郭德廣

(中煤第三建設(shè)集團(tuán)凍結(jié)工程處，安徽淮北 235044)

1 處理井水文孔的設(shè)計(jì)思路

普通井筒設(shè)計(jì)中，水文孔的位置一般應(yīng)布置在距井心1 m左右的地方，以不影響掘進(jìn)為宜，水文孔不得偏出井筒，其深度不應(yīng)超過凍結(jié)深度但應(yīng)穿過所有含水層，并在主要的含水層裝設(shè)濾水裝置。

處理井水文孔如果按照這樣的設(shè)計(jì)理念，顯然很難實(shí)現(xiàn)。處理井一般都掘砌了幾百米，鉆機(jī)無法在地面施工;井筒內(nèi)存在大量積水，鉆機(jī)也無法下至井底施工。故處理井水文孔就要用一種創(chuàng)新的思維去設(shè)計(jì):將水文孔開孔位置布置在井筒以外，在滿足施工的前提下，位置盡量靠近井壁，這樣可以有效防止水文孔在觀測過程中被凍結(jié)。鉆孔穿過已掘砌井筒深度后(在井筒已掘砌范圍內(nèi)要嚴(yán)格控制鉆孔內(nèi)偏，以防破壞已有井壁)，采用定向人為造斜技術(shù)，使下部鉆孔偏進(jìn)井筒內(nèi)，下部偏斜不得過大，以免影響水文孔下放。

2 核桃峪礦風(fēng)井井筒凍結(jié)工程水文孔應(yīng)用實(shí)例

2.1 該處理井工程概況

核桃峪礦位于甘肅省正寧縣南部，隸屬于華能甘肅能源開發(fā)有限公司，該礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量1 200萬t。礦井采用斜井與立井同時(shí)開拓，在工業(yè)廠區(qū)內(nèi)布置副、風(fēng)兩個(gè)井筒。其中回風(fēng)立井井筒深度為975 m，凍結(jié)深度為916 m，井筒凈徑為7.0 m，表土厚度為216.5 m，不穩(wěn)定融水軟巖層超過700 m，在確定采用凍結(jié)法施工前，已經(jīng)采用普通法施工了460 m，但井筒在掘砌進(jìn)入基巖均出現(xiàn)不同程度的淋水，隨著掘砌深度的增加，淋水量越來越大，460 m時(shí)淋水量超過了100 m3/h，普通法施工難以就續(xù)，最終采用了凍結(jié)法。

該處理井井筒設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2.2 該處理井水文孔設(shè)計(jì)

該處理井水文孔布置在隔溫孔與井壁之間，距井心5.15 m，水文孔具體設(shè)計(jì)見圖1。

表1 核桃峪煤礦回風(fēng)立井凍結(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)表

圖1 水文孔位置圖

該處理井井筒檢查孔地質(zhì)柱狀圖及水文資料表明，井筒－430.2 m ～ －467.8 m，－489.6 m ～ －511.8 m 與 －678.8 m ～－719 m為細(xì)砂巖，在水文孔設(shè)計(jì)中，可以把細(xì)砂巖視為不透水層，－467.8 m ～ －489.6 m 與 －511.8 m ～ －676.8 m 為粗砂巖，為主要含水層。掘砌單位從－460 m施工到－719 m時(shí)，大約需要4個(gè)月，下部含水層肯定能滿足開挖條件，不考慮設(shè)水文孔。因此該井報(bào)道層只需設(shè)在－467.8 m～ －489.6 m與－511.8 m ～－676.8 m含水層中。若在－467.8 m～－489.6 m段設(shè)報(bào)導(dǎo)層，鉆孔下部偏斜率太大，水文孔無法下放。故該井筒水文孔報(bào)導(dǎo)層只能設(shè)在－511.8 m～－676.8 m含水層中，考慮施工進(jìn)度和成本，該井筒水文孔設(shè)計(jì)深度為521 m，鉆孔下部偏斜率控制在50‰以內(nèi)，過濾裝置設(shè)置在－512 m～－520.5 m，具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 水文孔結(jié)構(gòu)圖

2.3 該井筒水文孔實(shí)際應(yīng)用效果

該井筒凍結(jié)站于2011年11月20日正式開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，水文孔原始水位－275 m，2012年1月20日水文孔水位大幅度上升，水文孔因深度過大、地層擾動(dòng)等原因，最終沒有冒水，具體變化情況見圖3。

大家知道，當(dāng)水文孔水位明顯上升，同時(shí)測溫資料分析凍結(jié)壁厚已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，井筒就可以進(jìn)行試挖。從該井2012年1月25日測溫資料反映，凍結(jié)壁厚也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。故該井確定于1月25日進(jìn)行試挖，現(xiàn)該井筒正在正常施工中。雖然該井筒水文孔沒冒水，但水文孔水位變化資料為合理確定開挖日期提供了重要依據(jù)。

圖3 水文孔水位變化曲線圖

3 結(jié)語

水文孔是觀測井筒凍結(jié)發(fā)展情況的一只眼睛，處理井水文、地質(zhì)情況比較復(fù)雜，沒有這只眼，我們就可能看錯(cuò)凍結(jié)發(fā)展情況，做出誤判，而出現(xiàn)凍結(jié)保守井筒凍實(shí)或盲目開挖井筒透水的問題，這在以往的處理井施工中是出現(xiàn)過的。

所以，本人希望所有處理井凍結(jié)工程的設(shè)計(jì)者都能在處理井中布置合適的水文孔。