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[摘要]立井井筒施工过程中，遇到涌水量超过20 m3/h的含水层时，一般采用工作面预注浆法通过。而工作面预注浆法需通过浇筑止浆垫、止浆垫养护、钻孔探水、预注浆等施工过程，一般情况下需耗费工期30天以上甚至更多。本文介绍了安阳大众煤业有限责任公司1.2 Mt年改扩建项目新副立井快速通过基岩风化带含水层的一些经验，为以后立井类似情况经济、快速施工提供借鉴和参考。
[关键字]立井 风化带 导水管 壁后注浆
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-300-2
1工程概况
河南永煤集团安阳大众煤业有限责任公司位于安阳县铜冶境内，该项目新增生产能力0.9Mt/a，服务年限40a ，主要系统生产能力满足1.2Mt/a要求。采用立井、两水平上下山开拓。新设计副井筒采用普通法施工，设计净径6.5m，深度751.5m。根据井检孔所揭露的地层，自下而上有：石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子，石千峰组；新生界新近系、第四系。根据新副井井检孔地质报告，井筒预计涌水量合计为540m3/h，其中新生界土层和基岩风化带风化带厚度为39.91m，不含水，井筒涌水主要集中在垂深180m以下。新副井井筒防治水确定采用采用全直孔的地面预注浆，注浆布置6个注浆孔，圈径为Ф=9.5 m，注浆深度55～760m。
新副井施工掘进到37m，井筒底板出矸完毕，清底时发现一个钻孔残眼向上涌水，经井下实测，残孔涌水量为18.09m3/h，随即停止施工，分析涌水原因、确定下部施工方案。
2涌水水源分析和施工方案选择
结合井下实测及新副井井检孔地质报告，考虑井筒55～760m已进行地面预注浆，且累深44.94m以下为一单层层厚达20.42m的泥岩岩层，可以确定涌水水源来自累深38.72～43.64m段4.92m厚的粗粒砂岩层以及其下部1.30m的粉砂岩层，该段砂岩垂直裂隙发育，线裂隙率最大达8～14条/m，属风化基岩段裂隙水。
对于井筒掘进过程中穿过含水层，一般采用如下两种方案：
方案Ⅰ。工作面预注浆法。即在井筒掘进工作面铺设滤水层和施工混凝土止浆垫，预设孔口管，待止浆垫养护达强后，施工注浆钻孔对含水层裂隙进行注浆封堵治水后再破除止浆垫转入井筒继续掘砌，浆液材料一般采用水泥单液浆及水泥-水玻璃双液浆，该方案一般预计工期30～50天。
方案Ⅱ。强行通过法。在确保井筒排水能力情况下，继续掘进，采取可靠的导水措施，确保井壁混凝土砌筑质量，待井筒穿过含水层进入稳定隔水层后，进行壁后注浆，对壁后空隙进行充填，对含水层裂隙进行封堵治水。
经与建设、监理单位共同分析，考虑该含水层埋深较浅、厚度较薄（粗砂岩4.92m，粉砂岩1.30m）、静水压力较小的特点，且井筒累深55m以下已进行地面预注浆，再加上采用工作面预注浆法工期较长，费用较高，最终确定采用强行通过法继续掘进，穿过该段含水层后再采取壁后注浆治水的方案。
3防治水措施
3.1导水措施
井筒掘砌施工过程中，随着含水层的进一步揭露，井筒涌水逐步加大，最大达到53.9m3/h左右后井筒涌水量逐渐稳定。涌水集中在井筒北—西北-西南部7～10m的砂岩裂隙，裂隙以垂直裂隙为主且互不连通。为防止砌壁时灰浆不被井帮涌水冲走，主要采取如下措施确保井壁混凝土砌筑质量：
