地面定向钻孔预注浆掩护巷道过断层带关键技术

为解决巷道掘进过断层破碎带存在应力集中和围岩大量变形的情况,避免发生安全事故,以淮北矿区为例,提出了地面定向钻孔预注浆掩护巷道穿断层技术体系,完善了定向钻孔施工及地面高压注浆的关键技术,成功实施了四开成孔结构,有效避免了非治理段干扰。采用分段注浆法完成了破碎带的精准治理。通过压水试验、岩性探测、注浆量、浆液扩散距离、物探巷探验证、巷道支护效果等多方面对注浆效果进行了分析评价。结果表明:地面定向钻孔在巷道层位岩性的超前探查、高压预注浆等方面优势明显,有效提高了围岩的力学性质,减少了围岩的变形量,其中最大底鼓下降61.6%,保证巷道支护安全,可提高掘进效率,减少后期维护。     

断层水害防治技术应用研究

位于承压含水层上巷道掘进过导水断层时,在承压含水层水压和围岩应力变化的因素下,会导致承压含水层裂隙发育,断层破碎带形成导水通道,承压含水层与断层破碎带发生水力联系形成突水通道,对巷道安全掘进带来威胁,极易发生突水事故。针对上述问题,通过分析井田水文地质条件、超前探查掌握断层及其防范承压含水层的水文资料,综合分析断层的导水性及承压含水层的区域富水性,按照公式进行突水危险性水害预测理论计算。根据综合分析和理论计算结果,采取对断层破碎带预注浆加固、断层两盘含水层治理改造、承压含水层疏水降压和加强巷道支护的综合防治措施,消除了承压水害和断层水害,保障了巷道安全过断层。     

地面定向孔超前预注浆掩护巷道穿断层破碎带关键技术

深部巷道过断层破碎带往往应力集中、围岩变形大,是掘进、支护的重大安全隐患。为提高围岩的抗变形能力和强度,减轻巷道锚固支护压力,以淮北矿区巷道过大断层为例,分析了掘进支护过程中矿压大、围岩稳定性差、支护难度大的主要工程问题,采用地面定向孔超前预注浆改性巷道围岩后,顺利掘进通过了断层破碎带。总结提出了基于钻探施工关键技术和高压预注浆关键技术的定向孔掩护巷道过断层关键技术体系,应用四开成孔结构避免了非治理段注浆干扰以及四段注浆分段法实现了断层破碎带精准注浆,并从压水试验、岩性探查、注浆量、注浆扩散距离、物探验证以及掘进支护效果分析方面评价了注浆加固效果。工程实践表明：地面定向孔具有长距离探查巷道岩性、超前高压预注浆的显著优势,改善了软弱围岩力学性质,有效控制了巷道围岩变形,巷道最大底鼓量降比超过62.6%,为巷道支护提供了安全保障,具有重要的推广应用价值。     

煤层底板薄层高压灰岩水害超前区域治理技术研究

针对煤层底板薄层高压灰岩水害问题,以桃园煤矿Ⅱ4采区10煤底板三灰含水层治理加固为例,通过施工地面定向钻孔组,进入未采区底板三灰后顺层钻进,揭露灰岩裂隙,并进行高压注浆治理,通过分段“探注结合”施工,有效封堵三灰溶隙、裂隙,最终将三灰含水层改造为隔水层,阻隔三灰及三灰下含水层水。结果表明,煤层底板薄层高压灰岩水害超前区域注浆封堵技术是安全和可行的,为其他矿区薄层灰岩水上带压开采提供了依据。     

地面定向钻注浆技术在掘进巷道过断层中的应用与研究

袁店一井煤矿东翼大巷施工范围内地质构造复杂,掘进巷道过aF1断层为大型断层(∠60°～70°,H=260～310 m),施工时会出现顶板垮落、断层突水等工程及水文地质问题,影响巷道掘进效率,且存在安全隐患。传统掘进巷道过断层技术措施多采用注浆支护复合措施,该技术受多种条件限制,耗费人力物力,且存在安全风险。地面定向钻注浆技术沿巷道顺巷钻进,最大限度揭露巷道围岩地层裂隙及断层破碎带,高压注浆加固巷道围岩裂隙及断层破碎带后,降低支护难度,消除潜在危害,使巷道掘进更加安全高效。     

巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩改造技术应用

充分利用煤矿井下定向钻进工艺技术的优点,在煤矿井下工作面巷道掘进期间超前施工定向钻孔,对巷道掘进区域煤层顶板含水层富水异常区进行探查和注浆治理,形成长距离掩护式定向钻孔探放水及巷道围岩改造技术。对定向钻孔成孔工艺技术、探放水孔封孔工艺技术、注浆孔注浆工艺技术和施工方法进行了介绍,并成功地在麦垛山煤矿进行了现场应用,取得良好的效果。     

