煤岩体钻孔结构观测方法及应用

介绍了煤岩体结构观察与测试方法,煤矿井下采用的光导纤维钻孔窥视仪、前视电子钻孔窥视仪及数字式全景钻孔摄像系统的测试原理、仪器结构及特点。提供了在典型矿井获得的钻孔观测结果及图像,分析了煤岩体中钻孔形态及结构面分布特征。介绍了钻孔观测结果在采矿工程中的应用,包括煤岩体结构面分布与完整性评价,水压致裂地应力测量,采场顶板冒落与岩层移动研究,巷道围岩变形与破坏机理研究,巷道支护与加固设计,工程质量检测与支护加固效果评价等方面。实践证明,钻孔摄像与观测是一种能够直观、有效、快速观测钻孔形态及其变化的手段,为矿山压力与岩层控制研究,采矿工程设计、施工与质量检测提供了可靠的基础数据。最后,针对钻孔观测存在的问题,提出了改进建议。     

物探法结合钻孔窥视在岩体结构探测中的应用

岩体结构的探测方法主要有直接观察法、物探法和钻孔观察法,由于岩体结构本身较为复杂,单靠某一种探测方法往往难以准确测定。采用探地雷达结合钻孔窥视的方法联合测定岩体的结构及破坏情况,发挥了探地雷达探测结果与钻孔窥视的优势互补作用,不仅解决了探地雷达探测深度浅的问题,而且克服了钻孔窥视观测岩体结构时空间断的缺点,能够为巷道围岩支护设计提供可靠的依据。     

吉林省红旗岭矿区 1号岩体地质特征及深部铜镍资源潜力分析

红旗岭矿区1号岩体是矿区最早发现的含矿岩体,它由1上和1下岩体及两个很小的盲岩体组成。1下岩体也是一个盲岩体,经多期勘探,仅发现其边部低品位矿体,向深部施工了5个超过900m的钻孔,寻找底部矿体,其中有2个钻孔在约900m的深度见到了矿化体,当时认为是一条小的矿体。2017年在对1号岩体利用3DMine软件建模时,发现两个小盲岩体疑似1上岩体的岩浆通道,基于这一思想,对1下岩体施工的钻孔、岩体、岩相和矿体的模型进行进一步的剖析,认为1下岩体应该是1上岩体的次级岩浆房,在1下岩体内部也应该存在类似于1上岩体的底部矿体和翼部矿体,1下岩体应该有进一步找矿的前景。     

应用地质雷达和钻孔窥视研究顶板裂隙分布规律

为了测定顶板岩体的结构及破坏情况,给巷道顶板支护设计提供可靠的理论依据。结合现场的实际情况,采用pulseEKKO PRO型地质雷达和钻孔窥视联合测定顶板裂隙分布规律,充分发挥地质雷达探测与钻孔窥视的优势互补作用。钻孔窥视可直观反映顶板岩体的不连续面(如层理、节理、裂隙),受现场条件影响最大钻孔深度仅4m;地质雷达精确探测距离为0~10m,可延伸至钻孔窥视盲区,对围岩裂隙不能精确描述。监测结果表明:通过分析地质雷达波形图可知结构异常区域分布在3.5m和6.3m范围内,分析钻孔窥视输出图像得到孔壁3.5m附近岩体破碎、破坏较严重,对比分析可以确定此处有顶板离层现象。由此可见,用地质雷达探测顶板岩体的结构及破坏是可行的,二者的结合既可宏观判断围岩裂隙范围,也可细观观察围岩破碎情况及裂隙方向。     

浆液在煤岩体裂隙中渗透规律的数值模拟

为了改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,解决本煤层瓦斯抽采钻孔封孔段易失稳的现实难题,通过数值模拟的手段,分析对比了单裂隙注浆和无裂隙注浆这2种方法中浆液的渗透范围,得出在钻孔单裂隙注浆中浆液的渗透以从裂隙面渗透为主,浆液能够很好的充填煤体中的裂隙。在此基础上,认为采用煤岩体注浆技术可以把某些可凝浆液注入到煤岩体的裂隙或孔隙中,使煤岩体形成强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体,从而改善煤岩体的物理力学性能,提高煤岩体稳定性,为本煤层瓦斯抽采钻孔的高效密封奠定基础。     

