缓凝水泥浆置换冻结孔泥浆封水技术

鄂尔多斯等西部地区的含水地层,以富含孔隙水的白垩系砂岩层为主,且岩石强度低,立井井筒多采用全深冻结法施工,冻结壁解冻后,冻结孔与冻结管外的环形空间极易成为导水通道,严重威胁着矿井安全。门克庆煤矿副立井采用全深冻结法施工,施工单位中煤五公司第三工程处与中国矿业大学合作,开展了冻结孔缓凝水泥浆液固管技术研究和应用工作。该井筒冻结孔施工完毕,在下冻结管之前,采用缓凝水泥浆液置换冻结孔造孔泥浆,取得了圆满成功,收到了预期效果。     

李粮店煤矿井筒冻结造孔工艺技术

随着煤炭资源的紧缺,向深处和不稳定地层建井已成为开发资源的趋势,高难度、深层次冻结造孔已是建井的需要。介绍了李粮店煤矿立井井筒冻结孔工程地质概况、钻孔质量要求、施工顺序、设备选择、钻程控制等冻结造孔工艺技术。     

龙固煤矿副立井井筒冻结法施工实践

龙固煤矿副立井井筒表土层厚567.7m,冻结深度650m,双圈孔+辅助孔冻结.井筒冻结设计及冻结、掘砌施工中所采用的一些新思路、新技术、新工艺,如冻结壁设计理念、冻结孔靶域施工技术、大型螺杆冷冻机组的应用等,都被证明是可行的,并且具有较大的安全保证系数,改进和完善了冻结法施工工艺.     

7层吊盘在冻结立井套内壁期间的应用

采用冻结法施工的煤矿立井井筒的工序是在外壁浇筑完毕随即对冻结段进行自下向上套内壁的浇筑作业。为更安全、优质、快速施工立井井筒,探索出7层吊盘立体作业方式。该工法在实际操作中取得了良好效果,对煤矿立井套内壁施工具有重要的指导意义。     

冻结法凿井中局部冻结技术对已成井壁保护的温度场分析

 甘肃陇东地区某煤矿竖立井原设计壁座底部886m,采用普通凿井法掘砌至472m处因涌水无法继续施工,采用冻结法补充施工。考虑冻结法可能对已成井壁结构的影响,在冻结孔内侧布设一圈温控孔。本文针对472m范围内冻结温度场选取典型层位建立二维模型进行数值模拟,计算分析当前温控孔布设形式及相关参数选取的合理性,并依据该分析进行实际布设。为工程设计和实施提供理论参考。     

副立井井筒机械化快速施工技术

介绍了彬长集团胡家河煤矿（国内首个）采用全井深基岩冻结法施工的矿井立井井筒（井筒基岩冻结深度超过500m）,副立井井筒在施工中采用大提升机、大吊桶、大模板、中深孔爆破的“三大一深”综合机械化配套作业方式。     

园子沟煤矿大断面冻结井筒快速施工经验

针对园子沟煤矿副立井大断面井筒施工,分析了井筒穿过的岩层特征和水文地质条件,确定采用半深冻结法凿井,通过合理的机械设备选型、中深孔爆破和科学施工组织管理,实现了快速施工,外壁掘砌平均进尺89 m/(30 d),套内壁平均进尺254 m/(30 d),工程质量优良,为陕、甘等西部地区冻结法凿井积累了经验。     

五彩湾一号煤矿副立井施工方法探讨

基于五彩湾一号煤矿井检钻资料,分析了五彩湾一号煤矿副立井穿过地层的工程地质条件和水文地质条件,对立井井筒施工方法(冻结法、普通法、混凝土帷幕法)进行了综合比较,最终确定副立井穿过第四系及新近系时采用较成熟的冻结法施工,进入白垩系采用普通法施工,下部采用普通法施工时可辅以工作面预注浆及壁后注浆防治水技术,实践表明该施工方法可为井筒安全快速施工提供技术保障。     

近千米深井冻结施工比较

核桃峪煤矿副立井与英国博尔比钾盐矿1号主立井冻结深度与地层相近、施工方法类似,对这2个井筒冻结施工情况作了比较和探讨。指出近千米深井冻结工程难度很大,一定要认真对待;施工中一旦发生意外,应进行详尽的分析与论证,找出合适方法进行处理,力争一次成功,避免发生二次事故。还介绍了核桃峪煤矿副立井冻结施工中,采用多项新技术,收到了良好效果,为类似工程提供了经验。     

巴拉素煤矿副立井光面爆破工业性试验研究

以巴拉素煤矿副立井为研究对象,对该副立井冻结基岩段施工进行冻结基岩大断面光面爆破工业性试验。通过工业性试验来调整光面爆破参数,最终爆破效果理想,炮眼利用率达89%,每循环爆破进尺4 m。本次试验为深、大立井冻结基岩冻土爆破作业提供了经验和参考。     

