矿山永久井筒灾害治理中的相关技术

一、 矿山永久井筒灾害治理概述

1.1 永久井筒灾害治理的定义与范畴

永久井筒作为矿山井巷工程的关键部分，是联系地下与地面的重要通道，承担着提升、通风、排水等重要任务。在长期的矿山开采活动中，受地质条件、开采工艺以及时间等多种因素的影响，永久井筒可能会出现各种病害，如淋水渗漏、井壁裂缝、壁后空洞、结构变形等。这些病害不仅会影响井筒的正常使用功能，还可能对矿井的安全生产构成严重威胁。

永久井筒灾害治理，就是针对运营或废弃井筒中存在的上述病害，综合运用各种技术手段，如支护加固、注浆堵水、永久封闭等，对井筒进行修复和治理，以确保井筒结构的稳定性，保障矿井的安全生产。在治理过程中，需要严格遵循《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213 - 90）等相关行业标准，确保治理工作的质量和安全性。

从范畴上看，永久井筒灾害治理涵盖了井筒的各个部分，包括井颈、井身和井底，以及井筒内的各种装备和设施。治理工作不仅要解决当前存在的病害问题，还要考虑到井筒未来的长期稳定性和可靠性，采取有效的预防措施，防止病害的再次发生。

1.2 永久井筒灾害的危害与治理必要性

永久井筒一旦出现灾害，其危害是多方面的，治理工作刻不容缓。

淋水渗漏是常见的井筒病害之一。当井筒淋水严重时，会导致提升设备长期处于潮湿的环境中，加速设备的锈蚀，降低设备的使用寿命，增加设备维修和更换的成本。据统计，在一些淋水严重的矿山，提升设备的维修频率比正常情况高出 30% - 50%。同时，淋水还可能影响提升钢丝绳的性能，增加断绳事故的风险。根据相关力学计算，当钢丝绳因锈蚀而截面积减少 10% 时，其承载能力会降低约 20% ，大大增加了提升作业的安全隐患。

井壁裂缝的危害同样不容忽视。井壁裂缝会削弱井壁的承载能力，随着裂缝的发展，可能导致井壁局部垮塌，进而引发围岩的垮塌。在某矿山，由于井壁裂缝未及时处理，最终导致一段井壁垮塌，造成了长达一个月的停产整顿，直接经济损失超过 500 万元。此外，井壁裂缝还可能为地下水和有害气体的涌入提供通道，引发透水、瓦斯泄漏等事故。

废弃井筒如果未得到妥善治理，连通老空区后，可能会造成瓦斯或水害泄漏。老空区中往往积聚了大量的瓦斯和积水，一旦与井筒连通，瓦斯可能会涌入井筒，达到爆炸极限后，遇到火源就会引发爆炸事故；积水则可能突然涌出，造成矿井水灾。据不完全统计，因废弃井筒连通老空区引发的瓦斯爆炸和水害事故，在矿山事故中占有相当大的比例。

从经济角度来看，井筒病害还会增加矿井的排水、维护成本。为了应对淋水渗漏，矿井需要增加排水设备和排水时间，这无疑会消耗大量的电能和水资源。同时，为了维护病害井筒的正常运行，需要投入更多的人力和物力进行日常检查和维修，这些额外的成本都会降低矿山的经济效益。

综上所述，永久井筒灾害对矿山的安全生产和经济效益构成了严重威胁，治理工作是矿山灾害防治体系中不可或缺的一环，对于保障矿山的可持续发展具有重要意义。

二、 永久井筒病害诊断与评估方法

2.1 常见病害类型与成因分析

在矿山永久井筒的长期运营过程中，由于受到复杂地质条件、施工质量以及开采活动等多种因素的影响，常常会出现各种病害。其中，渗漏水与淋水、井壁结构损伤以及壁后空洞是最为常见的三种病害类型，这些病害不仅影响井筒的正常使用，还对矿井的安全生产构成严重威胁。

