一种井筒凿井水害防治方法与流程

1.本发明涉及煤矿井下安全领域，具体涉及一种井筒凿井水害防治方法。


背景技术：

2.井筒被称为矿井的咽喉，是井工矿山人员、装备出入井，矿井通风的通道。目前井筒主要建井方式有普通法、冻结法、沉井法、钻井法等。针对需要穿过含水岩层的井筒，如采用普通法凿井，常选用注浆法或疏排法预治理井筒水害。注浆法会占用大量井筒凿井时间，且针对一些富水弱渗的特殊地层注浆成本高，注浆效果也往往不理想。地面疏排主要是在井筒周边向下打若干疏排孔，通过钻孔的抽排作用，整体降低井筒位置的水位，来治理井筒水害，比如中国发明专利cn104533519b：立井井筒通过强含水厚岩层时涌水水害的治理方法。采用地面疏排降水抽水设备或抽水管底需安放至含水层底，成本高，技术难度较大，往往仅适用于含水层埋深较浅的工况。针对含水层埋深大，且处于井底段的工况，地面疏排法不适用。中国专利cn109026010b：一种矿山渗井注浆型凿井施工方法，其公开了一种利用含水层接力疏放来治理井筒水害的方法，这种施工方法，采用接力疏放施工难度大，工序多次倒换，不适用于多层含水层相对集中的工况。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种井筒凿井水害防治方法，其在井筒凿井过程中，利用井下疏排孔对含水层水进行提前、有效疏放，实现打干井，保证凿井过程不发生水害事故。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供一种井筒凿井水害防治方法，包括以下步骤：
6.s1、在井筒未掘进至井底段各含水岩层前，通过井下已施工的巷道，向井筒井底设计位置掘进，并在井筒井底外围施工环形巷道；
7.s2、采用井筒涌水量预计常用方法，计算一个半径等于环形巷道半径的井筒穿过井底段各含水岩层的正常涌水量和最大涌水量；
8.s3、在井下环形巷道附近设置临时排水系统并布置排水管路，排水系统的排水能力不低于步骤s2中预测的最大涌水量；
9.s4、在井底的环形巷道中竖直向上施工若干疏排孔并利用疏排孔进行井筒周边含水层水位疏降；
10.s6、含水层的水被井下疏排孔有效疏排后，井筒穿过含水层掘进；
11.s7、井筒掘进通过最下一个含水岩层，井壁支护完成且充分凝固后，关闭井下的疏排孔，对井下环形巷道采用水泥浆进行充填处理。
12.优选地，步骤s1中，环形巷道设在井筒井底外围，距离设计井壁6-10m，环形巷道宽度3m，高度4m，保证能够安放井下坑道钻机。
13.优选地，采用的井筒涌水量预计常用方法包括解析法、数值计算方法以及比拟法。
14.优选地，疏排孔需按照《煤矿安全规程》安装孔口管、进行耐压试验以及安装防喷阀门。
15.优选地，疏排孔在疏降的过程中，需观察单孔水量并进行适当修正，具体方法为：
16.当水量数据趋于稳定，但一直呈现满孔淌流的状态，则在疏排孔间隔位置增加施工疏排孔；
17.当仅有部分疏排孔一直呈现满孔淌流的状态，则在该部分各疏排孔周边增加施工疏排孔；
18.当各疏排孔均不呈现满孔疏排的状态时，则说明疏排孔施工数充足，同时也说明含水层已被有效疏排。
19.本发明的有益效果在于：本发明通过在井下井筒周边位置向上施工若干个疏排孔，对井下进行疏排，来防治凿井水害，在井筒凿井过程中，井下疏排孔对含水层水进行提前、有效疏放，实现打干井，保证凿井过程不发生水害事故；本发明利用井下疏排的思路，当矿井井下已有接近井底巷道时，完全适用于埋深大、距离井底段近的含水层水害治理；本发明原理简单、可操作性较强，针对适用工况的井筒水害治理效果好。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的环形巷道的位置示意图；
22.图2为本发明实施例提供的疏排孔在环形巷道上的位置分布图。
23.附图标记说明：
24.1、环形巷道；2、疏排孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1-2所示，一种井筒凿井水害防治方法，包括以下步骤：
27.s1、在井筒未掘进至井底段各含水岩层前，通过井下已施工的巷道，向井筒井底设计位置掘进，并在井筒井底外围，距离设计井壁6-10m施工环形巷道1，环形巷道1根据井底位置岩层结构情况，采用适当的支护方式,巷道宽度3m，高度4m，保证能够安放井下坑道钻机；
28.s2、采用解析法、数值计算方法或比拟法等井筒涌水量预计常用方法，计算一个半径等于环形巷道1半径的井筒穿过井底段各含水岩层的正常涌水量、最大涌水量；
