上排下疏立井凿井新工艺

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1、上排下疏立井凿井新工艺-建筑技术　　1工程及地质概况　　焦家寨矿新建副立井是老矿改扩建开凿的立井。设计井深309m，其中冲积层厚52m，基岩257m。设计井筒荒径φ7.5m，净径φ6.5m.井壁为厚0.5m单层素混凝土结构。　　冲积层成分以砂砾石为主，岩性以灰岩为主，砂岩次之。在含水性较强的卵砾石层中充填有各粒级砂以及土质成分。卵砾石块径分布是上部较小，一般为20～40mm；中部（孔深26m左右）较大，钻孔取芯块径最大达300～320mm，最大块径可达1.0m以上；底部逐渐变小，一般在150～200mm左右。　　在冲积层以下，有薄层泥岩和深灰色石英粗砂岩，层厚为0

2、.45m；再下有厚6.69m的褐红色、杂色砂质泥岩，厚4.70m的褐红色粉砂岩；底部为厚2.72m的褐色泥岩。冲积层和基岩之间没有隔水层。　　当时（1988年11月）静止水位为28.27m.根据以上地质资料分析可以认为，在静止水位以下的砾石层和砂砾层、砂土含砾层都是含水层，岩石风化带为另一个含水层。同时也可以认为，由静止水位以下到稳定基岩以上为1个含水层。　　1988-11-20～1988-11-23，轩岗矿务局钻探队在副立井中检孔（布置在井筒荒径以内的井筒检查孔）进行两次降深的冲积层稳定流抽水试验，其成果见表1。由表1计算出井筒冲积层段的涌水量为：Q1=56.97m

3、3/h，Q2=54.60m3/h。表1焦矿副立井中检孔抽水试验成果　　2冲积层段的施工　　采用降水法凿井最大的难题是降水后期的残余水柱。能否消除残余水柱是十分关键的问题，过去曾采用过增加降水孔的方法。这种方法不但加大工程成本，而且只是减少残余水柱的高度，不能彻底消除。另外，也曾采取过增加降水孔深度的方法，这种方法也不奏效。　　彻底消除残余水柱的唯一可行的方法是，在井下有巷道的前提下，通过井心钻孔将残余水泄到井下。泄水的方法很简单，用软管虹吸或者用小型潜水泵把工作面的涌水导入井筒中的泄水套管内，详见图1.图1井筒冲积层段掘砌示意　　这样，在冲积层段采用降水法开凿井筒，能

4、够实现打干井。和其它特殊施工方法相比，具有工艺简单、设备少、投资省、工期短、省工、省力等优点。　　2.1降水法施工参数设计　　（1）降水孔数。根据井检孔水文资料进行计算，降水孔数为3个。　　（2）降水孔布置圈径。井筒荒径φ7.5m，考虑到钻孔在抽水时，地层中的部分细颗粒会随水流失，在钻孔周围会形成一定范围的空洞。在井筒掘砌过程中，如果遇到空洞，可能片帮。为了避免空洞和荒径沟通，以便在凿井期间凿井井架和钻井井架之间互不干扰，保证排水和凿井工作同时进行，降水孔布孔圈径确定为φ27m，以井筒中心为圆心。在此圆周上均匀布置3个降水孔，并将其中的1个孔布置在水流上方，其余两

5、孔分列两侧。　　（3）降水孔直径。孔径主要考虑要满足使用φ216～254mm的潜水泵抽水的需要，同时也要满足使用压风抽水的需要。降水孔滤水管的直径确定为φ273mm.降水孔直径定为426mm。　　（4）降水孔深度。根据井检孔资料，风化基岩底板为66.61m。考虑到潜水泵的进水口高度和钻孔孔底岩粉的沉淀，降水孔深度定为75m.　　2.2水文新资料3个降水孔在施工结束之后分别进行了降1孔、降2孔单孔抽水试验，同时也进行了3个孔的互相干扰抽水试验，其结果见表2～4。　　2.3井筒涌水量的计算根据3个降水孔抽水试验新获得的水文资料进行井筒涌水量的计算。　　2.3.1排水量

6、的计算降1孔和降2孔抽水试验结果表明，单位涌水量q=1.522～1.293L/（s.m），较原井检孔提供的设计依据q=0.293L/（s.m）大很多。又通过较长时间的3个孔干扰抽水，发现降水孔水位均降至含水层底板附近时表2降1孔抽水试验成果表3降2孔抽水试验成果表43个孔干扰抽水试验成果　　的总排水量（相对稳定时）为33.05L/s（118.98m3/h），井筒中心静水位降低了3.60m，井筒中心含水层厚度为10.95m。采用如下两种不同的方法计算井心水位降至含水层底板时的排水量。　　（1）q=f（S）（S为水位降，m）曲线呈斜直线下降时，排水量为　　（2）q=f（S

7、）曲线呈斜直线下降时，排水量为Q=Q0S1/S0≈361.90m3/h　　式中：Q为井筒中心静水位降到含水层底板时所要达到的排水量，m3/h；H为含水层厚度，H=10.95m；S1为打干井时水位降低值，S1=10.95m；S0为干扰抽水试验时的水位降低值，S0=3.6m；Q0为干扰抽水试验时总的排水量，Q0=118.98m3/h。取两种方法的算术平均值，即Q=289.23m3/h。计算结果表明，要达到冲积层段打干井的目的，3个降水孔总排水量要达到289.23m3/h.根据选用的潜水泵能力，3个孔排水量达不到上述要求。如果完全依靠降水孔排水，需要再增加