斜井穿越风积砂层水砂突涌注浆治理研究

陕西榆林金鸡滩煤矿副斜井井筒表层广泛分布厚层风积砂,由于短时间内载重运输车的重复碾压,导致斜井底板破裂,发生水砂突涌灾害,严重威胁矿井安全。针对金鸡滩煤矿副斜井水砂突涌灾害治理难题,工程前期采用水泥注浆治理,起到了很好的固砂减水效果,但是并未完全封堵涌水通道;后期通过补注化学浆液,成功封堵了残存涌水通道。结合工程实践与模型试验,分析了斜井底板破裂原因、注浆治理效果及不同种类浆液的固砂堵水机理。现场治理效果与模型试验结果表明,水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势,因此两种类型浆液配合使用效果更佳。本文研究结果可为该类水砂突涌灾害注浆治理提供试验依据和参考。在充分分析现场工程现象的基础上结合现场模型试验,对水泥浆液和化学注浆的扩散特点以及固砂堵水机理进行了研究。结果表明水泥浆液主要以树根状劈裂脉固砂为主,并不能完全封堵涌水通道;化学浆液以劈裂和渗透堵水为主,在封堵残存涌水通道上更具优势。并提出了两种类型浆液配合使用效果更佳的观点。     

脲醛树脂化学浆液与水泥浆液可注性对比试验研究

注浆在土木工程的防渗、堵漏、补强、加固中有其独到的效用,已广泛应用.为对比水泥浆液和脲醛树脂化学浆液在中砂中的可注性,设计并制作了注浆模型,对两种浆液进行了注浆模拟对比试验.结果表明颗粒型水泥浆液在中砂中的浆液渗透性扩散性极低;而溶液型脲醛树脂化学浆液以较低的注浆压力在中砂中表现出良好的渗透扩散性,显示出脲醛树脂化学浆液在低渗透介质注浆中的优越性.     

龙山金锑矿炸药总库堵漏防渗工程

龙山金锑矿800炸药总库堵漏防渗工程中,采用喷射混凝土和化学注浆相结合的方案,使用新Z-7型混凝土喷射机、高效782型水泥速凝剂和SG-2化学浆液,用20多天时间完成了700m~2左右面积的堵漏防渗处理,取得了良好的效果。     

破碎煤岩体双液注浆装置设计与应用

破碎煤岩体注浆加固时,浆液的混合有效性直接影响注浆加固效果,对于煤矿安全生产具有重要意义。基于破碎煤岩体注浆加固特征,研制了一种新型双液注浆加固装置,可实现注浆过程中浆液的封堵防漏失和有效混合。经对其注浆效果进行实验分析,表明新型双液注浆装置混合的浆液颜色均匀,没有出现色差;采用钻孔电视窥视,亦表明浆液充满整个煤岩体裂隙。与传统注浆装置的注浆加固相比,新型双液注浆装置更具有效性和实用性。     

有机材料浆液在立井壁后注浆中的应用

由甲液和乙液混合而成的有机材料浆液,可快速渗透至微小岩层裂隙中,有效封堵裂隙。赵庄煤矿副立井采用该浆液进行壁后注浆,涌水量由94.6m3/h减小到了2.5m3/h,堵水效果良好。     

井壁防渗堵漏注浆模拟试验

为了解决矿井井壁渗漏出水影响安全生产的难题,通过室内模型试验平台进行注浆模拟,考察了影响注浆效果的注浆压力、固结体体积和堵漏时间等影响因素.试验证明注浆压力随着单位时间注浆量的增加而增加;在一定注浆量条件下,浆液凝胶时间在400～600 s时可以得到最大浆砂固结体;渗透性低的土层所需的注浆量也较大;脲醛树脂浆液可以近距离处理直径为15 mm的动水漏点,浆液的凝胶时间应为160～400 s,动水压力越大、堵漏时间越大,堵漏越困难.     

化学注浆固结砂微观孔隙与力学特性研究

化学注浆是预防与治理采掘过程中导水裂隙带沟通上覆厚松散含水层诱发采煤工作面突水溃砂灾害的常用手段。为了研究化学注浆固结砂的微观孔隙、渗透与力学特性的变化规律,采用压汞试验、3D-XRM系统、SLB-1型三轴剪切渗透仪与单轴压缩试验手段,着重分析了化学注浆固结砂的微观孔隙特征、渗透系数、单轴抗压强度、普氏系数的变化规律。试验所选用的化学浆液为改性脲醛树脂,草酸溶液为催化剂,可以调节与控制化学浆液的胶凝时间。研究结果表明:试样的累计进汞曲线为S型,分为4个阶段,分别为缓慢进汞阶段、加速进汞阶段、减速进汞阶段、停滞进汞阶段,退汞率在52.56%～99.46%,半开放孔隙居多,且孔隙间的连通性差;靠近浆液劈裂脉的位置孔隙充填率更高,抗渗性能更好;化学注浆固结砂的平均渗透系数为7.23×10-6cm/s;依据岩石的普氏系数分级方法,化学注浆固砂样可以达到坚固的状态,说明化学注浆后,松散砂样的坚硬程度得到了明显提高,可以达到很好的固砂减渗效果。     

