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竖井井筒排水与治水——黑金刚播报

发布时间：

2025-09-19

在采矿工程中，竖井井筒作为连接地面与地下的关键通道，其施工和运营过程中的排水与治水工作至关重要。地下水的存在是竖井施工面临的主要挑战之一，其不利影响广泛且显著，严重威胁着工程的安全、质量、进度以及成本控制。

一、引言

当竖井施工遭遇地下水时，作业条件会急剧恶化。地下涌水会使井筒工作面变得湿滑，增加施工人员滑倒、坠落等安全事故的发生几率，同时也会影响施工设备的正常运行，降低设备的使用寿命和工作效率。在井筒掘砌过程中，大量的涌水会导致井壁围岩的稳定性下降，增加井壁坍塌的风险，进而影响井壁的质量。如果涌水携带泥沙等杂质，还可能堵塞井壁的排水管道和注浆孔，给后续的治水工作带来更大的困难。

地下水对工程进度的影响也不容忽视。涌水会使挖掘和支护工作变得更加困难和耗时，需要采取额外的排水措施和支护方法，这无疑会增加施工的时间成本。在一些情况下，为了确保施工安全，不得不暂停施工，等待涌水问题得到解决，这会导致工程进度的延误，甚至可能影响整个矿山的建设周期。

从经济角度来看，地下水的处理需要投入大量的资金。不仅要购置排水设备、注浆材料等物资，还要支付施工人员的额外劳动费用和设备的维护保养费用。如果因涌水问题导致工程质量出现问题，还需要进行返工和修复，这将进一步增加工程成本。

更为严重的是，地下水可能引发淹井事故。一旦发生淹井，不仅会造成设备的损坏和人员的伤亡，还会对矿山的生产造成长期的影响，甚至可能导致矿山的停产。因此，有效地控制和管理竖井井筒中的地下水，是确保采矿工程顺利进行的关键环节。

为了实现这一目标，需要在施工前进行充分的地质勘察，详细了解井筒所穿过岩层的性质、构造及水文情况，包括含水层的数量、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等资料。这些信息将为选择合适的治水方案提供重要依据。

在实际操作中，排水与治水工作可分为两个阶段。一是在凿井前进行预处理，通过堵塞涌水通道、减少或隔绝向井内涌水的水源，如采用地面预注浆、井外井点降水、井内钻孔泄水等措施，使工作面疏干，为后续的施工创造有利条件。二是在凿井过程中，针对井筒淋水和工作面涌水，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，通常需要同时采用这两种方法，以确保治水效果。

通过综合治水，最好能使井筒掘进达到 “打干井” 的要求，即工作面上所剩的涌水，可与装岩同时用吊桶排出。若无法达到这一要求，也应确保井筒内的剩余涌水只用一台吊泵即可排出。虽然实现 “打干井” 需要投入一定的费用和时间，但从工程的整体速度、费用、质量和安全等方面综合考虑，这是非常必要且有益的。

本文将详细介绍竖井井筒排水与治水的相关技术和方法，包括排水设备的选型与应用、治水方式的选择与实施，以及在实际工程中应注意的问题和应对措施，旨在为采矿工程中的竖井施工提供有益的参考和指导。

二、竖井井筒涌水危害与治水前期准备

2.1 涌水危害

竖井井筒涌水对采矿工程的负面影响是多方面的，涉及施工安全、施工进度、井壁质量以及工程成本等关键领域，严重时甚至可能引发淹井事故，对整个矿山的开发造成不可挽回的损失。

在施工安全方面，涌水使井筒工作面变得湿滑泥泞，大大增加了施工人员滑倒、坠落等意外事故的发生概率。例如，在某竖井施工中，由于涌水导致地面湿滑，一名施工人员在搬运设备时不慎滑倒，造成腿部骨折，不仅给个人带来了痛苦，也影响了整个施工团队的工作效率。同时，涌水还可能引发井壁坍塌，对施工人员的生命安全构成严重威胁。当涌水长时间浸泡井壁围岩时，会削弱围岩的力学强度，降低其稳定性。一旦井壁无法承受自身和外部的压力，就会发生坍塌事故。如 2018 年，某矿山竖井在施工过程中，因涌水导致井壁局部坍塌，造成多名施工人员被掩埋，虽经全力救援，仍造成了严重的人员伤亡和财产损失。