富水基岩井筒冻结壁砂质泥岩力学特性试验研究

在深厚表土层或基岩中建设煤矿井筒,冻结法是有效穿越不稳定的厚表土层或基岩的有效施工方法。为了给立井冻结壁和井壁设计提供合理的设计参数,对冻结壁岩石的力学特性试验很有必要。以陕西彬长矿区胡家河煤矿立井冻结施工工程为背景,对主井井筒砂质泥岩,进行了不同冻结温度梯度状态下的单轴、三轴力学特性试验研究。研究了砂质泥岩在相同围压不同温度条件下及相同温度不同围压条件下的强度和变形特性的变化规律。试验结果表明:随着冻结温度的降低,冻结砂质泥岩的强度在提高,主要原因是温度降低时,岩石冻结时的矿物收缩和冰本身的强度及冻胀力使得富水冻结岩石的强度得到提高。     

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。     

反井钻机技术在许疃煤矿的应用

许疃煤矿在建设中利用LM-120反井钻机施工副井基岩段、井底煤仓、81和82采区煤仓、工作面出煤竖井、溜矸仓,在加快矿井建设、提高单进、安全生产和节约材料方面取得较好效果,经济和社会效益显著。     

注浆堵水技术在石槽村煤矿副立井施工中的应用

为合理解决石槽村煤矿副立井井筒施工中穿含水层问题,为井筒施工创造有利条件,应用定向钻井和综合注浆技术,井筒施工前对地面预注浆过程采用S孔定向钻井,通过设置合理的技术参数,应用合理的注浆工艺、注浆材料及注浆设备,使注浆和井筒掘砌同时进行。工程实践表明：12个强含水层总涌水量从391 m3/h减小到5.7 m3/h,实现了打干井的目的,堵水效果明显。     

深厚卵砾石层冻结壁出水原因分析及治理

介绍了伊犁一矿副井冻结施工中冻结壁出水情况,为分析出水原因,进行了主圈冻结孔冻结器纵向测温;并根据单根冻土柱导热情况,建立了瞬时停冻后冻土柱内温度分布规律,借助Maple软件进行了分析计算。分析结果显示:副井存在一条由北侧流向南侧偏东的地下暗流,地下水的异常流动影响了冻结壁的交圈,而使冻结壁出现"窗口"。采用注浆降低地下水流速,并加强冻结的方式,有效地解决了地下水异常流动影响冻结壁交圈的事故,保证了冻结井筒施工安全。     

人工地层冻结技术与我国的深立井建设

系统总结了人工地层冻结技术的发展及其在煤矿立井建设中的应用。针对我国今后将要在深厚表土地区建设大型煤矿的工程背景,提出了冻结法建设煤矿深立井需要解决的关键问题是深土冻土的基础理论研究、适用于深厚表土层的冻结壁设计、井壁结构设计以及深井冻结法施工技术。     

螺杆定向纠偏技术在新庄矿超深冻结孔施工中的应用

 超深冻结孔凿孔过程中受钻进深度、地层性质和钻井技术工艺的影响,常出现由于偏斜过大、偏向难以控制等情况使钻孔质量不符合设计要求。新庄矿副立井冻结孔深度908m,通过螺杆定向纠偏技术有效解决了深部地层时偏斜值过大和相邻孔间距过小等问题,钻孔施工质量全部符合设计要求,为螺杆定向纠偏技术在深厚地层钻孔中的应用积累了宝贵的经验。     

深厚冲积层多圈孔冻结壁温度场发展研究

冻结壁温度场发展是人工冻结法施工在井筒建设过程中最重要的组成部分,对井筒开挖和安全施工有重要的影响。因在地下进行大面积、长时间冻结,土体会发生复杂变化,无法进行相似模拟实验,数值模拟软件成为最直接的辅助工具。本文通过合理的多圈孔布孔方式,考虑钻孔偏斜、冻结过程中水的相变潜热、不同温度下导热系数及热容等影响因素,结合实测数据,运用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 建立多物理场耦合对温度场发展进行研究。以某矿西风井深厚冲积层为研究对象,针对91 d冻结壁温度场发展进行模拟。模拟交圈时间为44 d,冻结壁平均发展速度为25.36 mm/d,与实测交圈时间50 d、冻结壁平均发展速度22.72 mm/d相比有微小的误差,模拟结果与实际情况符合程度良好,并推论出以最外圈为主冻结孔对冻结壁发展速度的影响及利弊。综合前人模拟结果,此模拟方法更具有理论意义及工程指导价值。     

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。     

立井揭突出煤层工作面消突效果检验

金能公司3#煤层为煤与瓦斯突出煤层。在副立井揭穿3#煤的过程中,该公司制定实施了副立井揭煤方案。井筒施工至煤层垂距30m时打前探钻孔,测定瓦斯压力,取样分析,根据结果进行瓦斯排放。排放完成后,再次测压,并采用钻屑瓦斯解析指标K1值来检验消突效果。