金川龙首矿西二采区主井返修施工技术

针对金川龙首矿西二采区主井围岩变形破坏,开展了主井井筒返修加固优化设计和工程施工技术研究。首先对井筒的变形破坏现状进行详细勘察,并通过井筒围岩的节理裂隙调查与统计分析,揭示了主井井筒围岩稳定性现状以及影响工程稳定性因素;然后针对主井不同区段围岩的工程特点和变形破坏特征,提出了双层喷锚网、C60钢筋混凝土、槽钢井圈、U型钢拱架、长短锚索和锚注等多种不同支护方案;最后在施工过程中,根据主井工程地质变化情况开展支护和施工技术的优化设计工艺调整。主井在返修加固后投入使用结果表明,返修的工程基本处于稳定状态。由此证明了针对主井的返修加固方案合理有效。     

不良地层竖井工程变形分析与返修支护设计

根据某矿山不良围岩的主井工程变形破坏特征,分析了该工程变形破坏的主要影响因素,在此基础上,进行了不同支护方案的井筒变形分析和稳定性研究,提出了释放位移的让压支护施工工艺,并通过数值模拟,建立了不同支护条件井筒收敛变形和工程稳定性与支护参数的关系,明确了最大允许释放位移量.根据理论分析和数值模拟确定了主井返修支护方案,并进行返修试验段试验.返修主井工程的变形监测和强度计算结果表明:主井返修支护方案是比较合理和安全可靠的,并在主井的返修施工中得以采用.目前,主井返修施工已经全部完成,工程基本处于稳定状态.     

金川矿区龙首矿西二副井井筒加固

以龙首矿西二采区副井1 240~1 120 m段井筒为研究对象,在对岩体性质、开挖支护时间和围岩与混凝土井壁关系进行合理假设的基础上,建立副井井筒数值模型,选择合理的围岩及混凝土力学参数,针对混凝土强度和井壁厚度变化构建了15种支护方案,运用FLAC3D软件模拟计算出井筒不同方向应力变化和位移变化,进而对比确定井筒加固主要参数的合理取值,为副井1 240~1 120 m段井筒返修支护方案最终确定提供量化参考和理论保证。依据数值模拟结果和井筒的实际变形破坏发展情况,确定了符合实际情况的井筒加固方案,并制定相应井筒返修加固的具体措施,通过对副井加固后井筒的现场监测数据分析以及实际运行情况,验证了井筒数值模拟和加固方案的合理性。     

井壁卸压槽应力、变形特征及防治井壁破碎效果分析

根据兴隆庄煤矿主副井井筒破坏预防性治理工程和东西风井破坏治理工程建立的综合监测系统观测结果，分析了井筒卸压槽的应力和变形特征。认为井筒破坏预防性治理效果较好，应大力提倡。     

金川二矿区1#矿体上盘贫矿开采对14行回风井的稳定性影响研究

为探究矿体开采过程对竖井井筒稳定性的影响,选取金川二矿区1#矿体上盘贫矿为研究对象,在分析影响井筒围岩稳定性的主要影响因素和变形破坏机理的基础上,建立金川二矿区1#矿体有限元数值模型,采用数值模拟方法对1#矿体上盘贫矿的实际采充过程进行计算,得到了上盘贫矿开采过程中14行回风井井筒在水平、竖直方向位移和应力分布的情况,根据数值模拟结果推测出井筒最容易发生变形破坏的关键位置,并通过与现场地表监测数据对比分析,验证了数值模拟计算结果的可靠性。此研究可为地下矿山在开采扰动范围内竖井井筒稳定性的判定及返修支护提供有益探索。     

