小型矿井流砂问题处理的简易对策

2005/12/27 13:44:16

摘要:介绍了流砂的形成、危害以及在小型矿井建井过程中通过流砂层的简易对策。
关键词:小型矿井;流砂;挡砂板;挡砂圈;“向下砌砖井圈法”
　　在竖井建井过程中,经常会遇到各种各样的技术难题,流砂就是其中之一。如果处理不当,不但摧塌井壁,而且还会危及人的生命。因此处理好流砂问题十分重要。现结合太行山一乡镇煤矿成功治理流砂的经验,谈谈治理流砂的简易对策。
1 　流砂形成的原因
流砂的形成须具备3 个条件: ①砂层要具有一定的厚度; ②砂层中要有足量的补给水; ③砂层中的水流动时足以带动砂子一起流动。当3 个条件同时具备时,砂层经过流动就会转变成流砂。由于不同外动力形成的砂层有海成砂层、河成砂层等。而各种外动力所形成的砂层,其分布性、分带性、分选性和磨圆性等特征都是不一样的,尤其是分布性明显地表现为地域性,一般规律是: 沿海地区,海成的多;沿河地区,河成的多;干旱地区,风成的多;高寒地区,冰成的多。在竖井建井过程中,当掘进到含水砂层时,由于触及到的部分水压突然减小,此时砂层中水就会在压力差和重力的作用下,带着砂子涌向井心,这样就形成了我们所说的流砂问题。
2 　流砂的危害
流砂,由于它具有易流动的特点,因此,在竖井建井中,就必须想方设法将其稳固地挡在井壁之外,否则,流砂就会向井心流动,而其上的疏松沉积物和井壁就会跟着流砂一起流动,从而发生位移,轻者井筒有可能摧垮井壁,重者还会危及人的生命安全。如果侥幸地通过了流砂层,但阻挡流砂层的井壁并不稳固,这种情况的危害将更大。因此,处理好流砂问题,关系到整个矿井是否能够安全开采,一定要慎重对待。
我们在太行山一乡镇煤矿建第一井时,因对治理流砂采取的方法与治理黄土一样,所以没通过流砂层,井筒就报废了;建第二井时,虽侥幸通过了流砂层,但由于阻挡流砂层的井壁并不稳固,在后期爆破基岩的震力下,又垮塌了,所幸的是两井都没有人员伤亡;建第三井时,由于充分吸取了前两井失败的经验,不但通过了流砂层,而且该井现已正式投产5年多,多次检查流砂层处的井壁,都完好如初。
3 　治理流砂的简易对策
竖井建井中,治理流砂的方法很多,主要有:冻结法、注浆封水法、圈梁下移法、地表填堵通道法、河流改道法、周围挖沟隔水法、向下砌砖井圈法等,这里仅介绍“向下砌砖井圈法”。向下砌砖井圈法,是我们在太行山一乡镇煤矿的竖井建井中,结合前两井失败的经验教训,在打第三井时,总结出来的一个治理流砂的简易对策,这个简易对策简称为“向下砌砖井圈法”,所谓“向下砌砖井圈法”,就是在竖井的流砂层部位,建立一个由上
往下用砖砌成的圆形井壁圈,将流砂层稳固地阻挡在井圈外的方法。这个方法的实施,只有严格按要求操作,才能凑效。
(1) 竖井掘进过程中,当遇到流砂层时,要立即停止掘进,铲平井底,并绕井筒脚紧贴井筒壁铺一圈砖,这个砖圈要尽可能的铺圆,然后再在其上铺一圈厚约5～10 cm 的水泥,在水泥中,至少要放大小2圈8～10 号铁丝(凝固后可形成混凝土铁筋圈梁) 。(2) 在圈梁的基础上,用水泥、砖砌起1 m 左右的井壁圈,该井壁圈与其外围的井筒之间要用水泥、砖或石块塞实塞紧(使井壁圈与井筒成为一体,防止井筒疏松沉积物的垮落) 。
(3) 在1 m 左右的井壁圈上,往上再用砖砌井壁圈,直至井口,在砌的过程中,所砌定的井壁圈与其外围的井筒之间要用湿土塞实塞紧。
(4) 在砖井筒壁之下,任选某一处,先挖长约50cm、宽约15 cm、厚约15 cm 的流砂层,再将一块抹有速凝剂水泥的砖,快速平稳地下贴在刚挖开的砖井筒壁之下,并使其与其上井筒壁砖错落整合,当其下的流砂流动至托住此砖时,再放开手,这样该砖就粘贴在了砖井筒壁之下,因为该砖上抹有速凝剂,所以就会快速地与砖井筒壁凝固在一起,其结果就好象砖井筒壁向流砂层内长进了一整砖“挡砂板”(流砂层不可挖的过高过宽过厚,否则流砂层会源源不
断地向井心涌来,还有可能造成其上砖井筒壁四周压力的失衡和自身重力作用下的垮落,这是第一次失败教训) 。
(5) 用(4) 的操作方法,逐砖逐砖地下贴砖井筒壁,待合圆一圈后,其结果就好象砖井筒壁向流砂层内长进了一砖厚的“挡砂圈”,这样,流砂层的一部分就被稳固地挡在了砖井筒壁之外(向下砌砖时要合圆,合的不圆“, 挡砂圈”周围所受流砂压力就会不平衡,即便侥幸通过了流砂层,所持时间也不会太长。因为后期掘进基岩、开采煤层的爆炸震力,还有自身的重力会加剧这种流砂压力的不平衡,这是第二次失败教训) 。
(6) 按(5) 方法和要求,对砖井筒壁逐圈逐圈的向下加长,直到通过流砂层到达基岩层为止,然后将基岩井底凿平,并由此往上直至井口,再套内井壁。这样砖井筒壁阻挡流砂层的工作就算完成了。
4 　结语
在竖井建井过程中,采用此方法处理流砂的优点是:施工方法相对简单,所需材料费用少,技术要求一般,成本较低。由于上下一体,周围合圆,故其外围所受流砂压力必然平衡、均匀,而且其内又套了个内井壁,所以,一般情况下可以阻挡流砂层。而用其他方法治理流砂,诸如:冻结法、注浆封水法、地表填堵通道法、河流改道法、周围挖沟绝水法等,一般工程量都比较大,技术要求也高,所需费用也大。因此“, 向下砌砖井圈法”是小型矿井竖井建井治理流砂时比较理想的选择。
小型矿井在竖井建井过程中,还应认识到,流砂层的情况是复杂多变的,因此,在处理流砂时,一定要根据现场情况,灵活运用“向下砌砖井圈法”。

煤炭网版权与免责声明：

凡本网注明"来源：煤炭网www.coal.com.cn "的所有文字、图片和音视频稿件，版权均为"煤炭网www.coal.com.cn "独家所有，任何媒体、网站或个人在转载使用时必须注明"来源：煤炭网www.coal.com.cn "，违反者本网将依法追究责任。

本网转载并注明其他来源的稿件，是本着为读者传递更多信息的目的，并不意味着本网赞同其观点或证实其内容的真实性。其他媒体、网站或个人从本网转载使用时，必须保留本网注明的稿件来源，禁止擅自篡改稿件来源，并自负版权等法律责任。违反者本网也将依法追究责任。如本网转载稿件涉及版权等问题，请作者在两周内尽快来电或来函联系。