处理井水文孔应用推广

郭德广

(中煤第三建设集团冻结工程处，安徽淮北 235044)

1 处理井水文孔的设计思路

普通井筒设计中，水文孔的位置一般应布置在距井心1 m左右的地方，以不影响掘进为宜，水文孔不得偏出井筒，其深度不应超过冻结深度但应穿过所有含水层，并在主要的含水层装设滤水装置。

处理井水文孔如果按照这样的设计理念，显然很难实现。处理井一般都掘砌了几百米，钻机无法在地面施工;井筒内存在大量积水，钻机也无法下至井底施工。故处理井水文孔就要用一种创新的思维去设计:将水文孔开孔位置布置在井筒以外，在满足施工的前提下，位置尽量靠近井壁，这样可以有效防止水文孔在观测过程中被冻结。钻孔穿过已掘砌井筒深度后(在井筒已掘砌范围内要严格控制钻孔内偏，以防破坏已有井壁)，采用定向人为造斜技术，使下部钻孔偏进井筒内，下部偏斜不得过大，以免影响水文孔下放。

2 核桃峪矿风井井筒冻结工程水文孔应用实例

2.1 该处理井工程概况

核桃峪矿位于甘肃省正宁县南部，隶属于华能甘肃能源开发有限公司，该矿井设计年产量1 200万t。矿井采用斜井与立井同时开拓，在工业厂区内布置副、风两个井筒。其中回风立井井筒深度为975 m，冻结深度为916 m，井筒净径为7.0 m，表土厚度为216.5 m，不稳定融水软岩层超过700 m，在确定采用冻结法施工前，已经采用普通法施工了460 m，但井筒在掘砌进入基岩均出现不同程度的淋水，随着掘砌深度的增加，淋水量越来越大，460 m时淋水量超过了100 m3/h，普通法施工难以就续，最终采用了冻结法。

该处理井井筒设计参数见表1。

2.2 该处理井水文孔设计

该处理井水文孔布置在隔温孔与井壁之间，距井心5.15 m，水文孔具体设计见图1。

表1 核桃峪煤矿回风立井冻结设计技术参数表

图1 水文孔位置图

该处理井井筒检查孔地质柱状图及水文资料表明，井筒－430.2 m ～ －467.8 m，－489.6 m ～ －511.8 m 与 －678.8 m ～－719 m为细砂岩，在水文孔设计中，可以把细砂岩视为不透水层，－467.8 m ～ －489.6 m 与 －511.8 m ～ －676.8 m 为粗砂岩，为主要含水层。掘砌单位从－460 m施工到－719 m时，大约需要4个月，下部含水层肯定能满足开挖条件，不考虑设水文孔。因此该井报道层只需设在－467.8 m～ －489.6 m与－511.8 m ～－676.8 m含水层中。若在－467.8 m～－489.6 m段设报导层，钻孔下部偏斜率太大，水文孔无法下放。故该井筒水文孔报导层只能设在－511.8 m～－676.8 m含水层中，考虑施工进度和成本，该井筒水文孔设计深度为521 m，钻孔下部偏斜率控制在50‰以内，过滤装置设置在－512 m～－520.5 m，具体设计如图2所示。

图2 水文孔结构图

2.3 该井筒水文孔实际应用效果

该井筒冻结站于2011年11月20日正式开机运转，水文孔原始水位－275 m，2012年1月20日水文孔水位大幅度上升，水文孔因深度过大、地层扰动等原因，最终没有冒水，具体变化情况见图3。

大家知道，当水文孔水位明显上升，同时测温资料分析冻结壁厚已经达到设计要求时，井筒就可以进行试挖。从该井2012年1月25日测温资料反映，冻结壁厚也达到了设计要求。故该井确定于1月25日进行试挖，现该井筒正在正常施工中。虽然该井筒水文孔没冒水，但水文孔水位变化资料为合理确定开挖日期提供了重要依据。

图3 水文孔水位变化曲线图

3 结语

水文孔是观测井筒冻结发展情况的一只眼睛，处理井水文、地质情况比较复杂，没有这只眼，我们就可能看错冻结发展情况，做出误判，而出现冻结保守井筒冻实或盲目开挖井筒透水的问题，这在以往的处理井施工中是出现过的。

所以，本人希望所有处理井冻结工程的设计者都能在处理井中布置合适的水文孔。