深部巷道断层涌水治理研究

在系统研究巨野矿区某深井矿山胶带巷断层高压涌水特征的基础上,提出并实施了"疏水降压+浅部加固+深部截源"的治理方案。依据物探及水文地质分析,施工泄压钻孔进行疏水降压,使巷道周围含水层水压降至合理范围,结合中空螺旋注浆锚杆进行巷道浅部围岩加固,最终进行深部注浆封堵水源。为确定合理的疏水降压值,基于COMSOL有限元分析,建立渗流场-应力场耦合模型进行数值试验,模拟不同降压值情况下孔隙水压力以及围岩应力、位移的相应变化,数值试验优选最佳疏水降压值为3 MPa。现场实施后,有效封堵了巷道断层高压涌水,减水率达91%,且治理后巷道围岩稳定,满足了安全生产需要。     

“注浆封堵+二次封孔”瓦斯压力测试技术应用

为了解决断层构造影响区域难以准确测定瓦斯压力的问题,根据断层构造影响区域围岩特征,借鉴巷道加固技术及抽采钻孔封孔工艺方法,提出“注浆封堵+二次封孔”工艺技术方案。以浅孔注浆在浅部形成完整的注浆帷幕带,再利用二次封孔工艺,进一步封堵巷道围岩深部裂隙,杜绝漏浆现象,减少钻孔漏气概率。现场应用结果表明,“注浆封堵+二次封孔”工艺很好地解决了断层构造影响区围岩破碎、难以封孔的问题,为准确测定断层构造影响区瓦斯压力奠定了基础。     

杜儿坪矿大断面巷道破碎围岩注浆加固技术分析

为解决杜儿坪矿2号煤层南翼中组煤轨道巷掘进过陷落柱段两帮变形量大的问题,采用数值模拟方法对巷道在原有支护方式下两帮塑性区的发育情况进行分析,根据塑性区的发育情况确定巷道采用浅部+深部注浆的方式进行补强加固,并用数值模拟对注浆加固方案的效果进行分析,得出该加固方案能够保障巷道围岩稳定。现场应用后表明:浅部+深部注浆加固方案有效控制了巷道围岩的变形,保证了巷道围岩的稳定。     

引流慢渗注浆作用下巷道顶板围岩变形规律与控制技术

结合山东菏泽郭屯煤矿总回上山断层涌水段注浆治理的工程实践,提出了引流慢渗注浆工艺,分析了引流泄压、浅部注浆及引流孔封堵下巷道顶板围岩变形动态规律,并提出围岩变形控制的技术要点及相应建议。基于监测结果表明,整个引流注浆施工中影响围岩变形的因素有引流泄压孔的布设、浅部注浆孔的设计及注浆参数,其中前两者为先前主要因素,后者为动态因素。在实际操作中,可合理优化两个主要因素,动态调整注浆参数,做到对顶板围岩变形的可控,消除安全隐患。应用表明,引流慢渗注浆作用下围岩监测及控制工艺达到了改善顶板围岩性质的目的,堵水率高达96%,较传统破碎带注浆堵水有了很大改善,保证了治理及加固效果。     

顶板岩层薄弱区高承压含水层钻孔涌水治理技术

在分析鄂尔多斯盆地某煤矿井下锚索孔涌水特征的基础上,利用水化学分析方法,确定了锚索孔出水水源为顶板探水孔沟通的直罗组砂岩水,出水通道为钻孔与顶板围岩之间贯通型裂隙。针对顶板岩层薄弱、水压高的特点,提出并实施了"孔内疏水泄压+底部低压加固注浆+顶部高压封孔注浆"的治理方案。现场实施后,有效封堵了钻孔高压涌水,减水率达100%,且巷道围岩稳定。     

顶板含水巷道掘进过断层时的围岩综合控制

为了解决顶板含水巷道过断层时围岩控制问题,通过分析顶板含水巷道过断层影响区围岩变形原因,提出地质探测、超前预注浆加固、浅掘轻扰动及时临时支护、主动和被动支护相结合以及封闭围岩防风化的围岩综合控制技术。现场试验表明:巷道顶板最大下沉量为159mm,两帮移近量最大276mm,且巷道没有出现明显涌水现象,断层影响区域围岩控制效果良好。     

复用沿空留巷破碎围岩注浆加固机理研究

基于巷内收敛及钻孔窥视等现场实测分析巷道围岩裂隙发育程度并进行裂隙分区的划分,以此分析留巷围岩变形机理及研究注浆加固破碎岩体自承能力的恢复程度。在此基础上提出前进诱导注浆方法,即对围岩浅部大裂隙进行浅孔注浆以形成注浆帷幕,之后以布置深部注浆孔改变围岩应力场的方式,引导深部饱和浆液向浅部未注满区域流动形成补强区域。     