基于双指标深部高应力岩体完整性的评价研究

地下岩体结构工程稳定性是地下工程的研究热点,而其中岩体完整性对地下岩体结构变形、失稳起着决定性作用,同时也是为地下工程的开挖设计、制定支护策略提供理论依据。针对会泽铅锌矿深部高应力、多地层交错等复杂地质环境,采用钻孔RQD统计法与现场声波测试技术,综合对会泽铅锌矿1274m水平岩体进行完整性评价。研究结果表明：统计的RQD均值在25.1%~29.8%之间,结合非连续面条数统计,表现岩体完整性整体上较差；声波测试显示岩体完整性系数范围在0.29~0.53之间,属于破碎及较破碎岩体。两种评价方法的实际应用,可互相评价结果的准确程度,对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴。     

钻孔弹模仪检测坝基固结灌浆效果

采用钻孔弹模仪对某水电站坝基的灌浆试验的岩体变形模量进行了测试,简要介绍了钻孔弹模测试原理及测试结果。测试结果反映了灌浆前后坝基岩体变形模量值的变化,为评价灌浆效果提供一个依据。     

锚锭基础岩体完整性测试与分析

以江西赣州赣江大桥东岸一钻孔为例,通过多种勘察手段与试验方法相结合,对大桥锚锭基础岩体裂隙、软弱夹层发育状况及裂隙胶结密实性进行了综合分析,结果表明:运用钻探方法取得RQD值对岩体进行工程质量分类结果与采用波速测试取得的岩体完整性指数分类及压水试验取得的岩体评价结果基本一致。     

锚锭基础岩体完整性测试与分析

以江西赣州赣江大桥东岸-钻孔为例,通过多种勘察手段与试验方法相结合,对大桥锚锭基础岩体裂隙、软弱夹层发育状况及裂隙胶结密实性进行了综合分析,结果表明：运用钻探方法取得RQD值对岩体进行工程质量分类结果与采用波速测试取得的岩体完整性指数分类及压水试验取得的岩体评价结果基本一致。     

眼前山铁矿岩体完整性评价方法

在岩石工程领域主要采用RQD对岩体完整性进行描述,而RQD受机械扰动等因素的影响,其可信性较低。钻孔摄像技术作为最新的一项技术,可通过观测钻孔岩壁直接对岩体进行原位观测,准确判定原生节理面的产状、填充性等情况,同时结合岩体完整性的指标RMDI可更合理的对岩体完整性进行评价。结合眼前山铁矿分别采用上述两个指标进行了评价,通过对比发现RQD在深部钻孔时存在极大的误差,难以准确判断岩体的完整性。     

钻孔弹模仪检测坝基固结灌浆效果

采用钻孔弹模仪对某水电站坝基的灌浆试验的岩体变形模量进行了测试，简要介绍了钻孔弹模测试原理及测试结果。测试结果反映了灌浆前后坝基岩体变形模量值的变化，为评价灌浆效果提供一个依据。     

基于声波钻孔测试技术的岩体完整性分析

岩体完整性对井下岩体变形及巷道失稳破坏起着重要作用,其准确分析对开采设计、支护治理具有重要意义。针对井下矿山的特点,利用声波钻孔测试技术对现场钻孔进行声波测试,与室内实验室岩石的声波测试结果对比,对某铁矿的岩体完整性做出评价。研究表明:声波钻孔测试技术实际应用效果良好,可以对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,其声波测试结果较为准确的确定了研究范围内的岩体完整性系数,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴。     

大直径钻孔卸压锚固层局部充填强化技术探究

为解决大直径钻孔卸压与围岩变形控制相冲突的问题,采用预制混凝土柱对大直径卸压钻孔锚固层范围进行了局部充填强化处理。以义桥煤矿3307工作面为研究对象,运用PFC^2D数值模拟软件研究了回填钻孔与未回填钻孔情况下钻孔周围岩体的裂隙发展趋势,模拟结果表明：钻孔回填后可以有效抑制周围岩体裂隙的发展和贯通性主裂纹的产生,钻孔周围岩体裂纹数量相比未回填时降低181%。现场试验结果表明：钻孔回填后巷道两帮最大移近量降低112%,顶底板最大移近量降低32%。研究结果表明,对钻孔局部充填混凝土柱可以有效减缓巷道围岩变形,提高围岩的整体稳定性。     

大坝建基岩体综合物探检测方法及应用效果

该文介绍了在某水电工程坝区勘探工作中,采用了钻孔声波、钻孔变形模量和钻孔全景图像技术在查明岩体裂隙空间分布及坝基固结灌浆质量测定中的应用效果。该工程实现了综合物探方法资料相互验证,提高了资料解释成果的可靠性和准确性。     

