松软巷道注浆加固堵水技术的应用

中马村煤矿因巷道支护形式等与动水条件下的巷道压力不匹配而使巷道破坏造成大面积突水．通过对巷道破坏及突水机理分析,确定在巷道突水地区采用浅部围岩注浆提高围岩强度和深孔高压注浆封水相结合的注浆方式,能有效控制围岩变形破坏,实现堵水目的．     

中型断层导水通道的井上下联合注浆加固技术研究

通过对焦作矿区地质构造、充水水源和断层充水水害特征的分析,提出了中型断层导水通道井上下联合注浆加固的矿井水害防治技术,并实际应用于九里山矿和演马庄矿中型断层导水通道的防治水工作中.研究表明,井上下联合注浆加固技术对于减弱含水层的富水性并切断断层补给通道,增强巷道围岩及底板隔水层的强度,实现巷道不突水掘进,均具有十分重要的意义.     

采动诱导下水系发育岩层的变形破坏机制研究

针对水系发育的铝土矿床及岩层在开挖采动后的突水特征及围岩支护失效破坏特点,研究岩体裂隙演化扩张到宏观变形破坏机制,利用FLAC3D的流固耦合模型动态分析地渗流场对地下开挖工程的渗入途径及损坏过程,得到渗流场-应力场耦合下开挖途径。并针对性制定地下水防治控制对策,系统研究开发复杂破碎围岩条件下开挖巷道支护新方案,优化设计超前小导管注浆技术与喷锚网联合支护方案,并对比分析联合支护技术施工后开挖巷道围岩变形收敛量、围岩应力分布、破坏特征及支护效果。通过现场围岩变形和锚固系统受力状态监测工业试验,试验数据表明该联合支护方案在地下水发育的软弱破碎铝土矿床巷道掘进工程效果优良,可以为条件类似巷道支护选择提供参考。     

深部软岩巷道深-浅耦合全断面锚注支护研究

基于对深部软岩巷道变形和破裂特征的长期监测结果,提出了以"中空注浆锚索和高强注浆锚杆"为核心的新型深-浅耦合全断面锚注支护技术体系.借助渗流力学理论建立了深-浅耦合锚注浆液的渗流基本方程,并结合COMSOL软件模拟再现了浆液在围岩内的渗透扩散过程.结果表明:注浆锚索和注浆锚杆所注浆液使巷道浅部围岩形成完整的锚注加固圈,而注浆锚索同时使巷道深部围岩形成局部锚注加固体,两者协调耦合作用,形成互为支撑的承载体,完善了深-浅耦合全断面锚注支护的理论体系和加固作用机理.现场监测证明该支护体系有效地控制了巷道围岩的变形与破坏.     

富水砂卵石地层超细水泥注浆模型试验与工程应用研究

通过室内模型试验进行超细水泥注浆研究,提出了富水、围岩松散等复杂条件下斜井全断面超前预注浆、地面预注浆、壁后注浆的综合处理方法。跟踪监测结果表明,注浆后围岩的稳定性和承载力大幅提高,巷道涌水及断面收敛变形的现象得到有效控制。通过工程实践发现,超细水泥注浆起到止水及加固围岩的作用,对富水巷道需不断止水的状况有所改善,达到了预期的安全性和可行性要求。     

深部巷道围岩稳定性控制的基本理论与技术研究

以深部巷道普遍存在围岩强度劣化、应力环境恶化及围岩结构性失稳大变形等问题为切入点,系统诠释围岩强度强化、应力改善以及围岩改性加固机理对推动深部巷道围岩控制技术的作用.采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,从围岩强度强化机理出发,探讨了围岩微观损伤裂隙演化尺度在宏观围岩破坏过程中的响应机理,阐述了深浅递进分层次注浆对深部巷道围岩的协同控制作用,建立了预应力、全长锚固以及及时支护条件下围岩宏观损伤和微观裂隙演化的量化区间,以锚固范围内围岩损伤程度小于45%为指标,评估围岩稳定性,保证围岩处于低损伤范围;提出了深部巷道破裂围岩浅孔封隙止浆和深孔减隙加固的注浆技术,凝练和发展了基于宏、微观维度的围岩强度强化理论.现场实践结果表明:巷旁充填体表面位移降低了38%,围岩应力降低了17.9%,水平应力偏移了60°;采用深部巷道破裂围岩浅孔封隙止浆和深孔减隙加固的注浆技术后,现场窥视表明围岩结构完整性显著提高,两帮相对移近量减少了79%.     

