预注浆防突水技术研究

当巷道开掘接近或通过有水力联系的松软破碎带、断层裂隙带或直接揭露含水层时,常造成掘前或掘进滞后突水。所以,研究围岩突水的力学机制,采取耦合控制对策,是预防围岩突水的关键技术。根据有效应力原理,分析了动水压力和岩体接触压力间的本构关系,提出了巷道掘进中围岩预注浆防突水控制方案对策,对止水岩柱厚度、布孔、注浆参数、工艺等进行了理论分析和工业性试验,经堵水率、围岩力学参数等对比分析,认为围岩预注浆控制方案有经济、安全可靠等特点,具有重要工程意义。     

黔南灯影组巨厚含水层立井井筒帷幕注浆参数研究

黔南地区震旦系磷矿层顶板灯影组白云岩直接充水,且水文地质条件复杂,是制约矿井建设的主要因素。地面预注浆技术是井筒防治水的有效手段,在煤矿、铁矿、铅锌矿等矿山都有成功应用,鉴于溶蚀型白云岩含水层导水网络水文条件的复杂性,不能照搬现有井筒注浆帷幕设计参数。为取得黔南地区震旦系灯影组白云岩含水层帷幕注浆参数合理设计方法,运用理论分析、室内试验、工业性试验及工程类比等多种研究方法,对白云岩含水层溶蚀裂隙导水网络特征及黏土水泥浆扩散规律进行了系统分析,总结评价了灯影组含水层地面预注黏土水泥浆的可注性及其影响因素;然后充分考虑钻孔布设、压水试验成果、浆液配比及注浆效果检测等多方面因素,对黔南地区灯影组巨厚含水层立井井筒帷幕注浆参数进行了深入研究,结合类似工程案例确定了溶蚀型灯影组白云岩地面预注浆参数设计方法。研究结果表明:黏土水泥浆在灯影组含水层具有可注性,布孔间距宜取4.0～4.5 m,并推荐了黏土水泥浆成品浆液比例范围、稳定地层注浆段高70～100 m,破碎地层注浆段高30～50 m等注浆参数取值范围,注浆终止标准需同时满足设计注浆量和注浆终压要求。     

超前预注浆在高原特殊地质段的应用

针对2013工作面轨道顺槽受断层和软煤岩双重影响大量水和煤泥涌出、巷道不能按原设计方位通过断层的问题,通过对原巷道进行调线,提出了超前预注浆方案。分析了2013工作面轨道顺槽揭露断层的产状,根据巷道围岩实际情况,从注浆材料、参数选择、注浆孔布置等方面对巷道围岩超前注浆加固进行了设计,并对巷道支护方式进行了优化,使巷道顺利通过了断层。     

遇水软化崩解泥岩顶板巷道超前预注浆加固技术

山西某矿10#煤泥岩顶板受上部采空区积水影响,10#+11#煤联合巷道部分在掘时出现顶板淋水崩解、严重冒顶现象。由于围岩的软化破碎和水对锚固的损伤,致使常规支护手段失效,为此在掘进前对巷道顶板围岩进行取芯勘探,若发现围岩有突水软化迹象,则对巷道顶板采取超前预注浆加固。通过对注浆孔布置、注浆参数、注浆工艺等进行理论分析和工业实践,再对堵水效果、围岩物理特性和位移量进行分析对比,结果表明,对遇水软化的泥岩顶板进行超前预注浆加固,可有效地堵截水源,加固泥岩顶板,提高围岩的整体稳定性,保证巷道安全快速掘进。     

巷道围岩预注浆防突水技术研究

在对焦作矿区和中马村矿井地质资料调查、整理的基础上分析了巷道突水水源及突水原因;根据岩土有效应力原理建立了巷道突水区围岩本构模型,探讨了巷道围岩保持稳定而不发生突水的基本思想是增加围岩有效应力,减小孔隙水压力。在此基础上对浆液的流变性、流动规律及扩散方式进行深入分析研究;针对中马村矿井现场实际条件,对巷道围岩预注浆技术进行了方案设计和注浆参数的确定;通过现场工程实践检验了巷道围岩预注浆设计方案的合理性,取得了良好的堵水效果,满足了矿井安全生产的需要。     

注浆堵水在地下水封洞库中的应用

地下水封洞库工程项目对洞室的涌水量有严格要求,为了控制封堵后的洞库涌水量满足设计要求,在黄岛国家石油储备地下水封洞库工程施工过程中对不同注浆方式进行了尝试。通过对在洞罐内注浆超前探孔方案、预注浆孔的布置、预注浆的压力、浆液材料、孔口止浆、注浆参数以及注浆的检查方式进行了详细的研究,对开挖后涌水量超标的洞罐围岩采用预注浆堵水为主,后注浆为辅的堵水手段,洞罐涌水量低于340m~3/d,取得了显著成效,证明了该注浆方案的有效性和可行性,本研究对类似工程具有推广应用价值。     

