厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭...     

邻近厚松散层既有立井井筒地面注浆地层加固技术

为解决厚松散层既有立井井筒地面注浆加固技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿厚松散层偏斜井筒地面注浆治理为工程背景,针对井筒偏斜特征,采用现场钻孔压水试验与地面高压注浆试验方法,分析不同注浆深度与注浆层段受注点试压水与注浆表头最大压力比值,获得了受注点注浆压力与该点静水压力比值,并得到了厚松散层主含水层的可注性及其注浆技术参数,最终确定了厚松散层偏斜井筒地面注浆治理方案设计原则与施工方案;研发了单井多层段注浆新型套管,形成了“注-泄”联合间歇注浆加固技术。研究结果表明：(1)当注浆压力达到静水压力的2.0～2.5倍时,水泥浆可顺利注入;(2)松散层深度越深,地层的单位吸浆量越小,同一注浆段,在相同压力情况下,压水流量是注浆量的2倍;(3)按注浆试验确定的设计注浆量与实际注浆量误差在27%以内,随着注浆孔的注浆,其邻近泄压孔出现孔管口出水、孔管口内返浆和串浆等现象,实现了泄压目的,且对邻近既有井筒受力变形影响较小;(4)注浆后,主、副、风井井筒表土段井壁淋水明显减小,且有回正的趋势。研究成果在郭屯煤矿厚松散层偏斜井筒地面高压注浆治理工程得到了成功应用。     

郭屯矿井高角度裂隙粘土水泥浆地面预注浆技术

山东鲁能菏泽煤电开发有限公司郭屯矿井主、副井筒基岩段涌水量大,为满足凿井施工需要,采用粘土水泥浆地面预注浆技术治理涌水。由于施工方案科学合理,施工技术措施得当,取得了主井井筒注浆堵水率达到98%,副井井筒注浆堵水率达到99%的好成绩。简要介绍了注浆施工方案及施工工艺。     

富水松散地层煤矿斜井井筒渗漏水治理技术

为有效治理富水松散地层煤矿斜井井筒渗漏水问题，保护地下水资源，消除井筒的安全隐患，开展了富水松散层煤矿斜井渗漏水特征分析、井筒渗漏水治理及加固技术研究，并进行了示范应用。研究结果表明：我国西部矿区松散层厚、渗透系数大、富水性强，易出现井筒渗漏水现象，渗漏水位置大多位于井筒底板开裂处、底板与腰墙接茬处、拱部裂隙或孔隙；通过垂直钻孔或倾斜钻孔在斜井井筒四周构筑侧向截水帷幕，可将富水松散层的水与井筒隔离，切断二者的水力联系，减少井筒涌水、渗水量；壁后注浆可充分填充斜井井筒周围因涌水携砂而形成的空洞、空隙，使井筒周围岩土体处于稳定状态、井筒受力均匀。骆驼山煤矿副斜井井筒富水松散层渗漏段治理结果显示：斜井井筒旋喷桩侧向帷幕截水效率高、效果好，井筒涌水量由治理前的31.2 m³/h降低至1.75 m³/h，较治理前减少了94.39%，井筒周围的地下水位抬升，降落漏斗基本消失，旋喷桩帷幕与壁后注浆相结合的方法有效解决了富水松散层煤矿斜井井筒渗漏水问题。     

薄基岩厚松散层条件覆岩破坏规律研究

为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采，采用相似材料模拟实验、理论分析，探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律，提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明：厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构，工作面推进一定距离后，基岩将全厚度断裂，松散层将作为一个整体跟随基岩弯曲下沉|解析了厚松散层的采动隔水能力，认为松散层底部岩层岩性、厚度及所受采动变形将是决定导水裂缝带继续向上发育的关键|结合三元矿薄基岩厚松散层水体下采煤，通过地面钻探实测，论证了粘土层具有较好的隔水能力，薄基岩厚松散层导水裂缝带发育高度止于松散层底部。     

厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理

为揭示厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理,以安徽淮南矿区某在建煤矿副井为背景,分析厚表土薄基岩钻井井筒受拉破断过程与特征,建立马头门上覆岩层弯曲变形竖向剪切拉应力力学模型,给出井筒围岩分层竖向位移函数,采用最小势能原理及弹性力学理论推导出井筒竖向拉应力解析解。分析表明,井筒马头门上覆岩层受施工多次扰动影响发生弯曲变形是产生作用于井筒之上的竖向剪切拉应力的致因;该剪切拉应力产生的作用于井筒之上的拉力由下而上积累到某一阈值,该阈值与井筒自重应力的合力超过钻井井筒极限抗拉强度时,在钻井井筒接头处发生第1次拉断破坏,其后,随着岩层弯曲变形发展,拉断处以上井筒继续受竖向剪切拉应力作用而发生第2次拉断破坏,并导致底部含水层水砂溃入井筒发生淹井事故。马头门围岩的稳定性对改变上部钻井井筒受力状态有重要影响,其上覆基岩越薄影响越大,越易发生钻井井壁拉断破坏,基岩与风化基岩弹性模量比和风化基岩与底含弹性模量比对井筒发生拉断破坏时的位置,以及对应马头门顶部最大竖向位移影响均较小。通过采用钻井井筒竖向受拉等强设计、钻井井筒底部设置壁座、马头门至钻井井筒底部基岩段设置1~2道水平隔离缝、地面L型注浆加固马头门软弱围岩等技术途径,完善现行相关设计规范,确保钻井井筒运行安全。     

