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摘 要： 疏干降压法是借助专门的工程（如疏水巷道、放水钻孔、吸水钻孔等）及相应的排水设备，使影响采掘安全的含水层降低水位水压或造成不同规模的降落漏斗，使之局部疏干，使用疏干降压法可边疏压，边施工巷道，基本不需停止巷道施工。
关键词： 疏水井；疏干降压法；经济实用
1引言
韩台煤田为山前冲积平原，第四纪冲积物厚度约为28～30m，其下为二叠、石灰纪含煤地层，第四纪冲积物由黄、棕黄、黄褐色粘土、亚粘土组成，中上部具有较多钙质结核（俗称姜结石），下部含豆状铁锰质结核。从开挖明槽实际揭露情况可知，在无水情况下，粘土呈硬塑状态，开挖后不垮落，在有水渗流情况下，粘土会不断崩解，直至形成比较稳定的坡面。
第四纪冲击层所含潜水主要补给源为大气降水，地表水具有区域和季节性特征，井筒施工时遇雨水较多，土层中水量较大时增强2～3倍，施工区域潜水面基本为—平面，水的运动方式主要为层流，运动缓慢，与周围河流的相互补给现象较少。
2井筒施工段工程地质条件
2.1表土层岩性及特征
施工段表土层根据其颜色划分为四层：
最上层为约2.0m厚的黄色耕作层粘土，颗粒明显，粘结性大，整体性较好。
其下为厚约5.7m的黄色粘土，含较多直径2～5cm钙质结核（姜结石），该层粘土较松散，整体性较差，渗水能力较强。
再往下为厚约13.8m的黄色粘土，含少量的钙质结核，该层粘土整体性较好，但渗水后即行崩散，在该层粘土中下部夹有0.2～0.8m薄层直径1～2mm的豆状、媔粒状铁锰质结核（黑沙层），沙层透水性好，稳定性差。
表土层最下部为厚约8.0m的灰白色粘土，含大量直径3～5cm钙质结核，该层粘土粘结性好，但渗水后即行崩散。
表土层下为灰白色中砂岩，风化严重。
2.2表土层粘土力学性质
通过试验及资料可知粘土的各项力学指标：含水量W=20%，天然密度p=1.7g/cm3，液限WL=28%，塑性指数IP=12.0，孔隙比e=0.95，压缩系数为a1-22.5*10-7Pa-1，，承载力为3*105Pa，变形模量E0=20—28MPa，自由膨胀率Fs=20%。
2.3表土层水文地质特性
表土层以大气降水为主要充水水源，随着季节变化明显，在施工期间，根据抽水试验测得单位涌水量为0.017L/（s.m），在过量开采情况下，土层水位会因水量供给不足而下降。
2.4施工段工程地质评价
2.4.1土层稳定性：粘土层地应力值为15—25MPa，土层强度Rb<30MPa，，该粘土层稳定性差。土层粘聚力C50---80KPa，在自然条件下呈硬塑状态，在较短时间（3—5d）内呈稳定状态，开挖不垮落，但粘土水理性质极差，软化系数仅为0.2—0.5左右，在浸水条件下发生崩解，丧失承载力，其自由膨胀率可达20%左右。
2.4.2土层渗透性：根据抽水试验可得Q=160m3/d，w=164㎡在稳定平面条件下I=1，由于潜水以稳定层流的方式运动，符合达西定律，有Q=KWI，式中：Q—渗透流量，m3/d：K—渗透系数，m/d；w—过水断面面积，㎡；I—水力坡度，I=1；由（1）式，可得K=0.98m/d所以该土层属弱透水层。
3施工方案的选择
3.1施工方法的比较
因表土层在无水情况下稳定性大幅度提高，因此，斜井表土段施工首先要解决的问题是消除水的影响，在现阶段治水主要有以下三种：冻结法，注浆法、疏干降压法。
3.1.1冻结法：是在井筒开挖之前，用人工制冷方法将井筒周围的地层冻成一个封闭的不透水帷幕—冻结壁，以抵抗地压和水压，隔绝周围地下水与井筒的联系，并在其保护下，进行掘砌施工，冻结所用设备安装及冷冻符合要求约需两个月，在此期间井筒不能施工，本矿需冻结井筒长度120m，初步计算冻结费用100余万元，冻结法可完全隔绝井筒与外界水丢的联系，井筒施工方便。