淋水软弱巷道注浆加固扩散机理与参数优化的研究

为了研究淋水软弱巷道注浆加固与封堵围岩过程中浆液渗透扩散机理并优化注浆参数, 采用流固耦合数值分析方法探索浆液在岩体中的运动扩散规律,并给出合理注浆压力、时间与浆 液水灰比;基于弹塑性与渗流理论分析水渗透压作用下注浆加固半径与塑性区大小关系,确定合 理注浆深度。 研究结果表明:高水黏度时变特性浆液在岩体中的扩散范围随着压力、水灰比和注 浆时间增加而增大,针对石碣峪矿井地质生产条件,合理注浆压力为２*５ＭＰａ,水灰比为２∶１,注浆 时间约为３０ｍｉｎ;随注浆半径增大塑性区半径减小,但减幅变小,得出合理注浆半径约为１０*２９ｍ; 在注浆半径５*５ｍ、渗流压力０*５ＭＰａ下,巷道围岩塑性区半径为２*８４ｍ,大于无渗流塑性区半 径２*１０ｍ;在深孔锚索注浆治理淋水软弱巷道中采用优化后的注浆参数,取得了良好的效果。     

SG-2型化学注浆材料

SG-2型化学注浆材料是以水玻璃为主的注浆材料,其胶凝剂为两种低分子有机化合物。它具有可灌性好、胶凝时间可控制、无毒、原料来源容易且成本低、配制简单易行等特点,经现场工程使用证明该注浆材料具有上述特点,具有工程使用价值。     

河流下浅埋砂泥岩互层超前预注浆时变模型及工程应用

注浆是一种有效的地基加固及防渗处理技术,浆液扩散范围预测则是注浆技术的重点和难点之一,而层状岩体由于物理力学性质的各向异性使得浆液的扩散更加复杂。新维矿3条斜井均近距离下穿镇舟河底部,斜井顶板至河床强风化层最近距离仅约10 m,为消除施工过程中的涌水威胁,采用了超前预注浆防渗技术,掘进工作面循环作业,钻爆法开挖,超前支护,现浇钢筋砼拱,再进行防水处理;其次,结合现场近水平分布砂泥岩互层特征,并考虑浆液黏度的时变性,建立了砂泥岩互层时变性注浆模型,并对不同工况下的注浆扩散范围进行了模拟;结合模拟结果与现场条件,选用水泥单液浆为主,水泥-水玻璃双液浆作为补充材料,在掘进工作面布置注浆孔16个,注浆压力6 MPa,采用分段下行式注浆,每个预注浆循环的长30 m,从后往前一段一段地钻注至终深,单个注浆段长5 m,反复注浆,反复扫孔。注浆时利用P-q-t曲线对单孔注浆效果进行检验,以注浆压力达到预设值且注浆流量持续减小作为停注条件;此外钻孔取心试验发现浆液与裂隙岩体形成了渗透率较低而强度较高的结石体,且浆液在水平方向的扩散明显占优,远大于垂直方向的渗透距离,浆液扩散范围近似呈椭球形分布。此外,通...     

巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究

考虑巷道开挖扰动和注浆压力衰减对浆液渗透扩散规律的影响,基于拟连续介质假设,利用渗流力学理论推得围岩扰动应力和注浆压力耦合作用下的浆液非稳态渗透扩散基本方程;并运用多场耦合软件COMSOL建立了锚注浆液在围岩中渗透扩散的数值计算模型,系统研究了注浆时间、注浆压力以及注浆锚杆间距等锚注参数对浆液渗透扩散的影响。其结果表明:延长注浆时间可以减缓浆液压头在渗透扩散过程中的衰减而增大浆液在围岩中的扩散半径;注浆锚杆间距与浆液扩散半径之比小于等于1.41时,浆液将在巷道全断面围岩内形成完整注浆加固圈。最后将以上研究成果用于淮北袁店一矿新掘巷道的锚注加固设计中,经现场监测证明其有效地控制了巷道围岩的变形与破坏。     

基于注浆支护的巷道围岩浆液扩散规律研究

注浆工程的隐蔽性导致浆液在岩体裂隙内扩散渗透规律研究无法表面、直观,注浆机理研究存在一定不足。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立模型来模拟在静水条件下改变水灰比、裂隙张开度、注浆压力等参数浆液扩散规律的变化,并模拟浆液扩散不同位置渗透压力的变化,发现浆液呈圆形扩散以及不同参数条件下渗透压力和扩散距离的变化规律。研究得出:浆液有效扩散距离随裂隙张开度基本呈线性递增,张开度对浆液扩散距离改变明显,浆液渗透扩散对裂隙张开度较敏感;渗透压力随浆液扩散有效距离增加而降低。研究为巷道围岩注浆加固提供一定的理论依据。     

斜井井筒剩余涌水注浆堵水技术

北辛窑煤矿主斜井施工中,工作面预注浆后,剩余涌水量达50m3/h ,对工作面掘进影响较大。为此,又采用注浆技术,对井筒底板和锚索（杆）孔涌水进行封堵;并针对冬季严寒环境,利用热水配制水泥-水玻璃双液浆,满足了浆液凝固时间要求。注浆后,井筒涌水量减少到了10m3/h以下,为后期掘砌施工创造了良好条件。     

砂土层破壁化学注浆扩散机理模拟实验研究

根据相似理论,对徐淮地区厚松散含水层主要岩土体进行相似替代,建立破壁化学注浆实验模型.通过浆砂固结体的形态特征研究浆液的扩散机理,认为化学浆液在砂土层中的扩散机理主要为水平劈裂、垂直劈裂和挤密渗透.     