施工进度也会因涌水受到显著影响。涌水会增加挖掘和支护工作的难度，使得施工速度大幅减慢。在挖掘过程中，大量的涌水需要及时排出，否则会影响挖掘设备的正常运行。同时，为了保证井壁的稳定性，在涌水情况下进行支护施工需要采取更加复杂的措施，这无疑会耗费更多的时间。例如，在某竖井施工中，由于涌水问题，原本计划每天掘进 5 米的进度，实际只能达到 2 米，导致整个工程进度严重滞后。此外，如果涌水情况严重，为了确保安全，施工可能不得不暂停，等待涌水问题得到解决。这不仅会导致工期延误，还会增加工程的管理成本和设备闲置成本。

井壁质量同样会受到涌水的不良影响。涌水会使井壁围岩的含水量增加，导致围岩的物理力学性质发生变化，从而影响井壁的稳定性和耐久性。在混凝土浇筑过程中，如果井壁存在涌水，会稀释混凝土中的水泥浆，降低混凝土的强度和粘结力，导致井壁出现裂缝、蜂窝、麻面等质量缺陷。例如，某竖井在井壁混凝土浇筑后，发现井壁出现多处裂缝，经检测分析，是由于涌水稀释了混凝土，使得混凝土的强度无法达到设计要求。这些质量缺陷不仅会影响井壁的外观，还会降低井壁的承载能力，增加后期维护和修复的成本。

从工程成本角度来看，涌水的处理需要投入大量的资金。购置排水设备、注浆材料等物资，以及支付施工人员的额外劳动费用和设备的维护保养费用，都会使工程成本大幅上升。在某竖井施工中，为了应对涌水问题，购置了多台大功率排水泵和大量的注浆材料，仅这一项费用就比原计划增加了数百万元。此外，如果因涌水问题导致工程质量出现问题，需要进行返工和修复，这将进一步增加工程成本。返工不仅需要重新投入人力、物力和财力，还会导致工期延误，增加间接成本。如某竖井因井壁质量问题进行返工，不仅耗费了大量的资金，还使工程交付时间推迟了数月，给矿山的生产带来了严重的影响。

2.2 治水前期准备工作

为了有效应对竖井井筒涌水带来的危害，在施工前进行充分的治水前期准备工作至关重要。其中，打探查钻孔是获取井筒相关地质信息的关键手段，这些信息对于制定科学合理的治水方案具有决定性作用。

在施工前，通过在井筒周围合理布置探查钻孔，可以详细了解井筒所穿过岩层的性质、构造及水文情况。对于岩层性质的了解，包括岩石的类型、硬度、抗压强度等，这些参数对于选择合适的挖掘设备和支护方式至关重要。例如，如果岩层为坚硬的花岗岩，需要选择功率较大、耐磨性好的挖掘设备；而如果是软弱的页岩或泥岩，则需要采取更加谨慎的挖掘和支护措施，以防止井壁坍塌。

构造情况的掌握同样重要，包括地层的褶皱、断层分布等。断层和褶皱区域往往是地下水的富集通道和储存场所，了解这些构造信息可以帮助我们预测涌水的位置和可能的涌水量。通过分析断层的走向、倾角和落差，以及褶皱的形态和规模，可以判断地下水的流动方向和水力联系，从而为制定有效的治水方案提供依据。

水文情况的了解是治水前期准备工作的核心内容。这包括含水层的数量、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等资料。含水层的数量和水压直接影响涌水的规模和压力，涌水量和渗透系数则决定了排水的难度和所需的排水能力。例如，某竖井施工前通过探查钻孔发现，井筒将穿过多个含水层，且其中一个含水层的水压高达 5MPa，涌水量预计超过 100m³/h，这就要求在施工前必须制定详细的排水和止水方案，配备足够强大的排水设备。

了解断层裂隙、溶洞、采空区与地表水的联系情况也不容忽视。如果这些地质构造与地表水存在水力联系，一旦地表水水位发生变化，就可能引发竖井涌水的突然增加。在一些山区，夏季暴雨后，地表水通过断层裂隙迅速涌入竖井，导致涌水量急剧增大，给施工带来极大的困难。因此，在施工前必须对这些联系进行详细的调查和分析，以便在治水方案中采取相应的措施，如切断水力联系、设置截水帷幕等。

