水闸墙在高承压松软煤巷特大突水治理中的应用

依据黄沙矿112124掘进工作面突水治理工程,所进行的大量工程水文地质资料,对该工程的难点以及面临的技术难题,进行了应用研究和实践。由于煤层软、强度低、突水水压高,突水巷道几次实现截流后,骨料帷幕墙被反复突破。依现场实际水文资料,分析确定了突水巷道煤层的极限承受强度,合理确定了水闸墙承受的压力,通过水闸墙分压减流作用,降低了突水煤巷骨料帷幕墙与煤层所承受的压力,在高承压松软煤巷高承压特大突水封堵中,实现突水巷道成功截流,通过注浆加固骨料帷幕墙,并采取其他措施,快速高效治理了这次特大突水。     

水闸墙在高承压松软煤巷特大突水治理中的应用

依据黄沙矿112124掘进工作面突水治理工程,所进行的大量工程水文地质资料,对该工程的难点以及面临的技术难题,进行了应用研究和实践。由于煤层软、强度低、突水水压高,突水巷道几次实现截流后,骨料帷幕墙被反复突破。依现场实际水文资料,分析确定了突水巷道煤层的极限承受强度,合理确定了水闸墙承受的压力,通过水闸墙分压减流作用,降低了突水煤巷骨料帷幕墙与煤层所承受的压力,在高承压松软煤巷高承压特大突水封堵中,实现突水巷道成功截流,通过注浆加固骨料帷幕墙,并采取其他措施,快速高效治理了这次特大突水。     

深部开采高水压条件下矿井注浆堵水技术

2012年5月26日申家庄煤矿2302工作面回采时在采深约830 m处发生突水,堵水中巷道截流段承受水压高达8.2 MPa。为了完成抢险任务,研究分析了堵水条件,制定了注浆方案,按设计方案进行了施工,复矿排水后截流段安全可靠,堵水效果良好。申家庄煤矿堵水实践表明,在高水压条件下进行注浆堵水,首先要做好巷道截流段的注浆工作,同时要进行突水点采空区注浆和突水通道注浆,在截流段、采空区、突水通道经注浆后连成一个整体的情况下,巷道截流段是安全的。     

杨庄煤矿水闸墙设计与施工

在分析杨庄煤矿Ⅱ65采区矿井涌水及相关水力联系的基础上,参考巷道水闸墙相关的设计规范,成功砌筑四道防水闸墙。堵水率达100%,取得了理想的堵水效果。为矿井安全生产打下了良好的基础。     

水闸墙在注浆堵水领域中的新应用

水闸墙是煤矿防治水的重要方法之一,一是为防止淹井,实现分区隔离所必须构筑的防水设施,二是在巷道出水时,堵水的一种设施.但是,在煤矿工作面出水时,能否用水闸墙来堵水?在煤矿工作面出水时,水闸墙有什么新的作用?本文通过一些案例进行了一些研究,认为:在煤矿工作面出水时,用水闸墙来堵水是不科学的;但是,在煤矿工作面出水时,用水闸墙可以防止因注浆堵水而增大水量产生的淹井问题,并且可以降低水压,防止注浆堵水过程中的跑浆;特别是水闸墙和充填采空区结合起来,防止注浆堵水过程中的跑浆效果更好.     

泉上煤矿井下-248m水平迎头出水治理方法

文章分析了泉上煤矿井下 - 2 4 8m水平迎头出水为奥灰水 ,治理方法采用了水闸墙堵水。介绍了水闸墙的施工方法和取得治水成功的经验。     

煤矿高压水闸墙抗水压安全性研究

某煤矿21102工作面水闸墙于2002年发生突水事故后砌筑,并于2003年投入使用,水压已由7.55 MPa降至6.7 MPa,水闸墙能否抗得住目前水压力尚无定论。通过理论计算、FLAC3D数值模拟、混凝土质量测试及排水管路抗水压情况等方法和手段对高压水闸墙抗水压安全性进行分析研究。     

有限元在特高压水闸墙中的应用

介绍了三河尖煤矿21102工作面两道煤层巷道内特高压水闸墙的有限元计算过程、参数选取及计算结论,为矿井在施工水压达8 32MPa的水闸墙提供了理论基础和依据。     

有限元在特高压水闸墙中的应用

介绍了三河尖煤矿21102工作面两道煤层巷道内特高压水闸墙的有限元计算过程、参数选取及计算结论,为矿井在施工水压达8.32 MPa的水闸墙提供了理论基础和依据.     