井壁结构损伤也是常见的病害类型。在一些采用素砼支护的井筒中，由于素砼本身的抗拉强度较低，在受到地层压力、温度变化等因素的影响时，容易出现裂缝。以某矿山的主井为例，在经过多年的开采后，由于地层的沉降，井壁受到了不均匀的压力，导致井壁出现了多条裂缝。此外，反复注浆也可能对井壁结构造成损伤。在井筒出现渗漏水等问题后，通常会采用注浆的方法进行治理，但如果注浆次数过多，注浆压力过大，就可能导致井壁出现龟裂、变形等问题。在青云煤业副井的治理过程中，由于多次进行全断面井筒注浆，造成了井壁龟裂，局部变形，注浆管外露过长且存在漏水等现象。

壁后空洞的形成主要是因为在井筒掘进与支护过程中，井壁与围岩之间的间隙没有得到及时、有效的充填。在掘进过程中，由于施工工艺的限制，可能会导致井壁与围岩之间存在一定的空隙。如果在支护时，没有采用合适的充填材料和方法将这些空隙填满，随着时间的推移，这些空隙就会逐渐扩大，形成壁后空洞。壁后空洞会削弱井壁的承载能力，使得井壁更容易受到地层压力的破坏。当壁后空洞达到一定规模时，可能会导致井壁突然垮塌，引发严重的安全事故。

2.2 病害检测与评估技术

准确检测和评估永久井筒的病害程度，是制定有效治理方案的关键。目前，在矿山工程中，主要采用现场监测与仪器检测相结合的方法，对井筒病害进行全面、细致的检测和评估。

涌水量监测是检测井筒渗漏水与淋水病害的重要手段。通过在井筒内设置合适的集水装置和计量设备，采用计量法可以统计出井筒的综合涌水量。例如，在某矿山的副井中，在井底设置了集水池，并安装了高精度的流量计，通过定期记录流量计的数据，能够准确掌握井筒的涌水量变化情况。根据涌水量的大小，可以判断井筒的堵水需求。当涌水量超过一定标准时，就需要采取有效的堵水措施，以防止涌水对井筒设备和安全生产造成影响。

井壁无损检测对于评估井壁结构损伤至关重要。超声检测技术是常用的井壁无损检测方法之一，它利用超声波在混凝土中的传播特性来检测混凝土的强度。根据超声传播速度与混凝土强度之间的相关性，通过测量超声波在井壁混凝土中的传播时间，可以计算出混凝土的强度。在实际检测中，需要在井壁上布置多个测点，以确保检测结果的全面性和准确性。对某井筒进行超声检测时，在井壁上每隔一定距离选取一个测点，共选取了 50 个测点，检测结果显示，部分区域的混凝土强度低于设计值，表明这些区域的井壁结构存在损伤风险。

钻孔探测主要用于探查壁后空洞的范围。在井筒壁上按照一定的间距和角度钻孔，通过观察钻孔内的情况，如是否有塌孔、空洞等现象，以及测量钻孔的深度和角度，可以推断壁后空洞的位置和大小。在某矿山的主井检测中，采用钻孔探测的方法，在井壁上钻了 20 个孔，通过对钻孔数据的分析，确定了壁后空洞的范围主要集中在井筒的中下部，为后续的治理工作提供了重要依据。

通过上述现场检测手段获取的数据，结合专业的评估方法，可以对井筒病害程度进行量化分级，形成详细的病害程度分级报告。报告中应包括病害类型、病害位置、病害严重程度等信息，为后续治理技术的选择和参数的确定提供科学依据。在制定注浆堵水方案时，根据涌水量的大小和壁后空洞的范围，确定注浆材料的种类、注浆压力和注浆量等参数，以确保治理效果的有效性和可靠性。

三、 永久井筒核心治理技术方案选型

3.1 注浆堵水加固技术方案对比

3.1.1 普通水泥 - 水玻璃注浆法

普通水泥 - 水玻璃注浆法是一种较为常用的注浆堵水加固方案，在矿山永久井筒治理中具有一定的应用。该方案采用普通硅酸盐水泥与液体水玻璃作为注浆材料，两者按一定比例混合形成双液浆 。在材料配比方面，水泥通常采用 P・O32.5 或 P・O42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比一般控制在 0.5 - 1:1 之间，水玻璃模数通常为 2.4 - 2.8，浓度为 30 - 45Be（波美度），水泥浆与水玻璃浆的体积比一般在 1:0.3 - 1:1 范围内 。

