矿区岩溶裂隙岩体帷幕截流注浆参数确定研究

为使用帷幕注浆手段治理某矿区岩溶裂隙发育地层水害,采用室内试验对不同水灰比水泥浆液性能进行试验研究,得到不同水灰比水泥浆液性能及变化规律;并利用理论分析和数值计算对帷幕注浆压力和水泥浆液扩散半径进行了研究计算;结合帷幕墙体建设区域水文地质条件,综合确定了帷幕墙体建造尺寸、钻孔间距、注浆压力及水泥浆液选取工艺,为帷幕注浆治理工程设计提供了科学依据。最后,利用帷幕墙体内外放水试验检验了帷幕注浆墙体的截流效果,截流效果达到设计目的和要求,因此也验证了帷幕注浆参数选择的合理性。研究结果表明:水泥浆液黏度、结石率和结石体强度随水固的增大而降低,凝结时间随着水灰比的增大而增大,变化速率随水灰比的增大而降低;帷幕墙体厚度为40 m、钻孔间距为20 m和注浆终孔压力为4～6 MPa;利用放水试验对比帷幕墙体内外水位变化历时曲线是帷幕注浆效果检验的最直接手段。     

矿井底板突水新型注浆材料配比优化试验

为了改善超细水泥浆液在矿区煤层底板含水层的注浆加固改造工程中的应用效果,基于黏土和粉煤灰对超细水泥浆液性能影响,选用超细水泥、粉煤灰、黏土作为原料,掺入一定比例的石灰和氢氧化钠,采用正交试验设计方法,分别对黏土-粉煤灰-超细水泥浆液的配比进行了优化试验,得到了其中最优的配比方案.同时,分析了黏土、粉煤灰、石灰和氢氧化钠在该类型注浆材料中的作用机理.研究结果表明:掺加不同类型和不同比例的辅助材料对于超细水泥浆液性能的改善起到了较好的控制作用,为矿区底板裂隙水的注浆改造提供了优质材料.     

基于岩体宏细观特征的大型帷幕注浆保水开采技术及应用

在地下水径流通道处建造帷幕注浆墙体是矿产资源开发与地下水资源保护的重要平衡手段,而随着矿产资源开发强度和深度的增大,建造大型帷幕墙体面临钻探成本高、墙体内外水压差大、墙体截流率低等问题,针对上述问题采用受注介质宏细观特征分析的方法,宏观上研究受注介质发育特征及水文地质条件,细观上基于显微CT分析研究受注介质空隙发育特征和几何参数,宏细观结合综合分析大型帷幕墙体建造科学位置、钻探工艺、注浆材料和适用性配比选取、注浆压力等问题,并利用放水试验、钻孔取芯、钻屑组分判断等手段对帷幕注浆效果进行分析评价。研究结果表明:对于开度较小的裂隙,须采用纯水泥浆液进行升压注浆充填,对于含有较大空洞岩溶地层,可在水泥浆液中掺入粉煤灰进行无压充填灌注;水固比为0. 6,0. 7,0. 8,0. 9的水泥浆液,水固比为2. 0,1. 0,0. 8,0. 6和对应粉煤灰掺量20%,20%,20%,20%和30%的水泥-粉煤灰浆液结石体的物理力学性质均能够满足帷幕墙体建造要求;帷幕墙体建造最小安全厚度为7. 84 m,满足浆液扩散范围和建造效率的注浆压力为4～6 MPa。经检查孔检验,大空洞充填灌注采取的浆液结石体试样饱和抗压强度为11. 2 MPa,完全满足墙体强度要求;放水试验中,墙体内外水位差7 d达到140 m、截流率在86. 51%以上,墙体截流效果显著,达到设计目标和要求。     

水泥—粉煤灰浆液试验及其在采空区注浆中的应用

结合贵州黔桂天能煤焦化扩建项目采空区治理工程,通过室内试验对施工中所用水泥粉煤灰浆液性能做了研究,分析了不同水固比,不同粉煤灰掺量下浆液的粘度、初终凝时间、结石率及结石体强度的变化规律,确定了施工合理的注浆浆液配比,为采空区注浆充填治理提供了依据。     