（1）砌壁前，在涌水量大的集中出水裂隙处采用风钻钻眼，眼深500mm，插入长普通橡胶软管将水导出模板底口，为确保导水效果，眼口用棉纱、小木楔固定，使用此办法实际操作过程中，共打眼9个，导水量达50%；
（2）在分散出水的井帮采用建筑用竹笆紧贴井帮依次排开，竹笆长4000mm、宽400mm，敷设时露出模板下口200mm，便于下一模鱼鳞搭接。导水软管放在竹笆和井帮之间，防止浇筑混凝土时被冲落或挤压，影响导水效果。竹笆固定采用风钻在井帮钻眼（眼深300mm），砸入木楔后，用6#铁丝固定竹笆。井帮分散涌水在竹笆和井帮之间的缝隙中导出；混凝土砌筑时，为防止灰浆从竹笆缝隙流出，同时也防止涌水从竹笆缝隙中流入模内，在竹笆外再敷设一层彩条防雨布，确保混凝土的浇筑质量。
导水管布置示意图见图1。施工中，导水软管每模依次下接，竹笆依次向下鱼鳞搭接，工作面涌水选用BQS50-60-15型防爆电潜泵直接排水至井口，直至井筒掘砌进入稳定泥岩后停止掘进。
3.2壁后注浆
井筒掘砌采用强行通过法穿过风化带含水层后，井筒涌水量逐渐稳定在53.9m3/h左右后。为改善工作面作业环境，确保下部井筒掘砌施工质量和加快施工进度。井筒掘砌至稳定隔水层后即对上段井壁进行壁后注浆治水，考虑井筒含水层段岩石主要以垂直裂隙为主，且涌水大部分通过上述导水措施导入井底，决定采取自下向上的方法进行注浆，注浆以封堵壁后围岩裂隙、堵水为主，兼加固井壁及其接茬。
注浆段高的确定：该段含水层实际揭露5m左右（垂深37～42m），主要影响垂深37～40.5m及40.5～44m二个段高井壁，考虑注浆可能会改变水路及范围，注浆高度确定为垂深35～46m的井筒。
浆液材料和配比：水泥选用P·O 42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃选用模数为：2.8～3.4，浓度为35～40Be。单液浆水灰比为1.5：1、1：1；双液浆：水玻璃与水泥浆体积比为0.5：1～0.7：1。
壁后注浆施工工艺：
（1）注浆设备和材料。注浆设备主要有钻进设备和注浆设备，分别为YT-29A型风钻和2ZBQ-6/12型煤矿用双液注浆泵。
（2）注浆流程：风钻打眼→材料准备→设备安装、接头→浆液配备→高压洗孔→注浆→清理。
（3）注浆顺序。注浆从低处往高处依次分段注浆施工，每个段高不超过3m。施工时，首先将导水软管与注浆管连接，以不超过0.2Mpa的压力依次注浆，封堵导水管；然后根据施工记录中井帮主要涌水部位，自下而上依次分段对井壁打眼并进行壁后注浆。
（4）注浆孔布置与施工方法。集中出水点：根据实际情况针对集中出水点采用点对点布孔，钻孔角度与井壁垂直，使用双液浆治理，封堵出水点的主要涌水通道；然后在集中出水点周围2m范围内布置第二圈注浆孔，注入单液水泥浆，对出水点周围岩层中的裂缝、空隙进行加固、填堵，使井筒与围岩间充填密实，形成一层挡水帷幕；井壁接茬漏水采用三花眼布置，孔间距0.7～1.5m，注入单液水泥浆，以充填接茬缝隙并对井壁接茬强度进行加固；对出水分散的地方，采用0.7～1.2m间距，注入单液水泥浆，主要是充填缝隙，封堵出水通道。利用吊盘作为工作面壁后注浆的工作台，注浆钻孔采用风钻钻眼时，针对含水层段岩石垂直裂隙发育，选用“十”字形钻头以减少卡钎现象。
注浆时，先注入适量清水进行冲孔试压，无异常时，即可注入水泥浆液，注入时先稀后浓，设计注浆终压为1.3MPa。
4结语
