富水砂层段副斜井底板破裂危害及治理技术

转龙湾煤矿副斜井底板结构薄弱,建成后短短几年时间内,即出现严重底板破裂及出水携砂现象,且呈现恶化趋势,有涌水溃砂风险,严重威胁矿井的安全。副斜井治理采用"底板强化加固+壁后砂层注浆加固"的总体方案,底板强化加固主要以12#矿用工字钢为主体结构;壁后注浆孔排状布置,主注水泥浆液,注浆过程严格控制压力,同时进行底板监测。副斜井治理完成后治理段已无任何出水现象,目前已安全通行了两个工作面的采煤装备,未出现返渗、底板破裂的现象,表明治理效果较好。相关治理经验可为类似问题斜井的治理提供参考。     

副斜井出水涌砂原因分析及抢险治理技术研究

介绍了金鸡滩煤矿副斜井出水涌砂灾害发生的过程,分析发现,短时间超大吨位车辆多次通行造成副斜井底板破裂、底板下覆砂层液化,是本次灾害发生的主要原因。制定了副斜井出水涌砂抢险治理方案,即:灾害抢险治理采用了"木垛内撑+帮部注浆"的方案,后期治理采取了"U型钢棚加固+壁后土层注浆"的方案。治理完成后副斜井已恢复正常通行,没有发生重复性出水涌砂现象,实践表明井筒治理效果较好。     

严重出水涌砂斜井修复过程研究

主要介绍了金鸡滩煤矿副斜井严重出水涌砂灾害发生的过程及机理,灾害治理的原理、过程及效果。研究发现超大吨位车辆多次循环通行造成底板多处破裂、壁后砂层液化是斜井发生水砂灾害的根本原因。副斜井出水涌砂灾害治理分为2个阶段,抢险阶段采用了"木垛内撑+帮部注浆"的方案,后期加固阶段采用"U型钢棚+壁后砂层注浆加固"的方案。副斜井治理完成后,斜井前后回收及安装2个工作面的整套采煤装备,斜井没有发生出水量增加、底板破裂、出砂等不良现象,实践表明斜井修复效果较好。     

银河煤矿副斜井破裂及出水携砂底板治理措施

银河煤矿二号副斜井底板结构薄弱,已出现破裂及出水携砂现象,有涌水溃砂灾变风险.根据具体情况,对破裂及出水携砂段底板,设计采用"工字钢地梁+底板注浆"的整体治理方案.即首先在底板破裂段,架设工字钢地梁,梁间填筑混凝土;然后注浆加固底板下卧土(砂)层.注浆过程中,通过安装斜撑、控制压力、底板监测等措施,保证了底板安全.治理...     

斜井突水涌砂机理及井壁破裂修复技术研究

针对煤矿斜井井壁破裂修复治理技术难题,以陕西榆林金鸡滩煤矿副斜井井壁破裂导致严重突水涌砂灾害治理工程为例,在充分分析副斜井井壁破裂机理及水砂来源的基础上,采用了临时木垛支撑结合斜井帮部注浆治理的抢险措施,后期采用U型钢棚永久加固结合壁后帷幕注浆的整体修复措施。修复结果表明:抢险治理措施有效控制了井筒涌水量与携砂量,减缓了斜井顶板与底板变形速率,为后期整体修复赢得了时间;整体修复措施使井筒涌水量由72 m~3/h减小至3.8 m~3/h,携砂量维持在0.1%以下,地表塌陷坑不再发育。井筒修复完成后,没有发生其余不良地质现象,修复效果良好,保证了井筒的正常服役,为类似灾害的治理提供了借鉴。     

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。     

斜井井筒风积沙段拱部轴向开裂规律研究与治理技术

朱家峁煤矿首次发现主、副斜井井筒拱顶轴向开裂后,即开始进行原因分析和治理的多方案的制定、选择、论证。提出的治理方案主要有地面旋喷注浆加固、深层搅拌桩法、斜井井筒两帮壁后土层压力帷幕注浆法。通过分析井筒受力状态,提出造成井筒拱顶轴向开裂且持续发展的最主要原因是斜井井筒左右两帮土层对井筒的水平支撑反力不足这一观点,经论证后确定了井筒的拱顶轴向开裂段治理技术,对井筒左右两侧土层注浆加固,以提高拱形井壁结构左右两侧土层的水平支撑反力,同时减少左右两侧土层沉降的治理方案。注浆加固后,井筒周围的土层虽然仍会有塑性变形,但变形速率极为缓慢,而且在注浆加固期间挤密加固了地层,一定程度地减小已发生的拱顶裂缝、拱肩裂缝的宽度,并且对井筒开裂段井壁加强支护,从而缓解井壁破裂危险程度。截至目前,朱家峁煤矿3条井筒拱顶开裂段理后稳定,井筒拱顶开裂未见扩大现象。     

某矿西风井溶洞段底板处理技术

某矿西风井回风斜井上部落平点向下13.5 m处揭露一个溶洞,影响巷道正常施工.针对斜井自变坡点往下10～25 m过溶洞段范围内,开展注浆工作,再以此为止浆垫进行底板注浆,依照此方案注浆后,完成了对溶洞附近裂隙的封堵,加固了溶洞附近顶底板,保证施工正常.     