通过打探查钻孔获取的这些详细信息，为选择治水方案提供了坚实的依据。在制定治水方案时，可以根据不同的地质条件和涌水情况，选择合适的治水方法和技术。对于涌水量较小的情况，可以采用简单的排水措施，如吊桶排水或小型水泵排水；而对于涌水量较大的情况，则需要采用预注浆堵水、井点降水等更为复杂的技术。同时，还可以根据地质构造情况，合理布置排水系统和止水设施，确保治水效果的可靠性和稳定性。

三、竖井井筒排水方法

3.1 吊桶排水

吊桶排水是一种较为简单的排水方式，在竖井井筒涌水量较小时应用广泛。其工作原理是利用吊桶在提升废石的过程中，将工作面的积水一同排出。具体操作时，需借助压气小水泵将井筒工作面水窝中的水排至吊桶中，然后随废石一起提升到地面。这种排水方式的排水能力主要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) 可用公式 Q=nVK₁K₂计算，其中 n 表示吊桶每小时提升次数，V 为吊桶容积（m³），K₁是吊桶装满系数，通常取 0.9，K₂为松散岩石中的孔隙率，取值范围在 0.4 - 0.5 之间。

吊桶排水具有一些明显的优点。它的设备简单，不需要复杂的排水系统，只需要吊桶、压气小水泵等基本设备，成本较低。操作相对简便，施工人员易于掌握。在一些小型矿山或井筒涌水量较小的情况下，吊桶排水能够满足基本的排水需求，且不会占用过多的井筒空间，有利于井内其他施工工作的开展。

吊桶排水也存在诸多局限性。其排水能力受吊桶容积和提升次数的限制，随着井筒深度的增加，提升次数会减少，导致排水能力大幅下降。一般来说，吊桶排水只适用于井筒涌水量小于 8 - 10m³/h 的条件。在某小型竖井施工中，初期涌水量较小，采用吊桶排水能够顺利进行。但随着井筒掘进加深，涌水量逐渐增大，超过了吊桶的排水能力，导致工作面积水严重，施工进度受到极大影响，不得不更换排水方式。吊桶排水需要人工操作压气小水泵，劳动强度较大，且排水效率相对较低，难以满足大规模、高效率的施工要求。

3.2 吊泵排水

当井筒涌水量超过吊桶的排水能力时，吊泵排水成为更为合适的选择。吊泵是一种立式泵，其泵体较长，但在井筒中所占的水平断面积较小，这一特点使得它在井内设备布置中具有一定的优势，有利于合理利用井筒空间，确保其他施工设备和设施的正常安装和运行。

吊泵主要由吸水笼头、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，吊泵通过双绳悬吊，使其能够稳定地工作。吸水笼头位于泵体的最下端，它的作用是将工作面的水吸入吸水软管，吸水软管则将水输送到水泵机体。电动机为水泵提供动力，带动水泵的叶轮高速旋转，产生离心力，使水从叶轮中部流向其周边，从而在叶轮入口处造成负压。在大气压力与负压的压力差作用下，工作面的水经底阀、吸水胶管流入泵体内。水流经过叶轮后获得能量，沿着出水管弯头、止回阀、出水接管、闸阀、出水弯头、伸缩管，最终经排水管排至地面。

常用的吊泵型号有 NBD 型及 80DGL 型多级离心泵，不同型号的吊泵在排水量、扬程、电机功率等技术性能上存在差异。NBD30/250 型吊泵的排水量为 30m³/h，扬程可达 250m，电机功率为 45kW；而 80DGL50×15 型吊泵的排水量为 50m³/h，扬程则高达 750m，电机功率达到 250kW。这些技术性能参数使得它们能够适应不同条件下的竖井排水需求。在一些涌水量较大、井筒深度较深的竖井施工中，就需要选择扬程较高、排水量较大的吊泵，以确保能够有效地排出井筒内的积水。

当井筒排水深度超过一台吊泵的扬程时，就需要采用接力排水方式。当排水深度超过扬程不大时，可以利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。在某竖井施工中，排水深度超出一台吊泵扬程约 50m，通过在工作面设置压气泵，将水排至吊盘上的水箱，然后再由吊泵将水箱中的水排出地面，成功解决了排水问题。当排水深度超过扬程很大时，则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。如果主、副井相距不远，还可以共用一个转水站，即在两井筒间钻一个稍为倾斜的钻孔，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。这种接力排水方式虽然增加了系统的复杂性和建设成本，但能够有效地解决深井排水的难题，确保竖井施工的顺利进行。