软岩巷道过导水断层围岩控制技术研究

断层是制约巷道掘进安全的常见构造.针对马道头矿北三盘区皮带大巷围岩松软、掘进揭露的DF109断层具有导水性特点,提出综合使用深孔帷幕注浆+小导管注浆对断层破碎带内导水裂隙进行封堵并加固断层带破碎围岩,使用锚索网梁+T型钢带对围岩进行支护,并依据现场实际情况对巷道注浆加固方案以及巷道围岩支护参数进行设计.现场应用后,北三...     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

泥化软岩巷道冒顶修复及过断层技术研究

针对1-1201运输顺槽开口段冒顶特点,提出"预埋导水管、注浆管+喷浆封闭+注浆固结+注化学浆充填接顶"的冒顶修复方案,设计采用"超前注浆加固巷道顶板+多循环小进尺掘进+超前管棚+滞后喷浆+注浆补强巷道"过断层掘进支护方案。对1-1201运输顺槽过断层后巷道围岩变形量进行监测,巷道顺利通过断层。     

厚煤层临空煤巷注浆加固技术研究

针对5216临空煤巷围岩强度低、煤柱留设处于高应力区、回采期间变形严重的问题,采用浅部注浆和深部注浆锚索相结合的注浆加固方案,通过工业性试验,在原有锚杆(索)支护基础上进行注浆加固,有效控制巷道围岩变形。     

深部大断面巷道围岩注浆加固技术研究与应用

针对深部大断面巷道支护成型后服务期间围岩变形比较严重,巷道顶底板和两帮变形量较大等问题,基于莫尔-库仑准则和力学平衡原理,对巷道围岩注浆改性机理及巷道围岩注浆力学模型进行分析;采用FLAC~(3D)数值模拟方法对比分析了分层掘进、一次见顶见底掘进、注浆加固与未注浆加固,4种交叉支护方法下围岩塑性区、应力场及围岩移近量演化规律。结果表明:注浆加固后巷帮塑性区破坏范围及围岩移近量明显减小,有效控制了巷道围岩变形。定性分析并确定了"分层掘进+滞后高压注浆+强力锚索支护"的矿压控制方案,实际应用结果表明该方法能够有效控制巷道围岩变形,可为深部大断面围岩巷道注浆加固的设计与应用提供借鉴。     

深部软岩锚注支护巷道围岩变形机理研究

深部软岩巷道围岩变形控制问题一直是煤矿研究的重点和难点。论文以平顶山八矿丁四采区轨道下山巷道为工程背景,采用现场工业性试验和数值模拟计算,对锚喷和锚注支护两种支护条件下,巷道围岩变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:(1)与锚喷支护相比,锚注支护巷道浅部围岩的高应力区向深部围岩转移,巷道浅部围岩处于应力降低区,改善了巷道围岩应力环境;(2)锚注支护巷道围岩的位移量均小于锚喷支护对应位置围岩的位移量,所以锚注支护对巷道顶板和两帮起到有效的控制作用。提出并实施了巷道围岩二次注浆技术措施,研究了注浆工艺和注浆参数。实施后巷道围岩变形得到了有效控制。     

泥质顶板大断面煤巷围岩稳定性控制技术

潞安李村煤矿为解决1306大采高工作面运输巷围岩控制难题,分析了软弱顶板破坏机理,确定采用锚杆索联合支护和浅部注浆孔与深部注浆锚索加固技术进行巷道围岩联合控制的方式。在长时间的巷道监测周期内,顶板最大下沉147 mm、两帮最大移近73 mm,深部和浅部离层量均在可控范围内,围岩变形的稳定期较长,整体控制效果良好。为相似情况下软弱顶板巷道控制提供参考。     

深井巷道断层涌水探查与封堵治理

针对某矿-808 m胶带巷变坡点以下15 m处集中出水点、涌水段落岩体破碎、围岩稳定性差、长年涌水严重影响胶带运输和巷道安全、增加了矿井的排水费用等情况,通过分析该矿的工程地质和水文地质条件,确定涌水水源为M5细砂岩含水层,巷道切割M5砂岩导致顶板涌水,涌水类型为断层导通型;运用瞬变电磁法和高密度电法综合物探与水力连通试验,确定了涌水来源及主要通道分布情况;应用Visual MODFLOW(VMF)数值模拟方法对地下水流场及运移情况进行了分析,提出“深部截源、浅层加固”封堵治理思路;最终确定了包含注浆钻孔设计、注浆参数选择等治理方案,方案在现场得到实施;运用涌水量对比法进行注浆效果评价,注浆封堵治理取得显著效果。该研究成果对类似工程具有一定的指导意义。     