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。     

矿井底板水害针对性治理研究及应用

根据采煤工作面突水系数和二1煤层底板承压情况,提出矿井底板水害3种针对性治理模式。按照针对性治理模式,合理选取注浆层位,采用针对性底板注浆加固技术,对裴沟煤矿31采区31031、31051、31071、31111、31131综采工作面和32采区32071综采工作面底板水害进行治理,工作面回采过程中均未出现底板涌水现象,实现了安全回采,实际涌水量比预测涌水量减少90%以上,治理效果显著。针对性治理模式在降低底板突水危险性的基础上,减少底板注浆费用,实现了安全、经济的目的。     

Experimental Investigation of the Pressure and Water Pressure Responses of an Inclined Shaft Wall During Grouting

A scale model test with a geometric scale of 1:20 was carried out to simulate chemical grouting in a geological prototype of the auxiliary inclined shaft of the Jinjitan coal mine, Shaanxi Province, to address water and sand inrush accidents. The pressure responses in the surrounding sand layers to grouting of an inclined shaft was experimentally investigated using soil pressure and pore water pressure sensors. Grout propagation was observed by slicing the stabilized mass after grouting. The results show that grouting of the roof, side wall, and floor of the inclined shaft caused pressures to both increase and decrease; after the slurry fully gelled, the pressure on the roof and side wall of the inclined shaft was effectively released, but accumulated on the floor. The water pressure on the roof and side wall of the inclined shaft went through three stages: low amplitude fluctuations, high amplitude fluctuations, and a sudden drop. The floor water pressure experienced stages of pressure fluctuation, maintenance, and recovery. The propagation and solidification of the slurry increased the pressure on the shaft wall. By analyzing the solidified grouted mass, we found that contact among particles within the penetration radius can be classified into three types: a gelled slurry skeleton, an integrated granular particle and slurry skeleton, and a granular particle skeleton. Moreover, the reinforcement mechanism of grouting is mainly fracturing and permeation. The results imply that the designed grouting pressure in the floor should be slightly less than in the roof and side wall to avoid secondary failure of the floor. During actual grouting, fracturing occurs first under high grouting pressure, while permeation occurs as grouting pressure decreases.     

斜井井筒涌水特征及注浆治理方法研究

为解决骆驼山煤矿斜井井筒形成后井壁涌水治理难题,提出了一种截断井筒涌水补给水源、充填井筒壁后松动圈、提高井筒围岩稳定性的旋喷注浆支护方法。采用旋喷注浆法截断主斜井井筒涌水补给水源,采用壁后注浆技术充填井筒长期涌水携砂所形成的空隙和空洞,加固井筒并进一步封堵井筒涌水|通过水位观测、流场变化分析、钻孔验证和涌水量变化分析等方法对注浆治理效果进行验证。结果表明,旋喷注浆和壁后注浆既可封堵井筒涌水,又能充填加固井筒壁后空隙和空洞,消除井筒后期生产运行期间的安全隐患,对斜井井筒涌水治理具有很好的参考价值。     

中空注浆锚索在顶板淋水主斜井堵水支护加固中的应用

针对古城煤矿主斜井巷道掘进过程中顶板出现的锚索孔淋水严重影响支护效果和施工进度的情况,通过巷道钻孔探放水探测发现顶板存在很多强度较低的泥岩岩层,开挖后在原岩应力的作用下,容易产生裂隙,此时的裂隙会导致水从裂隙中渗透出来,对施工与支护造成不良影响。基于注浆锚索的堵水支护加固和注浆理论,通过理论计算选择了合适的主斜井顶板淋水段的注浆锚索支护方案和注浆参数并在主斜井里程590~599m进行注浆锚索试验,确定注浆锚索施工的具体参数。根据注浆锚索试验段的矿压观测表明,注浆锚索堵水支护加固措施在古城矿主斜井淋水试验段取得了成功应用。     