3.3 其他排水方式（如新型竖井运维期井筒渗水截水装置排水）

除了传统的吊桶排水和吊泵排水方式外，随着科技的不断进步和工程实践的深入，一些新型的排水技术和装置也应运而生。中铁隧道局申请专利的新型竖井运维期井筒渗水截水装置，为竖井井筒排水提供了新的思路和方法。

该新型装置主要包括多组截水本体，每组截水本体由一个承接槽和两个引流槽组成。各引流槽和承接槽均为一段圆环体，且为中空腔体结构，其上端以及前后两端均为敞口状。在每组截水本体中，两个引流槽间隔设置，并通过承接槽相连接且相连通，承接槽的底部开设有排水口。多组截水本体设置于井筒内并贴于井壁，顺次环向连接绕于井壁形成一个圆环体。此外，还配有棉纱，其上端贴于上方井筒内壁，下端延伸至引流槽和承接槽，用于将井壁的渗水引流至引流槽和承接槽内。

其工作原理基于巧妙的结构设计。引流槽的底部板体在水平状态下，设置于井筒内时呈倾斜状放置，远端高、靠近端部低，这种设计有利于水的自然流动和汇集。承接槽的底部板体为弧状，且弧状凸起侧向下，水平设置，其内外宽度与引流槽的内外宽度相一致，底板的两端与两个引流槽的底板的靠近端相连接，进一步优化了水流的引导和收集效果。在相邻的两组截水本体间，两个引流槽通过导流槽相连接，导流槽同样为一段圆环体，中空腔体结构，上端以及前后两端均为敞口状，底部板体为弧状且弧状凸起侧向上，确保了水流在整个装置内的顺畅流通。

该新型装置具有显著的优势。它能够有效实现竖井井筒渗水的引排，减少井壁渗水漫流对结构和设备设施的腐蚀影响，延长竖井的使用寿命。通过在承接槽、引流槽和导流槽的内侧板和井壁间填充聚氨酯，当渗水流过时，聚氨酯膨胀填充满空隙，减小渗水流过，从而有效减少井壁渗水向下方未渗水段漫流，降低未渗水段井壁被水冲刷和侵蚀的风险。新型装置的底板成坡度状，渗水流入装置内能够避免壅塞，更好地进行排水，提高了排水效率。而且，该装置采用合成树脂材料，重量更轻，更耐腐蚀，使用寿命长，同时采用铁丝与管道连接，再次固定新型装置，提高了安全性。

在施工排水方法上，首先将多个新型装置设置于井筒内，上下间隔排布，并将各新型装置的内板和井壁间填充聚氨酯；将棉纱的上端覆盖于新型装置上方的井壁，下端延伸至引流槽和承接槽，棉纱作为引流通道。井壁的渗水一路流向聚氨酯，聚氨酯发泡膨胀，将内板和井壁间的缝隙填充完全，减少渗水向下流；第二路沿棉纱流向承接槽、引流槽和导流槽，流水沿导流槽向两端的引流槽倾斜流下，流入承接槽内，并由排水管流入相邻的下方新型装置内；最下端的新型装置将承接的渗出水由排水管导入井底。

实际应用效果表明，该新型竖井运维期井筒渗水截水装置在竖井排水中发挥了重要作用。在某竖井运维项目中，采用该装置后，井壁渗水得到了有效控制，设备设施的腐蚀情况明显减少，竖井的运行安全性和稳定性得到了显著提高，为竖井的长期稳定运行提供了有力保障。

四、竖井井筒治水方式

4.1 截水

在竖井井筒施工过程中，截水是一项至关重要的治水措施，其目的在于消除淋帮水对井壁质量的影响以及对施工条件的恶化，确保施工的顺利进行和井壁的稳定性。根据井筒施工的不同阶段和涌水情况，截水措施可分为临时支护段淋水截水和永久井壁漏水截水两种类型。

4.1.1 临时支护段淋水截水措施

在竖井井筒掘进时，沿临时支护段的淋水如果不加以有效控制，会对施工造成诸多不利影响。为了解决这一问题，通常可采用吊盘折页或挡水板进行截水。

吊盘折页截水是一种较为常见的方法，其结构主要由折页、吊盘和挂圈背板临时支护组成。折页安装在吊盘上，当井筒有淋水时，淋水会顺着折页流至井底，然后通过井底的排水系统排出。这种方法的工作原理是利用折页的倾斜角度，引导淋水的流向，使其集中流向井底，便于统一排水。在某竖井施工中，通过安装吊盘折页，有效地将临时支护段的淋水截住并引导至井底，使得井内的施工环境得到了明显改善，施工进度也得以加快。

