分析了礦井突水的原因，提出采用壁間灌漿技術，達到理想的水控目的，具有顯著的水控效果，具有一定的參考意義，接下來小編簡單介紹一篇優秀礦井論文。

　　0.井筒概況

　　某礦井田含水層(組)水由新生界松散砂層孔隙水、基巖砂巖裂隙水和灰巖巖溶裂隙水組成。第四系新地層厚度150m-394m，平均厚度295m，在井筒及其附近厚度約為330m，共有四個含水層、三個隔水層，自上而下相間分布。四含直接覆蓋在基巖風化帶之上，富水性不均一。回風井筒凈直徑Φ8.3m，設計累深1046.0m。累深369m以上為凍結段，井壁為復合鋼筋砼井壁。其下井壁為素砼井壁。 回風井松散層厚328.65m，共有4個含水層。2008年12月15日回風井突水并逐漸增大。12月16日涌水量27.6m3/h，至12月20日達87m3/h，然后穩定在80m3/h。涌水中含有較少量泥砂，水質類型為K++Na+-Cl型。

　　出水段水溫為25℃±。本區恒溫帶深度為30m，溫度為16.8℃。平均正常地溫梯度值2.83℃/100m，回風井“四含”底界328.65m，按公式t=16.8+2.83/100(H-30)。(t-溫度，H-深度)求得25.3℃。

　　從水質、水量及溫度特征可見：突水水源為新地層混合水，但第四含水層薄(工廣區域厚度0 ～3.15m)且含水性弱，即其主要為第三含水層孔隙水。

　　1.井壁破裂特征與機理

　　1.1井壁受力分析

　　近年來，徐淮礦區凍結法施工的立井，在凍結壁解凍之后，井壁有關位置不同程度地均出現了裂縫，嚴重者涌水淹井。經歸納井壁主要受到5種外力作用：①在重力作用下，沖積層產生側向水平作用力，水平地壓對井壁產生影響;②該礦區處于平原南端，新構造運動活躍產生的地質構造應力對井筒產生影響;③內外井壁溫度不一致，溫度的變化引起井壁縱向、切向應力發生變化;④井壁本身受到井塔、井筒裝備及井壁重量的影響，產生豎向應力⑤當沖積層下沉時，地層沉降對井壁產生垂直附加力。該礦回風井筒解凍后井筒發生了突水，主要原因井筒外壁一定深處產生了裂隙，水源從其裂隙突破進入壁間，然后從內壁注漿預埋管及井筒接茬縫突水。經分析：疏水沉降地層、井壁承受地壓、自重等而引起的外力，但這些并不是破壞回風井筒所特有的，在此可不作重點研究。因此溫度變化對其產生的影響——便成為一個不可忽視的因素(井壁溫度應力)。

　　1.2中性層位置的確定

　　凍結法施工的井壁澆筑一般是-10℃。凍結壁解凍后，井筒周圍的表土層溫度將升高。此時，表土要熱縮，而井筒卻要熱伸。這樣井筒與表土之間必然會產生較大的摩擦力。勢必井筒中表土段必產生一個平衡面的中性層(A—A)，即最危險截面。此層上方，井筒所受摩擦力向下，此層下方，井筒所受的摩擦力向上。

　　由于表土段井壁下方為堅硬巖層，故在此可假設基座不會發生向下的位移，于是中性層至基巖基座之間的井筒段沿豎直方向的變形量ΔL=0，由截面內力分析得-α△T(L-x)=0從而解得

　　R=α△TEA+-(1)

　　[(1)式中，E—彈性模量(33.0GPa);α—熱膨脹系數(1.0×10-5);A—井壁內外橫截面積[1/4π(D2-d2)=27.59m2;ΔT—溫差(℃);N(s)—內應力]。聯立求解式(2)、(4)、(5)，經整理并代入朱集東礦回風井的具體參數可得

　　k′2-0.2628001k′-(0.8122838+0.0357504ΔT)=0 (2)

　　回風井進入井底車場施工后，掘進工作面由于受地熱的影響而溫度較高(巖溫40℃±)。受此影響，表土段井壁的溫度相應也較高，通常在20℃±。在此，取中性層的井壁平均溫度為20℃，則此處的溫差ΔT=20℃-(-10℃)=30℃，解式(2)得k′=1.25。因此，中性層位置由式(2)代入數據得X=280.3m�？梢�，突水大量過水斷面在此深度。