深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究

为研究深部软岩巷道强烈底鼓发生机理及治理方法,以邯矿集团陶二煤矿扩大区南大巷底鼓问题为背景,分析了南大巷强烈底鼓特征及影响因素,提出了巷道底板锚索束+底板深浅注浆的治理方案,通过巷道原支护和底鼓治理方案相似模拟试验,对比分析了两方案在底板破坏和围岩应力分布特征。结果表明:高应力、岩石遇水膨胀、支护结构不合理等因素综合作用导致巷道发生强烈底鼓;浅部注浆使底板破碎岩体相互黏结形成整体,深部注浆填充深部裂隙岩体孔隙,锚索束将浅部注浆岩体和深部注浆岩体锚固在一起限制底板变形。现场底鼓治理试验表明:巷道底板变形在38~48 mm之间,治理后30 d巷道趋于稳定。该底鼓治理技术适用于深部大断面、永久巷道(硐室)底板加固。     

大断面巷道过大落差逆断层破碎带支护技术

针对断层破碎带内岩层裂隙发育,大断面巷道过大落差断层破碎带时,传统过断层工艺难以保证巷道稳定性和行人安全及运输的问题,根据潘三矿西三C组煤中部采区矸石带式输送机运输上山过落差为20~60m的大型逆断层的工程地质条件,制定先对断层破碎带进行预注浆,再采用中空注浆锚杆(索)超前加固顶板围岩,实施架棚支护,最后对巷道围岩进行二次注浆加固的支护方案。工程实践表明:采用"预注浆+超前支护+架棚+二次注浆"全断面一次通过断层破碎带的支护技术,使采区矸石带式输送机运输上山安全通过断层破碎带,巷道变形量小,稳定性较好。     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

南煤大阳泉公司8133工作面过断层区域围岩控制技术研究

为保障南煤集团大阳泉公司8133工作面顺利通过断层破碎带区域,通过分析端面顶板垮落机理,确定破碎带区域采用注浆加固技术,基于理论分析确定端面顶板注浆加固形成的厚度需大于2 m,结合工作面地质条件及断层破碎带特征,设计破碎带区域采用超前预注浆+架前注浆相结合的注浆方案,并在注浆方案实施后进行注浆效果的检测分析,结果表明:断层破碎带注浆加固后,破碎围岩体被有效胶结成一个整体,工作面通过断层区域时,无压架及大范围片帮冒顶现象出现,保障了工作面的安全回采。     

大跨度穿断层软岩巷道顶板非对称破裂机制与控制对策研究

针对大跨度穿断层软岩巷道顶板非对称大变形失稳的工程难题,总结分析原支护条件下巷道变形破坏特征及其主控影响因素,给出基于MATLAB图像处理技术的钻孔裂隙发育程度定量表征方法,模拟研究巷道顶板位移场、主应力场及裂隙场演化规律,揭示巷道顶板渐进非对称破裂机制;根据不同区域巷道变形破坏情况与离散模拟结果,针对性地提出顶板"非对称分区强化控制、减跨控顶支护、破碎围岩分区深浅注浆、强化联合支护"的过断层支护对策,优化支护方案并进行现场应用.研究结果表明:1)巷道顶板破坏深度、变形特点、破裂模式等均呈现明显的非对称变化特征,断层左侧(I区)及右侧(II区)顶板裂隙密度均随巷道表面至深部距离变化呈负对数衰减特点,后者数值较大且降速较快,表明II区顶板整体较为破碎且破坏深度较广,应为重点控制对象;2)巷道开挖至稳定过程中,II区浅部围岩首先发生张拉破坏,并伴随大量裂隙的萌生与扩展,然后左帮顶角位置因应力集中也出现裂隙密集区且逐渐向顶板断层部位延伸,而后顶板表面裂隙均随开挖时间的增加向深部非对称渐进扩展,浅部离层发生并伴随局部块体脱落,顶板发生非对称冒落失稳;3)采用优化支护方案后,顶板最大变形量低于91 mm,较原支护降低了63.89％;浆液与破碎岩体黏结形成复合结构,围岩完整性提高;锚杆受力最大值为81.76 kN,最小值为60.5 kN,分别为屈服载荷的43％和31.8％,基本满足工程需求.