一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法与流程

1.本发明涉及煤田矿井涌水点疏水钻孔施工技术领域，尤其涉及一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法。


背景技术：

2.矿井一般采用立井、斜井混合式开拓，其中立井为主井，担负提煤任务，副斜井主要担负辅助提升兼作安全通道，坡度-28
°
左右，井筒处在砾石含水层之中。在雨季大范围强降雨，地下水位上涨，地下含水层水、断层裂缝水和老空积水从各种通道和岩层裂缝汇集渗透进入副斜井，当斜井筒井壁在砾石含水层挤压下出现破裂时，就成为地下含水层水大量涌入井筒的突水点，短时间内矿井内水量急剧增多。长时间井筒涌水，会导致井壁砂砾石中泥砂被涌水冲走，涌水通道逐渐增大，当进入副斜井的水超过正常排水能力时，就会酿成水灾。不仅严重破坏副斜井正常的运输和生产，还威胁了人民的生命财产安全。
3.为解决矿井堵漏问题，目前常用的有动水注浆方法和静水注浆方法，但对出水量较大的巷道突水治理，采用动水注浆方法治理，难度大，国内外尚无先例；如采用静水注浆方法，只能等到井巷被淹没，这对矿井来说，损失巨大。由于副斜井一旦发生特大突水点，其涌水量巨大，目前尚无经济有效的快速施工和治理方法。
4.因此，提出一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法，实现了斜井筒特大突水点快速疏干并修复破损的斜井筒，彻底解决斜井筒涌水、渗水问题，恢复矿井正常的生产。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法，包括以下步骤：
8.s101.施工参数种类确定步骤：基于斜井筒突水点，确定疏水钻孔施工参数种类；
9.s201.参数实施确定步骤：确定各个施工参数的实施方式；
10.s301.斜井筒注浆养护步骤：对斜井筒所在的砂砾石含水层进行疏放，减小副斜井出水点的水量，当副斜井涌水点水量降到第一标准值以下后，在副斜井涌水点附近施工仰拱并进行井筒壁后注浆，从而将副斜井涌水点的涌水量降到第二标准值以下，完成治理。
11.可选的，s101中施工参数种类包括：疏水钻孔布置范围与间距；钻孔数量；钻孔尺寸和结构。
12.可选的，s201中的疏水钻孔布置范围与间距的实施具体内容为：
13.以突水点为中心，在井筒两侧距离斜井筒l
1 m位置为起点钻孔，疏水钻孔按间距l
2 m设置，向井底方向各打一排疏水孔，为第一排疏水孔。
14.可选的，s201中根据疏水的速度和效果，在第一排疏水孔内侧l
3 m处增加一排疏
水孔，其孔间距与第一排疏水孔相同或相近，但与第一排疏水孔呈错位排列，为第二排疏水孔。
15.可选的，s201中的疏水钻孔尺寸和结构的实施具体内容为：
16.疏水钻孔从地面向下无岩芯推进，从上到下孔径由大变小，疏水钻孔深度以见基岩为准。
17.可选的，s201中采用三级钻孔、三级套管，上面两段套管为实管，最下一段为栅管。
18.可选的，s201中的疏水钻孔数量的实施具体内容为：
19.疏水钻孔数量设置根据副斜井涌水量采用大井法计算确定，具体过程为：
20.先期布置多个疏水钻孔，后根据疏水效果增加疏水钻孔，进行共同疏水，当降低斜井筒所在的砂砾石含水层水位，减小副斜井突水点的涌水量，当副斜井涌水量降到第一标准值以下时，停止增加疏水钻孔。
21.可选的，s301中斜井筒的仰拱施工的具体内容为：
22.当副斜井涌水量降到第一标准值以下时，在所有疏水钻孔共同疏水的同时，在涌水点附近从斜井筒内用钢筋混凝土仰拱施工，在涌水点上下垂直l
4 m的范围内预埋注浆管。
23.可选的，仰拱施工结束并养护t天后，对预埋的注浆管进行井筒壁后注浆，从而将副斜井涌水点的涌水量降到第二标准值以下。
24.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法：采用群孔抽水、疏水降压，先降低突水点周围砾石含水层水位，在出水量很小时，从斜井筒内仰拱注浆封堵，操作容易，封堵效果好。
附图说明
25.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明提供的一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法流程图；
27.图2为本发明具体实施例提供的疏水钻孔排列布置图；
28.其中：1-疏水钻孔，2-突水点。
具体实施方式
29.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。
30.参照图1所示，本发明公开了一种斜井筒突水点疏水钻孔施工及治理方法，包括以下步骤：
31.s101.施工参数种类确定步骤：基于斜井筒突水点，确定疏水钻孔施工参数种类；
32.s201.参数实施确定步骤：确定各个施工参数的实施方式；
33.s301.斜井筒注浆养护步骤：对斜井筒所在的砂砾石含水层进行疏放，减小副斜井出水点的水量，当副斜井涌水点水量降到第一标准值以下后，在副斜井涌水点附近施工仰拱并进行井筒壁后注浆，从而将副斜井涌水点的涌水量降到第二标准值以下，完成治理。
