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矿井竖井施工排水与治水技术

作者: 时间:2019-10-08 10:00

在竖井施工中,地下水常给掘砌工作带来很不利的影响,如恶化作业条件,减慢工程进度,降低井壁质量,增加工程成本,甚至造成淹井事故,拖长整个建井工期。因此,对水的治理,需采取有效措施,将井内涌水量减少到最低限度。

井筒施工前,应打检查钻孔,详细了解井筒所穿过岩层的性质、构造及水文情况,含水层的数量、水压、涌水量、渗透系数、埋藏条件以及断层裂隙、溶洞、采空区和它们与地表水的联系情况资料,为选择治水方案提供依据,做到对地下水心中有数。

对水的治理,可归纳为二类:

一是在凿井前进行处理。设法堵塞涌水通道,减少或隔绝向井内涌水的水源,采取地面预注浆、井外井点降水、井内钻孔泄水等,使工作面疏干。

另一种是在凿井过程中,采用壁后、壁内注浆封水、截水和导水等方法处理井筒淋水,用吊桶或吊泵将井筒淋水和工作面涌水排到地面。

当井筒通过含水丰富的岩层时,上述两种方法有时还需同时兼用。根据我国建井实践表明,井筒涌水量超过40rTi3 /h时,凿井前实行预注浆堵水对井筒施工较为有利。

通过综合治水后,最好使井筒掘进能达到“打干井”的要求,即工作面上所剩的涌水,与装岩同时用昂桶即可排出。达不到上述要求时,也应使井筒内的剩余涌水只用一台吊泵即可排出。

虽然采用综合治水达到“打干井”的要求需要一定的费用和时间,但从总的速度、费用、质量、安全等方面加以比较,还会是有利的。

3.5.1排水工作

3.5.1.1吊桶排水

当井筒深度不大且涌水量小时,可用吊桶排水,随同矸石一起提到地面。

吊桶排水能力取决于吊桶容积及每小时吊桶提升次数。吊桶小时排水能力Q可按下式计算:

Q一nVK1K2 (3-4)

式中V-吊桶容积,m3

n――吊桶每小时提升次数;

K1-吊桶装满系数,K1=0.9;

K2-松散岩石中的孔隙率,K2 -0. 4~0.5。

吊桶容积及每小时提升次数是有限的,而且随井筒加深,提升次数减少,故吊桶排水能力受限制,一般只限井筒涌永量小于8~lOlri3/h条件下用之。吊桶排水时,需用压气小水泵置于井筒工作面水窝中,将水排至吊桶中提出(图3-24)。压气小水泵的构造如图3-25所示,其技术性能如表3-20所示。

压气泵吊桶排水-艾特贸易网 www.aitmy.com

图3-24压气泵吊桶排水

1一进气管;2一排气管;3-压气泵;4-排水软管;5吊桶

图3-25压气泵构造

1-滤水器;2一泵体;3工作轮;4-主轴;5风动机;6-排气管;7进气管;8-排水管(排人吊桶或吊盘上水箱中)

表3-20压气泵技术性能

3.5.1.2吊泵排水

当井筒涌水量超过吊桶的排水能力时,需设吊泵排水。吊泵为立式泵,泵体较长,但所占井筒的水平断面积较小,有利于井内设备布置。吊泵在井内的工作状况如图3-26所示。

常用吊泵为NBD型及80DGL型多级离心泵,它由吸水笼头、吸水软管、水泵机体、电动机、框架、滑轮、排水管,闸阀等组成,在井内由双绳悬吊。NBD型及80DGL型吊泵的技术性能如表3-21所示。

当井筒排水深度超过一台吊泵的扬程时,需采用接力排水方式。当排水深度超过扬程不大时,可用压气泵将工作面的水排至吊盘上或临时平台的水箱中,再用吊泵或卧泵将水排出地面(图3-27)。当排水深度超过扬程很大时,需在井筒的适当深度上设转水站(腰泵房)或转水盘,工作面的吊泵将水排至转水站,再由转水站用卧泵排出-地表(图3―28)。如果主、副井相距不远,可以共用一个转水站,即在两井筒间钻一稍为倾斜的钻孔,连通两井,将一个井筒的水通过钻孔流至另一井筒的转水站水仓中,再集中排出地面。

工作面吊泵排水示意图-艾特贸易网 www.aitmy.com

图3-26工作面吊泵排水示意图

1-吸水笼头;2吸水软管;3-水泵机体;4电动机;5-框架;6滑轮;7-排水水管;8-吊泵悬吊绳

图3-27利用压气小水泵的多段排水系统

1高压风动小水泵;2一排水管;3压风管;4-水箱;5-卧泵;6-排水管;7-吊盘;8-凿岩环;9-集水槽;IO导水管;II-临时平台

表3-21国产吊泵技术性能

3.5.2治水方式

3.5.2.1截水

为消除淋帮水对井壁质量的影响和对施工条件的恶化,在永久井壁上或永久支护前应采用截水和导水的方法。

转水站接力排水-艾特贸易网 www.aitmy.com

图3-28转水站接力排水

1-吊泵;2一吊泵排水管;3-卧泵;4-卧泵排水管;5-水仓邻井筒

井筒掘进时,沿临时支护段的淋水,可采用吊盘折页(图3-29)或用挡水板(图3-30截住,导至井底后排出。

在永久井壁漏水严重的地方应用壁后或壁内注浆予以封闭;剩余的水也要用固定的截水槽将水截住,导人腰泵房或水箱中就地排出地面(图3-31)。截水槽常设在透水层的下边。在腰泵房上方有淋水时也应设截水槽。

3.5.2.2钻孔泄水

在开凿井筒时,如果井筒底部已通有巷道可资利用,并已形成了排水系统,此时可在井筒断面内向下打一钻孔,直达井底巷道,将井内涌水泄至底部巷道排出。此法可取消吊泵或转水站设施,简化井内设备布置,改善井内作业条件.加快施工速度,在矿井改建、扩建有条件时应多利用。

泄水钻孔必须保证垂直,钻孔的偏斜值一定要控制在井筒轮廓线以内。其次,要保护钻孔,防止矸石堵塞泄水孔或因泄水孔孔壁坍塌堵孔。为此孔内可下一带筛孔的套管,随工面的推进,逐段切除套管。放炮前,需用木塞将泄水孔堵住,以免爆破矸石掉入泄水孔将孔堵住。有的矿井使用这一方法,取得了较好的效果。

图3-29吊盘折页挡水

1一折页;2一吊盘;3-架圈背板临时支护

图3-30挡水板截水

1-铁丝;2-挡水板;3-木板;4导水木条

固定截水槽截水-艾特贸易网 www.aitmy.com

图3-31 固定截水槽截水

1混凝土截水槽;2一导水管;3-盛水小桶;4-卧泵;5-排水管;6-钢梁;7月牙形固定盘