的方法来注浆。注浆前以预测井筒用水量,如果用水量大于10m3/h,可通过工作面预注浆的技术来完成。④壁后注浆在完成井筒构建、掘进以后,还需要对井壁进行防治水处理,特别是井壁上施工质量较差的部位,防止出现再次渗水的问题。这在施工过程中存在一定的危险和困难,因此会增加巷道的施工费用。在实施壁后注浆作业时,可采取由上到下的顺序逐步完成。根据含水层的赋存条件,可以判定注浆厚度,通常注浆层与含水层的厚度总尺寸为15-25m的范围之内。但由于井巷施工过程中,井壁容易出现裂缝,因此,对于出水量较大的部位,应及时通过预埋管件来调整堵水速度,确保施工作业安全。

(2)井筒排水。在井道施工过程中,工作面的积水问题也要引起高度重视,及时处理好。根据排水量的大小,可以从吊泵、卧泵、吊桶等不同的方式来排水。①吊桶排水吊桶排水,主要是指在排出工作面积水时,使用风动潜水泵、隔膜泵等设备,并借助提升提高单位小时内的排水量,进而实现排水能力的有效提升。当井筒用水量小于6m3/h时,使用吊桶排水方式进行排水,较为适宜。在实际排水作业过程中,由于吊桶体积较大,会占据较大的空间,因此吊桶排水这一方式存在不便操作等缺点。②吊泵排水吊泵排水,主要是借助悬挂在井筒中的吊泵来排除工作面积水。当井筒用水量在40m3/h时,宜采取吊泵排水的方式进行排水。而当井筒用水量超过40m3/h时,就需要在井筒中设置多台吊泵来排水。在通过吊泵排水的作业过程中,还可以借助风动潜水泵来共同完成。风动潜水泵,可以有效地将工作面积水抽到吊泵的水箱当中,并通过吊泵将其再运到地面。③卧泵排水卧泵排水,是指将卧泵与水箱同放于一个吊盘当中,首先利用风动潜水泵将涌水抽到吊盘上部的水箱当中,再经过除沙等处理后,借助卧泵将水排出到地面。在实际排水作业当中,由于卧泵体积较小,所占的空间也较小,而且排水效率较高,可靠性强,在井巷施工作业过程中便于维护,可适应多种作业环境,因而获得了大量的应用,值得大范围推广。④截水和泄水为全面排除工作面的积水,进一步优化施工环境,确保井巷工程井壁施工质量,可将工作面上部的积水抽取到中间泵箱或水箱当中,再使用截水的方式,将截水槽布置于含水层下方,随后将淋水引入到水箱,最后排放在地面。在开挖井筒前,井筒下方已经布置了巷道,底部排水系统的施工也已完成。因此,可选择钻孔方法泄水,促进井筒施工的顺利完成。

(3)综合机械化充填采煤技术。该技术利用煤壁、支架和充填体对直接顶的不间断接力支护,从而达到限制直接顶变形的效果,这种方式能够让直接点转变为基本点,从而改变了矿山压力岩梁力的作用传递方式,有效控制了矿压和稳定了煤层顶、底板的含水层结构,达到了防治顶底板含水层造成水害的目的。此外,综合机械化充填采煤技术在控制地表沉降、消除矿井地面矸石山、杜绝采空区瓦斯积聚、根除煤层自然发火隐患和减少矿山环境地质问题等方面,也具有重要的意义。

(4)大功率高扬程、大流量矿用潜水电泵技术。在过去我国经济发展程度不足的背景下,我国对于矿用潜水电泵的来源一直依赖于国外进口,但该种设备工期数量有限,加之费用较高,无法实现大规模的应用,导致该设备的使用多数情况仅存在于透水事故发生之后的应急排水抢救过程。然而随着我国经济和科技的不断发展,带有自主产权的大功率大流量潜水电泵技术已经逐渐被研发成功和投入使用。在这一背景下,大量物美价廉、性价比高的国产大功率潜水电泵为我国矿山水害预防和治理提供了强有力的物质保障。该设备能够有效应对地质复杂的矿井情况,并为复杂地质条件下放水闸的设置提供了有效手段。

4.结束语

总之,做好井巷工程防治水工作,对于确保井巷工程的质量和稳定安全具有十分重要的意义。在井巷工程作业过程中,由于防治水作业时间持续较长,对相关各项工作的要求也较高。在确保数据准确的同时,结合工程区域的实际情况,对存在渗水涌水隐患的部位进行针对性的施工,合理选用注浆方法,降低井筒涌水概率,提升掘进效率,最终提高井巷工程的整体质量。

参考文献

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[2]吕兴伟.煤矿工作面综合防治水技术应用[J].中国化工贸易,2019,011(008):166.

[3]裴建伟.井巷工程施工中防治水技术措施研究[J].石化技术,2019(4):63-65.

[4]吕建华,冉兴宇.矿山井巷工程施工中防治水技术措施探讨[J].区域治理,2018,000(024):249.

作者:王振环 单位:山西潞安集团司马煤业公司

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