三河尖煤矿21102工作面高压水闸墙设计

在埋深800多米的半煤岩巷道成功砌筑设计水压8．0MPa和8．32MPa水闸墙,关闸蓄水后水压分别达到7．3MPa和7．55MPa,此前没有先例。论文着重介绍了该水闸墙的设计。     

突水淹没矿井动水巷道截流阻水墙建造技术研究

在突水巷道中通过灌注骨料实现截流堵水的过程涉及多个力学演化阶段,实践中为了快速复矿需更重视堵水效果,阻水墙建造的关键技术问题研究很少受到关注。结合以往工程案例的堵水过程数据,分析了从骨料灌注到注浆截流的水力学模型,提出了阻水墙建造的关键技术参数设定方法,研究了阻水墙内部应力分布状态及破坏机理。研究表明:(1)阻水墙建造可分为4个阶段的水力学模型,即突水稳定阶段的管道流模型、骨料灌注阶段的管道流-低速渗流模型、骨料接顶阶段的高速渗流-低速渗流模型、注浆截流阶段的低速渗流模型;(2)动水中骨料堆积形态是水平和垂向两个维度共同生长的结果,堆积过程与流场存在动态平衡关系;(3)考虑压差、巷道阻力、堆积段阻力、浆液初凝时间4个要素,提出了堆积段长度估算模型,建立了不同灌注阶段巷顶流速的预测方法和骨料粒径选择方法;(4)注浆后阻水墙的最大剪应力发生在距来水方向较近的位置,相较堆积段全部长度,受力影响范围仅为其很小一部分;水压力越大,剪力和轴力越大,但分布状态、影响范围及峰值位置均不变;围岩与墙体弹性模量比越大,阻水体剪应力分布越集中,峰值剪应力越靠近来水方向;当剪应力最大位置首先达到抗剪强度后,剪应力将向下游产生塑性变形直至形成新的平衡状态,否则失稳破坏。     

套管带压固结封孔技术在瓦斯压力测定中的应用

针对在顶底板承压水大、裂隙发育的煤层中各种测压封孔技术所存在的问题,提出了利用套管带压固结封孔技术进行注浆封堵顶底板裂隙,阻止承压水和裂隙水进入测压室,同时减小测压室体积,缩短瓦斯压力平衡时间,实现快速准确测定煤层瓦斯压力.应用该技术对鑫珠春煤矿一5煤层进行了瓦斯压力测试试验并取得成功.     

褐煤的脱水提质研究

对内蒙额吉褐煤,采用热压脱水方法,考察了温度、压力、保压时间对褐煤脱水提质的影响,以及工艺过程对硫分的脱除效果,实验结果表明:在160℃、7MPa和保压时间30s的条件下,褐煤水分可降至12.5%以下,水分脱除率达60%以上;在实验条件下,全硫脱除率达45%以上。     

矿井大流量动水注浆细骨料截流技术

以桑树坪煤矿为例,研究了细骨料在矿井大流量动水注浆中的应用,总结了以往矿井动水注浆中使用的截流材料,阐述了桑树坪煤矿突水和堵水工程的过程,分析了骨料截流的机理和细骨料在动水截流中的可能性,论述了采用细骨料砂子进行截流的工艺和方法,研究了桑树坪矿动水截流的条件。实践表明,在突水量达8000m3/h的矿井大流量动水截流中,只使用细骨料而不使用粗骨料也能完成截流任务;桑树坪煤矿堵水中砂子能成功截流与动水压力小及过水面积大有关。     

复杂水文地质条件下大型帷幕截流工程效果数值仿真分析

朱仙庄煤矿水文地质条件复杂,其8煤开采受到奥灰和太灰强富水含水层的补给影响,严重威胁煤矿的安全开采。提出了建造大型帷幕截流墙、切断它们之间的水力联系、进行疏水降压的水害治理方法。针对前人单点局部检验帷幕效果的不足,为预测大型帷幕墙的整体截流效果,在井下开展了三阶段放水试验,以此为基础,开展了朱仙庄煤矿多层、复杂接触、复合边界的水文地质条件下大型帷幕截流工程数值仿真分析。结果表明:放水试验期间,帷幕墙内"五含"水位呈现"平盘式"下降现象,墙内外水位差明显,放水试验末期墙内外水位差约200 m,"四含"水位变化出现"滞后"现象,判断了它们之间水力联系微弱,确定了"五含"和"四含"的参数分别为4个和2个分区。针对朱仙庄煤矿复杂的水文地质模型,通过将第2和第3层赋值为相同参数概化了"四含"和"五含"的高角度不整合接触关系,奥灰与"四含"的接触带概化为变水头边界,同时将太灰与"四含",奥灰、太灰与"五含"的接触带概化为源汇补给项,建立了420行×260列×3层的大型帷幕截流工程的大型数值模型,运用MODFLOW软件的WHS求解器进行模型计算。由于研究区复杂的地层接触关系,数值模型在计算中容易出现不收敛现象,通过动态调整算法的阻尼系数在0.8～0.5可以很好地控制模型的收敛性。帷幕截流墙的数值仿真分析发现,帷幕截流墙整体渗透性能较差,整体渗透系数为0.6 Lu(折合渗透系数为0.005 m/d)。预测了"五含"水位疏降至安全水头-350 m时的残余水量为91 m~3/h,截流率达95%以上,综合分析帷幕墙截流效果非常明显。本次计算方法和技术可为类似的复杂水文地质条件下大型数值模型的构建、计算及快速收敛提供参考,同时丰富了煤炭精准开采背景下的矿井地质保障技术。     