越界开采引起既有井筒垮塌的力学分析及修复实例

以某煤矿副立井井筒垮塌事件为背景，分析了立井井筒垮塌机理和修复方案。研究表明造成副井井筒垮塌主要是由于邻近小煤矿越界开采引起。结合越界开采扰动分析，建立了井筒力学模型，分析了立井井筒在均匀地应力和非均匀地应力作用下的受力情况，随不均匀侧压系数β增加，井筒不同应力极值位置处的应力差会增加，降低井筒的极限承载能力。利用FLAC-3D建模再现了越界开采引起的破坏过程，研究了不同保护煤柱尺寸条件下井筒变形和受力情况，指出当煤柱小于60 m时井壁变形加剧、趋于破坏。给出了采用水泥粉煤灰注浆和重造围岩方式对垮塌井筒进行修复的加固方案，修复后井壁应变监测表明修复后的井筒稳定性良好。     

金川Ⅲ矿区主井工程变形分析与稳定性评价

针对金川Ⅲ矿区主井工程在施工过程所出现的问题，进行了现场调查和数值分析，探讨了影响主井稳定性的主要因素，并就设计支护方案进行分析和评价。为了进行不稳固段主井的返修加固设计，进行了不同衬砌厚度和不同让压量的数值模拟，由此揭示井筒稳定性随衬砌厚度和释放位移量的变化规律。对于深部不稳固段井筒，可加大厚度，并采取适当释放位移达到让压目的，从而适应深部井筒围岩的变形地压。     

斜井井筒过饱和粘土段施工技术研究

针对车村煤矿一号井副斜井井筒暗槽施工过程中井筒发生不均匀沉降、顶板开裂的问题,对井筒遇到的饱和粘土破坏机理进行了分析。根据现场施工情况提出了钢轨混凝土桩帷幕、小管棚超前支护、片石混凝土置换加固的综合施工方案,并对地面沉降和井筒收敛进行了监测。实施结果表明:采用钢轨混凝土桩帷幕可以有效的控制饱和粘土进一步涌入井筒内,消除了对井筒掘进的灾害影响;采用小管棚和片石混凝土置换加固方案确保了巷道的顺利掘进和巷道的稳定,保证了安全和质量,为今后同类型工程地质条件的施工提供了实践经验。     

朝川矿一井开采对二井斜井井筒及运输大巷影响的研究

平煤集团公司朝川矿一井21060 工作面开采将对位于其上部的二井斜井井筒及西翼运输大巷稳定性造成不同程度的影响。通过现场实测并参考平顶山矿区有关岩层移动观测资料,合理选择相关参数,对一井21060工作面开采后二井斜井井筒及西翼运输大巷变形破坏情况进行了预测,并根据预测结果,提出了防治井筒和巷道变形破坏的对策。     

朝川矿一井开采对二井斜井井筒及运输大巷影响的研究

平煤集团公司朝川矿一井21060工作面开采将对位于其上部的二井斜井井筒及西翼运输大巷稳定性造成不同程度的影响.通过现场实测并参考平顶山矿区有关岩层移动观测资料,合理选择相关参数,对一井21060工作面开采后二井斜井井筒及西翼运输大巷变形破坏情况进行了预测,并根据预测结果,提出了防治井筒和巷道变形破坏的对策.     

Analysis on damage and rheological characteristics of deep surrounding rock of shaft engineering

According to the characteristics of deep engineering surrounding rock main shaft of No.3 mining district in Jinchuan, electron microscope scanning and rock mechanics test were adopted to analyze the damage features of rock. The software of FLAC^3D and Burgers body (Kelvin-Maxwell model) were used to research on rheological theory, and rheological model was modified. The results indicate that the damage of rock mass is very serious, and the rheological characteristics also outstanding; rheological behavior of deep surrounding rocks of the shaft can be taken as superposition of transient and stable rheology; and there exist the most dangerous zone on 100 m higher than 1 063 m level, so it is necessity that works of monitor and corresponding reinforcement should strengthen.     

