張步俊

(中煤第五建設(shè)有限責(zé)任公司第三工程處，江蘇徐州 221000)

1 概述

立井凍結(jié)水文孔的溢水與否是凍結(jié)壁是否交圈和井筒是否具備開挖條件的標(biāo)志。工程實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)水文孔不溢水或推遲溢水等情況，影響井筒開挖決策和施工工期安排。探討和分析水文孔不溢水問題，對(duì)立井凍結(jié)工程具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

淮南礦區(qū)立井井筒施工絕大多數(shù)采用了凍結(jié)法，30多年共計(jì)施工凍結(jié)井筒45個(gè)，最大凍結(jié)深度560 m，累計(jì)凍結(jié)長度超過15 km，可以說，淮南礦區(qū)的深立井凍結(jié)技術(shù)是我國凍結(jié)法鑿井發(fā)展歷程中的“濃妝彩墨”。在淮南礦區(qū)已施工的凍結(jié)井中，凍結(jié)水文孔不溢水或推遲溢水等井筒不在少數(shù)，本文通過總結(jié)水文孔不溢水問題的原因，著重分析和探討淮南礦區(qū)水文孔不溢水問題，以此提出在淮南礦區(qū)進(jìn)行凍結(jié)水文孔設(shè)計(jì)與凍結(jié)施工的一些建議。

2 對(duì)水文孔不溢水問題的原因分析與檢測(cè)

水文孔不溢水可以歸結(jié)為:自身原因和外部影響原因。總結(jié)大量工程中出現(xiàn)的情況，可以將水文孔不溢水或推遲溢水問題的主要原因歸結(jié)如下:

水文孔不溢水的原因:

1)水文孔花管過濾位置錯(cuò)誤或受現(xiàn)場(chǎng)施工影響造成花管位置阻塞。

2)水文孔固管不嚴(yán)實(shí)造成凍脹水不從管內(nèi)溢出，而從管外壁或井筒周邊其他裂隙通道溢出。

3)水文孔自身或焊接質(zhì)量問題。

水文孔推遲溢水的原因:

1)凍結(jié)站供冷量不足。

2)水文孔單孔多含多層或單含多層的報(bào)道引起以水文孔為通道的地下水串流。

3)凍結(jié)孔相鄰孔間距過大。

4)凍結(jié)井筒周邊地下水的走向與水勢(shì)影響。

5)其他原因，如:井筒直徑、地層含水率、地溫、地層鹽水等。

3 淮南礦區(qū)凍結(jié)井水文孔溢水情況分析

表1列舉了淮南礦區(qū)部分凍結(jié)井水文孔不溢水或推遲溢水等情況。

表1 淮南礦區(qū)近年來部分井筒水文孔報(bào)道情況

通過分析，可以將主要原因歸結(jié)為:

1)采用單孔多含多層報(bào)道或單含多層報(bào)道形式是水文孔推遲溢水的主要原因。由于各含水層之間承壓水頭不同或凍結(jié)孔偏斜差異導(dǎo)致各含水層交圈時(shí)間不一樣，易引起以水文孔為通道的地下水穿流現(xiàn)象。如:顧北礦副井采用1個(gè)水文孔同時(shí)報(bào)道2含和3含砂層，水文孔溢水滯后20 d;朱集礦副井2號(hào)水文孔報(bào)道2含砂層多達(dá)9層，謝橋礦二副井2含報(bào)道砂層7層，報(bào)道層位過多極易造成地下水的穿流引起凍結(jié)壁難以交圈。

2)地下水流速過快:淮南礦區(qū)大多數(shù)礦井取水源在表土第一含水層，若水源井在水流下方或工廠區(qū)域抽水量過大都會(huì)引起地下水流速度加快，影響凍結(jié)壁交圈。同時(shí)，當(dāng)原始地層受到外界擾動(dòng)時(shí)，地下活動(dòng)水水勢(shì)將發(fā)生極大改變，也會(huì)影響凍結(jié)壁的交圈。如:顧橋礦南區(qū)進(jìn)風(fēng)井在水流下方設(shè)有2個(gè)水源井作為工廠取水源，造成2含和3含都溢水后1含還未冒水，后將水源井停用后5 d水文孔即溢水。潘三新西風(fēng)井凍結(jié)井距離原老風(fēng)井僅60 m，受原西風(fēng)井地層擾動(dòng)的影響，2含280 m段存在流速較快的地下活動(dòng)水影響了凍結(jié)壁交圈時(shí)間。

3)井筒凍結(jié)深度深、井筒直徑大:井筒凍結(jié)深度深，地溫就高，凍結(jié)鉆孔偏斜就大，地層需冷量大，凍結(jié)壁交圈時(shí)間就會(huì)延長;井筒直徑越大，凍結(jié)壁對(duì)井筒內(nèi)部地下水的擠壓時(shí)間越長，水文孔溢水時(shí)間也會(huì)延長。如:丁集礦副井凍結(jié)深度565 m，井筒凈直徑8.0 m，水文孔溢水時(shí)間比理想的設(shè)計(jì)時(shí)間推遲34 d;丁集礦風(fēng)井受主圈Z1孔～Z50孔間距過大的影響造成495 m處難以交圈，水文孔溢水時(shí)間推遲。

4 對(duì)淮南礦區(qū)凍結(jié)井水文孔設(shè)計(jì)工藝與凍結(jié)工程施工建議

通過分析和探討淮南礦區(qū)水文孔不溢水問題的原因，在淮南礦區(qū)進(jìn)行凍結(jié)水文孔設(shè)計(jì)與凍結(jié)施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)水文孔設(shè)計(jì)不宜采用單孔多含混合報(bào)道，在采用單含多層報(bào)道時(shí)，同一含水層報(bào)道層位不宜超過5組，且應(yīng)選取含水率較大的砂層設(shè)置花管，固管要嚴(yán)實(shí)。

2)井筒積極凍結(jié)期開始至井筒試挖階段，井筒水流下游水源井需要停用，新打鉆的水源井應(yīng)布置在井筒水流上方，且應(yīng)遠(yuǎn)離井筒超過30 m為宜。

3)大直徑、大凍深和受地層擾動(dòng)過大的凍結(jié)井中，受地層的隱蔽性、鉆孔偏斜的難控性、地下水勢(shì)不確定性等諸多復(fù)雜因素的影響，實(shí)際凍結(jié)壁交圈時(shí)間往往滯后設(shè)計(jì)工期的要求，進(jìn)行凍結(jié)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮。

4)對(duì)于淮南潘謝礦區(qū)的淺層流砂帶，應(yīng)該設(shè)置水文孔進(jìn)行凍結(jié)壁交圈報(bào)道。

[1]張五兵，張 華.井筒凍結(jié)水文孔溢水的檢測(cè)與分析[J］.煤炭技術(shù)，2002，21(10):51-52.

[2]汪仁和，金 川.對(duì)深井凍結(jié)鑿井中水文孔不溢水問題的分析[J］.安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，28(3):19-21.

[3]楊家星，方 偉.口孜東煤礦主、副井凍結(jié)設(shè)計(jì)與中深水文孔推遲冒水的關(guān)系[A］.2008全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集(上冊(cè))[C］.2008:288-295.

[4]梁 袁，趙久良.劉莊礦主井凍結(jié)水文觀測(cè)孔異常出水處理[J］.煤炭技術(shù)，2004，23(5):74-75.