3.1.2注浆法注浆法：是注入可凝结的水泥、水玻璃混合液，充填土层缝隙，以达到减小井筒通水，为掘砌创造良好工作条件的施工方法。从地面注浆需一个月，工程费用40余万元。粘土孔隙较小，裂隙少，水泥、水玻璃分子粒度大，不能有效充填期间，井筒周围土层涌水减小有限，且因水泥与粘土的亲合性弱，不能使土层成为比较坚固的整体，不能达到施工要求。
3.1.3疏干降壓法：疏干降压法是借助专门的工程（如疏水巷道、放水钻孔、吸水钻孔等）及相应的排水设备，使影响巷道施工安全的含水层降低水位水压或造成不同规模的降落漏斗，使之局部疏干，使用疏干降压发可边疏压边施工巷道，基本不需停止巷道施工。从矿井生产建设实际出发，适于使用抽水大钻孔，即疏水井。预计投入10万元即可基本控制住水，实现施工目的。
通过比较，我们认为疏干降压法经济实用，比较适合我矿情况，决定施工抽水大钻孔—疏水井来防治表土层中的水。
3.2疏水井工作原理
为了最大限度的发挥疏水井的功效，在井筒两侧打疏水井进行疏干表土层水，若井筒标高h小于水位降深S1，则井筒处于土层中的水会被疏干，达到施工要求。井筒两侧两个疏水井同时工作时，符合干扰井群条件，得干扰井群流量公式：
Q总= 式中：Q总—干扰井群总流量，m3/d；K—渗透系数，m/d；H0—静止水位，m；S0—疏水井中水位降深，m；R—干扰井群区域影响半径，m；r0—疏水井半径，m；x1-2—两疏水井间距离，m；
因井的分布比较集中，降落漏斗接近圆形，其范围大于井群所占的地段，所以可认为各井的影响半径相等，并等于区域影响半径R，且两井深度、流量相等，由于干扰群基本方程得A点动水位HA= 式中：HA---A点的动水位，m；Q总-----干扰井群总流量，m3/d；其余参数意义同前。选定参数r0=0.3m，H0=28m，S0=28m，X1=X2=5m，X1---2=10m。由（1）可知，单个疏水井工作时流量Q=51.7m3/d在保持水位降深不变情况下，Q总《2Q（4），由（2）（3）（4）可得，HA《5.97m即在S1≤H0--HA≤22.03m范围内，土层被疏干，随着疏水井的增多，在保持S0不变的情况下，S1会增大。
在实际布置中，为了最大限度地达到疏水的功效，沿井筒纵向布置成两组直线排列的疏水井，井间距10m，疏水井与巷道中心间距5m（如图1所示），疏水直径600mm，用直径500mm水泥花管做支护，过滤材料，在水泥花管与井壁与井壁充填直径10—20mm石子作充填料，由（1）可知各井流量Q≤51.7m3/d，使用10m3/h潜水泵定时排水即可。
4施工效果及经济效益
4.1疏水井使用后，上部井筒周围土层中水被疏干，土层在开挖后3—5d内呈稳定状态，自撑时间大幅度提高，为井筒的支护提供了充足的时间，使掘砌工作顺利进行，达到了施工疏水井的目的。
4.2经济效益
采用疏水井费用低廉，平均每口井花费四千元，主、副斜井两侧施工17口疏水井，总计花费约七万元，比冻结法和注浆法费用低很多，且不影响井筒施工，工程造价低，工期短，经济实用。
5结语
疏干降压对提高岩土层自身稳定性，增大岩土层自撑时间具有明显效果，尤其是对于粘土岩层，效果更明显，因粘土层粘着力较大，但水理性质较差，减少了水对粘土的影响，相应就提高了粘土的稳定性。在实际应用中，应注意土层与岩层接触水的疏干，因疏水井只能是一个个孤立的点，疏水间距不能无限缩小，所以HA不可能为零，即土层与岩層分界处会有动水位。在实际巷道施工时，在土层与岩层分界处涌水量增多，可考虑在巷道的岩、土分界周围加密布置疏水井，使之呈环形排列，使巷道处于环形排列干扰井群之中，效果会更好。
参考文献
[1]崔云龙.简明建井工程手册（上、下册）.北京：煤炭工业出版社，2003.