承压水上穿断层带巷道围岩超前注浆加固技术

结合中六大巷承压水上穿断层带掘进的特殊地质状况,提出了分阶段超前注浆的施工方法、针对性的注浆工艺,有效地增加了巷道围岩隔水层厚度,提高了断层带附近破碎围岩强度,保证了巷道安全快速掘进。     

注浆加固在过大型断裂构造中的应用

陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井施工过程中巷道底板揭露L11灰岩,为防止灰岩含水层成为巷道涌水水源,对灰岩含水层进行注浆改造,同时注浆加固断层构造带,封堵围岩裂隙,保证断层不构成充水通道,保证巷道安全施工。     

地面顺层孔超前探查预加固断层破碎带应用研究

为提高围岩自承载力,重塑地应力分布,减轻巷道过大断层掘进、支护压力。以袁二煤矿西翼开拓巷道过WF4断层为例,分析了WF4断层带的发育特征以及巷道过断层的潜在安全隐患,提出基于地面顺层孔的探查加固断层破碎带方案,采用了四开成孔结构避免非治理段注浆干扰,利用了分段、约束、交叉钻进注浆工艺,强化断层带注浆加固并进行效果验证。工程实践表明,地面顺层孔具有高精度探查地层岩性的显著优势,掘进揭露的岩性与地面孔探查预测的岩性、位置基本吻合,巷道见水泥结石;划分了注浆的3个阶段,包括0～4 MPa的低压快速充填阶段、4～10 MPa的中压挤压扩散阶段、10～15 MPa的高压压实劈裂阶段;巷道安全快速掘进通过了WF4断层破碎带,底鼓、两帮变形量相对其他区段明显减小,注浆加固效果良好,具有重要推广应用价值。     

地面区域水害治理技术在赵固一矿的应用

为了解决赵固一矿18采区煤层底板灰岩含水层水害威胁,在传统的井下注浆堵水技术基础上,结合地面定向水平孔技术,提出了煤层底板水害地面区域超前治理技术,介绍了赵固一矿二₁煤底板L8灰岩地面区域水害治理方案,总结了施工过程中的钻孔和注浆关键技术及其实施过程。采用分支孔“跳孔”注浆技术,在治理区域共注浆43次,注入干料94 277.30 t,水泥33 317.70 t,黏土46 892 m³。区域水害治理施工参数能够较好地反映底板灰岩改性加固效果,在两侧分支孔注浆施工后,中间孔每米注入干料和钻孔单位吸水率均大幅减小,表明前序孔通过注浆施工后,已经对该孔附近的裂隙进行了一定程度的充填和加固,地层的渗透性明显降低,间接验证注浆效果。探孔作业结果表明,应用地面区域水害治理技术已将L8灰岩改造成了弱含水层,治理效果良好。研究成果可为赵固一矿及其他矿区煤层底板含水层治理提供依据。     

近断层巷道开挖稳定性分析与支护技术

为研究近断层巷道开挖稳定性及其合理的支护措施,以安里煤矿回风大巷为工程背景,采用FLAC3D对其开挖过程中FD49断层破碎带前后方围岩的应力场、变形场、渗流场以及塑性区进行了系统的分析,并在此基础上研究了锚杆排间距以及注浆加固范围对巷道围岩变形破坏特征的影响。结果表明:近断层巷道围岩越硬,其在靠近富水断层破碎带时的突水变形前兆特征就越不明显,因此,需在预留一定防突厚度的情况下对断层破碎带进行提前疏水降压处理;当巷道开挖揭露断层破碎带后,应对断层破碎带围岩进行注浆加固以及锚喷支护,其中,注浆加固范围宜取3~5 m,锚杆长度和间排距则可选2.4 m和0.8 m。     

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...     

构造破碎带大巷顶板淋水注浆封堵技术

针对赵庄二号井西轨大巷构造破碎区巷道围岩变形、喷浆层开裂、顶板淋水的问题,通过分析巷道顶板淋水来源和围岩结构特征,提出了该巷道淋水封堵原则,并通过现场试验的方法,对大巷围岩顶板和巷帮封堵注浆施工顺序、注浆钻孔管路固定、封孔工艺以及注浆压力等技术工艺进行了分析。工业试验表明:巷道围岩浅部节理裂隙通过构造裂隙与巷道顶板裂隙含水层导通,是形成巷道顶板淋水的原因。提出了"先帮后顶,帮部由下向上,顶板先两侧后中间"的累积注浆施工工艺,确定该巷道顶板注浆压力为2~4 MPa,巷帮注浆压力为4~6 MPa。     