34.进一步的，s101中施工参数种类包括：疏水钻孔布置范围与间距；钻孔数量；钻孔尺寸和结构。
35.更进一步的，s201中的疏水钻孔布置范围与间距的实施具体内容为：
36.以突水点为中心，在井筒两侧距离斜井筒l
1 m位置为起点钻孔，疏水钻孔按间距l
2 m设置，向井底方向各打一排疏水孔，为第一排疏水孔。
37.具体的，l
1 m可为15
±
1m，l
2 m可为10
±
1m。
38.进一步的，s201中根据疏水的速度和效果，在第一排疏水孔内侧l
3 m处增加一排疏水孔，其孔间距与第一排疏水孔相同或相近，但与第一排疏水孔呈错位排列，为第二排疏水孔。
39.具体的，l
3 m可为3～5m。
40.进一步的，s201中的疏水钻孔尺寸和结构的实施具体内容为：
41.疏水钻孔从地面向下无岩芯推进，从上到下孔径由大变小，疏水钻孔深度以见基岩为准。
42.进一步的，s201中采用三级钻孔、三级套管，上面两段套管为实管，最下一段为栅管。
43.更进一步的，孔径结构根据地层及实际施工灵活掌握，如果施工容易，也可采用二级孔径、二级套管，则上段为实管，下段为栅管。
44.进一步的，s201中的疏水钻孔数量的实施具体内容为：
45.疏水钻孔数量设置根据副斜井涌水量采用大井法计算确定，具体过程为：
46.先期布置多个疏水钻孔，后根据疏水效果增加疏水钻孔，进行共同疏水，当降低斜井筒所在的砂砾石含水层水位，减小副斜井突水点的涌水量，当副斜井涌水量降到第一标准值以下时，停止增加疏水钻孔。
47.具体的，第一标准值可为50m3/h。
48.进一步的，s301中斜井筒的仰拱施工的具体内容为：
49.当副斜井涌水量降到第一标准值以下时，在所有疏水钻孔共同疏水的同时，在涌水点附近从斜井筒内用钢筋混凝土仰拱施工，在涌水点上下垂直l
4 m的范围内预埋注浆管。
50.具体的，l
4 m可为65m。
51.进一步的，仰拱施工结束并养护t天后，对预埋的注浆管进行井筒壁后注浆，从而将副斜井涌水点的涌水量降到第二标准值以下。
52.具体的，t天可为26-30天，第二标准值可为6m3/h。
53.更进一步的，从地面向下，钻孔分0-30m，30-60m及60-85m；钻孔直径依次为φ500mm，φ420mm和φ355mm，套管直径依次为φ426mm，φ377mm和φ325mm；
54.疏水钻孔深度以见基岩(约85m)为准；
55.副斜井涌水点水量降到50m3/h以下后，在涌水点上30m～涌水点下35m，共65m的范围内用钢筋混凝土仰拱施工，并预埋φ60mm注浆管。
56.本发明以突水点为中心，在斜井筒两侧向井深方向，各设置2～3排疏水钻孔，钻孔纵向间距10
±
1m，横向间距3～5米，错位排列，钻孔从地面向下无岩芯推进，采用三级钻孔、三级套管，从上至下孔径由大变小，钻孔深度以见基岩为准，上两段套管为实管，下段为栅管；疏水钻孔成排错列，共同疏水，可以快速降低砂砾石含水层水位，达到降低斜井筒涌水量的目的；钻孔数量根据涌水量采用大井法计算确定，先期布置若干个疏水钻孔，根据疏水效果增加若干钻孔，可避免不必要的浪费；采用群孔抽水、疏水降压，降低突水点周围砾石含水层水位，在出水量50m3/h时，从斜井筒内仰拱施工，预埋注浆管养护一个月，然后注浆封堵，操作容易，封堵效果好。
57.在一个具体实施例中，以河南某煤矿副斜井涌水为例，参照图2所示，进一步说明本发明提供的煤矿斜井筒特大突水点疏水钻孔快速施工及治理方法。
58.因全省大范围大气降水沿第四系表土层渗入井筒，导致副斜井涌水量持续增加，副斜井井筒124m处破裂突水(突水点2)，第四系砂砾石中泥砂被涌水冲走，涌水通道逐渐增大，因补给水源充足，涌水量越来越大，二十多天后涌水量持续增大并稳定至2300m3/h。长时间井筒涌水，给副斜井运输及矿井安全带来严重威胁。因此，围绕副斜井涌水点，在副斜井井筒两侧地面，先期布置18个疏水钻孔1，后增加了6个疏水钻孔1，共布置24个疏水钻孔1共同疏水，当副斜井涌水点水量降到50m3/h以下后，在涌水点上30m～涌水点下35m，共65m的范围内施工钢筋混凝土仰拱，并预埋φ60mm注浆管。仰拱施工结束并养护28天后，在副斜井涌水点上30m～涌水点下35m，共65m的范围内进行井筒壁后注浆，从而将涌水点水量降到6m3/h以下。表1为疏水钻孔坐标及孔深：
59.表1疏水钻孔坐标及孔深
[0060][0061]
本次工程自2021年10月12日开始，至2021年12月29日结束，历时79天，共施工24个疏水钻孔，钻孔深度、终孔层位、孔径结构、套管长度均符合设计要求。
[0062]
工程效果：本次工程共施工疏水钻孔24个，总进尺2140m。通过抽水，副斜井井筒124m处(第二个躲避硐处)以上及以下20m范围内不再有水涌出，达到了预期的效果，缓解了井下排水的压力，为井筒修复及下一步治理创造了良好的施工条件。
[0063]
对所公开的实施例的上述说明，按照递进的方式进行，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。