开采扰动对中关铁矿堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究

注浆堵水帷幕技术在矿山基建和生产期可有效地堵截地下水而被众多大水矿山采用,矿山开采的同时需疏干堵水帷幕内围岩中的地下水,为探究疏干排水后开采扰动对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区地质资料、帷幕内外水位变化规律的基础上,建立堵水帷幕三维地质、力学模型,采用数值模拟方法,分析疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明,堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域及刚度与围岩差异较大区域,易形成高应力集中区;疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕、堵水帷幕与围岩接触区域应力场分布具有显著影响,矿床开采边界距帷幕越近,影响越显著。研究结果可为堵水帷幕稳定性监测提供依据。     

铜录山矿帷幕注浆堵水技术

铜录山铜矿是露天与地下联合开采的大型铜矿。由于开采期间排水疏干引起地表大面积塌陷,大量地表水灌入井下,严重威胁井下生产安全。为此决定采用帷幕注浆方法以截流地下水和防止地面塌陷。帷幕注浆工程在可行性研究的基础上进行的,历时4年半。工程完工后对注浆效果进行了评价,结果表明,堵水效果达62％,减少了井下及露天坑的排水量;幕内外出现明显水位差(38m左右),幕外水位回升,控制了地面的塌陷。给矿山创造经济效益4000万元左右。     

铁矿床开采井下近矿体帷幕注浆技术及应用

莱新铁矿是岩溶大水矿山,原采用以疏干排水为主、局部堵水的防治水方法,发现无法将矿区地下水位疏干到安全采矿的水平,效果不明显。经论证采用井下近矿体帷幕注浆的防治水方案,通过实施穿脉水平探水钻孔注浆、顶板加密注浆以及群孔注浆技术,并选用合适的注浆技术参数,堵水效果显著。实践表明,井下近矿体帷幕注浆技术可以用于岩溶大水矿山的水害治理,堵水效果好,经济社会效益和环境效益显著。     

中关铁矿堵水帷幕内外水位变化规律

中关铁矿位于水文地质条件复杂、透水性强的奥陶系石灰岩中,该矿在井建期间一直受到严重的水害威胁。在详细分析矿区含水层特征、富水性变化规律及地下水运动特征的基础上,对中关铁矿堵水帷幕内外的水位随季节及年份的动态变化规律进行了分析。结果表明：帷幕内外地下水的动态变化规律不仅受区域地下水径流条件和季节更替的影响,还受帷幕本身及帷幕区域内井巷工程施工及疏干排水作用的影响。根据对矿区水文地质条件及帷幕内外水位变化规律的宏观认识,提出了矿井建设过程中的突水防治对策：工作面超前探水、修建蓄水水仓、矿坑内进行超阶段疏干及对地下水水位和矿井涌水量的持续观测等。     

复杂富水环境下帷幕注浆工程布设及工艺优化

帷幕注浆工程可以有效截断开采区域的地下水补给,为安全开采复杂富水环境下的矿体创造条件。在对矿区水文地质环境详细勘察的基础上,通过现场工业试验,以堵水率为评价指标,分析注浆工程在不同帷幕线路和注浆参数下的堵水效果。通过优化帷幕注浆线路和布设参数,采用分区不等距大孔距布设注浆孔的方式,降低了36.01%的钻探工程量;遴选了改性黏土固化浆(90%)和粉煤灰固化浆(10%)作为注浆材料,降低了帷幕工程成本。研究结果表明:注浆帷幕两侧的水位差最高达40.6 m,堵水率达77.96%,帷幕注浆工程达到了预期堵水效果。     

