深部巷道断层涌水治理研究

在系统研究巨野矿区某深井矿山胶带巷断层高压涌水特征的基础上,提出并实施了"疏水降压+浅部加固+深部截源"的治理方案。依据物探及水文地质分析,施工泄压钻孔进行疏水降压,使巷道周围含水层水压降至合理范围,结合中空螺旋注浆锚杆进行巷道浅部围岩加固,最终进行深部注浆封堵水源。为确定合理的疏水降压值,基于COMSOL有限元分析,建立渗流场-应力场耦合模型进行数值试验,模拟不同降压值情况下孔隙水压力以及围岩应力、位移的相应变化,数值试验优选最佳疏水降压值为3 MPa。现场实施后,有效封堵了巷道断层高压涌水,减水率达91%,且治理后巷道围岩稳定,满足了安全生产需要。     

定向孔注浆技术在田兴铁矿水灾治理中的应用

透水是矿井常见的主要灾害之一。矿井透水事故发生后,在地面施工定向注浆钻孔,通过注浆,对涌水进行封堵,是一种安全可靠的治水方案。田兴铁矿-480m水平巷道水灾治理中,运用定向钻进技术,克服地形限制,在工业广场内布孔,将钻孔钻至透水巷道,进行注浆堵水和加固,成功地封堵住了涌水,取得了很好的效果。     

矿井高压裂隙涌水综合治理方法的现场试验

结合山东菏泽龙固煤矿辅二运输巷道顶板涌水的现场工程条件,提出了高压裂隙涌水的综合治理方法。该方法以深部集中引排、浅部注浆封堵为治理思路,将地质分析、综合探测、现场连通试验和实时监测等技术手段有机地结合为一体。其中地质分析可初步判断地层构造及水源补充,综合物理探测技术可有效寻找含水层及过水通道,通过连通试验分析水源连通情况,优选注浆材料,运用实时监测技术掌握围岩变形、控制注浆参数。将该方法应用于龙固煤矿辅二巷道高压涌水治理的现场试验中,不仅成功封堵了巷道涌水,为矿方每年节约近千万元抽排费用,而且对注浆施工期间的安全控制有显著效果。     

高孔隙率砂岩涌水渗流场特征与注浆治理

将孔隙率引入到多孔介质达西渗流理论中的连续性方程及动量守恒方程,建立均质高孔隙率砂岩非稳定达西渗流数学模型,同时结合实际工程中的水文地质条件,采用数值模拟的方法研究了不同注浆压力下渗流场演化规律及涌水区域水流速度变化。计算结果表明:随着注浆压力的提高,浆液不断驱替砂岩中的孔隙水,有效封堵过水通道;不同注浆压力下巷道涌水区域水流速度变化显著:注浆过程中水流速度降低接近于零,注浆结束后水流速度上升最终达到稳定状态。针对地下工程中高孔隙率砂岩的涌水治理提出了"深部封堵水源、浅层注浆加固"治理原则,通过现场试验,取得了良好治理效果。     

复杂地质条件下深井断层涌水综合治理技术

为了有效治理某深井矿山因穿越断层造成的巷道涌水,保证矿山安全生产,采用探地雷达与钻探相结合的方法对涌水区域进行综合探测,对含水区域分布情况进行了研究,将巷道涌水区域自顶板向上依次划分为顶板空洞区、导水断裂带和富水破碎区。在此基础上,提出并实施了"帷幕注浆截流+浅部注浆加固+深部逐层引流注浆"的治理方案,先实施帷幕注浆构筑止浆层,再进行浅部注浆加固围岩,最后进行深部逐层引流并注浆。结果表明:该方案能有效封堵巷道断层涌水,减水率达99.2%,且治理后围岩完整性及稳定性较好,达到预期目标。     

中空螺旋注浆锚杆在封堵高温高压砂岩含水层涌水中的应用

郭屯煤矿胶带机头硐室涌水为巷道直接揭露型高温高压点状砂岩孔隙裂隙涌水,涌水点分散,面积大,浆液流失多,治理难度大。应在巷道围岩浅层内注浆构筑止浆岩帽,施工中采用中空螺旋注浆锚杆作为注浆管,使用具有早强、速凝抗分散的双液注浆材料,控制好注浆工艺,成功实现对涌水巷道含水围岩浅层注浆加固。堵水效果良好。     