厚表土薄基岩凿井突水溃砂井筒破坏治理技术研究

针对厚表土薄基岩地层凿井井筒溃砂涌水综合治理修复技术难题,以两淮矿区某在建煤矿副井为工程背景,分析认为马头门上覆岩层受反复扰动发生弯曲下沉变形是该矿副井井筒破坏的主要原因,主、风井井筒破坏为副井引发的次生破坏。本着修复、预防并重的原则,制定"注、冻、修、防"井筒综合治理方案,即通过地面注浆改善地层性能,防止下部基岩再次发生弯曲变形;通过套壁与原井壁形成复合井壁,提高井筒在该复杂地层条件下的结构安全度;既有井筒围岩冻结作为套壁措施工程,为其施工提供安全保障。研发了系列井筒及马头门修复施工技术:(1)下行式钻注结合,见漏就注,多级套管的挠动地层注浆孔施工与注浆技术;(2)副井内、外排孔分别采用局部、全深冻结,主、风井全深冻结,冻结壁内均设置水文卸压孔,测温数据与数值模拟结合预测冻结壁发展的控制冻结技术;(3)依据井壁破坏程度采取不同修补方式的井壁修复技术;(4)组合钢板拼装和焊接、高性能混凝土(钢纤维混凝土)配制等内套钢板井壁施工技术;(5)壁后注浆加固马头门围岩,破损马头门破除,超强复合永久支护控制围岩,两侧同时分层修复架设施工技术等。综合监测结果表明:工业广场内地表沉降稳定;修复后的3个井筒内套井壁内力和副井壁间压力均小于设计值;主、风井井筒涌水量各为1m~3/d左右,副井井筒涌水量为4 m~3/d左右。采用该方案修复后的主、副、风3个井筒,符合相关规范(程)要求,井筒均处于安全运行状态。     

张双楼燥矿新副井筒水文地质特征及水害防治

根据张双楼煤矿井田水文地质条件分析了新副井筒施工的水文地质特征：张双楼煤矿井田水文地质条件具有“平面分区性”,新副井筒位于复杂水文地质条件背景下的简单区；新副井筒浅部含水层及断层破碎带的富水性较强,中深部含水层的富水性弱,表现为井筒水文地质条件的“垂向分带性”。提出了有针对性的防治水对策：松散层段地面冷冻止水；基岩风氧化带及含(导)水断层带地面预注浆止水；中深部含水层进行先探后掘或边探边注。     

竖井井筒偏斜原因及治理措施研究

井筒是煤矿运煤运料的唯一通道,其重要性毋庸置疑。近些年,井筒偏斜事故在华东、华中地区屡次发生,严重影响矿工生命及矿井安全生产,带来巨大经济损失。文章以某矿竖井井筒已发生偏斜为例,从井筒地质条件、井筒施工方法及矿井涌水量三方面对井筒偏斜原因进行了分析,并针对该井筒偏斜状况,秉着既安全又不影响生产的原则,比较多种治理方案,最终确定采用地面注浆的方案,经过现场注浆孔注浆试验,修复效果显著,证实了该方案安全可行,为后续大批量注浆工程提供了借鉴。     

地面注浆技术在治理井筒破裂中的应用

兖州矿区鲍店煤矿主、副井筒发生开裂,在保证煤矿不停产的情况下,采用地面注浆技术加固井筒,取得了很好的效果.     