深部矿产资源开采矿井建设模式及其关键技术

深部矿产资源开采是我国资源持续供给和保障经济高速发展的重要物质支撑,井巷工程作为进入深部开采的安全通道是进入深部开采的咽喉,因此,深部矿井建设关键技术是实现深部矿产资源开采的重要技术支撑。基于深部矿产开采矿井工程设计与装备制造先行的理念,深部矿井建设模式、优化设计与理论、矿井建设技术与智能装备、智能监控技术体系、矿井建设与生态环境互馈等方面亟待取得突破。系统分析了矿井赋存地质条件探查、数据融合反演与透明化重构技术及其亟待攻克的科学问题;梳理了深部矿井井巷优化设计方法、建设模式、建井提运装备的发展现状和面临的难题;基于深部井巷围岩"应力调控-改性-支护"理念,提出了围岩应力调控技术,地面预注浆加固、抗渗、降-隔-保温技术等围岩改性技术,以及矿井工程支护结构等围岩控制理论与及其关键技术;提出了深井智能掘进装备与智能控制系统研发体系,梳理了机械破岩掘进装备制造与发展趋势,从高效破岩与排渣、装备构成与空间优化、精确智能钻井控制3个方面分析了上排渣竖井掘进机设计与制造亟需攻克的科学问题与技术难题;围绕破岩掘进复杂工序智能监控、围岩与井壁结构稳定智能监控、井筒内运行设备智能监控,提出了深部矿井全生命周期智能监控系统与关键技术体系。基于以上深部矿井开拓模式的优化设计、建井装备及其相应关键技术工艺的深入思考和分析,有望为深部矿井安全高效绿色建设提供解决思路。     

唐河县水泥厂废弃矿山地质环境特征与治理恢复探索

通过调查露天开采的废弃大理岩矿山,明确得出:矿区现有63个采坑,18处高陡边坡,3处废弃渣堆,20处石料堆,6处危岩体,1处不稳定斜坡,6处废弃建筑,土地损毁面积297 679.41 m2,原有地质环境条件遭受了极大的破坏。为了消除矿区地质灾害、修复地形地貌景观及土地资源,基于地质工程情况,采用结构面赤平投影理论进行了分析,认为矿山岩质边坡存在发生岩体崩塌地质灾害隐患且稳定性较差。通过治理工程方案优选,采取“边坡整治工程+地形地貌整治工程+排水工程+土地资源恢复工程+生态恢复工程+警示工程+监测工程”等措施进行综合治理,以期恢复矿区生态环境。探索了恢复矿山生态地质环境的有效方法,以缓解矿业开发与环境保护之间的矛盾,为开展矿山地质环境保护和治理工作提供了依据。     

冲击地压的地质动力条件与监测预测方法

系统研究了井田自然地质动力条件和开采工程效应对冲击地压的综合作用以及井下冲击地压监测预测方法。建立了冲击地压地质动力条件评价方法和指标体系;提出了应用锚索监测断层活动预测冲击地压的方法。阐明了自然地质动力条件是冲击地压发生的必要条件,开采工程效应是冲击地压发生的充分条件。矿井发生冲击地压必须具备相应的地质动力条件,开采等工程活动仅是诱发因素。测力锚索的应力变化与断层活动具有较大的相关性,当锚索测力计数值突变时,表明断层已经活动,据此可预测矿井近期将有冲击地压发生。研究成果在老虎台煤矿83003工作面进行了成功应用,提高了矿井安全生产水平。     