顶板岩层薄弱区高承压含水层钻孔涌水治理技术

在分析鄂尔多斯盆地某煤矿井下锚索孔涌水特征的基础上,利用水化学分析方法,确定了锚索孔出水水源为顶板探水孔沟通的直罗组砂岩水,出水通道为钻孔与顶板围岩之间贯通型裂隙。针对顶板岩层薄弱、水压高的特点,提出并实施了"孔内疏水泄压+底部低压加固注浆+顶部高压封孔注浆"的治理方案。现场实施后,有效封堵了钻孔高压涌水,减水率达100%,且巷道围岩稳定。     

浅埋煤层薄基岩巷道顶板涌水注浆封堵方法

针对采区开拓大巷顶板长期涌水的问题,结合其地质及水文地质条件,分析了出水水源及出水通道,提出了动水条件下浅埋煤层薄基岩巷道顶板涌水注浆封堵方法,以出水条件分析、钻探揭露探查、引流注浆和现场数据监测为基础,结合注浆过程中的实时信息反馈,不断优化调整注浆方案,通过人工引流,分区注浆的方式,成功封堵巷道集中出水段,整体堵水率达98%,为矿方节约大量排水费用,并对类似的巷道出水治理提供可行的技术方案和支护建议。     

静水止浆垫注浆技术在田兴铁矿1~#副井的应用

田兴铁矿1~#副井竖井掘砌爆破后突发大量涌水,单孔涌水量超过100 m~3/h,涌水量超过井下排水能力,无法控制。为保证后续施工安全,采取先淹井后注浆的治理措施。根据现场实际施工情况,对比分析强排水封堵方案、抛碴注浆方案和静水止浆垫注浆方案,确定静水止浆垫注浆为最优;通过对静水止浆垫参数计算、施工方案设计及注浆施工,顺利封堵了涌水,为后续排水施工和注浆堵水提供了有利条件。     

富含有害气体矿井井下探孔封孔工艺探究

以晋陕矿区某富含硫化氢气体矿井的涌水钻孔封堵为例,通过对钻孔结构、工程地质条件、钻孔涌水情况的分析,制定相应的钻孔封堵方案。并通过数次封堵试验,对封堵方案进行实时调整,最终确定采用分段封闭静压注浆法注浆:根据钻孔结构通过封孔塞将钻孔分为下段和上段,依次注浆封堵。封堵完成后钻孔孔口无水、硫化氢气体涌出,钻孔封堵效果良好。     

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。     

矿坑涌水封堵治理过程中岩溶导水通道连通性研究

受含水层岩溶发育不均匀性影响,大水矿山矿坑涌水导水通道空间分布位置的探查存在较大技术难度,难以针对性制定矿山防治水方案。以强岩溶地区某大水矿山矿坑涌水治理工程为背景,选择食盐作为示踪剂,通过连通试验研究了注浆孔揭露岩溶通道与矿坑主要涌水点之间的水力联系,并在标定水样电导率-食盐浓度对应关系的基础上,计算了岩溶通道补给水源汇入涌水点的比例。试验结果表明,该岩溶通道与矿坑-30m水平最大涌水点连通性好,示踪剂回收率达到88.45%以上,可判断其为主补给通道。此通道经“投料+注浆”封堵治理后,涌水点水量由2.4万m3/d降至500m3/d,保障了安全生产。研究结果表明:连通试验在岩溶管道流充水矿山导水通道探查方面具有良好的适用性,是查明导水通道与矿坑涌水点连通性和补给量的可靠技术手段,能够为大水矿山制定防治水策略提供有效技术依据,避免因条件不清而造成的盲目施工,具有显著的经济效益和社会效益。     

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。     

立井井筒注浆封堵固液耦合数值模拟

针对某煤矿复杂水文地质条件下立井井筒严重涌水的实际情况,采用理论分析和数值模拟相结合的综合研究方法,深入分析了立井井筒涌水机理;结合井筒围岩特性和周围地下水渗流场的变化规律,通过试验研究,选择以马丽散N为主的注浆材料;在考虑水体作用条件下,通过FLAC3D对立井井筒注浆封堵进行固液耦合数值模拟,分析了马丽散N在立井井筒注浆封堵中的使用效果;经过实测煤矿涌水量最终小于0.05 m3/h,达到了防治井壁破裂、封堵涌水的目的,抑制了井壁附加应力。     