赵庄煤业13102复用巷道注浆优化应用研究

针对巷道围岩破碎、锚杆失效严重的问题,以13102巷为工程背景,总结现有支护方案下巷道的破碎特征,分析围岩破碎严重的原因,提出控制巷道围岩的二次注浆方案,确定注浆参数。工程实践验证结果表明,二次注浆方案可有效控制巷道围岩的变形量和变形速率。     

巷道围岩预注浆与长期防水控制

根据巷道突水机理和岩土有效应力作用原理,对围岩注浆工艺进行理论分析和现场试验,认为巷道帷幕预注浆过程符合有效应力作用原理,可实现有效应力和孔隙水压力的平衡,达到初次防水,巷道壁后设置动态膨胀密封防水层,具有增强提高有效应力减少孔隙水压力的作用,达到长期防水效果,为出水区域掘巷和防水提供了理论依据。通过理论分析、工程应用和观测结果的验证,巷道掘进预注浆理论和技术为巷道防水提供了有效的途径,便于推广应用。     

注浆封堵底板涌水技术研究与实践

断层引起的底板灰岩突(涌)水是一种常见的水害类型,而注浆堵水又是常用的治理方法。在对突水因素、涌水特征和现场条件进行分析、论证的基础上,合理确定布孔方案;科学选择注浆参数;周密组织施工流程;从而达到了注浆堵水,消除水害隐患之目的。     

地面定向孔超前预注浆掩护巷道穿断层破碎带关键技术

深部巷道过断层破碎带往往应力集中、围岩变形大,是掘进、支护的重大安全隐患。为提高围岩的抗变形能力和强度,减轻巷道锚固支护压力,以淮北矿区巷道过大断层为例,分析了掘进支护过程中矿压大、围岩稳定性差、支护难度大的主要工程问题,采用地面定向孔超前预注浆改性巷道围岩后,顺利掘进通过了断层破碎带。总结提出了基于钻探施工关键技术和高压预注浆关键技术的定向孔掩护巷道过断层关键技术体系,应用四开成孔结构避免了非治理段注浆干扰以及四段注浆分段法实现了断层破碎带精准注浆,并从压水试验、岩性探查、注浆量、注浆扩散距离、物探验证以及掘进支护效果分析方面评价了注浆加固效果。工程实践表明：地面定向孔具有长距离探查巷道岩性、超前高压预注浆的显著优势,改善了软弱围岩力学性质,有效控制了巷道围岩变形,巷道最大底鼓量降比超过62.6%,为巷道支护提供了安全保障,具有重要的推广应用价值。     

金田煤矿软岩巷道注浆堵水方案及应用

针对宝龙山金田煤矿地质复杂、裂隙较大、巷道围岩软弱、涌水量大且涌水点不明确等特点,提出了采用双液水泥-水玻璃浆液对涌水区域进行工作面预注浆。注浆工程竣工后,对工作面进行开挖施工,并对整个注浆域实测统计,注浆堵水效果显著。     

压水试验在隧道深竖井施工中的实践应用

高黎贡山隧道深竖井含水层层数较多、较厚,破碎带较多,地质构造异常复杂,掘砌过程中存在较大的突水问题。对竖井进行地面预注浆后,采用压水试验检验地面预注浆的技术成果,压水试验整个过程是通过止浆塞封水,分段压水,利用满足压水流量的变档调速泵设备,调节压水流量实现多级次压水试验,并结合立井井筒地面预注浆效果压水试验检验方法,将压水试验应用于高黎贡山隧道深竖井地面预注浆施工中。试验结果认为：在水文地质条件异常复杂的隧道深竖井地面预注浆工程施工中,压水试验同时能够准确地计算出含水层渗透系数及井筒剩余涌水量,检测地面预注浆效果显著。研究结果表明：压水试验是检验隧道深竖井地面预注浆效果的科学有效方法,同样适用于含水层较多、较厚,地质构造异常复杂,破碎带较多的非煤矿领域,取得了良好的应用。     

唐口煤矿主井井简注浆堵水方案及应用

针对唐口煤矿地质条件复杂、涌水量较大等特点,提出了采用单液水泥浆和黏土水泥浆等2种浆液对主井井筒进行地面预注浆。注浆工程竣工后,开挖施工井筒,对整个注浆段剩余涌水量进行实测统计发现:井筒剩余涌水量不足2m3/h,平均堵水率为96.9%,注浆堵水效果显著。     