这种注浆法具有技术成熟、材料来源广泛、造价相对较低等优势。在一些涌水量较小、井壁完整性较好的井筒治理中，能够取得较好的效果。然而，该方法也存在一定的局限性。由于普通水泥颗粒相对较大，对于一些微小裂隙的可灌性较差，需要较多的造孔数量来保证注浆效果，这不仅增加了施工成本，还可能对井壁结构造成一定的破坏。普通水泥 - 水玻璃注浆法无法进行带压注浆，在高水压条件下，浆液难以有效注入并凝固，容易被水冲散，导致堵水效果不佳。在遇到大裂隙或涌水量较大的情况时，该方法的适应性较差，难以满足治理要求。例如，青云煤业副井在前期治理中采用了普通水泥 - 水玻璃注浆法，但由于井筒涌水量大，且存在较大的壁后空洞和裂隙，注浆后仍存在明显的漏水问题，无法达到预期的堵水效果。

3.1.2 特种注浆材料加固法（以白银堵水加固材料为例）

针对普通注浆法在高水压、大裂隙等复杂条件下的局限性，特种注浆材料应运而生。以白银堵水加固材料为代表的特种注浆材料，具有一系列独特的性能特点，使其在永久井筒灾害治理中展现出显著的优势。

白银堵水加固材料是一种专门为解决矿山井巷工程中复杂涌水问题而研发的新型注浆材料。它具有凝结速度可控的特点，能够根据工程实际需求，通过调整配方和添加剂，将凝结时间精确控制在几秒到几十分钟之间。这一特性使得在不同的施工条件下，都能确保浆液在合适的时间内凝固，避免了浆液流失和过早凝固导致的注浆不充分问题。其固结体强度高，能够为井壁提供可靠的支撑和加固作用。在经过一定时间的养护后，固结体的抗压强度可以达到较高水平，有效增强了井壁的承载能力，提高了井筒的稳定性。

白银堵水加固材料还具备可带压注浆的能力，这是其相较于普通注浆材料的一个重要优势。在高水压条件下，它能够克服水压的阻力，将浆液注入到井壁的裂隙和壁后空洞中，实现有效的封堵。这一特性使得它在处理井壁质量差、涌水量大、水压高的复杂工况时表现出色。在面对井壁龟裂部位的漏水问题时，普通注浆材料往往难以有效封堵，而白银堵水加固材料能够通过高压注浆，将浆液注入到细微的裂缝中，填充裂缝并形成高强度的固结体，从而有效地解决漏水问题。

虽然特种注浆材料的材料成本相对普通注浆材料略高，但其在施工过程中能够减少造孔数量，缩短工期，综合考虑施工成本和治理效果，具有较高的性价比。对于一些病害严重、治理难度大的复杂井筒，采用特种注浆材料加固法是一种更为合理和有效的选择，能够从根本上解决井筒的病害问题，保障矿山的安全生产。

3.2 废弃井筒永久封闭技术方案

在矿山开采过程中，当资源枯竭或因其他原因导致井筒废弃时，为了防止地表水和老空区有害气体泄漏，保障矿山周边环境和人员安全，需要对废弃井筒进行永久封闭处理。根据《煤矿安全规程》等相关规范要求，废弃井筒的封闭需要遵循严格的工艺和标准。

对于斜井，一般采用分段密闭充填的方式进行封闭。首先，在井口下一定距离（通常为 20m）处砌筑密闭墙。密闭墙应采用高强度的建筑材料，如砖石或混凝土，砌筑时要保证墙体的密封性和稳定性。墙体的厚度根据斜井的大小和地质条件确定，一般不小于 1m。在砌筑过程中，要注意墙体与井壁的结合部位，确保密封严实，防止漏水和漏气。在密闭墙砌筑完成后，向斜井内充填黄土或其他合适的充填材料。充填应分层进行，每层厚度不宜过大，一般控制在 30 - 50cm，边充填边夯实，确保充填材料的密实度。充填至井口附近时，再在井口处砌筑一道密闭墙，进一步加强封闭效果。在井口周围设置明显的地表标识，如警示标志、围栏等，防止人员误入。

