掘进巷道突水溃砂高压扰动注浆技术与应用

为了对弱胶结地层条件下的掘进巷道突水溃砂进行治理,以宁东煤田麦垛山煤矿2煤大巷掘进期间突水溃砂为研究对象,针对地面治理工程量大、周期长、井下常规治理风险高等问题,采用井下挡水墙建造、高压扰动注浆、钻注一体化和孔口控压保浆技术,完成了突水溃砂点封堵体的构筑。结果表明:通过在巷道内建造挡水墙,可以有效控制注浆期间的水砂淹没范围,经过对挡水墙及其围岩强度的核算,挡水墙能够至少抵抗1.64 MPa的压力,大于顶板含水层1.2 MPa的水压。首先在距离突水溃砂点较远的区域采用高压扰动注浆建造1号封堵体,将水砂淹没范围进一步缩小,然后在距离突水溃砂点较近的区域继续施工2号封堵体,对突水溃砂点周边进行治理;研发钻注一体化技术及钻具,能够避免钻孔在退钻后塌孔,影响后续注浆,实现钻探和注浆一体化作业。发明了孔口控压保浆装置,达到了在20 MPa注浆压力条件下浆液高效利用的目的;对巷道内松散砂体固结形成的封堵体采用取心和压水试验进行质量检验,取心完整,并且封堵体在1.8 MPa水压的作用下不漏水,说明封堵体质量良好。采用高压扰动注浆对掘进巷道内突水溃砂进行治理,具有安全、高效、经济等特点,并且可以有效避免治理期间二次灾害的发生。      

挡土挡水复合型土钉墙支护技术

依据深圳地区的工程实践,对挡土挡水复合型土钉墙的适用范围,一般特点及结构型式、变形控制技术等进行了研究,并提出了挡土挡水复合型土钉墙的设计计算方法。     

淮北闸河矿区闭坑矿井水害评价及其防控技术体系

随着我国浅部煤炭资源枯竭及国家去产能政策实施,闭坑矿井数量逐年增加,矿井闭坑后,停止抽排地下水,会对邻近生产矿井产生水害威胁。以淮北闸河矿区闭坑矿井为研究对象,对闭坑矿井水位回升进行了预测,对矿区主采煤层抗拉强度进行了综合评价,最后对矿界煤柱安全性进行了评价。研究结果表明,目前矿界煤柱宽度不能满足安全需求,为此建立了闭坑矿井水害综合防控技术体系,主要包括:闭坑矿井积水过程监测、井下钻孔探查预疏、泄水巷道超前排水、过水巷道挡水闸墙设置、井下明渠流量动态监测、闭坑矿井井筒充填与加固、老窑边界综合探查与治理等技术,最终实现了受闭坑矿井水害威胁的相邻矿井的安全生产,取得了显著经济效益和社会效益,研究结果能为国内类似闭坑矿井水害防治提供依据和方法。     

福建省仙亭煤矿岩溶含水层突水机理分析

1990年8月至1991年4月,仙亭煤矿在掘进+500 m后洋运输大巷时发生突水事件,最大突水量达423.7 m3/h,以后稳定在230 m3/h。矿井于1991年10月构筑永久性挡水墙进行堵水,把灰岩水突水危险区列为禁采区,关闭煤炭资源量(332+333)1 384.1万t。为探究突水的水害问题,根据煤矿开采历史状况,综合采用硐探、探水钻探、放水试验、重新封孔、帷幕注浆等手段,对突水通道、充水水源进行探测。研究结果发现,滑脱断层F突为突水通道,它切割煤系后连通F灰断层,与下部的岩溶水发生水力联系,突水水源为栖霞灰岩岩溶水。研究成果为盘活煤炭资源,进行矿井水害预防和治理提供了依据。     

基于优化SPFA算法的矿井突水救援模型

煤矿突水事故时有发生,易造成重大人员财产损失,而优化突水救援路径,将提高矿井突水灾害应急救援能力,降低突水危害。本文采用无向图和邻接表对矿井巷道网络进行描述和存储,根据巷道水位高度与井下人员身高的比值计算巷道安全系数,进而求解巷道等效长度,据此,使用优化SPFA算法进行单源路线搜索,提出矿井突水救援路线模型,并给出最优救援路线。以王家岭矿的巷道拓扑网络结构为基础进行仿真分析,结果表明,基于优化SPFA算法的矿井突水救援模型可以正确地计算出单源最优路线。该方法综合考虑了工作人员被井巷塌方或水流所阻而不可通行的复杂情况,为实现快速有效的事故抢险提供了可靠的技术支持。     

矿井巷道钻孔注浆治理煤层底板突水实录——以治理新安石寺煤矿煤层底板突水为例

分析了矿井巷道煤层底板突水的影响因素，这些因素是突水治理工艺选择的基础。对矿井巷道钻孔注浆工艺进行了简要讨论。最后介绍了钻孔注浆堵水工艺流程和工艺参数。     

窑街三矿矿井水文地质特征及防治措施研究

根据生产实践总结，对窑街三矿矿井危害最大的是位于煤二层上部的第四系砾石层潜水，其次是烧变岩孔隙水与地表塌陷区积水，经多年水文地质资料分析，认为砾石层与地表水大通河水力联系密切，如采用帷幕注浆，打放水孔或泄水巷都不会取得好的效果，切断大通河与砾石层的水力联系，是根治砾石层最有效的方法，故要在充分研究大通河补给范围的情况下有目的地修筑拦河提与地下挡水墙，烧变岩孔隙水已利用打泄水巷，放水孔的方式排完，目前主要是严防地表水重新灌入，对塌陷区复垦，修筑防洪渠是防止大气降水进入塌陷区及防止地表水溃入矿井的有效途径。     

