冻结工程水文孔设计与施工

   冻结工程施工中水文孔的设计和施工质量直接影响到井筒开挖时间和矿井建设工期的安
排

,优化水文孔设计,加强水文孔施工质量,保证水文孔正常报导功能对冻结法凿井施工有着

重要的意义。本文就水文孔设计及施工中应注意的问题提出一些看法

,为今后优化水文孔设

计、加强施工质量提供一定的参考。

 

　　

[关键词]水文孔 设计 施工质量 冻结法 凿井 

　　

 

　　

1 引言 

　　我国自

1955 年采用冻结法凿井以来,已累计冻结施工 2700 多个立井,总延米达到 160km,

已成为世界上应用冻结法凿井最多的国家。冻结法凿井技术因其安全可靠

,技术成熟等优点,

成为目前煤矿立井通过深厚表土层的首选工法。在冻结施工过程中

,除了需要按工程要求布

置一定数量的冻结孔外

,还需要布置一定数量的观测孔(包括测温孔和水文孔)。测温孔的作用

是及时掌握温度场的发展情况

,掌握施工过程中的温度分布规律,正确的预测冻结壁的发展情

况。水文孔的作用则是根据溢水情况来判断含水层冻结壁是否交圈

,同时使地层冻结过程中

产生的冻胀力通过水文孔释放出来

,从而减小对冻结壁的影响。 

　　水文观测孔溢水是冻结壁交圈的标志

,也是冻结井筒可以开挖的表现。按照规范水文孔

冒水

7 天、出水量正常,确认冻结壁已经交圈后,方可进行试挖。《煤矿冻结法开凿立井工程暂

行技术规范》也对水文孔的布置有明确规定。但是近几年在冻结工程施工中经常出现水文孔
设计不合理影响正常报导冻结壁交圈情况。有的井筒水文孔的花管下放位置不合理

,没有下

至主要的含水砂层

,影响水文孔的正常报导功能。有的井筒在设计水文孔时,对水文地质资料

分析不透彻

,对静水位相差较大的含水层采用一个水文孔报导多个含水层的混合水位,即单孔

多层报导。但由于各含水层的承压水头不一样

,造成以水文孔为通道的地下水串流现象,加大

了地下水的流动

,影响冻结壁的正常交圈。有的井筒在水文孔施工中,焊接质量问题和洗孔方

法不当、洗孔不到位也影响水文孔的溢水时间。

 

　　由于在冻结工程施工中经常出现水文孔设计不合理、施工质量不合格的情况

,从而使水

文孔不溢水或者是推迟溢水。水文孔不溢水严格说冻结壁没有交圈

,井筒就不能开挖,因此,水

文孔的设计和施工直接影响到井筒开挖时间和矿井建设工期的安排。总结水文孔设计中出现
的问题

,提高水文孔施工质量,保证水文孔正常报导功能对冻结法凿井施工有着重要的意义。 

　　

2 水文孔设计与施工应注意的问题 

　　

2.1 合理确定水文孔个数、花管位置及数量 

　　水文孔个数一般情况下是根据含水层组进行确定。而每个水文孔花管位置、数量

,以往主

要按照该含水层组内部含水砂层层数进行设计。花管布置数量少则

3~5 个部位,多达 10 个以

上。由于多层花管布设

,导致含水层之间存在水力联系,致使水文孔水位产生振荡,影响冻结壁

交圈时间。

2007 年施工的焦煤集团九里山新风井、龙宇能源公司陈四楼煤矿北风井、淮南矿

业集团朱集主副井等冻结工程

,由于水文孔花管布置数量过多,造成冻结壁交圈时间滞后于设

计时间

,而后采取水文孔内部下设套管进行分层报导或水文孔底部花管注浆封堵措施,才实现

冻结壁交圈

,确保井筒冻结段安全顺利施工。 

　　鉴于同一含水层组内部各含水砂层水压可能存在一定差异

,水文孔花管布置数量视地层

实际情况

,适当合理布置。建议数量不宜超过 2~3 个,上、下含水砂层深度一般不宜超过 50m,

尽可能减少上、下含水砂层内部存在水力联系。

 

　　

2.2 确保水文孔花管下放层位合理 

　　水文孔设计之前应充分了解井筒的水文地质资料

,注意各含水层的划分以及隔水层的具

体位置

,选择好要报导的主要含水层。水文管下放时要丈量准确,综合考虑地层倾角等因素,保