千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化特征研究

为了研究凿井开挖卸荷对千米竖井注浆帷幕堵水性能的影响,采用理论分析和数值模拟方法研究了竖井注浆帷幕围岩开挖卸荷塑性劣化特征。建立了轴对称荷载条件下竖井注浆帷幕和外部岩体的组合圆筒模型,采用厚壁圆筒理论对竖井注浆帷幕围岩进行了弹塑性分析,推导了竖井注浆帷幕塑性劣化区半径计算公式,得到了井筒开挖卸荷后注浆帷幕围岩二次应力分布特征和围岩响应曲线。以毛坪矿千米级盲竖井为案例,分析得到开挖卸荷后,竖井注浆帷幕围岩塑性劣化区半径为5.14 m,峰值切向应力为51.69 MPa,最大应力集中系数为1.72。结果表明:凿井开挖卸荷会导致注浆帷幕产生较大的塑性劣化范围,明显减小有效堵水帷幕厚度,不利于保证注浆帷幕堵水效果;竖井注浆帷幕围岩开挖卸荷塑性劣化半径对支护力敏感,增加支护力可有效控制注浆帷幕围岩塑性劣化范围,建议在凿井过程中及时支护,避免注浆帷幕围岩劣化范围继续扩大。论文研究成果可为千米竖井井筒基岩含水层注浆堵水提供技术参考。     

上盘扇形帷幕注浆堵水工艺在马庄铁矿的应用

马庄铁矿上盘围岩内含水量较大,大量地下水通过淋水及裂隙涌水等方式渗入矿房,造成采矿和充填困难,随着开采深度的增加,水量逐渐增大,为尽量保护地下水水位,减少对周围环境影响,决定采用上盘帷幕注浆方式对上盘水源进行阻隔。采用了以面代点的注浆方式,通过超前探水后,将所有工程直接布置在矿体上盘,实施与矿体平行的上盘扇形帷幕注浆,既保证了注浆效果,还使注浆材料得到充分利用,同时在2种治水方式转换期间,几乎不对生产造成影响,通过现场检验,堵水效果理想,满足生产需要。     

中关铁矿堵水帷幕对矿区地下水影响分析与研究

中关铁矿矿区地下水治理采用帷幕注浆方案,鉴于注浆帷幕形成后对矿区水文地质条件产生了较大影响,对矿山治水帷幕注浆方案进行了论述。利用帷幕施工资料及观测孔等地下水观测资料,实现了对矿区水文地质条件的再认识,为矿区疏干放水及后期安全生产,提供了技术保证。     

对城门山铜硫矿地下水治理研究的评述

结合地质勘探期间所作的水文地质研究进行了大型矿床疏于排水试验以及利用基建剥离湖泥作原材料的注浆试验。结果表明，对该矿区地下水应采取以疏干排水为主、以注浆堵水为辅、疏堵结合的防治水方案；采用湖泥作为主要材料可以满足治水技术要求，而且较水泥注浆可节约费用２５～５０％。     

泗顶铅锌矿南部矿体局部灌浆堵水

广西泗顶铅锌矿南部矿体属水文地质条件极为复杂的大水矿床。自1960年开采以来,对矿区地表水及矿床地下水按“自流截水坑道与局部注浆堵水联合方案”进行治理,在1978年已初步形成了地表导流、280疏干、230机排的综合防治水疏干系统,正常情况下,矿床已达到疏干状态,但暴雨后,疏干漏斗瞬时回填,地下水越过280环形自流截水疏干坑道,沿岩溶管道造成矿坑涌水量在短时间内急剧增     

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。     

基于钻孔数据的注浆帷幕三维模型构建

针对广东凡口铅锌矿开展的帷幕注浆治水工程,基于帷幕注浆工程钻孔编录数据,利用Surpac软件实现了对注浆工程钻孔信息的三维可视化,并以此为基础,研究构建了注浆帷幕三维模型,同时与建立的地质三维模型复合,直观准确地表达出注浆帷幕工程与矿山地表、地下地质构造的空间位置关系以及相关矿岩信息,有效地提高了帷幕注浆工程施工管理和质量评价现代化水平,为矿山实施安全、高效、环保开采的可持续发展战略,实现对地下水害的有效治理提供有力的技术支持．     

强岩溶地区主过水通道注浆封堵技术探讨

矿山帷幕注浆技术由于其具有安全、环保、经济、高效等特性,已在国内多个矿山堵水中成功采用,取得了很好的堵水效果。而在强岩溶地区,动水注浆技术,尤其是矿区主过水通道封堵质量将直接影响帷幕的堵水效果,甚至决定着工程的成败。以广东凡口铅锌矿帷幕注浆工程为背景,探讨强岩溶地区主过水通道封堵技术。     

