陈矿字〔2007〕23号 签发人：马正兰
关于《陈四楼煤矿北风井井筒施工方法》的请示
龙宇公司：
陈四楼煤矿于三月三日上午组织有关人员对北风井凿井施工方法进行分析论证，经过与会人员的认真讨论分析，我矿建议采用冻结法施工北风井井筒。
妥否，请批示。
附件：《陈四楼煤矿北风井凿井施工方法确定说明》
二〇〇七年三月四日
主题词：施工方法 北风井△ 请示
主 办：陈四楼煤矿 2007年3月4日印发
（共印
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5份）
陈四楼煤矿北风井凿井施工方法确定说明
一、北风井设计概况 （一）风井概况：
北风井井口位于汉陈东北约260米，7005孔以南280米处，地面标高+35米，井口标高+37米，井筒落底－425米，井筒深度462米。其中表土层厚度约376米，基岩段厚度约86米。井筒落底后直接向北翼施工两条回风石门与北翼回风大巷贯通，与风井及主、副井构成矿井的北翼通风系统。由于基岩段较厚，若采用钻井法施工，施工速度将受到。 （二）井筒水文地质条件：
根据井检孔含水岩组的岩性特征、埋藏条件、含水性、水力性质等水文地质特征，自上而下分为三个含水层组，现分述如下：
1、新生界孔隙水含水层组(I)
由粉、细砂层及粘土、砂质粘土等组成，为多层含水结构，各含水层之间均有较稳定的粘土相隔，含水层具上细下粗的特征，根据水文地质条件的差异，结合区域水文地质资料，本含水层（组）又可分为以下三个含水段。
（1）第四系全新统孔隙潜水含水层（I-1）
该含水段埋深25.47m以浅含水层，由黄土、砂质粘土、粘土及粉砂层组成，据井检孔揭露含水层为一土黄色局部略带肉红色、含钙质，松散状粉砂层，埋深6.35～19.98m，厚13.63m。该段水位埋深1～3m左右，变化幅度大，与大气降水关系密切，循环交替条件好，水量较大水质好，为主要民用及农业灌溉水源，潜水总体流向与地表河流基本一致，由北西流向南东。据区域资料：该含水层段单位涌水量为1～2l/s〃m,渗透系数为2.57～
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6.87m/d，矿化度小于1g/l,水质类型为HCO3-CaMg。
（2）第四系更新统孔隙承压水含水段（I-2）
含水层埋深25.47～80.36m，岩性为土黄色粉、细砂层与粘土、砂质粘土隔水层交替沉积组成，共含2层粉、细砂层，砂层单层厚2.22～2.61m累厚4.83m，占该段总厚的8%，由于砂层沉积厚度小，粒度较细，富水性较弱，该段在井检孔附近属隔水层为主的冲洪积沉积层段。
（3）第三系孔隙承压水含水层（I-3）
埋藏深度80.36～376.30m，该段据钻孔揭露岩性情况，又可分为以下三个含水层段。
①孔深80.36～175.23m,岩性主要由土黄色、褐色粘土组成，间夹3层粉、细砂层，砂层单层厚2.18～6.96m，平均厚3.85m，总厚11.55m，占该段厚度的12.2%，该段在区域上属弱富水含水层，地下水交替缓慢，水质差，单位涌水量一般小于0.5 l/s〃m。
②孔深175.23～282.60m，岩性主要由土黄色细砂组成，间夹薄层粘土，该段含砂层6层，单层厚2.06～36.85m,累厚75.8m，平均厚15.16m，孔深175.23～196.38m、245.75～282.60m的细砂层，单层厚度分别为21.15m、33.63m，该段砂层沉积厚度大，粒度粗，富水性强，是主要的民用及工业用水水源，地下水由北西流向南东，据区域资料：单位涌水量为0.311～2.269l/s〃m，渗透系数为0.99～19.1m/d，矿化度为0.556～4.198g/l，水质类型从上至下由HCO3-Na型逐渐过渡到SO4-Na型。
③孔深282.6～376.30m,岩性主要由粘土、钙质粘土、铝质粘土及粉砂层组成，该段含粉砂1层，埋藏深度为306.46～315.81m，厚度为9.35m，属弱富水含水段，地下水迳流不畅，补给条件差，为相对隔水层段。
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2、碎屑岩类砂岩裂隙承压含水层 （1）基岩风化带风化裂隙承压含水层(II)
风化带起止376.30～387.32m，厚度11.02m，时代为二迭系上统上石盒子组岩层，岩性由泥岩及砂质泥岩组成，呈土黄、灰黄等风化色，顶部风化裂隙节理发育，岩芯极破碎，风化程度自上而下逐渐减弱，风化裂隙宽0.5～2mm,被紫红、红褐色铁质侵染，钻进中该段冲洗液消耗量稍有增大现象，最大消耗量0.24m/h。含水层主要接受侧向迳流补给，富水性较弱，易于疏干。该层段抽水试验结果：q=0.0202～0.0294l/s.m,矿化度0.59g/l，水温24℃，水质类型为HCO3 -MgNaCa型，总硬度396.72 mg/l ，暂时硬度396.72 mg/l，负硬度18.11 mg/l，总碱度414.83 mg/l，总酸度22.95 mg/l，COD5.96，F0.86 mg/l，溶解性总固体604.87 mg/l，PH值7.7。