大采高孤岛工作面顶板裂隙破碎带超前深孔复合预注浆控制技术研究

摘要: 为了解决寺家庄矿15106大采高孤岛工作面顶板裂隙破碎带煤壁片帮及架前顶板冒矸的问题,在分析原因的基础上,提出采用在回风顺槽超前深孔后退式分段复合预注浆进行加固。通过数值模拟软件UDEC计算了顺槽超前预注浆的注浆参数,得出水泥浆水灰比0.7：1、注浆压力为 15MPa时 以及马丽散注浆压力为10MPa时注浆效果最好。15106工作面推进通过顶板裂隙带时支架压力由5MPa提高到25MPa左右,受力稳定;顶板裂隙带破碎煤岩体胶结较好,不再出现冒矸、滚矸现象,降低了工作面加固的损耗时间,保证了工作面的安全高效推进。     

白垩系含水地层立井突水淹井治理技术

结合五举煤矿主立井在穿过白垩系含水地层时遭遇的突水淹井事故,分析了事故特点并确立治理方案,提出了西部富水地层立井普通法施工突水淹井事故的综合治理技术。以静水位施工水下混凝土止水垫截水为先导工作,实施控制性排水协同壁后注浆封水,最后进行工作面渐进式高压深孔预注浆堵水。介绍了水下混凝土止水垫的参数设计、特制底卸式吊桶和水下自流平特制混凝土配比、水下止水垫浇筑与养护工艺、止浆垫联合加固及渐进式深孔预注浆等技术。成功解决145.68 m水下360.97 m3/h的涌水井筒淹井事故,为西部地区立井普通法施工及其防治水工作积累了实践经验。     

煤矿井下断层渗流特性与注浆防渗效果分析

针对宝黎断层丰水季节导致周源山煤矿北大巷涌水量变大的问题,利用RFPA-Flow数值模拟软件分析得出断层的渗流量与水压呈正比例关系,沿着水流方向,水压和渗流量都逐渐减小;随着至断层距离的增加,水压和渗流量逐渐减小;注浆后,断层处水的主要渗流通道被封堵,水只能从断层周围的岩体裂隙向断层渗流,渗流量大幅降低。注浆前后实测的周源山煤矿北大巷涌水情况与数值模拟结果一致。现场采用双液高压帷幕注浆技术处理后的断层破碎带透水率达到了岩石地基工程防渗标准。     

多水矿山地下采矿注浆堵水技术及案例分析

涌水量特别大、水文地质条件复杂的矿山不适合采用先疏干、后采矿的传统技术。通过地下矿山防治水技术研究与开发,采用坑内近矿体顶板灰岩注浆堵水技术进行治理涌水问题,取得了较好的成效。该技术的总体思路是对近矿体顶板灰岩岩溶裂隙充塞、密实,将灰岩连接加固形成隔水层,使之形成平行与矿体的倾斜隔水帷幕,防止地下水进入采场。本研究结合实例分析多水矿山地下采矿注浆堵水技术的设计思路、实施方法和应用成效。根据矿床、矿体和矿物特征和矿区水文地质条件,论述了工程布置和钻探注浆工程量统计方法,解析了注浆层安全厚度的确定、顶板注浆堵水工艺设计、注浆方式和注浆段高、压水试验、注浆顺序、注浆参数等注浆技术参数等确定原则和方法。     

压水试验定量评价注浆效果研究

注浆后岩体渗透性和力学强度是反映岩体注浆效果的重要参数,为定量评价注浆堵水工程效果,以安徽某矿奥灰特大突水抢险注浆堵水工程为例,提出采用钻孔高压压水试验方法,对C53太原组灰岩堵源注浆效果进行定量评价。针对高压压水试验过程中岩体渗透性的剧烈变化特征,提出采用紊流渗透定律计算岩体渗透系数。研究结果表明:C53太原组灰岩注浆后表现出良好的隔水性能,阻水性能呈现出高阻弱渗的特点,渗透性等级属极微~微透水,与注浆前弱~中等透水的渗透性等级对比,渗透性能显著变弱,说明堵源注浆效果良好;可根据临界抗渗强度来评价C53太原组灰岩注浆后抵抗水力劈裂的力学强度,经计算其临界抗渗强度为1.83 MPa/m,依据阻水系数消能试验测试原理,注浆后C53太原组灰岩足以抵抗5.64 MPa奥灰水的劈裂破坏,可以消除煤层底板奥灰突水威胁,能够达到堵源注浆工程目的。     

断层带高压注浆工艺与技术

矿山巷道中的断层带岩石一般比较破碎 ,难以支护 ,而且常常与含水层导通 ,易发生涌水。注浆可起到既加固围岩又封堵涌水的双重作用 ,是保证顺利通过断层的有效方法。结合工程实际讨论了断层注浆的方案设计、工艺参数及有关技术问题。最后 ,介绍了施工中得到的一些经验和体会 ,供今后施工借鉴和参考。