双侧采空孤岛工作面钻孔卸压技术及效果研究

为了防止双侧采空孤岛工作面发生冲击地压事故,以唐山矿T1391工作面为工程背景,采用理论计算和数值模拟手段研究了双侧采空孤岛工作面钻孔卸压技术,分别对钻孔卸压原理、钻孔周围煤岩体破坏机理、钻孔塌落的塑性区半径进行了分析,研究了不同孔径半径、钻孔间距及钻孔深度条件下的煤体破坏程度及卸压效果,确定了T1391工作面应采用钻孔孔径200mm,钻孔间距1m与钻孔深度15m的钻孔卸压方案,并采用钻屑法进行现场卸压效果检测,结果表明,该钻孔卸压技术对于改善孤岛工作面动力危害性具有一定的实用性。     

基于应变软化模型的抽采钻孔封孔段稳定性研究

为了解决软弱煤层中瓦斯抽采钻孔漏气严重的问题,基于煤岩体黏聚力沿塑性区线性弱化的应变软化模型,采用理论推导的方法得出了应变软化效应下抽采钻孔封孔段围岩的应力、位移及塑性范围的求解公式,利用数值模拟的方法对抽采钻孔封孔段围岩稳定性进行了数值模拟研究。研究表明:基于煤岩体应变软化模型钻孔围岩的塑性区范围及孔壁位移显著大于未考虑煤岩体应变软化效应的结果;随着孔内压力的增大,钻孔塑性区缩小,孔壁位移降低,钻孔的变形破坏受到抑制,且服从应变软化模型的围岩变形更易受到孔内压力的抑制。研究成果应用于河南某煤矿软弱煤层的瓦斯抽采封孔实践,表明在该矿软弱煤层瓦斯抽采中采用具有主动支护作用的囊袋式封孔法较聚氨酯封孔法瓦斯抽采浓度提高约18.1%,取得了良好的抽采效果。     

地下工程裂隙岩体渗透张量计算分析

选取甘肃某花岗岩体中一深500 m、直径92 mm的垂直钻孔为研究对象,运用传统的岩芯编录与现代化的钻孔成像技术相结合的方法,对钻孔岩体节理进行了详细的调查统计。并对该钻孔进行了高压压水试验,在此基础上运用Fortran语言编制了裂隙岩体渗透张量的计算程序,方便快捷地计算出渗透张量各个分量大小、渗透主值及渗透主方向。     

基于数字图像相关方法预钻孔煤样破裂特性研究

为研究预钻孔煤岩的破裂特性,采用非接触性全场应变测量系统,对水平预钻孔煤样进行了单轴压缩试验,分阶段分区域探究钻孔围岩破裂规律。研究结果表明:DIC能够对煤样变形破裂进行全程有效捕捉,散斑数的变化曲线与加载曲线具有相互对应的关系;煤岩体在破裂的过程中呈现倾斜劈裂和"X"状的破裂方式,初始破裂均为煤岩体内部的剪切滑移,由于内部构造不同,在压应力和拉应力的作用下,造成不同的破坏形式,并且煤岩体承载能力的降低主要是其内部材料的剪切滑移造成的。     

钻孔劈裂法在矿山的应用

钻孔劈裂器是前不久才出现的一种新的岩石机械化开挖工具。其工作原理是：先在岩体上钻孔，然后在孔内底端施加一径向和切向力以剪切或拉什方式在岩体中形成一漏斗状碎裂区。采用这种破岩方式时，相对于同样碎裂岩石量而言，钻孔量较少，因此其能量效率较高。使岩体产生剪切一拉仰破坏的孔内径向施力的方式有高压水射流、等离子体和液压包。美国矿业局使用的是机械尖劈和羽翼机构。在钻孔劈裂中，作用力主要集中在孔内，只有较小的反冲力、平衡力和尖劈拔力作用在孔外，因此钻孔劈裂器重量轻，使m方便。美国矿业局已利用径向一轴向劈裂甜初…     

利用声波测井研究武山铜矿构造块体裂隙特征

根据武山铜矿矿区地层分布、地质构造特点及岩溶发育规律,在构造发育部位布置了4个钻孔,采用声波测井对矿区内构造块体的裂隙发育状况进行研究。结合《工程岩体分级标准》计算不同测试段岩体的完整性指数,评价岩体的完整性,对该矿山未来的安全生产具有指导作用。