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 。
施工工艺上，首先需要在井筒壁上按照一定的间距和角度钻孔，钻孔深度需根据井壁结构和病害情况确定，一般要穿透井壁并进入壁后一定深度，以确保浆液能够有效填充壁后空隙。钻孔完成后，进行清孔作业，去除孔内的岩屑和杂物，保证钻孔通畅。然后，将水泥浆和水玻璃浆分别通过双液注浆泵或两台注浆泵按配合比吸入，两种浆液在混合器中混合后注入注浆管，再通过钻孔注入到井壁及壁后。注浆过程中，要严格控制注浆压力和注浆量，注浆初压一般为 0.5MPa ，终压为 2.0 - 2.5MPa，根据实际情况进行调整。
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。