挡水板截水也是一种有效的临时支护段淋水截水措施。挡水板通常由铁丝、挡水板、木板和导水木条组成。铁丝用于固定挡水板，挡水板则直接阻挡淋水，木板起到支撑和加固的作用，导水木条则将挡水板挡住的水引导至井底。在实际应用中，挡水板的安装位置和角度需要根据淋水的具体情况进行调整，以确保其能够最大限度地发挥截水作用。在一些涌水较为集中的区域，通过合理安装挡水板，成功地将淋水截住并排出，避免了淋水对临时支护和施工人员的影响。

4.1.2 永久井壁漏水截水措施

当竖井井筒施工完成永久井壁后，如果井壁出现漏水严重的情况，需要采取更为有效的截水措施。常用的方法包括壁后或壁内注浆封闭以及设置固定截水槽截水。

壁后或壁内注浆是一种通过将浆液注入井壁与围岩之间或井壁内部的空隙，以填充和封堵漏水通道的方法。在进行壁后注浆时，首先需要确定漏水点的位置和范围，然后在井壁上钻孔，将注浆管插入孔中，通过注浆泵将浆液注入。浆液在压力的作用下，填充井壁与围岩之间的空隙，形成一道止水帷幕，从而达到封堵漏水的目的。壁内注浆则是针对井壁内部的裂缝或孔隙进行注浆，以增强井壁的防水性能。在某竖井中，由于井壁存在多处漏水点，通过采用壁后注浆的方法，使用水泥浆和化学浆液进行注浆，成功地将漏水点封堵，井壁的漏水情况得到了有效控制。

固定截水槽截水是在永久井壁上设置截水槽，将剩余的水截住并导入腰泵房或水箱中，然后就地排出地面。截水槽通常设置在透水层的下边，以及腰泵房上方有淋水的位置。截水槽的结构一般由混凝土截水槽、导水管、盛水小桶、卧泵和排水管等组成。混凝土截水槽用于收集漏水，导水管将截水槽中的水引导至盛水小桶，卧泵则将盛水小桶中的水抽出，通过排水管排至地面。在某竖井中，通过设置固定截水槽，有效地将井壁的剩余漏水截住并排出，确保了竖井的正常运行。

4.2 钻孔泄水

钻孔泄水是一种在特定条件下采用的竖井井筒治水方式，其原理是利用钻孔将井内涌水引导至已形成排水系统的井底巷道，从而实现涌水的排出，达到疏干井筒的目的。

在开凿井筒时，如果满足一定的条件，钻孔泄水是一种非常有效的治水方法。当井筒底部已通巷道，并已形成了排水系统时，就可以在井筒断面内向下打一钻孔，直达井底巷道。这样，井内的涌水就能够通过钻孔泄至底部巷道，然后利用底部巷道的排水系统将水排出。这种方法的优点在于可以取消吊泵或转水站设施，从而简化井内设备布置，减少设备投资和维护成本。同时，它还能改善井内作业条件，因为减少了排水设备的占用空间，使得施工人员有更宽敞的作业空间，也降低了设备运行带来的噪音和安全隐患。钻孔泄水还能加快施工速度，因为不需要频繁地进行排水设备的安装、维护和更换，施工流程更加简洁高效。在矿井改建、扩建等有条件的情况下，应优先考虑利用钻孔泄水方法。

要确保钻孔泄水的效果，需要严格控制钻孔的质量。泄水钻孔必须保证垂直，这是因为如果钻孔偏斜，涌水可能无法顺利地流入井底巷道，甚至可能导致钻孔堵塞。钻孔的偏斜值一定要控制在井筒轮廓线以内，否则会影响井筒的结构安全。为了保护钻孔，防止废石堵塞泄水孔或因泄水孔孔壁坍塌堵孔，通常会采取一系列措施。在孔内可下一带筛孔的套管，套管能够起到支撑孔壁和过滤杂质的作用，防止孔壁坍塌和废石进入钻孔。随着工作面的推进，逐段切除套管，以保证钻孔始终畅通。在放炮前，须用木塞将泄水孔堵住，以免爆破废石堵孔。一些矿井在使用钻孔泄水方法时，由于严格控制了钻孔的垂直度和采取了有效的保护措施，取得了较好的效果，不仅成功地解决了涌水问题，还提高了施工效率和质量。