空气动力掏煤工艺之压风排水排渣关键技术

基于谢一矿地面钻井空气动力掏煤压风吹水吹渣工程实践，通过分析环空内气体携水携渣机制、吹水作业单次下钻深度，对压风排水排渣关键技术进行了研究。首次确定了套管段吹水作业单次下钻深度、吹水时间等策略；提出了煤层段是否含水条件下的吹水吹渣技术，包括下钻接单根速度要快，开始下行前须先实现压风洗井循环，并使钻柱保持旋转状态，且下行速度宜缓，以及针对固结干煤粉的定点强吹法等技术要点；理清了环空“架桥”、钻杆“倒吸”堵塞发生机制及处理对策，认为在洞穴内有水条件下，下钻前不实现压风洗井循环，是导致环空“架桥”堵塞的主因，而起钻使钻头位置高于堵塞部位，再压风洗井即可解堵；钻杆“倒吸”堵塞则是由于其在井口放气过快导致的，关闭放气阀，或放气减速，即可预防；探究了空气动力造穴高压放喷排渣机制和技术，认为，高压下放喷，环空中压降大，固气混合流体上返流速快，返排效果好；钻杆下入洞穴内的顶部和中低部相比，后者条件下煤粉上返量更多；对放喷后大块率增加的垮塌煤体可采用旋转钻头碾压破碎、定点强吹实现目标。     

大流速地下水作用下冻结法凿井单圈冻结孔优化布置方法研究

为了解决大流速地下水作用下单圈冻结管形成的冻结壁不易交圈或交圈时间延长等工程问题,针对地下水对人工冻结温度场的作用特点,采用在水流上游位置加密布置冻结管的方法对常规冻结方案进行优化设计。基于表观热容法构建了水热耦合数学模型,并通过大型物理模型试验对数学模型的合理性进行了验证。基于该数学模型并结合淮南某矿冻结方案的设计参数,通过数值计算对7种优化方案的优化效果进行了分析。结果表明：在较大流速的地下水作用下,冻结管布置圈的上游位置的冻结效果是影响整个冻结壁交圈时间以及厚度的决定性因素,对上游位置的冻结管进行加密处理后,缩小了相邻冻结管之间的间距,增加了上流区域的冷量供应,从而缩短了上游区域的冻结壁的交圈时间,进而提高了整个冻结壁的冻结效率。当加密的角度为105°,冻结管的间距缩小至1m时,冻结交圈的最大流速达到13m/d,较优化前(8m/d)提高了62.5%,并且对应相同的冻结时间,优化后的冻结方案形成的冻结壁的厚度明显大于优化前。     

高坑井田承压水上采煤安全开采边界的研究

对高坑井田底灰承压水上采煤安全开采边界进行了分析研究，提出了安全开采边界的确定方法，对相类似承压水体上安全开采具有很好的参考价值。     

厚松散层地面高压注浆参数现场试验确定方法

为确定深厚松散层地面高压注浆参数,以郭屯煤矿立井井筒穿越松散层为背景,采用钻孔压水试验与地面高压注浆试验,根据试验监测数据得到地层透水率和单位吸水量与深度、注浆压力的变化关系|根据各层位受注点注浆压力与静水比值和压水流量与注浆流量比值确定了注浆压力、注浆量的大小|并评价了风检3孔注浆效果。结果表明：井筒穿越深厚松散地层透水率随厚度的增加而减小,各注浆层位单位吸水量与受注点压力近似呈线性增长关系|深厚松散层地面高压注浆压力为2.0～2.5倍静水压力时,水泥浆可顺利注入拟加固地层|各注浆层位压水试验和注浆试验受注点压力相同时,注浆流量是压水流量的一半|地面高压注浆试验中各层压力注浆对井筒影响较小。     

围岩含水条件下快速测压工艺

围岩含水条件下,高压注浆可以实现封堵渗水裂隙,利用胶囊粘液封孔法传统与改进工艺对比测定煤层瓦斯压力,通过在平煤天安十一矿的试验与应用对比,从而在实践中论证了胶囊粘液封孔-补气法快速测压的可行性。