水闸墙在高承压松软煤巷特大突水治理中的应用

依据黄沙矿112124掘进工作面突水治理工程,所进行的大量工程水文地质资料,对该工程的难点以及面临的技术难题,进行了应用研究和实践。由于煤层软、强度低、突水水压高,突水巷道几次实现截流后,骨料帷幕墙被反复突破。依现场实际水文资料,分析确定了突水巷道煤层的极限承受强度,合理确定了水闸墙承受的压力,通过水闸墙分压减流作用,降低了突水煤巷骨料帷幕墙与煤层所承受的压力,在高承压松软煤巷高承压特大突水封堵中,实现突水巷道成功截流,通过注浆加固骨料帷幕墙,并采取其他措施,快速高效治理了这次特大突水。     

平衡压力法在极松散煤巷截流堵水中的应用

 摘要 本文针对黄沙矿112124溜子道巷道截流堵水工程中,因水闸墙无法达到设计压力且112124溜子道煤壁又极其松散,承受水压较低等不利条件,无法成功截流的情况下,提出了平衡压力法截流方案,即：关闭水闸墙上泄水阀门,合理进行升压,通过协调平衡压力法减少截流段承受水压,实现水闸墙在承受较低水压情况下煤巷截流成功,为国内外同类条件下的堵水提供了参考经验。     

过水巷道动水快速截流机理研究

保浆袋囊钻孔控制注浆可以解决传统过水巷道动水截流工程量大、工期长且易发生次生灾害等技术难题,实现快速抢险救援和恢复生产的目的.为了进一步研究阻水墙快速建造机制,采用典型工程案例分析和基于过水巷道动水快速截流大型模拟试验平台的物理模拟试验,对保浆袋囊钻孔控制注浆快速截流机理进行研究.结果表明:保浆袋囊钻孔控制注浆动水快速截流的主控因素为动水压力、动水流量和巷道围岩力学强度,其中单纯的投放保浆袋囊+补充注浆的动水截流模式,仅适用于动水压力低、动水流量小和巷道围岩力学强度高的突水截流环境,其快速截流机理是保浆袋囊能够使得袋囊之间的水流流速较小,水泥-水玻璃双液浆在扩散凝结过程中不易被动水袭夺,致使双液浆凝胶体可以在袋囊之间控制运移扩散,并快速与巷道顶板堆积接顶,有利于截流巷道中阻水墙的快速建造.而投放保浆袋囊+灌注骨料+补充注浆的动水截流模式,可适用于动水压力高、动水流量大和巷道围岩力学强度低的突水截流环境,其快速截流机理是保浆袋囊首先能够提前完成部分骨料铺底和充填阶段;其次是保浆袋囊残余过水断面处的高速水流环境能够使得骨料灌注过程中携带进入巷内的空气快速排出巷外,减少骨料灌注过程中的堵孔次数,同时加快骨料灌注速率;最后是由保浆袋囊和骨料组成的骨料接顶阻水体具有高阻弱渗的阻水性能,其中,高阻特点可使阻水体抵抗更高的动水压力,减少骨料灌注期间堵孔阻水段快速升压导致发生阻水体频繁突破再造的次数,低渗特点可为阻水段后期补充注浆浆液快速凝结创造有利的条件.     

四位一体法封堵千米埋深微型隐伏导水陷落柱技术

九龙矿15423N工作面在回采过程中发生采空区滞后底板突水,依据采前所进行的水文地质工作以及该面发生突水后的特点,研究制定了治理突水方案,经治理钻探探测资料证实:该面煤层底板下发育的隐伏微型强导水陷落柱,是导致该面发生突水的主要原因,分析研究了陷落柱大埋深、大流量、高承压的特点,研究制定了骨料灌注、骨料胶结、通道截流、水源加固四位一体法堵源封顶截流的综合治理陷落柱技术,快速高效地根治了陷落柱水害,消除了水患。     

垮塌煤巷内快速构建阻水墙技术

为解决垮塌巷道中充填骨料堆积半径小,阻水墙初步形成时间长的问题,及其初步形成之后,阻水墙及软弱煤巷,容易受突水点内外压差△p作用而失稳的问题,在充填注浆阶段,首次省去灌入骨料,采用了"水泥单浆液充填注浆技术",及"大井回灌助推阻水墙快速构建技术"。结果表明:水泥单浆液的扩散半径大,阻水墙形成有效连接迅速;大井回灌技术降低了△p增大速率,使其保持在阻水墙及软弱煤巷能够承受的范围内,只用42 d便完成了阻水墙的构建。     