井检孔附近风化带含水层与上覆新生界底部含水层之间有厚度达54.04m的粘土、粉质粘土等粘性土相隔，阻隔了新生界中下部含水层对风化带的垂向补给，因此二者水力联系微弱。
（2）K6砂岩段裂隙承压含水层(III)
该段埋深395.05～480.00m，由泥岩、砂质泥岩、粉、细、中粒砂岩组成，其中K6砂岩埋深387.00～401.68m，厚14.68m，钻进中无发现冲洗液明显消耗，该砂岩段据钻探过程中简易水文地质观测及抽水试验时流量测井验证，含水较弱。主要含水层为孔深448.73～462.26m的细、中粒砂岩即K6下砂岩，裂隙发育，裂隙长20～30cm，宽0.5～2.5cm，充填钙质薄膜。钻进中在该段孔深451m处冲洗液出现全泵量漏失，最大漏失量为6m/h，该含水层止水、洗井后水位埋深262.41m，分析认为，由于矿井北轨大巷沿K6砂岩底掘进，掘进中顶板K6砂岩水最大涌水量为
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40m/h,稳定流量为30m/h，现阶段逐渐变小为10m/h，北轨大巷与井检孔之间最近处距离小于200m，由于北轨大巷长期疏排K6砂岩水，使该含水层水位下降明显，也说明了该含水层裂隙发育连通性较好。含水层富水性中等，但补给条件不良，易于疏干的特征。由于水位埋深大，现有抽水设备无法满足抽水要求，经请示甲方同意本段采用注水试验的方法取得水文地质参数，注水试验结果：单位吸水量为0.0139～0.0208l/s.m。
根据流量测井成果资料，该试验段共发现1个含水层，孔深为449.00～462.00m的细、中粒砂岩，其渗透系数为0.11m/d。
根据该井检孔资料分析，北风井选用冻结法凿井较为适宜。 二、施工方案比较
（一）冷冻法和钻井法施工工期、费用比较（如下表）
项目 名称 冷冻法 工程量（m） 工期（月） 冻结396 普通66 钻井法 表土层376 基岩段86 1、冻结法 （1）施工工期：
冻结段施工时间： 396/65 = 6.1（个月） 普通段施工时间： 66/60 = 1.1（个月）
施工准备时间：5月
工期合计： 6.1 + 1.1 + 5 = 12.2（个月）） （2）投资：
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费用（万元） 12.2 4851 14.3 43 462 ×（ 5.5 + 5 ） = 4851（万元） 冻结费用：5.5万元/米， 掘砌费用：5万元/米。 2、钻井法 （1）施工工期：
表土层段施工时间： 376/45 = 8.4 （个月） 基岩段施工时间： 86/30 = 2.9（个月）
施工准备时间：3月
工期合计： 8.4 + 2.9 + 3 = 14.3（个月） （2）投资：
462 × 9.5 = 43（万元） 钻井法施工费用：9.5万元/米。 （二）二者优缺点 1、冻结法优缺点： 优点：
（1）便于提高施工速度，进度易控制。
（2）由于北风井的位臵距北部各采区较近，受采动的影响，井壁有可能被损坏，该井壁为双层，便于今后使用过程中维修。
（3）井筒落底后，便于利用凿井井架进行提升改绞，有助于快速施工井底硐室和巷道，尽快与北皮大巷贯通，形成矿井通风系统。
（4）井筒施工后，方便利用凿井设备进行壁后注浆加固。（5）地面占用面积小。 缺点：
（1）施工工艺复杂，环节多，工程质量不易控制。 （2）地面大临工程多，辅助费用高。
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（3）井筒施工过程中，提升安全系数要求较高。 （4）投入的人力和物力较大。 2、钻井法优缺点： 优点：
（1）施工准备时间较短，进场快。 （2）井筒施工安全度高，投入人力较少。 （3）施工环节简单，机械化程度高。 缺点：
（1）井壁为单层壁，井壁破坏后不易维修。
（2）井筒质量无法保证，下沉井壁时易发生井壁偏斜现象。 （3）井筒落底后，立转平时提升改绞困难。 （4）基岩段施工速度慢，影响工期。 （5）工广占地面积大，泥浆池不易管理。 （三）施工方法确定
经过上述分析论证，建议采用省煤炭工业管理局批复的施工方法——冻结法凿井施工法。
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