高压富水断层“外堵内固注浆法”设计新理念与工程实践

宜万铁路齐岳山隧道F11断层由断层角砾岩、破裂岩、断层泥组成,断层内富含高压水,超前探孔单孔最大涌水量1800m^3／h,水压力2．5MPa。针对F11高压富水断层,前期按“以堵为主、限量排放”施工原则,采取全断面帷幕注浆措施,注浆工程量大、进度慢。为及早攻克F11高压富水断层,建设单位多次邀请院士、专家现场踏勘、研讨,提出“注浆加固、分水降压、快挖陕封、加强监测、综合治理”施工技术方案,将全断面帷幕注浆调整为外堵内固注浆。对于高压富水断层,通常的设计是加固圈厚一些、加固体强一些,而外堵内固注浆是将隧道周边岩体、水量及水压力分布假定为不均匀性,从而通过超前探孔锁定弱水区和强水区,针对弱水区采取基本注浆,对强水区采取加强注浆,注浆机理为“封堵裂隙、减少水量;固结围岩、改良地层。”注浆时,先通过区域定位孔进行无约束注浆堵水,从而使地层中水量得到有效控制,然后按“合理步距、封堵水流,由外到内、环环相扣,间隔跳孔、锁定水源,增加补孔、区域加强”的注浆理念进行注浆施工。通过现场实践,外堵内固注浆能达到注浆堵水和加固效果。外堵内固注浆与全断面帷幕注浆相比,注浆孔数量和注浆量减少50％,在水量大时,注浆进度提高80％,一股隋况下提高50％以上,因此,外堵内固注浆具有广阔的推广应用价值。     

深孔预注浆在明月山隧道施工中的应用

就忠垫高速公路明月山隧道穿过富含地下水的断层及其影响带时,采用深孔预注浆对隧洞开挖轮廓线5m范围内的围岩进行加固及堵水,浅析深孔预注浆在明月山隧道施工中的应用。     

断层破碎带化学注浆加固技术

东北大巷煤柱地区巷道在过断层破碎带时,顶板破碎严重,空顶大,通过采取化学注浆技术对巷道经行加固,改变了巷道围岩的力学性质,为巷道的安全快速掘进提供了有力条件。     

增加分层采区联巷优化生产系统在丁集矿的应用

考虑到东二11-2采区轨道大巷布置于11-2煤层项板，在采区边界位置距东二13—1采区系统大巷法距较近，通过设计一条小联巷，建立东二11-2与13-1采区联系，构成通风、排水系统，方便运输、行人，从而简化生产系统：同时实现东二13—1运输大巷两端同施工，提高掘进速度，加快施工进度，提前完善采区系统。     

在大型逆断层下盘带高压奥灰水 安全开采的实践与效果

柳新煤矿主要开采煤层为山西组7煤,配采下石盒子组2煤,矿井浅部水平稳定的山西组7煤开采完毕。7煤大面积可采范围分布在南翼采区430～800之间,资源储量150万吨均赋存在F16逆断层的下盘。由于F16逆断层将上盘奥陶系顶部灰岩错到下盘与7煤底板垂直距离不足60米,底板奥陶系高压灰岩水直接威胁下盘7煤的开采。为了矿井的生存与发展,经过与矿业大学科学实验、井下物探、钻探、压水实验,底板注浆加固、试采和加强水文地质工作,自2006-2009年在F16逆断层下盘回采三个工作面,实现安全开采,获得了良好的技术经济和社会效益。     

薄煤综采技术的推广与应用

174205工作面位于大淑村矿矿井西翼二采区-450水平以下。工作面同层位南邻174204工作面采空区,北邻未开掘的174206工作面,西邻薛村矿边界煤柱,东以矿工业广场保护煤柱为界。工作面上覆及下伏煤层均未采掘。该工作面煤层构造简单,呈单斜构造。煤岩层走向SE105°～SE135°。倾向NE。倾角为7～25°,一般12°。在工作面两巷掘进过程中,共揭露落差大于0．5米断层25条,其中断层落差大于1．0米的断层有17条,切眼掘进时揭露三条断层,落差分别为1．8米、1．8米、1．6米均将对回采造成影响。预计在回采过程中,仍揭露一些隐伏小断层。     