动水大通道突水灾害治理关键技术

针对动水大通道及地面无法施工直孔的治理技术难题,以潘二煤矿特大隐伏陷落柱突水灾害快速治理工程为例,在分析突水水文地质条件的基础上,提出了采用定向分支斜钻孔同时对过水巷道截流和突水通道堵源的治理方案。根据以往直孔堵水经验,确立了水力射流骨料灌注工艺和分序分段高压注浆工艺,并给出了骨料灌注关键技术和高压注浆结束标准。根据钻探注浆特征分析,结合淮南矿区陷落柱发育基本条件,推测了导水通道形态特征。注浆堵水结果表明:突水点残余涌水量为0,奥灰水位恢复良好,堵水率100%;堵源分支钻孔单位吸水率均小于0.1 Lu,堵源效果良好,彻底切断了奥灰水与突水点之间的水力联系。     

复杂突水条件下矿井注浆堵水技术

以桑树坪矿"8.7"突水堵水工程为例,论述了因小煤矿越界开采本矿深部煤层导致发生特大突水、在不明过水通道下的注浆堵水技术。为了在突水条件不清楚的前提下进行注浆,桑树坪矿先采用了多种探查手段,之后开展动水注浆。工程实践表明,在过水通道位置不清楚的前提下,首先要通过调查了解小煤矿的采掘情况,并结合本矿采掘系统确定截流段的大体位置;其次采用物探手段对该处过水通道进行探查,并根据物探成果使用井下钻探方法精确查明过水巷道的位置;之后展开动水截流,截流成功后再对煤层底板和奥灰岩顶部进行注浆。     

双液注浆法快速建造阻水墙封堵突水巷道

以2010年3月发生于内蒙古乌海骆驼山煤矿特大突水淹井水害治理工程为实例,介绍了一种从地面打400m定向钻孔、适用于静水条件、孔底混合方式的水泥-水玻璃双液注浆法快速建造阻水墙封堵突水巷道技术。利用双液注浆法快速建造阻水墙封堵突水巷道技术先快速建造阻水墙骨架,再联合运用传统综合注浆法对阻水墙骨架进行注浆加固形成阻水墙实体,经受住了试排水阶段的初期注浆效果检验和最后抢险救援阶段最终抽排水的注浆阻水墙实体强度考验,达到了快速注浆堵水抢险救援的目的,经过事实证明该技术是直接、快速有效的突水水害治理技术,能够为其它突水水害抢险救援方案的实施提供借鉴和指导作用。     

突水淹没矿井动水巷道截流阻水墙建造技术研究

在突水巷道中通过灌注骨料实现截流堵水的过程涉及多个力学演化阶段,实践中为了快速复矿需更重视堵水效果,阻水墙建造的关键技术问题研究很少受到关注。结合以往工程案例的堵水过程数据,分析了从骨料灌注到注浆截流的水力学模型,提出了阻水墙建造的关键技术参数设定方法,研究了阻水墙内部应力分布状态及破坏机理。研究表明:(1)阻水墙建造可分为4个阶段的水力学模型,即突水稳定阶段的管道流模型、骨料灌注阶段的管道流-低速渗流模型、骨料接顶阶段的高速渗流-低速渗流模型、注浆截流阶段的低速渗流模型;(2)动水中骨料堆积形态是水平和垂向两个维度共同生长的结果,堆积过程与流场存在动态平衡关系;(3)考虑压差、巷道阻力、堆积段阻力、浆液初凝时间4个要素,提出了堆积段长度估算模型,建立了不同灌注阶段巷顶流速的预测方法和骨料粒径选择方法;(4)注浆后阻水墙的最大剪应力发生在距来水方向较近的位置,相较堆积段全部长度,受力影响范围仅为其很小一部分;水压力越大,剪力和轴力越大,但分布状态、影响范围及峰值位置均不变;围岩与墙体弹性模量比越大,阻水体剪应力分布越集中,峰值剪应力越靠近来水方向;当剪应力最大位置首先达到抗剪强度后,剪应力将向下游产生塑性变形直至形成新的平衡状态,否则失稳破坏。     

集中突(过)水巷道阻水墙综合建造技术

煤矿发生突水灾害后,在突水构造及其位置不明确的情况下,利用独头突(过)水巷道的有利条件,通过灌注骨料和注浆截流建造阻水墙成为最直接、最快速有效的治理方案。系统地介绍了在动水条件下集中突(过)水巷道阻水墙的综合建造技术和工艺。     

动水条件下水闸墙快速施工技术

在受到奥灰含水层威胁、薄层底板带压开采条件下的水文地质条件复杂矿井突水事故时有发生。为避免突水点在水流作用下持续破坏突水增大,保证矿井排水安全,不发生影响相邻区域、淹采区、淹井事故,为创造突水点后期注浆封堵治理静水条件,故此在动水条件下最短时间内水闸墙快速施工控水技术是关键。在突水水量较大,巷道施工困难条件下,采用不刷扩巷道、预埋管路、波罗因材料快速成型墙体、围岩注浆等综合技术,实现水闸墙快速控水。     