[2]中国矿业大学.井巷工程.第3版.北京：煤炭工业出版社，1991.
[3]陈兆炎等，煤田水文地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1989.
关键词： 疏水井；疏干降压法；经济实用
1引言
韩台煤田为山前冲积平原，第四纪冲积物厚度约为28～30m，其下为二叠、石灰纪含煤地层，第四纪冲积物由黄、棕黄、黄褐色粘土、亚粘土组成，中上部具有较多钙质结核（俗称姜结石），下部含豆状铁锰质结核。从开挖明槽实际揭露情况可知，在无水情况下，粘土呈硬塑状态，开挖后不垮落，在有水渗流情况下，粘土会不断崩解，直至形成比较稳定的坡面。
第四纪冲击层所含潜水主要补给源为大气降水，地表水具有区域和季节性特征，井筒施工时遇雨水较多，土层中水量较大时增强2～3倍，施工区域潜水面基本为—平面，水的运动方式主要为层流，运动缓慢，与周围河流的相互补给现象较少。
2井筒施工段工程地质条件
2.1表土层岩性及特征
施工段表土层根据其颜色划分为四层：
最上层为约2.0m厚的黄色耕作层粘土，颗粒明显，粘结性大，整体性较好。
其下为厚约5.7m的黄色粘土，含较多直径2～5cm钙质结核（姜结石），该层粘土较松散，整体性较差，渗水能力较强。
再往下为厚约13.8m的黄色粘土，含少量的钙质结核，该层粘土整体性较好，但渗水后即行崩散，在该层粘土中下部夹有0.2～0.8m薄层直径1～2mm的豆状、媔粒状铁锰质结核（黑沙层），沙层透水性好，稳定性差。
表土层最下部为厚约8.0m的灰白色粘土，含大量直径3～5cm钙质结核，该层粘土粘结性好，但渗水后即行崩散。
表土层下为灰白色中砂岩，风化严重。
2.2表土层粘土力学性质
通过试验及资料可知粘土的各项力学指标：含水量W=20%，天然密度p=1.7g/cm3，液限WL=28%，塑性指数IP=12.0，孔隙比e=0.95，压缩系数为a1-22.5*10-7Pa-1，，承载力为3*105Pa，变形模量E0=20—28MPa，自由膨胀率Fs=20%。
2.3表土层水文地质特性
表土层以大气降水为主要充水水源，随着季节变化明显，在施工期间，根据抽水试验测得单位涌水量为0.017L/（s.m），在过量开采情况下，土层水位会因水量供给不足而下降。
2.4施工段工程地质评价
2.4.1土层稳定性：粘土层地应力值为15—25MPa，土层强度Rb<30MPa，，该粘土层稳定性差。土层粘聚力C50---80KPa，在自然条件下呈硬塑状态，在较短时间（3—5d）内呈稳定状态，开挖不垮落，但粘土水理性质极差，软化系数仅为0.2—0.5左右，在浸水条件下发生崩解，丧失承载力，其自由膨胀率可达20%左右。
2.4.2土层渗透性：根据抽水试验可得Q=160m3/d，w=164㎡在稳定平面条件下I=1，由于潜水以稳定层流的方式运动，符合达西定律，有Q=KWI，式中：Q—渗透流量，m3/d：K—渗透系数，m/d；w—过水断面面积，㎡；I—水力坡度，I=1；由（1）式，可得K=0.98m/d所以该土层属弱透水层。
3施工方案的选择
3.1施工方法的比较
因表土层在无水情况下稳定性大幅度提高，因此，斜井表土段施工首先要解决的问题是消除水的影响，在现阶段治水主要有以下三种：冻结法，注浆法、疏干降压法。
3.1.1冻结法：是在井筒开挖之前，用人工制冷方法将井筒周围的地层冻成一个封闭的不透水帷幕—冻结壁，以抵抗地压和水压，隔绝周围地下水与井筒的联系，并在其保护下，进行掘砌施工，冻结所用设备安装及冷冻符合要求约需两个月，在此期间井筒不能施工，本矿需冻结井筒长度120m，初步计算冻结费用100余万元，冻结法可完全隔绝井筒与外界水丢的联系，井筒施工方便。