4.3 注浆堵水

注浆堵水是竖井井筒治水的重要手段之一，它通过将特定的注浆材料注入地层或井壁的孔隙、裂隙中，使浆液在其中扩散、凝固和硬化，从而形成一道防水屏障，达到封堵涌水通道、减少涌水的目的。注浆堵水可分为地面预注浆、工作面注浆和壁后注浆等多种方式，每种方式都有其独特的应用场景和优势。

地面预注浆是在凿井前，从地面向井筒周围的含水层钻孔，将注浆材料注入含水层中，形成一个隔水帷幕，阻止地下水向井筒内涌入。这种方法适用于含水层较深、涌水量较大的情况。在某大型竖井建设中，由于井筒将穿过多个富含水层，采用了地面预注浆的方法。在地面布置多个钻孔，深入到含水层，注入水泥浆和化学浆液的混合材料。经过注浆后，含水层的涌水量大幅减少，为后续的井筒施工创造了有利条件。地面预注浆的优点是可以在井筒施工前就对含水层进行处理，避免了在井筒施工过程中受到涌水的干扰，提高了施工的安全性和效率。它还可以对较大范围的含水层进行封堵，堵水效果较为显著。

工作面注浆是在井筒掘进过程中，当遇到含水层或涌水较大的地段时，在工作面进行钻孔注浆。这种方法能够及时对涌水点进行处理，针对性强。在某竖井施工中，当掘进到某一深度时，突然遇到一股较大的涌水，采用了工作面注浆的方法。在工作面上布置多个钻孔，向涌水点注入速凝型的注浆材料，迅速封堵了涌水通道，使施工得以继续进行。工作面注浆的优点是可以根据实际涌水情况及时调整注浆参数和位置，能够快速有效地解决涌水问题。它还可以在不影响井筒整体施工进度的情况下，对局部涌水进行处理，具有较高的灵活性。

壁后注浆则是在井壁施工完成后，针对井壁与围岩之间的空隙或井壁本身的裂缝进行注浆，以增强井壁的防水性能。壁后注浆可以有效封堵井壁的漏水点，提高井壁的密封性。在某竖井中，井壁施工完成后发现存在一些漏水现象，采用了壁后注浆的方法。在井壁上钻孔，注入水泥浆和微膨胀材料，填充了井壁与围岩之间的空隙，封堵了裂缝，使井壁的漏水问题得到了彻底解决。壁后注浆的优点是可以对井壁进行全面的防水处理，确保井壁在长期使用过程中的防水性能。它还可以对已经出现的漏水问题进行修复，延长井壁的使用寿命。

不同的注浆堵水措施在实际应用中可以根据具体情况进行组合使用，以达到最佳的堵水效果。在一些复杂的地质条件下，单一的注浆方法可能无法完全解决涌水问题，此时可以先采用地面预注浆对含水层进行初步封堵，然后在井筒掘进过程中，针对局部涌水点采用工作面注浆进行处理，最后在井壁施工完成后，通过壁后注浆进一步增强井壁的防水性能。通过这种组合使用的方式，可以充分发挥各种注浆方法的优势，提高堵水率。在某复杂地质条件下的竖井施工中，采用了上述组合注浆方法，最终堵水率达到了 95% 以上，成功地解决了涌水问题，确保了竖井的顺利施工和长期稳定运行。

五、竖井井筒排水与治水的技术难点及解决方案

5.1 技术难点

在竖井井筒排水与治水过程中，复杂的地质条件是首要难题。地层岩性复杂多变，不同岩性的岩石其透水性、力学性质等存在显著差异，这增加了准确判断涌水来源和涌水量的难度。在某竖井施工中，井筒穿越了砂岩、页岩和灰岩等多种地层，砂岩的透水性较强，而页岩相对隔水，灰岩中可能存在溶洞和裂隙，这种复杂的岩性组合使得涌水情况异常复杂，给排水与治水工作带来了极大的挑战。