　　2.注漿方案設計

　　該井筒出水點特征：出水點多而分散、水源連通性強、靜水壓力較小。若進行壁后帷幕注漿，切斷含水層與井壁之間的水力聯系，難度大且費用高。因此采用壁間注漿，分兩步進行：第一步封堵明顯出水點;第二步進行壁間注漿。

　　(1)注漿總形式：封堵兩處明顯出水點(累深355.5m、180m)→進行壁后充填加固(采用上行式)。

　　(2)鉆孔布置方式：加固累深350～50m，每60m一個段高(累深350m、290m、230m、170m、110m、50m)，每排均勻布置4個孔，方向垂直井壁。

　　(3)鉆孔深度及結構：鉆孔深度以穿過內壁不得大于100mm(雙層聚乙烯塑料板不大于100mm);造孔(YT-28型風鉆，Ф42mm鉆頭，孔深500mm)→送注漿管(纏麻，Ф42×550mm的注漿管，外帶馬牙扣)→鉆至設計孔深(Ф28mm鉆頭)。注漿管外露長度不得超過50mm。

　　(4)工藝流程：

　　總工藝流程：布置注漿站→安裝設備→試驗→調整設備→挖補井壁裂隙(挖“V”型槽，水膠泥封裂隙，不堅固井壁全部挖出，并封堵嚴密，糊縫水泥、水玻璃比采用1：1～1：0.5)→開鉆。

　　單孔注漿工藝流程：開孔→安裝孔口管→掃孔并鉆到設計深度→測涌水量→壓水試驗(靜水壓力的1.5～2倍，最大注漿壓力控制在3Mpa，基巖段注漿壓力最大為2.0Mpa，穩定10min)→制備漿液→注漿→(結束)清洗注漿管路。

　　(5)注漿材料與漿液配比。

　　水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿兩種。水泥為P.o42.5普通硅酸鹽，水玻璃為40～45Beˊ，模數為2.8～3.2，單液水泥漿濃度在1：1～0.6：1范圍內，原則上按先稀后濃，水泥漿和水玻璃雙液漿的體積比按現場需要在1：0.4～1：1范圍內現場調節。對出水量較小注漿孔接好注漿系統，先壓水試驗，依據壓水情況，確定漿液的起始濃度;對出水量較大鉆孔可直接進行制漿、注漿，用雙液漿堵水;壁間充填加固注漿以單液水泥漿為主。

　　(6)注漿結束標準。

　　單孔注漿結束標準是達到設計的注漿壓力或距工作盤較遠處漏漿;總注漿工程結束標準：井筒內無明顯涌水點。

　　(7)封孔及廢孔的處理。

　　注漿達到設計壓力，采取間歇注漿或注雙液漿，待注漿孔能穩住設計的注漿壓力停止注漿，拆除孔口球閥后，把孔口管悶蓋上緊。對打出的干孔用水膠泥或樹脂封住。

　　3.存在問題及建議

　　(1)回風井井筒解凍后內壁大量出水，說明外井壁有大量滲透水裂隙。為防止裂隙進一步擴大，加強回風井水文地質跟蹤調查，進行必要的水溫測試、水質化驗。從動態上把握涌水水源變化。

　　(2)目前四個井筒(風井、副井、回風井、主井)解凍后壁基之上部位都有不同程度出水，通過壁間注漿，涌水量控制在6m3/h以下，治水效果顯著。

　　(3)中性層危險截面的形成，可很好地解釋在凍結立井施工中上層井壁不斷出現水平裂隙問題。因此提高井壁強度設計時應考慮到：增加中性層壁厚，且其上下一定范圍內采用較高標號混凝土。 [科]

　　【參考文獻】

　　[1]高磊.礦山巖石力學[M].北京：機械工業出版社，1987.

　　[2]黃定華等.淮北臨渙礦區立井井壁破裂機理及治理技術的研究.淮南礦業學院，1994.5.

　　閱讀期刊：非金屬礦

　　《非金屬礦》(雙月刊)1974年創刊的，國內外公開發行的全國性建材技術期刊，主要報道國內外非金屬礦以及建材原材料礦產等開發利用、制品、選礦深加工、采礦以及當前行業管理、設備研制、市場等方面的有關論文、科技成果、生產經驗、綜合評述等。