3.1.2注浆法注浆法：是注入可凝结的水泥、水玻璃混合液，充填土层缝隙，以达到减小井筒通水，为掘砌创造良好工作条件的施工方法。从地面注浆需一个月，工程费用40余万元。粘土孔隙较小，裂隙少，水泥、水玻璃分子粒度大，不能有效充填期间，井筒周围土层涌水减小有限，且因水泥与粘土的亲合性弱，不能使土层成为比较坚固的整体，不能达到施工要求。
3.1.3疏干降壓法：疏干降压法是借助专门的工程（如疏水巷道、放水钻孔、吸水钻孔等）及相应的排水设备，使影响巷道施工安全的含水层降低水位水压或造成不同规模的降落漏斗，使之局部疏干，使用疏干降压发可边疏压边施工巷道，基本不需停止巷道施工。从矿井生产建设实际出发，适于使用抽水大钻孔，即疏水井。预计投入10万元即可基本控制住水，实现施工目的。
通过比较，我们认为疏干降压法经济实用，比较适合我矿情况，决定施工抽水大钻孔—疏水井来防治表土层中的水。
3.2疏水井工作原理
为了最大限度的发挥疏水井的功效，在井筒两侧打疏水井进行疏干表土层水，若井筒标高h小于水位降深S1，则井筒处于土层中的水会被疏干，达到施工要求。井筒两侧两个疏水井同时工作时，符合干扰井群条件，得干扰井群流量公式：
Q总= 式中：Q总—干扰井群总流量，m3/d；K—渗透系数，m/d；H0—静止水位，m；S0—疏水井中水位降深，m；R—干扰井群区域影响半径，m；r0—疏水井半径，m；x1-2—两疏水井间距离，m；
因井的分布比较集中，降落漏斗接近圆形，其范围大于井群所占的地段，所以可认为各井的影响半径相等，并等于区域影响半径R，且两井深度、流量相等，由于干扰群基本方程得A点动水位HA= 式中：HA---A点的动水位，m；Q总-----干扰井群总流量，m3/d；其余参数意义同前。选定参数r0=0.3m，H0=28m，S0=28m，X1=X2=5m，X1---2=10m。由（1）可知，单个疏水井工作时流量Q=51.7m3/d在保持水位降深不变情况下，Q总《2Q（4），由（2）（3）（4）可得，HA《5.97m即在S1≤H0--HA≤22.03m范围内，土层被疏干，随着疏水井的增多，在保持S0不变的情况下，S1会增大。
在实际布置中，为了最大限度地达到疏水的功效，沿井筒纵向布置成两组直线排列的疏水井，井间距10m，疏水井与巷道中心间距5m（如图1所示），疏水直径600mm，用直径500mm水泥花管做支护，过滤材料，在水泥花管与井壁与井壁充填直径10—20mm石子作充填料，由（1）可知各井流量Q≤51.7m3/d，使用10m3/h潜水泵定时排水即可。
4施工效果及经济效益
4.1疏水井使用后，上部井筒周围土层中水被疏干，土层在开挖后3—5d内呈稳定状态，自撑时间大幅度提高，为井筒的支护提供了充足的时间，使掘砌工作顺利进行，达到了施工疏水井的目的。
4.2经济效益
采用疏水井费用低廉，平均每口井花费四千元，主、副斜井两侧施工17口疏水井，总计花费约七万元，比冻结法和注浆法费用低很多，且不影响井筒施工，工程造价低，工期短，经济实用。
5结语
疏干降压对提高岩土层自身稳定性，增大岩土层自撑时间具有明显效果，尤其是对于粘土岩层，效果更明显，因粘土层粘着力较大，但水理性质较差，减少了水对粘土的影响，相应就提高了粘土的稳定性。在实际应用中，应注意土层与岩层接触水的疏干，因疏水井只能是一个个孤立的点，疏水间距不能无限缩小，所以HA不可能为零，即土层与岩層分界处会有动水位。在实际巷道施工时，在土层与岩层分界处涌水量增多，可考虑在巷道的岩、土分界周围加密布置疏水井，使之呈环形排列，使巷道处于环形排列干扰井群之中，效果会更好。
参考文献
[1]崔云龙.简明建井工程手册（上、下册）.北京：煤炭工业出版社，2003.
[2]中国矿业大学.井巷工程.第3版.北京：煤炭工业出版社，1991.
[3]陈兆炎等，煤田水文地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1989.