云盖山一矿治理边界小煤矿越界排水技术应用

云盖山一矿630 m轨道下山西翼采空区突然涌水,经综合分析及实地调查判定,突水水源为边界小煤矿越界排水。矿井通过物探与钻探相结合精确判定小煤矿越界巷道位置、标高,设计施工堵水巷道、挡水墙,井下墙体连续浇筑,墙体前后围岩岩体注浆加固封闭,墙体设导管实现小煤矿积水水位观测与水源利用相结合。小煤矿水患治理工程成功实施,降低矿井排水量近80m3/h。     

煤矿深部巷道群穿灰岩推覆体水害超前治理技术

煤矿深部巷道高水压和高地应力下掘进,水害和破碎围岩是面临的主要水文和工程地质问题,以淮北邹庄煤矿87采区系统大巷群穿推覆体高压灰岩含水层和F25断层为研究对象,提出利用地面定向多分支孔顺巷探查和分段高压注浆技术,对巷道群穿含水层和断层破碎带进行超前区域治理。查明了太原组灰岩和断层破碎带的空间位置和形态。通过分段高压注浆在巷道周边形成了隔水圈带,含水层有效改造范围大于30m,改造后验证钻孔出水率降低约50%,单孔最大涌水量小于2m3/h。高压劈裂注浆固结了断层破碎岩体,巷道在断层带掘进未发生片帮、掉顶,采用锚喷支护即顺利穿过。地面定向多分支孔注浆技术是解决深埋巷道掘进面临的破碎围岩和水害问题的有效手段,实现了由井下治理到地面治理,边掘边治到掘前治理,逐段治理到区域治理的治灾理念转变,可广泛应用在巷道穿深大断裂或高承压含水层的超前治理。     

保国铁矿软岩巷道支护方式的数值模拟研究

保国铁矿地下矿山软岩巷道围岩地质条件复杂,下盘围岩破碎,抗压强度低,遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏,严重影响了矿山的开采和运输。为减缓该矿铁蛋山矿区地下开采过程中的巷道围岩变形破坏程度,提高地下工程的稳定性,保持矿山安全高效生产,对+35 m水平分段巷道进行变形监测,并采用FLAC3D软件进行数值计算,分析了保国铁矿软岩巷道在不同支护方案下,无底柱分段崩落法沿脉运输巷道围岩的位移与塑性区等情况。结果表明：在重点破坏区域采用多支护手段联合支护方案,可显著提高该矿软岩巷道围岩强度和承载能力,有效遏制动压软岩巷道破坏趋势。     

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。     

立井多层超厚含水层工作面及壁后注浆施工

平顶山煤业集团公司十矿北二进风井,全深1 119 m。井筒在15~131.8 m深处,揭露石千峰砂岩含水层,预计涌水量195m3/h左右;在338.3~400m深处,揭露平顶山砂岩含水层,预计涌水量200m3/h左右。平顶山砂岩下部含水层,分别位于井深400~470、520~700和800~880m处,合计330m,裂隙较发育。对石千峰和平顶山砂岩含水层,采用工作面预注浆和壁后注浆法堵水,注浆范围为井深30~400m;对平顶山砂岩下部各含水层,采用壁后注浆法堵水。共进行了22次工作面预注浆、215排壁后注浆,注浆堵水效果良好,顺利通过了各含水层,实现了无水快速掘进。     

大众煤矿新副井井筒壁后注浆堵水技术参数的计算确定与应用

为有效充填井筒壁后空间和围岩裂隙,封堵井壁漏水,减小井筒总漏水量,改善井筒环境,降低淋水对井筒内设施的腐蚀破坏,延长井筒服务年限,对井筒结构、工程质量（漏水段岩石性质、水源、漏水点大小及涌水量大小等因素）进行调查分析,计算确定了注浆带范围、方式和施工顺序、浆液类型及注浆参数。采用分段注浆,控制注浆压力,防止注浆压力过高破坏井筒壁的强度,造成井筒壁破损,保证防止浆液流失,有效解决了矿井井筒井下渗漏水问题,同时起到了充填、加固和堵水的作用。