本次新副井自2012年5月24日揭露基岩风化带含水层，于5月30日采取强行通过法穿过含水层，导水措施可靠，井壁混凝土水泥浆漏失量小；壁后注浆前，井筒最大涌水量53.9m3/h，壁后注浆历时5天，注浆后井壁无淋水，治水效果明显。与工作面预注浆相比，做到了快速、经济、高效。
[关键字]立井 风化带 导水管 壁后注浆
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-300-2
1工程概况
河南永煤集团安阳大众煤业有限责任公司位于安阳县铜冶境内，该项目新增生产能力0.9Mt/a，服务年限40a ，主要系统生产能力满足1.2Mt/a要求。采用立井、两水平上下山开拓。新设计副井筒采用普通法施工，设计净径6.5m，深度751.5m。根据井检孔所揭露的地层，自下而上有：石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子，石千峰组；新生界新近系、第四系。根据新副井井检孔地质报告，井筒预计涌水量合计为540m3/h，其中新生界土层和基岩风化带风化带厚度为39.91m，不含水，井筒涌水主要集中在垂深180m以下。新副井井筒防治水确定采用采用全直孔的地面预注浆，注浆布置6个注浆孔，圈径为Ф=9.5 m，注浆深度55～760m。
新副井施工掘进到37m，井筒底板出矸完毕，清底时发现一个钻孔残眼向上涌水，经井下实测，残孔涌水量为18.09m3/h，随即停止施工，分析涌水原因、确定下部施工方案。
2涌水水源分析和施工方案选择
结合井下实测及新副井井检孔地质报告，考虑井筒55～760m已进行地面预注浆，且累深44.94m以下为一单层层厚达20.42m的泥岩岩层，可以确定涌水水源来自累深38.72～43.64m段4.92m厚的粗粒砂岩层以及其下部1.30m的粉砂岩层，该段砂岩垂直裂隙发育，线裂隙率最大达8～14条/m，属风化基岩段裂隙水。
对于井筒掘进过程中穿过含水层，一般采用如下两种方案：
方案Ⅰ。工作面预注浆法。即在井筒掘进工作面铺设滤水层和施工混凝土止浆垫，预设孔口管，待止浆垫养护达强后，施工注浆钻孔对含水层裂隙进行注浆封堵治水后再破除止浆垫转入井筒继续掘砌，浆液材料一般采用水泥单液浆及水泥-水玻璃双液浆，该方案一般预计工期30～50天。
方案Ⅱ。强行通过法。在确保井筒排水能力情况下，继续掘进，采取可靠的导水措施，确保井壁混凝土砌筑质量，待井筒穿过含水层进入稳定隔水层后，进行壁后注浆，对壁后空隙进行充填，对含水层裂隙进行封堵治水。
经与建设、监理单位共同分析，考虑该含水层埋深较浅、厚度较薄（粗砂岩4.92m，粉砂岩1.30m）、静水压力较小的特点，且井筒累深55m以下已进行地面预注浆，再加上采用工作面预注浆法工期较长，费用较高，最终确定采用强行通过法继续掘进，穿过该段含水层后再采取壁后注浆治水的方案。
3防治水措施
3.1导水措施
井筒掘砌施工过程中，随着含水层的进一步揭露，井筒涌水逐步加大，最大达到53.9m3/h左右后井筒涌水量逐渐稳定。涌水集中在井筒北—西北-西南部7～10m的砂岩裂隙，裂隙以垂直裂隙为主且互不连通。为防止砌壁时灰浆不被井帮涌水冲走，主要采取如下措施确保井壁混凝土砌筑质量：
（1）砌壁前，在涌水量大的集中出水裂隙处采用风钻钻眼，眼深500mm，插入长普通橡胶软管将水导出模板底口，为确保导水效果，眼口用棉纱、小木楔固定，使用此办法实际操作过程中，共打眼9个，导水量达50%；