构造裂隙大水矿床帷幕注浆工程试验及参数研究

构造裂隙大水矿床含水介质复杂多变,基建难度大,突水风险高,防治水技术难度大。借鉴岩溶大水矿床治水经验,设计采用矿山地面帷幕注浆技术,解决黄屯硫铁矿火山岩构造裂隙大水矿床地下水害。通过帷幕注浆生产性试验,从注浆前后帷幕体透水性、检查孔压水试验、注浆前后钻孔岩芯揭露情况分析,证明火山岩裂隙地层高压灌注水泥黏土浆后,大的构造导水通道及微细裂隙都能被浆液有效充填,注浆堵水效果显著,该方法可为同类矿床防治水工作借鉴。     

水泥黏土浆在浅成岩地区注浆适用性的分析

水泥黏土浆在岩溶地区矿山帷幕注浆施工中取得了较好效果,但在浅成岩地区的注浆应用较少。以安徽黄屯硫铁矿帷幕注浆工程为例,分别从原材料性能要求、水泥黏土浆的性能指标、浆液制备要求、注浆施工技术要求、注浆效果评价等方面,讨论了水泥黏土浆在浅成岩地区注浆的适用性,供类似矿山参考。     

某铁矿注浆帷幕体中浆液结石体可见度的影响因素

注浆技术已在大水矿山及各类地下工程建设中得到了广泛应用。Ⅱ、Ⅲ序注浆孔及检查孔岩芯中含有浆液结石体已成为判断浆液扩散半径达到要求的重要依据。注浆施工中受钻探取芯工艺、不同岩体、岩溶裂隙的发育程度及产状等因素影响,浆液结石体可见度差别较大。以某铁矿山主井地面预注浆工程为例,详细分析了浆液结石体可见度的影响因素,通过对浆液结石体的统计分析和检测,讨论了间接评价帷幕注浆的施工质量和帷幕体防渗性能的思路,供类似工程施工参考。     

水泥尾砂浆在某矿充填封堵中的应用

某矿水文地质条件复杂,矿井开采过程中曾发生过突水现象,为保证矿床的安全开采,在矿井四周建设止水帷幕。通过进行水泥尾砂浆室内试验,掌握浆液的性能参数,结合帷幕注浆截流工程的现场施工经验,对水泥尾砂浆与水泥黏土浆浆液进行对比,提出水泥尾砂浆的优势、适用范围及施工过程中要注意的问题,为防止注浆孔随深度增加而提高注浆压力后产生地表冒浆,以及加强溶洞等宽大裂隙的强度,利用水泥尾砂浆进行充填注浆,取得很好的封堵效果,对类似项目施工起到一定的指导作用。     

煤体注浆材料优选及加固煤体单轴压缩试验

为了在瓦斯抽采钻孔施工过程中对帷幕注浆加固材料进行优选,通过黏度和抗压强度,确定高延性水泥基复合材料的基本水灰比。采用粉煤灰、微硅粉以及聚乙烯醇作为掺合剂,研究了不同掺合剂配比对注浆加固材料性能的影响,包括浆液黏度、凝结时间及固结煤体渗透率和抗压强度。试验结果表明:高延性水泥基复合材料的基本水灰比为0.75∶1;水灰比对注浆材料的黏度和抗压强度影响显著,注浆材料黏度与固结煤体渗透率、抗压强度、弹性模量受掺合剂配比影响明显;与其它体系相比,体系1(粉煤灰、微硅粉以及聚乙烯配比分别为(5%、15%、3%)注浆材料黏度适中,固结煤体渗透率较低,抗压强度最高,其注浆效果最优。     

石灰岩含水层中高角度裂隙对帷幕注浆的影响分析

矿山帷幕注浆技术在大水矿山地下水防治方面的作用逐渐受到业界的广泛认可,矿山帷幕注浆工程量大、工期长,作为大型隐蔽工程,其施工质量受到很多因素制约和影响,而受注地层的裂隙发育条件则是影响注浆施工的一项重要因素。以南李庄铁矿帷幕注浆工程为例,通过对工程中钻探和注浆资料的分类统计,分析了矿区灰岩含水层岩溶裂隙发育特征和裂隙产状对注浆施工的影响,认为矿区地层普遍存在的高角度裂隙对于浆液扩散搭接存在不利影响,结合现有工程施工经验,提出了降低这种不利影响的合理建议,为类似工程提供参考。     

