打井的历史可追溯到远古时期,最初人们为获取水源而挖掘。据考古发现,我国最早的水井位于河姆渡古文化遗址内,距今约5700年。随着技术发展,明清时期深井钻凿工艺日趋完善,如四川自贡的海井,深度达1001.42米,创当时世界之最。古代人民通过打井,不仅方便了生活,也改变了饮水方式,体现了人类智慧与大自然的和谐共生。
钻井的对象是地层,而地层结构有硬有软,压力有高有低,孔隙有大有小,如果对这些情况没有足够的了解,就难免要发生难以预料的问题。首先我们应该了解设计井的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力及一些特殊地层(盐膏、软泥岩)的蠕变应力,作为井身结构和钻井液设计的主要依据。一般地说,在同一个裸眼井段内不能让喷、漏层同时存在,不能让蠕变层与漏层同时存在。如果在井身结构上无法实现上述要求,而且高压层和蠕变层在漏层的下部,那就应对漏层进行预处理,不能盲目向深部钻进。如果高压层或蠕变层下部有低压层或漏失层,那就只好把高压层或蠕变层用套管封掉。
古代人打井的主要目的可以归纳为:一是获取生活用水,解决日常饮水和洗涤等需求;二是支持农业灌溉,确保农作物生长所需水源,提高农业生产效率;三是作为防灾备用的水源,在干旱或灾害时期提供紧急用水;同时,井也承载着丰富的文化内涵,是古人对自然敬畏和崇拜的体现,通过祭拜井神等仪式,祈求平安和丰收。这些目的共同反映了古代人对水资源的重要性和对生存环境的适应性。
混凝土帷幕凿井法
在井筒周围钻挖槽孔,槽孔达到设计深度并互相连通后,再用垂直导管法在泥浆下灌注混凝土,置换槽孔内的泥浆,并使各槽孔内的混凝土相互衔接,形成一个封闭的、具有一定厚度和强度的圆形混凝土帷幕结构,在其保护下掘砌井筒,可顺利通过不稳定表土层。本法具有工艺和设备简单,钢、木消耗少,准备期短等优点。
又称渗透墙技术通过前期施工作业的方式,在目标井筒外浇筑一个混凝土构成的人工帷幕,以此为掩护进行正常的掘进作业。此方法对于施工的深度有明确限制,一般在80m以内的底层中适用程度较好 [5]。