通过采用上述 “密闭墙砌筑 + 充填夯实 + 地表标识” 的封闭方案，能够有效地对废弃井筒进行永久封闭，防止地表水和老空区有害气体泄漏，保障矿山周边环境和人员的安全，为矿山的后续发展和生态保护提供有力保障。

四、 永久井筒治理核心计算实操指南

4.1 提升设备选型计算（治理期间井筒运维保障）

4.1.1 钢丝绳悬垂长度与终端荷重计算

在矿山永久井筒治理期间，提升设备的稳定运行对于保障井筒运维至关重要，而钢丝绳的合理选型是其中的关键环节。钢丝绳悬垂长度的准确计算，是确保其在提升过程中能够安全承载的基础。其计算公式为  ，其中  表示井筒深度，  为天轮平台悬垂高度 。以某矿山净直径 10.5m、深度 611.7m 的副井为例，该井采用永久井塔改造后凿井，提升天轮布置在 + 26.2m 平台上，天轮平台悬垂高度取 26.2m，再加上考虑的其他因素，如提升设备的安装高度等，计算得出钢丝绳悬垂长度  ，实际取值通常取整为 645m 。

终端荷重的计算则更为复杂，需要考虑多种因素。以 5m³ 吊桶提升矸石为例，终端荷重计算公式为 

  。在这个公式中，  为重力加速度，取值 9.81m/s²；  为 5m³ 座钩式吊桶重量，通常取 1690kg；  为装满系数，考虑到实际提升过程中吊桶不可能完全装满，一般取 0.9；  为吊桶容积，此处为 5m³；  为松散矸石容重，根据矸石的性质和堆积状态，一般取 1600kg/m³；  为水容重，取 1000kg/m³；  为岩石松散系数，取 2.0；  为钩头、滑架、缓冲器装置重量，这里取值 4277N 。将这些参数代入公式可得：


  。

由此可见，终端荷重的计算需要综合考虑吊桶容积、物料容重、装满系数等多个指标，这些指标的准确取值直接影响到终端荷重的计算结果，进而为钢丝绳的选型提供关键的数据支撑。只有通过精确的计算，选择合适规格的钢丝绳，才能确保在提升矸石等物料时，钢丝绳能够承受相应的荷重，保障提升作业的安全进行。

4.1.2 钢丝绳安全系数校核计算

钢丝绳安全系数的校核是确保提升系统安全运行的重要环节。其计算公式为   ，其中  为钢丝绳破断力总和，  为终端荷重，  为钢丝绳单位长度重量，  为钢丝绳悬垂长度，  为重力加速度 。根据《煤矿安全规程》要求，提物时  ，提人时   。

以 18×7+FC-40-1770 型钢丝绳为例，其钢丝破断力总和  ，前面已计算出提升矸石时终端荷重  ，该型号钢丝绳标准每米重量   ，悬垂长度   ，重力加速度   。将这些参数代入安全系数计算公式可得：



  。

计算结果显示，提物时安全系数为 7.78，大于《煤矿安全规程》规定的 7.5，满足规范要求。这表明在选择 18×7+FC-40-1770 型钢丝绳用于该井筒提升矸石等物料时，其安全系数是符合要求的，能够在治理期间保障井筒提升系统的安全运行。通过这样严格的安全系数校核计算，可以有效地验证钢丝绳选型的合理性，避免因钢丝绳选型不当而引发的安全事故，为矿山的安全生产提供有力保障。

4.2 注浆参数计算（堵水加固关键指标）

4.2.1 注浆量估算

注浆量的准确估算对于永久井筒的堵水加固至关重要，它直接关系到注浆材料的用量和施工进度的规划。注浆量的计算公式为  ，其中  为注浆范围体积，  为围岩孔隙率，  为浆液充填系数 。