矿山治水改性粘土浆高压固结机理研究与应用

基于因地制宜、绿色环保的要求,矿山帷幕注浆领域越来越多采用粘土类注浆材料,粘土类注浆材料的非工业成品特点使之在性能上与传统注浆材料具有较大差异。为了开展非工业成品注浆材料固结机理研究,建设了专门的注浆材料高压固结装置,并在此基础进行了相应试验。试验结果表明,高压注浆状态下,给定配比改性粘土浆液固结时间约为110min,固结体结构为复合结构形式,根据此结果计算注浆浆液扩散半径为纯水泥浆液3.375倍,此研究结果在现场工业试验中得到了验证。该试验装置、试验方法及研究结果为改进现有注浆工艺提供了技术支撑,为帷幕注浆领域新材料研究与应用提供了借鉴。     

矸石基含水层注浆改造新型材料实验与应用

高承压灰岩含水层上煤炭开采,经常需要对强含水层进行注浆改造,因含水层发育规模巨大,注浆材料用量动辄数万吨。在充分利用地下工程址区厂矿企业固体废弃物煤矸石基础上,研发了一种适用于含水层改造的新型无机注浆材料。通过组分筛选试验、力学性质测定试验、获取了材料的抗折强度、抗压强度、渗透系数等宏观力学性能;采用SEM微观分析手段,分析了注浆结石体的微观结构性能。综合力学性能、经济因素、环境效益,对比了新型材料与常规注浆材料的适用性。结合现场试验,验证了新型注浆材料的效果。研究结果表明:在水泥含量为35%时,新型注浆材料的早期强度与后期强度均高于水泥含量为40%时水泥-黏土浆液的同期强度。材料的最佳配合比为水泥30%,黏土10%,煤矸石60%。该材料体系结石体28 d抗压强度3.4 MPa,28 d抗折强度1.7 MPa,渗透系数1.794×10-7m/s,能够满足含水层改造需求,对类似工程具有借鉴作用。     

基于灰色-回归对帷幕注浆影响因素相关性分析

云南昆明某露天矿随着采矿延深,地下水涌水量逐步增大使得开采难度提高,为了治理矿山水害,现场选取了局部试验段进行帷幕注浆堵水试验,基于现场物探、钻孔成像、声波测试、压水试验等方式取得的相关数据,选取以每米吃浆量为因变量,注前透水率、水灰比、段长、注浆压力、钻孔深度为自变量参数进行灰色关联性分析和多元回归分析,得出试验段钻孔每米吃浆量及其相关参数的回归方程及关联度,为矿山后续大规模帷幕注浆的注浆工艺和注浆过程参数控制提供借鉴,也为后续岩溶地区节理化裂隙帷幕注浆参数选取方面提供参考价值,为矿山的安全生产提供保障。     

复杂富水环境下帷幕注浆工程布设及工艺优化

帷幕注浆工程可以有效截断开采区域的地下水补给,为安全开采复杂富水环境下的矿体创造条件。在对矿区水文地质环境详细勘察的基础上,通过现场工业试验,以堵水率为评价指标,分析注浆工程在不同帷幕线路和注浆参数下的堵水效果。通过优化帷幕注浆线路和布设参数,采用分区不等距大孔距布设注浆孔的方式,降低了36.01%的钻探工程量;遴选了改性黏土固化浆(90%)和粉煤灰固化浆(10%)作为注浆材料,降低了帷幕工程成本。研究结果表明:注浆帷幕两侧的水位差最高达40.6 m,堵水率达77.96%,帷幕注浆工程达到了预期堵水效果。     