厚松散层薄基岩下开采地表变形规律——以鲁南矿区为例

我国东部厚松散层薄基岩矿区开采地表沉陷普遍具有下沉量大、移动范围广、稳沉时间长等特征。本文以鲁南矿区某煤矿为例，探讨了不同松散层与基岩厚度比条件下煤层开采的地表变形参数变化规律，在现场实测的基础上，采用FLAC^3D数值模拟技术，建立不同松基比(0.25～5.00)条件下煤层开采的地表变形计算模型，研究了地表变形特征，分析了松基比对概率积分法参数的影响，并从开采沉陷的角度对厚松散层薄基岩条件进行了定量分析与探讨。研究表明：(1)在开采厚度相同条件下，当松基比不断增大时，地表变形量呈明显的先增大后减小特征，在松基比达到某一限值后，地表变形趋于稳定；(2)下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切均随着松基比增大表现为先增大后减小的关系，松基比拐点分别为1.75、1.25和1.25；(3)松散层厚度在平均采深中所占的比例对移动角、边界角具有较大的影响，边界角、移动角随着松基比的增大逐渐减小。基于上述研究，提出将松基比为1.25～1.75作为厚松散层薄基岩条件的临界值，为我国东部典型厚松散层薄基岩矿区地表变形预计和开采沉陷灾害防控提供了理论基础。     

井筒地面预注浆施工技术

为达到杨柳矿井副井井筒基岩段堵水及对不稳定地层加固的目的,并最终实现井筒安全快速掘进,杨柳矿井副井井筒采用了地面预注浆施工技术。本文着重介绍了井筒地面预注浆施工的技术方案、注浆工艺、注浆经验及取得的良好技术经济效果。     

冻结法在封堵主副井基岩段超大裂隙水中的应用

介绍了新桥矿主、副井基岩段水文地质情况，对基岩段采用冻结法堵水的可行性进行了技术分析，并从工期、造价和堵水效果三方面对井筒地面预注浆法和冻结法进行了对比。说明了在基岩段采用冻结法治理超大裂隙水技术的先进性和合理性。     

扰动地层条件下地面注浆止水加固技术

板集煤矿井筒发生突水后,采用地面注浆对地层进行充填加固,注浆技术虽为国内井筒突水治理的一种重要手段,但由于突水造成井筒周围地层发生了严重扰动,导致原始的水文地质参数发生了较大变化,而国内扰动地层条件下地面注浆止水加固技术尚属先例,现有的试验研究成果难以科学、有效的指导现场注浆施工,因此对它的研究具有重大的实用性。通过室内和现场试验来修正和完善扰动地层注浆理论,获得了较好的注浆效果,也为类似地层条件下注浆施工提供了较好的指导依据。     

淮北煤田基岩段水文地质特征及立井地面预注浆堵水技术

淮北煤田基岩段影响立井井筒施工安全的含水层主要为二叠系煤系砂岩裂隙含水层,尤其是3煤组下K3砂岩裂隙含水层。淮北矿业集团近年来在新建立井井筒施工中,采用粘土水泥浆地面预注浆技术治理基岩段涌水,取得了良好效果,对提高井筒工程质量和施工速度起到了重要作用。该项技术是淮北煤田二叠系含水层涌水治理技术的发展方向。     

张双楼煤矿新副井筒水文地质特征及水害防治

根据张双楼煤矿井田水文地质条件分析了新副井筒施工的水文地质特征：张双楼煤矿井田水文地质条件具有“平面分区性”,新副井筒位于复杂水文地质条件背景下的简单区;新副井筒浅部含水层及断层破碎带的富水性较强,中深部含水层的富水性弱,表现为井筒水文地质条件的“垂向分带性”。提出了有针对性的防治水对策：松散层段地面冷冻止水;基岩风氧化带及含（导）水断层带地面预注浆止水;中深部含水层进行先探后掘或边探边注。     

荣华立井主、副井井筒地面深孔注浆充填空硐及加固技术

介绍采用地面打钻深孔注浆充填主、副井井壁后空硐,应用了深孔位防偏斜技术,深孔位套管技术等多顶新工艺、新技术,通过浆液高压挤压作用降低孔隙率,减少地层压缩,加固地层,防止井筒的突然破坏,文中对钻孔灌注浆设计进行重点介绍。     

荣华立井主、副井井简地面深孔注浆充填空硐及加固技术

介绍采用地面打钻深孔注浆充填主、副井井壁后空硐,应用了深孔位防偏斜技术,深孔位套管技术等多顶新工艺、新技术,通过浆液高压挤压作用降低孔隙率,减少地层压缩,加固地层,防止井筒的突然破坏,文中对钻孔灌注浆设计进行重点介绍.     

地面注浆堵水技术及应用研究

介绍了地面注浆堵水技术,结合工程实例,对地面预注浆封堵井筒地下水的设计方案、施工过程、堵水效果等进行了论述。工程实践表明,注浆堵水技术是治理含水复杂地层发生水害的有效技术方法之一,为类似工程治水提供了宝贵的经验,具有较大的推广价值。     

金桥煤矿副井冻结管射孔注浆技术

着重介绍冻结管射孔注浆技术原理及其在金桥煤矿副井地层注浆施工中的应用情况。和其它地面注浆及破壁注浆技术相比,该项技术安全可靠,且省工省料,不占用井筒时间,具有推广应用价值。