深部厚煤层开采对底板大巷围岩稳定性影响的实测研究

1282(3)工作面是淮沪丁集煤矿西翼13-1煤首采面,研究其对底板大巷围岩稳定性影响规律对后续工作面合理停采线留设提供合理的依据,通过现场布点监测、拍照获得了大采高工作面对底板大巷围岩稳定性影响的规律。     

顶板音频电透视三维可视化应用

纳林河二号矿井主采煤层3-1煤顶板含水层富水性不均一,在设计顶板疏放水钻孔之前,必须采取有效物探手段探明顶板含水层的富水情况,采用音频电穿透的二维反演解释无法反映工作面顶板纵向上的富水性变化。经研究,音频电透视物探成果资料有三维反演成像的可能性和必要性。2017年12月,在31121工作面顶板进行了物探,通过对工作面物探数据进行三维反演计算,利用三维建模软件Voxler对工作面顶板、物探异常区水压进行三维建模显示,得到了顶板含水层富水区的三维模型,用来指导顶板疏放水钻孔的设计与优化,从而达到准确疏放含水层水的目的。     

瞬变电磁法在益晟煤矿的应用

采用矿井瞬变电磁法勘探查明采区内地层含水性及富水区域和构造分布是煤矿安全开采的必要前提。查明是否存在裂隙、溶洞、断层等对开采极可能带来的影响,对煤矿安全开采起着极其重要的作用。运用矿井瞬变电磁法探测并圈定的低视电阻率异常区相对比可以分析出矿井岩层的富水性和井下积水,为煤矿生产提供了安全保障。     

巷道过含水大断层支护技术探讨

山东新阳能源公司济阳煤矿六采轨道石门在施工过程中将揭露含水断层破碎带，为了解决在该破碎带难以掘进和支护的问题，利用超前注浆加固技术，选用水泥-水玻璃双液浆的注浆加固材料对该含水断层破碎带进行了注浆加固，生产实践表明：提前注浆加固能够明显提高破碎岩体的力学性能，能够降低围岩的孔隙率、封闭水源，同时加固了破碎围岩，提高了围岩的整体稳定性，使注浆巷道围岩的变形速度得到有效控制，使轨道石门成功通过了含水断层破碎带。     

厦门海底隧道堵水限排安全监测及分析

海底隧道应采取堵水限排的地下水处理方式,为了研究堵水限排海底隧道围岩压力、初期支护水压力和钢拱架内力在施工阶段的变化规律,结合厦门海底隧道工程,对施工现场的围岩压力、初期支护后水压力和钢拱架内力进行实时监测.研究表明,初期支护在施工阶段有较高的安全系数,止水超前注浆和初期支护背后注浆对海底隧道非常有必要.在堵水限排情况下,通过加强注浆等工程措施,初期支护水压力可降至静水压力的1/3.通过对施工现场排水量的监测与分析,提出了排水量控制标准,厦门海底隧道软弱围岩地段的排水量应按照0.25 m'/(m·d)控制.研究成果在厦门海底隧道中得到了验证和应用.     

采用分布式光纤传感技术的土坝模型渗漏监测分析

海底隧道应采取堵水限排的地下水处理方式,为了研究堵水限排海底隧道围岩压力、初期支护水压力和钢拱架内力在施工阶段的变化规律,结合厦门海底隧道工程,对施工现场的围岩压力、初期支护后水压力和钢拱架内力进行实时监测。研究表明,初期支护在施工阶段有较高的安全系数,止水超前注浆和初期支护背后注浆对海底隧道非常有必要。在堵水限排情况下,通过加强注浆等工程措施,初期支护水压力可降至静水压力的1/3。通过对施工现场排水量的监测与分析,提出了排水量控制标准,厦门海底隧道软弱围岩地段的排水量应按照0.25 m3/(m.d)控制。研究成果在厦门海底隧道中得到了验证和应用。     

薄煤层保护层开采低采高综采工作面过断层技术

平煤股份五矿己二三采区的己15煤层,为开采保护层,煤层厚度0．8-1．3m,煤层赋存不稳定,地质构造发育,针对己15-23220综采工作面在回采中遇到落差6．0m的正断层,为安全、快速通过断层,减少过断层期间材料消耗和大量的人力、财力投入,通过对该采面过断层期间客观因素和主观因素分析,制定了薄煤层低采高采面过断层的方案,最终实现采面在过断层期间的快速推进,降低了过断层各项消耗,提高吨煤成本,实现安全高效生产。     