柔模无机充填材料在巷道快速密闭中的应用

巷道快速密闭是防治煤矿自燃发火常用的技术,其中密闭充填材料的研究意义重大。通过室内正交实验研究了柔模无机充填材料不同配比的坍落度、稠化悬浮性、凝结时间、收缩性及抗压强度。优选出柔模无机充填材料配比,并用于巷道快速密闭实践工程。结果表明：影响料浆流动性能最主要的因素为悬浮剂掺量和水灰比。为保证浆液具有良好的流动性能,悬浮剂掺量应为2.5%,水灰比控制在0.43~0.46;当水灰比为0.46,增强剂掺量为1%时,强度较大;稠化悬浮性能测试及后期收缩性能测试表明浆液水灰比降低,悬浮剂增大,该性能更好;综合各影响因素及各个指标的重要程度,优化出配方在张家峁煤矿13102工作面成功应用。研究成果为巷道快速密闭无机充填材料的配比提供了借鉴。     

似膏体充填材料配比的BP网络优化方法

为了探究似膏体充填材料各组分对材料性能的影响及最优配比,以实验室做的16组配比试验数据为样本,建立了材料组分等因素与分层度、塌落度及长期强度之间的5-10-3 BP网络模型,并利用该模型搜索的最优配比方案进行现场试验。结果表明：建立的网络模型最大相对预测误差为6.08%;胶结料与骨料共同决定充填体的强度;高比例煤矸石配以精确比例的胶结料和细骨料可形成强结构充填体;当粉煤灰掺量为水泥质量的3~4倍,河砂掺量约等于煤矸石质量时,材料的综合性能最好;利用优化后的材料配比方案进行巷旁充填,巷道围岩变形较小且较稳定。     

双组份巷旁充填材料的配制与性能研究

为了满足巷旁充填材料及时性、高强性以及密封性的要求,文章提出一种双组份巷旁充填材料,其由甲、乙2种干料加水搅拌后等量混合而成,甲料以硅酸盐水泥为基材,乙料以硫铝酸盐水泥为基材。利用正交试验分析了不同配比下材料的物理力学性能,试验结果表明最优水固比为0.8∶1,水泥∶粉煤灰∶膨润土∶河砂的质量比为1∶0.35∶0.20∶0.35时为优化配比。制备出的双组份充填材料凝固速度快,早期强度高,表现出比高水材料更好的力学性能,适合作为沿空留巷巷旁充填材料。     

引流注浆治理东庞矿特大陷落柱突水灾害

正确判断突水水源与突水构造，合理制定注浆堵水方案，采用定向钻进技术、气动下灰射流搅拌注浆工艺、动水截流等技术快速封堵巷道，并采用引流注浆加固封堵巷道的薄弱地带，利用返流注浆加固陷落柱，既保证了注浆质量，又加快了复矿速度。     

地面注浆封堵突水点技术在圣达煤矿的应用

针对圣达煤矿22081泄水巷突水点长期大量排水造成周围地下水位下降、增加矿井排水费用、且被压覆的煤炭资源无法进行安全回采的现状，在对矿井水文地质条件、断层及其破碎带发育特征、准确位置、产状及导富水性，突水因素、突水水源、水量及其变化规律、封堵可行性及效果分析研究的基础上，运用钻探注浆技术的理论与方法，通过合理进行钻孔布局、钻孔结构设计、钻孔施工顺序、施工工艺及选择注浆材料、调节浆液黏稠度、浆液压力及引流注浆、间歇注浆及添加骨料等注浆技术，成功实现了良好的注浆堵水效果（堵水率达100%），且使钻探工程量大幅度减少，节约了大量的注浆材料，取得了良好的经济与社会效益。     

多分支水平井注浆技术在防治灰岩水害中的研究与应用

采用多分支水平井注浆技术能较好地解决煤层底板高承压奥灰水突水问题，不同地区水文地质条件有所差异，需对其关键技术进行优化。以界沟煤矿东一10号煤层下太灰含水层为研究对象，系统阐述了多分支水平井注浆防水的技术原理和工艺流程，对比了水泥浆液、水泥—水玻璃浆液等性能，优选出注浆液；计算确定出水平井分支长度、分支间距、注入压力、注浆量等注浆关键参数，对现场应用效果进行了评价。结果表明:以水泥浆为注浆材料，水平分支长度在800 m左右，分支间距50 m，注入终压10 MPa，预测注浆量62 635 t；通过注浆成功封堵含水层，使三灰含水层及以上成为有效隔水层，为东一10号煤层开采提供了安全保障。