断层裂隙发育也是常见的问题。断层和裂隙为地下水的流动提供了通道，使得涌水的不确定性增加。当竖井穿越断层或裂隙密集区时，涌水量可能会突然增大，且水流方向难以预测。在某矿山竖井施工中，由于未准确探测到一条隐伏断层，当掘进至该区域时，突然遭遇大量涌水，涌水量瞬间从原来的 20m³/h 增加到 80m³/h，导致施工被迫暂停，对工程进度和安全造成了严重影响。

地下水位高同样给排水与治水带来了困难。高水位意味着更大的水压，增加了涌水的压力和流量，对排水设备的扬程和流量要求更高。在一些平原地区的竖井施工中，地下水位接近地表，井筒施工时需要克服巨大的水压，排水难度极大。

排水设备在扬程、流量、稳定性等方面也面临挑战。随着竖井深度的增加，对排水设备的扬程要求越来越高，而目前一些排水设备的扬程难以满足超深竖井的排水需求。排水设备的流量也需要根据涌水量的变化进行合理调整，否则可能导致排水不及时或设备过载。排水设备在恶劣的井下环境中运行，还需要具备较高的稳定性和可靠性，以确保长期稳定运行。在某超深竖井施工中，由于排水设备的扬程不足，无法将井底的水排至地面，不得不采用接力排水方式，增加了排水系统的复杂性和成本。

治水措施实施过程中也会遇到技术障碍。注浆堵水时，浆液的扩散范围和凝固效果难以精确控制。如果浆液扩散不均匀，可能导致部分涌水通道无法有效封堵；而如果浆液凝固时间过长或过短，也会影响堵水效果。在某竖井注浆堵水工程中，由于浆液的凝固时间控制不当，导致部分注浆区域出现漏水现象，不得不进行二次注浆，增加了工程成本和工期。

5.2 解决方案探讨

针对复杂地质条件，需要采用先进的勘探和监测技术。利用三维地震勘探、瞬变电磁法等地球物理勘探手段，可以更准确地探测地层岩性、断层裂隙分布等信息，为治水方案的制定提供可靠依据。通过实时监测地下水位、水压和涌水量的变化，可以及时调整排水与治水措施。在某复杂地质条件下的竖井施工中，采用三维地震勘探技术，提前准确探测到了断层和裂隙的位置，为制定针对性的治水方案提供了关键信息，成功避免了涌水事故的发生。

优化排水设备选型和配置也是关键。根据竖井的深度、涌水量和水压等参数，选择合适扬程和流量的排水设备，并合理配置备用设备，以确保排水系统的可靠性。采用智能控制系统，实现对排水设备的远程监控和自动调节，根据涌水量的变化实时调整排水设备的运行参数。在某竖井排水系统中，安装了智能控制系统，当涌水量发生变化时，系统能够自动调整排水泵的转速和开启数量，实现了排水系统的高效稳定运行，同时降低了能耗。

改进治水工艺和材料也能有效解决技术难题。研发新型的注浆材料，提高浆液的扩散性、凝固强度和耐久性，以增强堵水效果。改进注浆工艺，采用定向注浆、分段注浆等技术，精确控制浆液的注入位置和扩散范围。在某竖井治水工程中，采用了新型的化学注浆材料和定向注浆技术，成功封堵了复杂的涌水通道，涌水量大幅减少，保证了竖井的正常施工。

六、小结

竖井井筒排水与治水工作是采矿工程中至关重要的环节，其成功与否直接关系到整个采矿工程的安全、进度、质量和成本。通过对竖井井筒涌水危害的深入分析，我们清晰地认识到涌水不仅会恶化作业条件，威胁施工人员的生命安全，还会对井壁质量造成严重影响，导致工程进度延误，增加工程成本，甚至可能引发淹井事故，给矿山带来巨大的损失。

为了有效应对这些问题，前期的准备工作尤为关键。打探查钻孔能够详细了解井筒所穿过岩层的性质、构造及水文情况，为制定科学合理的治水方案提供重要依据。在排水与治水过程中，多种排水方法和治水方式相互配合，发挥着各自的优势。吊桶排水适用于涌水量较小的情况，具有设备简单、操作方便的特点；吊泵排水则在涌水量较大时发挥重要作用，能够满足深井排水的需求；新型竖井运维期井筒渗水截水装置等创新技术的应用，进一步提高了排水效率和治水效果。截水、钻孔泄水和注浆堵水等治水方式，根据不同的地质条件和涌水情况，有效地控制了涌水，保障了竖井施工和运营的安全。