大水金属矿山防治水综合技术方法的研究

阐述了国内大水金属矿山防治水技术的现状,论述了疏干排水、地面矿区帷幕注浆和井下近矿体帷幕注浆3种最常用防治水技术方法,并指出帷幕注浆是大水金属矿山防治水的发展方向,近矿体帷幕注浆将得到进一步推广应用。     

西宁市城东区湟水河附近区域基坑施工难点分析及应对措施

针对西宁市城东区湟水河附近区域由于地下水水位较高,且卵石层中含有大漂石,卵石层以下泥岩层中裂隙较多,裂隙中充填的石膏及芒硝有水流动时容易出现溶蚀现象的工程地质及水文地质特征,结合多个工程实例.详细分析了在基坑工程施工时采用常规的桩锚支护结构、土钉墙支护结构,管井降水以及高压旋喷桩止水帷幕等基坑支护形式和基坑止水排水措施...     

垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计与施工工艺

在某垃圾填埋场的建设中,为防止渗沥液污染地下水和周围环境,根据其工程地质和水文地质条件,选择了帷幕灌浆防渗方案。详细论述了该垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计和施工工艺。实践结果表明,该垃帷幕灌浆防渗工程的施工质量良好,达到了防渗的技术要求。同时,说明帷幕灌浆技术对需要垂直防渗的垃圾填埋场具有推广价值。     

地面注浆与疏水降压技术在煤矿突水治理中的应用

通过对赵家寨煤矿12201工作面突水过程及原因的分析,结合赵家寨煤矿水文地质条件,此次注浆堵水工程采用了井下与地面相结合的注浆方案对突水进行治理。在井下布置防水挡沙墙,再针对性地布设地面截流和注浆孔,采用地面注浆与井下疏水降压技术,使12201工作面突水得到了快速、有效的治理。该工程使井下和地面突水治理相结合的方法在注浆堵水中得到充分应用。     

强富水灰岩区下矿体绿色开采理念与实践

针对吴庄铁矿井下涌水量大,地表有村庄,农田不允许塌陷,尾矿库已饱和等复杂的开采环境,提出了适合该矿的绿色开采理念及技术措施。采取“地表井下联合以帷幕注浆为主的外截内排”的防治水方案,即在地表灌溉渠浇筑、锚喷以阻断地表水体对井下的间接补给,地面帷幕注浆封堵富水断层,阻断水源通道,以及井下浇筑堵水墙防止注浆液从突水点涌出、流失的地面井下联合防治水措施。选用分段空场采矿嗣后充填法,利用尾砂胶结料及时对空区进行充填,为空区顶板和注浆帷幕的稳定性提供了保障,避免了地表塌陷。 研制了一种适合2种进料方式的地表充填站,取自尾矿库的干料采用自卸汽车运输至充填站,由大倾角皮带机输送至砂仓,而选厂排放的尾砂,直接经管道泵送。项目实施后,井下正常涌水量由原来的1 260 m3/h减少到300 m3/h,降低了76%,节省了排水费用,并且保护了地下水资源;采用的充填采矿法避免了地表塌陷,减少了征地及迁村的费用,同时将回采率由原来的67%提高到89%;而选用尾砂作为充填料,又有效解决了尾砂堆放的问题。     

三维渗流有限元法在地下厂房防渗系统有效性评估中的应用

应用渗流场三维有限元分析方法,对密集排水孔复杂渗流水力行为进行直接精细模拟,对某地下厂房厂区洞室群围岩区三维渗流场进行了有限元求解分析,对其防渗排水系统效果进行了评估。计算表明,该防渗排水系统具有强大的排水能力,同时在其外侧的防渗帷幕也具有很强的防渗抗渗能力,在工程投资范围内该防渗排水系统能够消除绝大部分地下水对地下厂房结构安全的影响,对工程有效防渗,地下厂房的建设和维护有着重大的工程意义。     

矿山帷幕注浆方案研究及堵水效果综合分析

在分析中关铁矿水文地质条件的基础上,确定了该矿山治水采用全封闭帷幕注浆的堵水方案。在施工过程中,对西线帷幕注浆工程采用叠加效应分析、离散性分析、高密度物探测试及检查孔检验等手段进行注浆幕体施工质量及防渗效果检查和评价,结果表明,帷幕注浆参数设计合理,帷幕体具有较好的抗渗性能,可满足矿山治水和安全开采的要求。