河南大峪沟煤业集团炭煤矿突水机理分析与治理

结合炭煤矿水文地质特征,分析了主要含水层和隔水层对突水的影响,研究了炭煤矿突水防治问题．结果表明,巷道底板灰岩裂隙发育,水压较高,加之矿压影响是造成奥陶系灰岩寒武系灰岩突水的主要原因．采用先封堵巷道截流再钻探延伸封堵奥陶纪灰岩裂隙治源的综合注浆堵水方案,并在较大面积内加固顶底板,堵水率可达到90％．此方法为解决炭煤矿动水注浆堵水问题提供了参考．     

巷道底板承压水突水评价方法研究

华北石炭二叠纪聚煤区是中国最重要的煤炭生产基地,区内众多煤矿皆受煤系底部奥陶系灰岩承压水威胁。针对当前煤矿巷道底板承压水突水评价方法存在的局限和不足,探索研究巷道底板承压水突水评价方法。现行评价方法岩梁法的理论计算前提主要包括：底板隔水层简化为两端固支梁;在岩梁弯矩最大处,底板隔水岩层承受的拉应力超过抗拉强度,岩层拉裂破坏;忽略孔隙水压力对岩石破坏的影响,计算隔水层厚度时抗拉强度取底板隔水层的平均值。事故数据及研究分析表明岩梁法计算假设存在不合理之处,与实际工况有较大偏差。基于对常见矩形巷道围岩应力分布特征的分析,结合巷道实际工况,摒弃底板隔水岩层弯拉破坏模式,提出隔水岩层剪切破坏模式,建立巷道底板承压水突水破坏岩柱模型;基于所建立的岩柱模型,利用极限平衡理论,综合考虑孔隙水压力对岩石破坏的影响,推导底板隔水层承受最大水压的计算评价方法。结果表明：最大水压与隔水层厚度、隔水层平均容重、抗剪强度参数、孔隙水压力系数和巷道宽度直接相关,最大水压与隔水层厚度呈指数函数关系。文中所提评价方法的计算结果与实测吻合,证明该方法合理有效。所提方法也能为地下工程其他专业领域类似的承压水突水问题研究提供借鉴。     

综合物探的奥陶系灰岩突水预警技术

为克服单一物探手段的局限,更准确地预测奥陶系灰岩突水风险,新安煤矿13151工作面采用瞬变电磁、直流电法、槽波地震和无线电波坑透等4种手段进行了综合物探.经比对物探结果,并结合地质与水文地质资料分析,4种物探异常区的重叠区域奥陶系灰岩水向上导升,低阻区条带分布,存在突水危险;煤厚变薄,可能受剪切滑动构造影响;槽波波速1 800 m/s以上,地应力(矿压)集中,利于围岩破坏.多种物探异常区的重叠区域的突水风险最大,是工作面防治水工作的重点.实例证明,综合物探可以弥补单一物探方法之不足,有效指导钻探验证、底板注浆及突水治理工作.     

窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形影响因素及非对称支护技术研究

为确定窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形影响因素和围岩控制方案,以晋能控股集团煤业集团有限公司隆博煤业有限公司8507工作面回风巷为工程背景,基于正交试验和FLAC3D数值模拟试验对沿空掘巷巷道围岩变形影响因素、不同条件下巷道围岩变形特征、4～10 m不同宽度煤柱的塑形区破坏范围、巷道围岩应力分布和顶板位移特征进行研究.结果表明:在煤柱宽度、煤体内聚力、煤体内摩擦角、直接顶厚度和顶板强度5种影响因素中,煤柱宽度对巷道围岩变形影响最显著;随煤柱宽度增加,巷道围岩塑性区破坏和变形主要表现在窄煤柱帮、顶板、底板和实体煤侧等部位,塑性区范围变化较小;合理的煤柱留设宽度为8m;巷道围岩变形为非对称性变形,煤柱侧巷道顶板和帮部变形显著大于工作面开采侧的.根据窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形特征,提出"顶板和两帮锚网索+钢带、窄煤柱帮贴帮槽钢梁+注浆加固补强"的非对称支护方案.现场工业性试验结果表明,煤柱留设宽度和支护方案合理,巷道变形后能够满足工作面开采需要.研究结果可为类似地质条件下窄煤柱沿空掘巷巷道围岩控制提供参考依据.     