  。

围岩孔隙率  的取值需要参考该矿山的地质资料以及以往类似工程的经验数据，一般取值在 0.01 - 0.1 之间。浆液充填系数  则根据注浆工艺和浆液的特性来确定，通常在 1.2 - 1.5 之间 。将这些参数代入注浆量计算公式，即可估算出单段注浆量。例如，当  ，  ，  ，  ，  时，



  ，

  。

通过这样精确的注浆量估算，可以避免注浆不足导致堵水加固效果不佳，或者注浆过量造成材料浪费和成本增加。合理的注浆量规划能够确保在满足治理要求的前提下，最大限度地提高施工效率和经济效益。

4.2.2 注浆压力计算

注浆压力是保障浆液在井壁及壁后有效扩散的核心参数，它的计算需要综合考虑多种因素，以确保浆液能够充分填充壁后空洞和裂隙，同时又不会对井壁结构造成破坏。注浆压力需大于静水压力与地层阻力，计算公式为  ，其中  为注浆段深度静水压力，  为围岩抗渗阻力 。

注浆段深度静水压力  可根据公式  计算，其中  为水的密度，取值 1000kg/m³，  为重力加速度，取值 9.81m/s²，  为注浆段深度 。例如，某井筒注浆段深度为 100m，则   。

围岩抗渗阻力  的确定较为复杂，它受到围岩的性质、裂隙发育程度等多种因素的影响，通常需要通过现场试验来确定。在实际工程中，可以在井筒周边选取若干个试验点，进行不同压力下的注浆试验，观察浆液的扩散情况和对井壁的影响，从而确定合适的围岩抗渗阻力值。假设通过现场试验确定某井筒的围岩抗渗阻力为 0.5MPa，则该井筒的注浆压力   。

合适的注浆压力能够确保浆液在井壁及壁后均匀扩散，充分填充空洞和裂隙，达到良好的堵水加固效果。如果注浆压力过低，浆液无法有效扩散，可能导致局部注浆不充分，影响治理效果；而注浆压力过高，则可能会破坏井壁结构，引发更严重的安全问题。因此，在确定注浆压力时，需要充分考虑井筒的具体情况，结合理论计算和现场试验，确保注浆压力的合理性。

4.3 悬吊设备钢丝绳校核计算（治理施工临时支护）

在永久井筒治理施工过程中，吊盘、抓岩机等悬吊设备的稳定运行对于施工安全和质量至关重要。因此，对悬吊设备钢丝绳进行准确的校核计算，确保其安全系数满足要求，是保障施工顺利进行的关键。

对于悬吊设备钢丝绳的校核计算，首先需要计算终端荷重。以二层吊盘悬吊为例，需要考虑吊盘自重、吊盘承受满载砼吊桶重、人员重、抓岩机重以及水箱及水重等因素。假设吊盘自重  ，吊盘承受满载砼吊桶重  ，人员重  ，抓岩机重  ，水箱及水重   。吊盘采用八根绳悬吊，考虑实际使用情况，按照六根绳悬吊计算，则终端荷重 


  。

钢丝绳安全系数校核公式与提升钢丝绳一致，即   ，其中  为钢丝绳破断力总和，  为钢丝绳单位长度重量，  为钢丝绳悬垂长度，  为重力加速度 。根据悬吊设备的规范要求，安全系数取   。

选择 18×7+FC-38-1770 型钢丝绳，其每米重  ，钢丝破断力总和   ，假设钢丝绳悬垂长度   ，重力加速度   。将这些参数代入安全系数计算公式可得：



  。

计算结果显示，安全系数为 6.5，大于规范要求的 6，满足施工期间悬吊设备的稳定需求。通过这样严格的校核计算，可以确保在治理施工过程中，悬吊设备钢丝绳能够安全可靠地运行，为施工人员和设备的安全提供有力保障。