钟九铁矿-550 m 水平大断面交岔点支护—注浆加固耦合技术方案

钟九铁矿正进行-550 m 水平一期井巷开拓工程建设,为保障巷道安全掘进及临时支护的有效性,针对 -550 m 水平 6^#交岔点断面大、围岩破碎、裂隙发育的现状,提出了锚网喷+锚索联合支护及深浅孔—高低压耦合注浆加固的巷道围岩稳定性防控技术方案。在注浆加固过程中,首先利用浅孔—低压注浆技术将破碎围岩内的裂隙充填密实,使巷道周边围岩具有一定的抗压能力,提高深部围岩浆液的可注性;然后采用深孔—高压注浆技术将巷道顶板上部破碎围岩与稳固岩层形成整体结构,进一步提高支护体系的稳固性。利用理论计算与数值模拟相结合的方法确定了其支护参数,分析了注浆加固关键技术及施工工艺流程,实践成效显著,为后续大断面交岔点安全施工提供了技术支持。     

整合矿井采空区内掘进巷道围岩综合控制技术研究

 针对重组整合矿井总回风巷掘进通过采空区时巷道围岩稳定性差,巷道掘进、支护困难的现状。通过理论分析、方案设计、现场工业性试验,建立了采空区内掘进巷道围岩综合控制技术体系。根据掘进巷道开挖过程中遇到的三种不同情况提出了巷道掘进前高冒区充填注浆构成人工假顶及掘进时钻孔超前注浆提高围岩强度技术方法,提出了锚杆（索）网与料石墙工字钢砼背板棚联合支护的多层次综合支护技术方法,解决了采空区覆岩强度低、自承结构能力小的围岩控制技术难题。实践表明,采用综合控制技术有效保证了巷道围岩稳定,对类似条件下的井巷施工具有重要的借鉴意义。     

马道头矿N2206皮带顺槽掘进过断层破碎带支护研究

马道头矿北二盘区3号层N2206皮带顺槽过DF112断层破碎带期间容易出现顶板冒落问题,给巷道掘进以及后续使用安全带来较大威胁。在分析现场地质条件基础上,通过矿井技术论证,提出采用密集超前钢管对断层破碎带岩体进行控制,并使用锚网索及钢带对围岩进行支护。依据现场实际情况对断层破碎带围岩支护参数进行设计。现场应用后,巷道过DF112断层破碎带期间未出现顶板冒落问题,同时围岩变形量较低,可满足后续巷道掘进以及使用需要。     

高压涌水作用破碎围岩巷道综合施工技术

在金属矿山破碎围岩巷道的掘进施工中同时存在高压涌水作用,可导致重大安全事故.采用了综合掘进与支护的技术途径,首先对已施工巷道的注浆加固,改善掘进迎头作业条件,然后在此基础上实施超前探测和超前注浆,形成防渗加固帷幕后实施掘进施工,并在掘进过程中及时采用型钢支架和喷网作初次支护,尽量减轻时围岩的挠动,再在此基础上进行高性能锚固和注浆二次支护与加固,既提高了支护结构的承载能力,又改善了巷道破碎围岩的整体性和抗渗能力,较好地解决了巷道掘进施工安全和长期稳定的问题.     

注浆固化截抽综合防突揭煤技术在五轮山矿的应用

为了实现巷道掘进穿断层群与煤层群并存复杂地质条件下快速安全揭煤,根据煤与瓦斯突出防治机理和破碎围岩支护机理,提出“注浆-固化-截抽”综合防突揭煤技术,并以五轮山矿运输大巷掘进为工程背景进行该项技术试验。首先,通过“管棚+注浆”支护技术对前掘巷道围岩进行超前控制,防止冒顶诱导突出|其次,应用“注浆+固化”技术对前掘巷道的全断面煤岩体进行注浆固化,改善煤岩体结构,降低突出指标K1值|最后,通过截抽孔将被注浆固化后隔离的瓦斯抽离断层群段煤层群区域,形成“注浆+固化+截抽”综合防突揭煤技术体系。该技术不仅可以防突,而且可以加强支护,保证安全、快速通过断层群段突出煤层群。     

复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术研究与应用

陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井在巷道掘进过程中受落差163 m的F₁₈正断层影响,巷道由断层下盘的泥岩、砂质泥岩层位进入断层上盘的K₅砂岩层位施工,岩层破碎,应力集中,巷道底板持续变形严重,针对陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井巷道底鼓持续变形的现象,基于巷道围岩变形机理、松动圈理论、围岩加固理论,通过理论分析、现场试验、矿压观测等手段,提出了复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术,即:采用“注浆+锚网（钢带）+中空注浆锚索注浆（锚索梁）+混凝土浇筑”的联合底鼓治理技术,有效改善围岩力学性质,提高锚杆锚固基础。现场工程实践表明,该套软岩巷道底鼓综合治理技术有效控制了巷道变形,确保了巷道安全生产使用要求,支护效果明显,对治理软岩巷道底板反复变形和矿井的长期高效安全生产建设具有重大的意义。