倾斜溜井中的矿岩运动特征及其对井壁的损伤与破坏

斜溜井是国内外矿山溜井一种重要的布置方式，在工程应用中溜井的变形破坏问题严重。矿岩散体在溜井内运动过程中与井壁接触并产生力的作用是引起溜井变形破坏的根本原因。倾斜溜井中不同的矿岩 运动特征导致了井壁的变形破坏程度及范围存在较大差异。通过研究斜溜井中矿岩散体的运动特征及其影响因素，分析了斜溜井井壁的变形破坏机理和破坏分区。研究表明：①倾斜溜井中的矿岩散体运动包括下落、 跳动、滚动、滑动4种方式，受溜井倾角、矿岩块形状、粒度及其分布特征、矿岩物理力学性质、溜井井壁平整度和矿岩块进入溜井时的初始运动方向等因素影响，不同的矿岩运动方式对溜井井壁产生的破坏特征也不 相同；②矿岩散体下落或跳动引发的溜井井壁冲击破坏主要发生在分支溜井与主溜井交叉处的矿岩下落方向的溜井底板，滚动或滑动引发的溜井井壁摩擦破坏主要分布在主溜井和分支溜井的底板上；③针对不同的溜 井井壁变形破坏特征，应从优化溜井结构、采取相应的加固措施等角度进行预防。     

金川龙首矿副井返修施工技术实践

结合金川龙首矿西二采区副井所处的不良地质环境和采矿技术条件,针对副井严重变形情况,开展了副井返修方案与施工支护工艺研究。提出了井筒和马头门返修处理工艺,确定了1 015~1 240m段的225m井筒整体返修方案。同时,根据围岩稳定性条件,优化锚喷网联合支护型式和工艺参数,并确定了支护顺序与间隔最佳时间。在此基础上,开展返修后的井筒围岩变形监测技术研究。根据监测点所获得井筒和马头门断面变形以及随时间的变化规律,判断返修后井筒的稳定状态,并指导下一步施工方案的调整与优化。该研究为类似条件下的竖井工程返修设计和施工提供参考。     

残采区掘进工作面注浆加固与支护技术研究

针对海天煤业有限公司郭庄煤矿残采区掘进工作面过垮落空巷的问题,提出了掘进工作面超前预注浆加固方案,并针对不同破坏类型废巷提出相应的支护方式,并进行了工业性试验。结果表明,掘进工作面空巷垮落区域煤岩体间空隙被浆液充填,超前预注浆取得了比较理想的效果。结合基本支护和加强支护的支护方案,实现了掘进工作面的安全顺利推进。     

深竖井围岩变形破坏规律及控制技术

随着浅部资源消耗殆尽，越来越多的矿山逐渐步入深采阶段，同时，深部围岩控制问题逐渐突显，亟需开展深井围岩控制技术研究，为深井开采地压控制提供理论和技术支撑。以某深竖井工程实际情况为 工程背景，运用FLAC3D数值分析软件，开展了不同地应力条件下竖井围岩变形破坏数值分析研究。在此基础上，通过高应力竖井围岩控制技术优选，开展了不同卸压孔布置条件下高应力围岩钻孔卸压技术研究，并进 行了现场试验。结果表明：随着原岩水平主应力差的增加，竖井围岩中塑性区范围逐渐扩大，首先向最小主应力方向发展，逐渐呈现为“X”形塑性区；在剪切塑性区范围外的最大水平主应力方向施工卸压钻孔，能将 围岩应力峰值向深部转移，降低井壁及围岩的收敛位移。通过工程应用，井壁位移总量小于2 mm，位移速率远小于预警阈值，井壁处于健康状态，并存有一定的安全余量。研究反映出，所采用的柔性初支+现浇混凝土 井壁支护配合钻孔卸压技术能有效保障高应力条件下井壁的安全性和稳定性，应用效果较好。     

井筒采动损坏评价方法

目前国内外对井筒的采动损坏缺乏定量的评价方法,井筒的采动设计与保护容易产生安全隐患。为此,通过总结井筒采动变形、破坏的形式和特点,并根据井壁破坏与围岩变形的关系,主要针对混凝土、钢筋混凝土井壁,建立了科学可行的井筒采动损坏评价方法和指标:以井壁与围岩的竖向变形关系为主要评价指标,分别建立了表土、基岩段井壁竖向压缩(拉伸)变形破坏的计算公式。通过井筒采动损坏实例分析,印证了该评价方法和指标的可靠性。研究成果解决了井筒采动损坏的安全性评价问题,为井筒煤柱开采的安全设计提供了可靠的技术保障。