五、 典型工程案例分析 —— 以青云煤业副井淋水治理为例

5.1 工程概况与病害特点

青云煤业副井作为矿山生产的重要通道，在长期运行中面临着严峻的病害挑战。该副井井筒设计深度达 683m，净直径为 7m，井筒口向下 58m 内壁厚 700mm，至井筒底壁厚为 500mm，采用素砼支护形式，砼强度等级为 C30 。井筒梯子间为全封闭式，井筒内缶道梁每隔 4m 一道，已进行永久装备并投入使用多年。

从病害发展过程来看，施工期的不良地质条件和施工工艺缺陷是病害产生的根源。顶水掘进使得井壁在浇筑过程中无法保证混凝土的密实性，形成了众多细微的空隙和通道，为地下水的渗漏提供了条件。而后续多次的普通注浆，由于普通水泥 - 水玻璃注浆法本身的局限性，如对微小裂隙可灌性差、无法带压注浆等，不仅未能有效封堵漏水通道，还因多次注浆的压力作用，对原本就质量不佳的井壁结构造成了进一步的损伤，导致井壁出现龟裂和变形。

这些病害的核心问题在于井壁质量差，无法有效阻挡地下水的渗透，且壁后空洞与裂隙相互连通，与含水地层形成了水力联系，使得治理难度大大增加。准确把握这些病害特点和成因，为后续制定针对性的治理方案提供了关键的背景依据。

5.2 治理方案制定与实施

针对青云煤业副井复杂的病害情况，在治理方案制定过程中，对多种注浆方案进行了深入分析和对比。普通注浆法，即选用普通硅酸盐水泥 + 液体水玻璃注浆法，虽然技术成熟，注浆材料价格便宜，造价低，但其存在明显的缺陷。由于该副井井壁质量差，普通注浆法造孔数量多，工期较长，且对于井壁质量差的地方，无法进行带压注浆，遇大水时注浆料易冲散无法固结。在前期的治理中，已经尝试过普通注浆法，但效果不佳，这也进一步证明了该方法在该工程中的局限性。

经过综合考虑，最终决定采用特种注浆材料带压注浆，并结合井壁补强措施。选用白银牌 BY12 - IA 型早凝早强高强注浆料和 BY12 - 1 型高性能无收缩注浆料作为特种注浆材料。这些材料具有抗压强度大、密实度高的特点，能够对井壁脱皮、掉块、麻面、大面积漏水等问题进行有效加固，提高井壁的抗压强度，且具备可带压注浆的能力，能够适应该副井高水压、大裂隙的复杂工况。

在注浆孔布置方面，采用深、浅孔相结合，交叉布置三花型布孔方式。先下行后上行、上下行相结合进行注浆，使用专用尾巴管注浆塞，利用从里向外返浆的特点进行注浆堵水。全段注浆造孔采取垂直井壁和切向注浆孔（水平切线角 3 - 5 度）相结合，均匀布置。井筒注浆孔设计排距 2 - 3m，孔距 2m，浅孔深 1.5m，中深孔 1.5 - 3m，挖补修复段采用打深孔 3m 进行注浆。在井壁接茬处上下 300mm 造孔注浆，接茬出水直接在出水点造孔，用锚固剂加固后进行注浆。对于井壁漏水严重和不抗压的地方，挖掉井壁，造孔将水导出，重造井壁后进行注浆。

注浆压力的确定至关重要。根据该副井的实际情况，通过计算注浆段深度静水压力和围岩抗渗阻力来确定注浆压力。注浆段深度静水压力根据公式  计算，围岩抗渗阻力则通过现场试验确定。在施工过程中，严格控制注浆压力，确保浆液能够有效填充壁后空洞和裂隙，同时避免对井壁结构造成破坏。

注浆量的估算依据公式  ，其中  为注浆范围体积，  为围岩孔隙率，  为浆液充填系数 。通过准确测量井筒半径、注浆段高以及壁后空洞厚度等参数，计算出注浆范围体积，再结合参考该矿山的地质资料以及以往类似工程的经验数据确定的围岩孔隙率和浆液充填系数，估算出合理的注浆量，以确保注浆效果的同时避免材料浪费。