29.s3、在井下距离环形巷道1适当距离的位置设置临时排水系统，并布置管路，把水排放至地面，排水系统的排水能力不低于步骤s2中预测的最大涌水量；
30.s4、在井底的环形巷道1中竖直向上施工疏排孔2，疏排孔2需按照《煤矿安全规程》安装孔口管、进行耐压试验及安装防喷阀门，设计疏排孔24-12个，具体疏放钻孔的数量根据后期疏排过程出水量数据确定；
31.s5、利用井下疏排孔2进行井筒周边含水层水位疏降，疏降过程中疏排孔2孔口阀门连接疏水管路，管路连接至临时排水系统的水仓；疏排孔2疏降的过程中，需观察单孔水量，如水量数据趋于稳定，但一直呈现满孔淌流的状态，则在疏排孔2间隔位置增加施工疏排孔2；如仅有部分疏排孔2一直呈现满孔淌流的状态，则在此部分各疏排孔2周边增加施工疏排孔2；有当各疏排孔2均不呈现满孔疏排的状态时，则说明疏排孔2施工数充足，同时也说明含水层已被有效疏排；
32.s6、含水层的水被井下疏排孔2有效疏排后，井筒穿过含水层掘进，掘进过程中将不会发生水害事故；
33.s7、井筒掘进通过最下一个含水岩层，井壁支护完成且充分凝固后，关闭井下的疏排孔2，对井下环形巷道采用水泥浆进行充填处理。
34.本发明利用井下疏排的思路，当矿井井下已有接近井底巷道时，完全适用于埋深大、距离井底段近的含水层水害治理；本发明原理简单、可操作性较强，针对适用工况的井筒水害治理效果好。
35.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.一种井筒凿井水害防治方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在井筒未掘进至井底段各含水岩层前，通过井下已施工的巷道，向井筒井底设计位置掘进，并在井筒井底外围施工环形巷道(1)；s2、采用预计井筒涌水量的常用方法，计算一个半径等于环形巷道(1)半径的井筒穿过井底段各含水岩层的正常涌水量和最大涌水量；s3、在井下环形巷道(1)附近设置临时排水系统并布置排水管路，排水系统的排水能力不低于步骤s2中预测的最大涌水量；s4、在井底的环形巷道(1)中竖直向上施工若干疏排孔(2)并利用疏排孔(2)进行井筒周边含水层水位疏降；s6、含水层的水被井下疏排孔(2)有效疏排后，井筒穿过含水层掘进；s7、井筒掘进通过最下端一个含水岩层，井壁支护完成且充分凝固后，关闭井下的疏排孔(2)，对井下环形巷道(1)采用水泥浆进行充填处理。2.如权利要求1所述的一种井筒凿井水害防治方法，其特征在于，步骤1中，步骤s1中，环形巷道(1)设在井筒井底外围，距离设计井壁6-10m，环形巷道(1)宽度3m，高度4m，保证能够安放井下坑道钻机。3.如权利要求1所述的一种井筒凿井水害防治方法，其特征在于，步骤s2中，采用的井筒涌水量预计常用方法包括解析法、数值计算方法以及比拟法。4.如权利要求1所述的一种井筒凿井水害防治方法，其特征在于，步骤s4中，疏排孔(2)按照《煤矿安全规程》安装孔口管、进行耐压试验以及安装防喷阀门。5.如权利要求1所述的一种井筒凿井水害防治方法，其特征在于，步骤s4中，疏排孔(2)在疏降的过程中，需观察单孔水量并进行适当修正，具体方法为：当水量数据趋于稳定，但一直呈现满孔淌流的状态，则在疏排孔(2)间隔位置增加施工疏排孔(2)；当仅有部分疏排孔(2)一直呈现满孔淌流的状态，则在该部分各疏排孔(2)周边增加施工疏排孔(2)；当各疏排孔(2)均不呈现满孔疏排的状态时，则说明疏排孔(2)施工数充足，同时也说明含水层已被有效疏排。

技术总结
本发明公开了一种井筒凿井水害防治方法，具体补助主要包括井底绕巷掘进、涌水量预测、井底临时排水系统构建、井下向上竖直疏排孔钻孔、井下疏排、井筒穿过含水层掘进、关闭疏排孔以及井底绕巷充填：本发明通过在井下井筒周边位置向上施工若干疏排孔来对井下进行疏排，进而防治凿井水害，在井筒凿井过程中，井下疏排孔对含水层水能够进行提前、有效疏放，实现打干井，保证凿井过程不发生水害事故。保证凿井过程不发生水害事故。保证凿井过程不发生水害事故。


技术研发人员：惠金卫 马小卫 王言龙 李承东 魏刚 党满 赵辉 佐明明 裴满强 黄付军 何继龙 刘志强 钱自卫
受保护的技术使用者：华亭煤业集团有限责任公司
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/16