煤矿分区域分层次耦合注浆堵水技术研究

为了确保矿井安全生产,在某煤矿水文地质条件基础上,分析了主斜井淋水具体情况与处理对策,研究区具有节理、裂隙发育,且相互穿插,岩石破碎等特点,针对该特点,采用分区域分层次耦合注浆技术对研究区进行堵水。分析了注浆施工过程与方法,注浆顺序采用自下而上、自左而右作业方式,每断面内注浆锚杆自下而上先注两帮、再注顶板锚杆。研究得出,该技术能够有效降低巷道周围的淋水情况,取得了显著的注浆效果和经济效益。     

高水压井筒底板注浆加固技术应用与研究

郑煤集团告成煤矿南翼副立井,井筒设计746 m,二1煤层底板太原群下段L1-4灰岩富水性强,水压大,严重影响井筒安全落底。为保证井筒安全落底,在充分分析该区域水文地质条件的基础上,对浆液、浆液扩撒半径以及根据岩溶裂隙发育程度,计算注浆孔个数,对L1-4灰岩段进行超前预注浆加固。物探结果表明,注浆对L1-4灰岩段改造效果理想,该成果对高水压类似井筒水害防治有一定的参考价值和指导意义。     

煤矿立井钻井法过松散含水砂层预加固技术研究

为了使煤矿立井钻井法凿井能顺利通过松散含水砂层,结合可可盖煤矿中央风井区松散含水砂层的地质特征,提出了对立井井筒采取桩基帷幕预加固处理的技术方案。通过混凝土咬合桩和MJS旋喷桩两种桩基帷幕加固方案的实施性对比,确定了MJS旋喷桩在松散含水砂层地质条件下能顺利实施,并通过建立有限元模型和理论计算,确定了MJS旋喷帷幕桩的合理施工参数。结果表明,MJS旋喷帷幕桩在立井井筒松散层周围形成了强度合格的帷幕加固体,实际施工中确保了煤矿立井钻井法凿井能顺利通过松散含水砂层,其施工工艺可为类似条件下煤矿立井井筒施工提供参考。     

高压富水岩层井巷综合治水技术研究

郭屯煤矿副井井筒采用围岩、壁后、壁内综合注浆技术堵水;井底车场采用高压注浆锚杆锚注的方案治水;临时水仓采用停止掘进,设置止浆垫注浆堵水等方案。这3种治水方案取得了良好的治水效果,对深井治水具有开创性的意义。     

巴拉素井田煤层富水机理与注浆堵水技术

陕北侏罗纪煤田榆横矿区(北区)是我国重要的煤炭生产基地,区内大型矿井分布较多,煤层埋藏相对较深,在采掘过程中发现有富水煤层问题。为研究区内煤层富水机理及采掘过程中的水害问题,以巴拉素煤矿2号富水煤层注浆堵水治理工程为例,通过对水文地质条件和地下含水层之间水力联系情况分析,查明了区内各含水层水文地质特征及类型,确定了2号煤层水为立井井筒过煤层段的主要充水水源,并提出了富水煤层注浆治理保障新技术。通过抽水试验、水化学测试,发现区内地下水含水层主要为第四系松散层潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙-裂隙含水层、侏罗系中统直罗组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤顶板延安组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤层含水层等。第四系松散潜水含水层和白垩系洛河组孔隙裂隙含水层之间水力联系密切,其他含水层之间均未发现水力联系。根据现场实际及多次实践,确定以"引流注浆、帷幕封堵"为总体思路,运用"井下打钻,地面拌浆,管道输送,高压灌注"的方法,完成2号煤层富水区段的封堵。研究及实践结果表明:通过多种材料结合、钻探注浆等组合工艺实施后,在副立井井筒马头门煤层揭露区段及待掘巷道周围形成了有效的止水帷幕,将掘进巷道与富水煤层隔开,最大程度地减小井筒涌水量,超出预期目标完成注浆堵水任务,副立井井筒总涌水量由最初的150 m~3/h(最高200 m~3/h)衰减至竣工时的11 m~3/h,注浆堵水率约为93%,实现了对富水煤层大量出水有效封堵的目的。     

铁路隧道深竖井井筒防治水设计及施工技术

高黎贡山隧道2号竖井所在区域工程地质及水文地质条件异常复杂,施工中需穿越10条挤压破碎带及14条构造破碎带,井检孔揭露竖井开挖范围内分布有7层含水层。为保障井筒安全掘砌,采用煤矿井筒建设使用的地面预注浆技术治理水患。设计“S”形定向深孔注浆孔,注浆治理段高340 m,注浆材料选用堵水性能好的黏土水泥浆。注浆结束后,压水试验预测主、副井筒剩余涌水量较注浆前分别下降99.8%和99.7%,堵水质量优异。