为了保障施工的顺利进行，同步对提升设备进行了优化。根据提升设备选型计算，准确确定钢丝绳悬垂长度与终端荷重，对钢丝绳安全系数进行校核计算，确保提升设备在治理期间能够安全稳定运行，为施工材料和设备的运输提供保障。

5.3 治理效果验证与总结

经过采用特种注浆材料带压注浆和井壁补强措施的综合治理后，青云煤业副井的治理效果显著。通过对治理后涌水量的长期监测，数据显示井筒综合涌水量大幅降低，降至规范允许值以下，有效地解决了井筒淋水的问题。这表明特种注浆材料能够在高水压条件下，通过带压注浆将浆液注入到井壁的裂隙和壁后空洞中，实现了对漏水通道的有效封堵。

利用超声检测技术对井壁强度进行检测，结果表明井壁强度达标，井壁结构的稳定性得到了显著提升。这得益于特种注浆材料的高固结性，在填充壁后空洞和裂隙的，增强了井壁的承载能力，使得井壁能够承受地层压力等外部荷载。

此次治理工程的成功，充分验证了针对复杂病害井筒，选择合适的治理技术方案的重要性。特种注浆材料在该工程中的应用，为同类工程提供了宝贵的经验。在面对井壁质量差、涌水量大、水压高的复杂工况时，特种注浆材料的可带压注浆、高固结性等特点，能够从根本上解决井筒的病害问题。在治理过程中，准确的病害诊断与评估、合理的注浆参数计算以及科学的施工工艺实施，都是确保治理效果的关键因素。通过此次案例，为今后矿山永久井筒灾害治理工程提供了可靠的参考模板，有助于推动整个矿山井巷工程灾害治理技术的发展和进步。

六、 永久井筒治理质量验收与安全管控

6.1 质量验收标准与检测方法

在永久井筒治理工程中，严格的质量验收是确保治理效果长期稳定的关键环节。根据《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213 - 90）等相关行业标准，对治理后的永久井筒制定了明确且细致的质量验收标准和科学的检测方法。

涌水量是评估注浆堵水效果的核心指标之一。通过在井筒内设置专门的集水装置和计量设备，采用容积法或堰测法等方式，连续 24h 监测井筒的涌水量。涌水量应不超过设计允许值，以确保井筒在治理后能够保持干燥，减少淋水对井筒设备和结构的损害。如某矿山在治理前，井筒涌水量高达 30m³/h，经过注浆堵水治理后，要求连续 24h 监测的涌水量必须稳定控制在 5m³/h 以内，才符合验收标准。

注浆固结体完整性对于保障井壁与围岩之间的粘结和承载能力至关重要。采用钻孔取芯检测法，在注浆区域内按照一定的间距钻孔，取出注浆固结体的芯样。通过观察芯样的外观，判断其是否密实、有无裂缝等缺陷，同时对芯样进行抗压强度试验，检测其力学性能是否满足设计要求。在某井筒的注浆治理区域，每隔 30m 选取一个钻孔检测点，共钻孔 20 个，对取出的芯样进行检测分析。若芯样的抗压强度达到设计强度的 90% 以上，且外观无明显缺陷，方可判定注浆固结体完整性合格。

对于废弃井筒的封闭，同样有着严格的验收标准。钢筋混凝土盖板的强度应满足设计要求，通过对盖板混凝土试块进行抗压强度试验来验证。盖板的尺寸和安装位置应符合设计规定，确保能够完全覆盖井口，防止地表水和有害气体的侵入。在某废弃立井的封闭工程中，要求钢筋混凝土盖板的混凝土强度等级不低于 C35 ，通过现场制作并养护的混凝土试块，在标准养护条件下达到规定龄期后，进行抗压强度试验，试验结果需达到或超过 C35 混凝土的设计强度值。

充填材料的密实度也是验收的重点。采用地质雷达等无损检测技术，对充填区域进行扫描，通过分析雷达图像，判断充填材料是否均匀、密实，有无空洞等缺陷。在某废弃斜井的封闭工程中，利用地质雷达对充填区域进行全面扫描，根据雷达图像的反射特征，判断充填密实度是否达到要求。若雷达图像显示充填区域反射均匀，无明显异常反射信号，可判定充填密实度合格。

