钻-注平行作业关键技术研究

介绍了钻井与注浆平行作业示范工程，节省建井工期20％～30％，钻井废弃泥浆作为注浆材料的现场应用，既节省了注浆材料，又为钻井废弃泥浆处理提供了一条新的途径。     

斜井流砂层段壁后空洞探测及注浆处理技术

流砂层段斜井井壁漏水携砂造成井筒壁后空洞发育,采用地质雷达技术结合钻探验证确定了斜井流砂层段壁后空洞及富水区异常范围。为保证井壁稳定性,采用壁后注浆技术对壁后空洞及富水区进行处理。壁后注浆采用双管注浆工艺,注浆材料包括单液水泥浆及C-S浆。壁后注浆结束后,井壁涌水漏砂情况得到明显改善,检查孔压水试验结果表明井筒壁后注浆效果良好。     

马脊梁矿新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率研究

采空区残余空隙率是采空区地基稳定性评价及充填注浆方案设计的重要技术参数,为了确定新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率合理取值,采用离散元软件UDEC模拟了2^#煤刀柱式采空区覆岩垮落特征,得到覆岩垮落高度为9.0 m。考虑冒落矸石碎胀效应,通过自定义fish函数得到采空区垮落范围内块体的残余体积,分析得到2^#煤刀柱式采空区垮落带范围的残余空隙率为0.233。基于模拟得到的残余空隙率,预测得到变电站下伏采空区充填注浆量为25267 m³,预测结果与实际注入量的偏差仅为5.4%。结果表明模拟得到的空隙率能较好地表征采空区垮落范围残余空隙发育程度,可为采空区注浆充填治理提供技术参考。     

大断面注浆硐室围岩稳定性分析及控制技术

为解决大断面注浆硐室围岩稳定性控制难题,采用FLAC3D软件对硐室围岩变形破坏特征进行了模拟分析。数值模拟结果表明硐室围岩变形控制的关键部位为硐室顶底板的边角部位和硐壁中部。硐室开挖采用"溜井出渣、分层开挖、及时支护"的思路,尽量减小开挖扰动对围岩的破坏。硐顶与硐壁支护方法为"锚网索喷"联合支护,临时"初喷"支护及时封闭围岩,二次"锚网索喷"支护充分调动了围岩的自承载能力。硐底部分采用锚索和钢筋混凝土衬砌支护,避免硐底边角部位产生剪切破坏。监测结果表明支护结构能够较好地满足了硐室长期稳定性和防渗要求。     

粉煤灰水泥充填注浆材料性能研究

对煤矿采空区充填用的粉煤灰水泥注浆材料性能进行了研究,研究内容主要包括粉煤灰用量对浆液粘度、结石率及浆体抗压强度等的影响。研究表明：随着粉煤灰用量的增加和水灰比的减小,浆液粘度增加,结石率提高;浆体抗压强度随着粉煤灰用量的增加和水灰比的提高而降低;水灰比为1：1,水泥替代率为70％时,浆体28d的抗压强度大于3．0MPa,完全可满足采空区充填注浆的技术要求。     

受压岩石的电阻率变化特征与煤矿采空区覆岩的损伤演化

煤矿采空区覆岩损伤的准确表征对于采空区场地稳定性评价至关重要。而基于受压岩石电阻率变化特征采用高密度电法获取覆岩电阻率可以实现覆岩损伤的表征。基于孔隙率与电阻率、体积应变之间的相关关系推导岩石电阻率与体积应变的表达式,并结合RFPA软件对承载岩石电阻率特性进行验证性描述|采用类比法建立基于电阻率的损伤变量,并引出电阻率比例系数表征覆岩损伤程度|采用电阻率探测、理论公式与钻孔验证的点面结合的方法确定覆岩三带特征。结果表明：受压岩石电阻率由前期孔隙压缩而减小转为后期裂隙扩展而增加|在覆岩采空区处电阻率系数大于1.6,采空区邻近区域电阻率系数在1.2～1.6,其他区域电阻率系数小于1.2,为覆岩三带的确定提供理论参考。     

岩石电阻率特性及在煤矿采空区探查中的应用

地层电阻率蕴含丰富地层信息，岩石电阻率的准确描述对于电阻率探测解释尤为重要。系统分析岩土材料电阻率特性，结合麦克斯韦电导率理论公式推导非饱和岩石电阻率公式，并采用阿尔奇公式验证其合理性|采用高密度电法与瞬变电磁法对场区进行综合探测，利用岩石电阻率理论解释采空空洞及覆岩电阻率特征，并进行钻探验证。结果表明，受压岩石电阻率与体积应变正相关，采空空洞邻近区域存在电性异常过渡带，过渡带高度与垮落断裂带高度较为一致，同时电阻率综合探测可以基本揭露采空区展布形态。     

考虑时变性的黏土水泥浆扩散规律理论分析

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,需要对其在裂隙中的扩散理论做系统性的研究,优化长期以来依靠经验公式指导设计与实践的状态。基于流体基本方程,结合考虑时变性的广义宾汉姆流体本构方程,推导出钻孔注浆条件下,黏土水泥浆在裂隙中辐向扩散方程|对比了单次注浆时间较长条件下,浆液流变参数考虑时变性和不考虑时变性对注浆压力的影响|分析了考虑流变参数时变性时裂隙开度、注浆流量和流变参数同注浆压力的关系。结果表明：在单次注浆时间较长情况下,浆液的时变性对注浆压力有较大影响|一定注浆流量下,裂隙开度越大,浆液所需注浆压力越小,但呈非线性关系,且对注浆压力的影响效果强于时变性|另外对于不同注浆流量情况,随扩散距离变化,流量与时变性对注浆压力的影响先后占主导|浆液流变参数与注浆压力呈正相关关系,且扩散距离越长影响越显著。