（2）在分散出水的井帮采用建筑用竹笆紧贴井帮依次排开，竹笆长4000mm、宽400mm，敷设时露出模板下口200mm，便于下一模鱼鳞搭接。导水软管放在竹笆和井帮之间，防止浇筑混凝土时被冲落或挤压，影响导水效果。竹笆固定采用风钻在井帮钻眼（眼深300mm），砸入木楔后，用6#铁丝固定竹笆。井帮分散涌水在竹笆和井帮之间的缝隙中导出；混凝土砌筑时，为防止灰浆从竹笆缝隙流出，同时也防止涌水从竹笆缝隙中流入模内，在竹笆外再敷设一层彩条防雨布，确保混凝土的浇筑质量。
导水管布置示意图见图1。施工中，导水软管每模依次下接，竹笆依次向下鱼鳞搭接，工作面涌水选用BQS50-60-15型防爆电潜泵直接排水至井口，直至井筒掘砌进入稳定泥岩后停止掘进。
3.2壁后注浆
井筒掘砌采用强行通过法穿过风化带含水层后，井筒涌水量逐渐稳定在53.9m3/h左右后。为改善工作面作业环境，确保下部井筒掘砌施工质量和加快施工进度。井筒掘砌至稳定隔水层后即对上段井壁进行壁后注浆治水，考虑井筒含水层段岩石主要以垂直裂隙为主，且涌水大部分通过上述导水措施导入井底，决定采取自下向上的方法进行注浆，注浆以封堵壁后围岩裂隙、堵水为主，兼加固井壁及其接茬。
注浆段高的确定：该段含水层实际揭露5m左右（垂深37～42m），主要影响垂深37～40.5m及40.5～44m二个段高井壁，考虑注浆可能会改变水路及范围，注浆高度确定为垂深35～46m的井筒。
浆液材料和配比：水泥选用P·O 42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃选用模数为：2.8～3.4，浓度为35～40Be。单液浆水灰比为1.5：1、1：1；双液浆：水玻璃与水泥浆体积比为0.5：1～0.7：1。
壁后注浆施工工艺：
（1）注浆设备和材料。注浆设备主要有钻进设备和注浆设备，分别为YT-29A型风钻和2ZBQ-6/12型煤矿用双液注浆泵。
（2）注浆流程：风钻打眼→材料准备→设备安装、接头→浆液配备→高压洗孔→注浆→清理。
（3）注浆顺序。注浆从低处往高处依次分段注浆施工，每个段高不超过3m。施工时，首先将导水软管与注浆管连接，以不超过0.2Mpa的压力依次注浆，封堵导水管；然后根据施工记录中井帮主要涌水部位，自下而上依次分段对井壁打眼并进行壁后注浆。
（4）注浆孔布置与施工方法。集中出水点：根据实际情况针对集中出水点采用点对点布孔，钻孔角度与井壁垂直，使用双液浆治理，封堵出水点的主要涌水通道；然后在集中出水点周围2m范围内布置第二圈注浆孔，注入单液水泥浆，对出水点周围岩层中的裂缝、空隙进行加固、填堵，使井筒与围岩间充填密实，形成一层挡水帷幕；井壁接茬漏水采用三花眼布置，孔间距0.7～1.5m，注入单液水泥浆，以充填接茬缝隙并对井壁接茬强度进行加固；对出水分散的地方，采用0.7～1.2m间距，注入单液水泥浆，主要是充填缝隙，封堵出水通道。利用吊盘作为工作面壁后注浆的工作台，注浆钻孔采用风钻钻眼时，针对含水层段岩石垂直裂隙发育，选用“十”字形钻头以减少卡钎现象。
注浆时，先注入适量清水进行冲孔试压，无异常时，即可注入水泥浆液，注入时先稀后浓，设计注浆终压为1.3MPa。
4结语
本次新副井自2012年5月24日揭露基岩风化带含水层，于5月30日采取强行通过法穿过含水层，导水措施可靠，井壁混凝土水泥浆漏失量小；壁后注浆前，井筒最大涌水量53.9m3/h，壁后注浆历时5天，注浆后井壁无淋水，治水效果明显。与工作面预注浆相比，做到了快速、经济、高效。