在实际验收工作中，需要将实验室检测与现场实测相结合，综合运用多种检测方法，对治理工程进行全面、细致的检测和评估。通过钻孔取芯检测注浆固结体完整性时，不仅要关注芯样本身的质量，还要结合现场注浆记录，分析注浆压力、注浆量等参数对固结体质量的影响。涌水量的监测也需要持续进行，观察其在不同时间段的变化情况，确保堵水效果的长期稳定性。只有通过严格的质量验收，确保治理工程符合各项行业标准，才能保障永久井筒在后续的使用过程中安全、可靠。

6.2 施工安全管控要点

在永久井筒治理施工过程中，由于作业环境复杂，存在多种安全风险，因此必须严格遵循 “安全第一” 的原则，全面落实各项安全管控要点，确保施工人员的生命安全和施工的顺利进行。

注浆施工前，必须进行瓦斯检测。由于井筒内可能存在瓦斯等有害气体，若在瓦斯浓度超标的情况下进行注浆作业，一旦遇到火源，极易引发爆炸事故。在每次注浆施工前，使用专业的瓦斯检测仪，对井筒内的瓦斯浓度进行检测，确保瓦斯浓度低于 0.5%（根据相关安全标准，不同矿山可根据实际情况调整）方可进行施工。若检测到瓦斯浓度超过规定值，立即停止作业，采取通风等措施降低瓦斯浓度，直至符合安全要求。

提升设备是施工过程中物料和人员运输的关键设备，其安全性直接关系到施工的安全。定期对提升设备进行校核，包括对提升钢丝绳的磨损、断丝情况进行检查，对提升绞车的制动性能、传动系统进行测试等。按照规定，每半个月对提升钢丝绳进行一次全面检查，测量钢丝绳的直径，检查有无磨损、断丝等缺陷。若钢丝绳的磨损超过规定值，如直径减小 10% ，或断丝数量达到一定程度，必须及时更换钢丝绳，以防止在提升过程中发生断绳事故。

钻机平台的稳固性对于保障钻孔作业的安全至关重要。在搭设钻机平台时，确保立柱牢固生根于底板，生根深度不小于 300mm ，并采用水平仪等工具对平台进行找平，保证平台的水平度误差不超过规定范围。在平台四周设置防护栏杆，高度不低于 1.2m ，栏杆间距不大于 0.5m ，并挂设安全网，防止人员和物品坠落。

在废弃井筒封闭前，通风排毒是必不可少的环节。由于废弃井筒内可能积聚了大量的有害气体，如瓦斯、一氧化碳等，若不进行通风排毒，施工人员进入后极易发生中毒事故。在封闭前，使用通风设备对井筒进行长时间通风，通风时间不少于 24h ，并在通风过程中不断检测井筒内的有害气体浓度。只有当瓦斯浓度降至 0.8% 以下，一氧化碳等有害气体浓度符合安全标准后，施工人员方可进入井筒进行封闭作业。

在井筒内作业前，通风降尘是保障施工人员身体健康的重要措施。采用局部通风机对作业区域进行通风，确保作业区域的空气流通，降低粉尘浓度。通风机的风量应根据井筒的断面大小和作业人数等因素合理确定，一般要求作业区域的风速不低于 0.25m/s ，以有效排出粉尘。在作业过程中，定期对作业区域的粉尘浓度进行检测，若粉尘浓度超标，立即采取洒水降尘等措施，确保施工人员在良好的作业环境中工作。

临时悬吊设备的安全检查同样不容忽视。每日对临时悬吊设备的钢丝绳磨损情况、连接部位的牢固性等进行检查，发现问题及时处理。在检查钢丝绳磨损情况时，除了观察钢丝绳的外观，还可使用钢丝绳探伤仪进行无损检测，准确掌握钢丝绳内部的损伤情况。若发现钢丝绳存在磨损、断丝等问题，根据损伤程度采取相应的措施，如更换钢丝绳或进行修复加固。对于连接部位，检查螺栓是否松动、销轴是否脱落等，确保连接部位的牢固可靠。