焦作矿区突水特点及矿井综合防治

焦作矿区以水大、水文地质条件复杂而闻名, 在生产过程中, 突水频繁, 突水原因及类型的多变, 多次造成淹井、淹采区的事故． 因此, 根据多年的治理突水及淹井经验, 对突水规律及特点进行了分析、总结; 制定出相应的防治水技术措施, 对水害进行的综合防治取得了较明显的效果．     

淮北朔里矿六煤层水害防治的探讨

朔里煤矿六煤可采储量1011.2万t,由于水害问题,是采煤的危险区域.笔者通过对该矿地质及水文地质特征分析,提出局部疏干降压和注浆截流的开采技术途径.     

巷道组过断层围岩控制技术研究

以深井巷道组过特大型断层（落差大于100m）破碎带为工程背景,采用数值模拟的办法对比分析了正常地层和断层破碎带中巷道组围岩的力学特征以及相互影响;结合断层破碎带围岩的实际情况,建立了＂早预测、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、防突水＂的断层带施工技术和综合保障体系,形成超前物探、超前加固、微震开挖、分步动态支护等综合配套技术,保证了巷道的施工安全。     

破碎围岩巷道支护技术研究及工程应用

以平煤六矿新建斜井巷道穿越采空区为工程背景,采用数值计算分析、现场监测等方法研究了采空区覆岩破断及其矿压显现特征。针对斜井穿越采空区段围岩破碎的特点,提出了金属网+全断面U型钢+反底拱连锁梁+浇筑混凝土+壁后注浆的支护方案,其通过"双壳支护"形成的内外承载结构能在很大程度上提高采空区破碎岩体的整体性。现场监测表明:斜井穿越采空区段巷道两帮的移近量为26 mm,顶底板移近量为47 mm,达到了有效控制巷道围岩变形的目的。     

富水裂隙围岩隧道涌水量计算方法与规律分析

富水裂隙区隧道涌水量预测精度较差,涌水问题尚未得到较好的解决。针对此问题,视裂隙围岩及注浆区为非均质各向异性介质,初期支护及二次支护结构为均质各向同性介质,构建了裂隙围岩下隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论及流体质量守恒定律推导了富水裂隙区隧道涌水量计算公式。通过退化分析及案例工程现场实测数据验证了构建富水裂隙区隧道涌水简化计算模型的合理性及涌水量计算式求解的正确性,最后基于解析解揭示了各特征参数对富水裂隙区隧道涌水的影响规律,探讨了富水裂隙区隧道涌水机制。结果表明：理论计算值与现场实测值最大相对误差为8.1%,验证了构建模型的合理性及公式推导的正确性;隧道涌水量随裂隙最大宽度的增加而增大,受堵水结构的联合制约,两者近似呈线性关系;注浆区厚度与隧道半径比值在2倍以内时,隧道涌水量受注浆区厚度的影响显著;富水裂隙区隧道涌水受裂隙分布规律及支护结构的制约,应重视对裂隙分布的调查。     

回采巷道锚注加固浆液渗流规律研究

为了获得回采巷道锚注加固工程中合理的注浆压力,首先将回采巷道围岩破碎区看作连续介质,并应用渗流理论得出了浆液在破碎围岩中扩散的基本方程,并建立了COMSOI数值计算模型,研究了不同注浆压力条件下的浆液流动扩散特征。结果表明：对于回采巷道锚注支护工程,浆液在垂直于钻孔方向的扩散深度明显大于浆液在垂直于钻孔方向的扩散半径,合理的注浆压力约为1．0—3．0MPa,并将研究成果用于桃园煤矿回采巷道锚注支护设计,取得了良好的效果。     

Theory and technology of preventing water from flooding roadways

According to the principle of effective stress action of rock and soil, we established a mechanical model of water flooding into roadways, analyzed the constitutive relation of hydrodynamic pressure and contact pressure of rock and soil and discovered that the process of pre-grouting of a roadway curtain is a dynamically balancing process in which effective stress keeps gradually increasing and pore water pressure gradually declines. In such a grouting process, the initial water plugging effect is realized when the effective stress and total stress reaches equilibrium. A rigid-flexible packing layer is designed behind the brickwork to increase the effective stress and reduce pore water pressure in order to have a permanent water proof performance. This provides a theoretical basis for roadway driving and permanent water prevention. The monitoring and application results show that the initial and permanent waterproof theory has provided an effective method for roadway driving and making it waterproof.