矿用乙烯基环氧树脂固砂材料制备及应用

针对煤矿井巷工程流沙层段围岩体松散、易碎和变形大的特点,提出预注复合化学浆液实现流砂层段快速固结。以环氧树脂为基本原料生成乙烯基环氧树脂,与催化剂组成制备双组分固砂注浆材料,并对其性质、固化体力学性能及固砂效果进行研究。实验结果表明:固砂材料具有黏度低、可注性好、耐腐蚀、阻燃性好等特点;注浆材料与细砂具有较大的黏结强度、抗变形能力,现场工程应用效果显著。     

旋喷桩注浆法简介

在立井开凿中,经常采用注浆法防止地下水涌向井筒。目前注浆均靠压入浆液在岩层中渗透,形成不规则的枝状和板状骨架,阻塞、挤压裂隙并隔断水源。采用这种注浆法时,浆液扩散半径难以控制,浆液的流失量较大。为克服上述缺点,最近出现了旋喷桩注浆法,日本称之为CCP注浆法。此法是用特殊的喷嘴和超高压脉     

新型溶胶树脂浆液在孔隙-微裂隙岩层治理中的应用

新型溶胶树脂化学浆液分为甲液、乙液,甲液由三聚氰胺改性脲醛树脂浆液、聚酯树脂和聚乙烯醇配制,乙液由稀释浓度为10%～25%的草酸及肼基碳硫酰胺配制。新型浆液可采用甲液单注及双液注浆的使用方式。通过现场应用实践,发现新型溶胶树脂化学浆液对于一般水泥浆液难于注入的富水低渗的孔隙-微裂隙含水岩层的可注性较好,封水效果明显。     

基于泥砂介质的注浆渗流-渗透过程分析与力学机理

为研究泥砂介质中注浆扩散过程及其通道渗流与孔隙渗透的力学机理,基于高压密封注浆实验系统进行注浆实验,得出注浆扩散过程是由浆液在通道渗流和通道周边孔隙渗透组成。运用流体力学推导分析了指形渗流通道内液体渗流过程的压力变化,得出浆液压力损失随浆液黏度、渗流通道长度、注浆量的增大而增大,随着浆液渗流孔径的增长而减小;推导了单相指型通道周边孔隙渗透的扩散半径关系式,提出了改善注浆效果的措施,该措施在中煤平朔井工三矿过风氧化带工程实践取得很好的效果。     

引流渗透控制注浆技术及涌水治理应用研究

为解决煤矿浅层松散破碎高压涌水围岩的注浆堵水技术难题,提出了引流渗透控制注浆技术,通过试验分别对C-GT浆液性能,注浆压力对围岩的破坏性,注浆管内浆液的流通性,涌水与治理区域的连通性和引流孔关闭后的影响等进行研究。结果表明:在深部引流条件下,采用下列参数封堵浅层松散破碎围岩内高压涌水是安全有效的,常温下选用P.O42.5R水泥,水泥浆液密度1.50 g/cm3(水灰比1∶1)左右,GT浆液密度为1.20~1.50 g/cm3,体积比控制在1∶1~3∶1,在井下高温环境中要适量添加缓凝剂;C-GT浆液初凝时间应比示踪剂连通时间长5 s左右,注浆压力控制在2.5MPa以下。当溢流孔总面积与注浆管内径面积相近时浆液流通性最好,应为注浆时控制的最高速率。     

旋喷桩法在建井过流砂层的应用

在开凿立井、地基基础加固工程中,经常采用注浆法封水及加固地层。目前,注浆法是靠静压力使浆液在岩层中自由渗透,形成不规则的枝状和板状骨架,从而阻塞、挤压裂隙并隔断水源;但浆液渗透方向和范围难以控制,流失量较大,对于细砂层、淤泥层不适应。为克服上述缺点,最近出现了旋喷桩法。它是一种对土体能进行定向、定量加固的新的施工方法(见图1)。它是用特殊的喷嘴和超高压脉冲泵将29.4MPa左右的高压浆液射进土层里,经过强制搅动,喷嘴边旋转边缓慢提升,从而形成土和浆液均匀混合凝固的混凝土连续桩。这样,在设计井筒的周围形成具有较高强度的封闭筒体,用以抵抗地压与水压,阻止外围水砂涌入井内;也可在不稳定的土层基础范围内造成预计的连续混凝土桩,以改变土层的力学性质。此法曾在唐山市丰南煤矿应用。