封堵深部煤层底板高压大流量岩溶突水的关键技术探讨

受奥陶系灰岩水威胁的煤层开采中的底板突水具有高承压,大流量,高流速特点,破坏性强,损失大,对突水的注浆治理难度大。对此类突水封堵关键技术表现在对注浆堵水方案的选择确定,注浆钻孔穿过多层采空区的安全施工工艺,采空区和导水断层空腔内骨料注入和双液旋喷注浆固结技术,坚硬岩石内快速钻进技术,钻孔深部孔内混合双液注浆安全控制技术等。     

矿井大流量动水注浆细骨料截流技术

以桑树坪煤矿为例,研究了细骨料在矿井大流量动水注浆中的应用,总结了以往矿井动水注浆中使用的截流材料,阐述了桑树坪煤矿突水和堵水工程的过程,分析了骨料截流的机理和细骨料在动水截流中的可能性,论述了采用细骨料砂子进行截流的工艺和方法,研究了桑树坪矿动水截流的条件。实践表明,在突水量达8000m3/h的矿井大流量动水截流中,只使用细骨料而不使用粗骨料也能完成截流任务;桑树坪煤矿堵水中砂子能成功截流与动水压力小及过水面积大有关。     

论凤凰山矿承压区安全开采

论文针对凤凰山矿15号煤层西部存在承压开采的现状,通过对承压含水层、隔水层特征及导水通道进行分析,并利用突水系数法和安全水头压力值等对掘进巷道和回采工作面进行突水性危险性评价,提出15号煤层可安全承压开采,并制定相应的防治水方案和措施,为矿井承压安全开采提供了有力的技术支持。     

快速封堵查庄矿7901面奥灰出水技术探讨

根据对突水经过和出水原因分析,确定此次注浆堵水采用"截流封源"的总体堵水方案。截流是对断层破碎带和巷道进行骨料堆积,拦截巷道截断过水通道。封源就是对突水水源层奥灰裂隙进行注浆封堵,达到治本的目的。     

理事单位科技动态

1．山东良庄矿业公司针对-350m水平二采西区21512工作面施工轨道巷期间发生底板奥灰突水,突水量约为9．0m^3／min,不仅影响了巷道工程施工,还为安全生产埋下了较大隐患的实际,确定了在西21512工作面上下巷各修建一道水闸墙对工作面进行隔离的治理方案。施工水闸墙前,他们首先在水闸墙及前后5m范围内对围岩进行深度超过锚杆2．0m的注浆加固。     

单侯矿井东翼轨道大巷防水闸墙设计

针对单侯矿井特大突水事故,分析事故原因,编制防水闸墙设计,组织人员施工,有效地控制了突水点的出水量,避免了矿井淹井事故的发生,为特大型水灾事故应急治理提供了经验。     

霍宝干河矿含隔水层特性及对下组煤开采的影响分析

为了研究霍宝干河矿高承压含水层对煤层开采的影响,基于现场实测资料,确定了井田范围内的主要含隔水层特征及其空间分布关系,得出了底板承压含水层为中等富水含水层.针对高承压含水层对下组煤开采可能造成的底板突水,采用FLAC~(3D)数值模拟手段,得出了工作面开采宽度与煤层底板破坏深度的关系及渗流发育的规律.当工作面的开采宽度大于160 m时,煤层底板的破坏深度不再随开采宽度的变换而变化,而是稳定在25 m,加上阻水带厚度13 m,小于底板46 m的隔水层厚度;在应力一渗流耦合的过程中,开切眼处单元孔隙水压力最高上升到2.4 MPa,且变化过程中孔隙水压力始终小于承压含水层的水压,不会发生煤层底板突水事故.     

深部开采高水压条件下矿井注浆堵水技术

2012年5月26日申家庄煤矿2302工作面回采时在采深约830 m处发生突水,堵水中巷道截流段承受水压高达8.2 MPa。为了完成抢险任务,研究分析了堵水条件,制定了注浆方案,按设计方案进行了施工,复矿排水后截流段安全可靠,堵水效果良好。申家庄煤矿堵水实践表明,在高水压条件下进行注浆堵水,首先要做好巷道截流段的注浆工作,同时要进行突水点采空区注浆和突水通道注浆,在截流段、采空区、突水通道经注浆后连成一个整体的情况下,巷道截流段是安全的。     

煤矿特大突水原因分析与通道探查技术

矿井突水灾害严重威胁煤矿的安全生产,有效防治矿井水害对煤矿安全具有特殊意义.文章以某矿工作面运输巷掘进期间特大突水事件为背景,从矿井开采实践、奥灰水位变化和水质分析结果3个方面综合确定此次突水水源为奥灰水,并根据突水实际情况,分析可能引起此次突水的导水构造,针对突水通道探查的难点制定了相应的通道探查方案.探查结果表明,2~#煤层底板以下存在一条落差为120 m的正断层,使得煤层底板与下盘奥灰含水层的间距不足30 m,剩余隔水层的厚度和强度均不足以抵抗高压奥灰水,致使巷道掘进期间,高压奥灰水突破巷道围岩,发生奥灰特大突水灾害.