孔庄煤矿停采面断层冒落带防灭火技术研究

为了研究孔庄煤矿7433停采面处断层冒落带的防灭火技术措施,着重分析研究了断层冒落带的地质构造特点,并在此基础上选用压注罗克休对冒落带进行填充的试验方法研究了断层冒落带的防灭火技术。结果表明：断层冒落带煤体破碎严重,巷道顶部出现空顶区,且冒落带处于巷道坡度转折点,漏风呈层流状态渗入,漏风量持续增大;压注的罗克休有效地充填了断层冒落带的空顶区、破碎区及离层区,阻断了漏风通道,抑制了煤体自燃,煤自燃标志性气体CO浓度快速降低,煤自燃危险性降低,同时,CH4涌出通道被阻隔,瓦斯涌出量降低。     

厦门翔安海底隧道F1风化深槽注浆加固技术

以厦门翔安海底隧道涌水量最大、施工难度最大的海域段F1风化槽为研究对象,根据其围岩地质条件和突涌水特点,采用全断面注浆加固和堵水,注浆加固范围为掌子面内及隧道开挖轮廓线外5 m,隧道纵向加固长度为70 m,注浆材料以超细水泥单液浆为主的注浆加固方案。施工期现场监控量测与数值计算结果表明:F1风化深槽围岩注浆加固效果均较为理想,未发生涌水突泥,达到了设计的技术要求。该项研究成果为今后开展类似工程的注浆加固提供了技术借鉴。     

复杂地层条件下井筒地面预注浆施工优化方案

邹庄矿风井井筒地层复杂,构造和裂隙发育。在进行井筒地面预注浆施工过程中,钻进和注浆都遇到许多技术难题。本文介绍了注浆施工中揭露的地层变化情况,分析了施工中遇到的难题。通过采取合理的优化施工方案,顺利完成了井筒预注浆工程,保证了注浆堵水的效果。     

积水区下工作面安全回采的研究与实践

本文叙述了官桥煤炭有限责任公司对原莱村14煤层4302老空积水区下,14煤层14102工作面的安全开采的探索,并实践了老空积水区下或煤层与导水断层接触时开采的有效途径。     

注浆技术在断层带导水防治中的应用

利用送压设备将能够固化的浆液材料通过钻孔注入断层的界面或含水岩层裂隙内,使浆液材料扩张、胶结、固化,以降低断层带的渗透性,增强断层带地层强度,防止地表水渗漏的的注浆技术在断层带导水防治中得到越来越广泛的应运。本文从注浆技术在控制地表水渗漏的原理出发,介绍了注浆技术在断层带导水防治的施工方案及施工工艺,并对该技术在应用中的有关问题进行了探讨,得出注浆技术应用在断层带导水防治中的优势。     

积水区下工作面安全回采的研究与实践

本文叙述了官桥煤炭有限责任公司对原莱村14煤层4302老空积水区下,14煤层14102工作面的安全开采的探索,并实践了老空积水区下或煤层与导水断层接触时开采的有效途径。     

PCA模型在富水岩溶隧道水源识别中的应用

富水岩溶隧道施工过程中,极易发生涌水危险,严重威胁隧道标准化施工中的生产安全。因而,确定水源数量及其类型对于富水岩溶隧道水害防治具有极大的现实意义。为确定富水岩溶隧道的水源数量及类型,本文以贵州省石阡县富水岩溶花桥隧道为例,对隧区周围的不同水体分别进行取样。基于水化学及主成分分析PCA模型对富水岩溶隧道进行水源识别。结果表明:隧区周围不同水体的水化学组分含量差别较大。按照均值排序,隧区水的离子浓度存在Ca~(2+)Na~+K~+Mg~(2+)和HCO_3~-SO_4~(2-)NO_3~-C1~-的关系。不同水体中,Ca~(2+)和HCO_3~-均为优势阳、阴离子,水化学组分以C_a~-HCO_3为主。基于水化学和PCA模型,确定出富水岩溶花桥隧道存在一补给来源,即梁家屯岩溶水系统。研究结果显示PCA模型能有效表征原始水质组分,科学地确定富水岩溶隧道涌水补给来源及数量。该模型可为富水岩溶隧道标准化施工涌水灾害防治提供科学的指导依据。