稳定渗流条件下挡土结构水、土压力分布探讨

在暴雨造成地下水位比较浅的情况下,由于墙前后水头差引起的渗流常常使挡土结构发生破坏。本文选取了稳定渗流条件下,分别采用土-水整体作为隔离体以及土骨架作为隔离体进行分析,归纳总结了不同水位以及不同类型的土体土、水压力计算,进而探讨挡土结构两侧土、水压力分布规律。当墙前后以及基底土为均质的粘性土时,对于板桩等悬臂式挡土结构,由于底部宽度远小于长度,故可将底部段造成的水头损失忽略。此时,当水头差足够大,渗流作用造成土体发生流土时,板桩一侧向上渗流范围内对挡土结构无被动土压力,另一侧向下渗流范围内对挡土结构的主动土压力增大为静水工况时主动土压力的2倍。当墙前地下水位平基底,基底为透水地基,墙后为均质粘性土时,挡土构件侧面、底部所受的水压力均为0。     

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明：蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m³/（h·m）。工作面回采前将钻孔水量降至5.0 m³/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈\     

矿井瞬变电磁法在探查迎头前方构造中的应用

为探察矿井巷道掘进中的未知构造,防止瓦斯突出或突水事件,基于矿井瞬变电磁法全空间"烟圈效应"理论,根据巷道迎头周围空间有限和金属设施干扰大等探查环境,选择矿井瞬变电磁法进行超前探查巷道迎头前方地质构造,介绍了工作装置、探查技术及探查结果图形显示技术.实际应用表明,探查结果与巷道实际揭露情况基本吻合.     

废弃煤矿矿井涌水污染成因及治理措施研究

依据广元市旺苍县永庆煤矿8#矿井涌水特征,调查矿井水的补给、径流、排泄条件,查明矿井涌水的污染成因,煤矿硐室系统成为良好集水廊道,汇集地下水;还原环境变为氧化环境,煤层中黄铁矿(FeS₂)在氧气作用下生成硫酸铁与硫酸亚铁溶于水,矿井水呈酸性,三价铁离子水解生成氢氧化铁,呈黄褐色,对河流造成污染。实施“水闸墙”治理,有效解决了矿井涌水污染问题。     

注浆截流封堵技术在治理矿井溃水中的应用

呼和乌素煤矿露天矿采掘过程中导通小窑巷道,小窑巷道积水瞬时涌入采坑;积水压力升高,冲破露天矿与井工矿之间两条3#煤大巷（运输大巷、回风大巷）的混凝土密闭,溃入井下,导致淹井。采用地面施工钻孔,投料注浆的方法对导水巷道进行截流封堵,封堵效果良好,矿井安全顺利恢复生产。     

桃江县灰山港一煤矿井穿水引起工程地质灾害初析

桃江县灰山港地区一煤矿井穿水使矿井被淹,并带来地面塌陷、沉降、开裂等工程地质灾害。该煤矿区水文地质条件原属中等类型,矿井穿水是由于采坑掘进至导水性能良好的断裂,沟通了煤层间接顶底溶洞裂隙承压含水层与矿井的水力联系,使矿井大量涌水,加大泵量也无法排干,因防水闸门为方便运输已拆除,挡水无门,导致了这场灾害。     

PFF复合反滤层及其在支挡工程中的应用研究

为避免地下水对支挡结构的不利影响,需设置反滤层排除支挡工程背后岩土体的渗水。目前支挡工程多采用混凝土浇筑施工,受墙后空间狭小影响,常规的砂砾石反滤层不易压实,影响支挡工程受力和使用功能。文章结合反滤层的隔离挡土、过滤、排水等基本作用原理,研制开发了一种由隔水层、排水层、透水层相结合形成的具有墙背模板功能的PFF整体式复合反滤层,以适应混凝土支挡结构浇筑施工工法。试验工点排水试验表明,该新型反滤层排出水数量和效率均优于传统的砂砾石反滤层,可在支挡工程中推广应用。     

水封式巷道瓦斯抽放技术探讨

为降低矿井瓦斯含量,依据瓦斯难溶于水的性质,提出水封式巷道抽放瓦斯技术。某矿井瓦斯抽放实例显示,水封式抽放密闭性好,瓦斯抽放浓度高(达95%),且抽放量大(该矿累计抽采瓦斯2.8×109m3)。预抽后,矿井的绝对瓦斯涌出量由40 m3/min降为24.27 m3/min,相对瓦斯涌出量由12 m3/t降为6.9 m3/t,使高瓦斯矿井变为低瓦斯矿井。该技术真正实现了煤与瓦斯共采,有效解决了瓦斯治理难题,其安全效益、经济效益和社会效益显著。     

开滦范各庄矿岩溶陷落柱特大突水灾害的治理

1984年6月2日,开滦范各庄矿2171工作面发生了一场世界采矿史上罕见的奥陶纪灰岩（以下简称奥灰岩）岩溶陷落柱特大突水灾害。根据淹没体积测算。突水高峰期平均涌水量为2053米³/分。范矿淹没后,6日矿井水突破边界煤柱,溃决流入相邻的吕家坨矿,10日吕矿被淹没,12日与其相邻的林西矿发现边界煤柱地段渗水,渗水量随吕矿水位上升而增大（达16米³/分）。为控制灾情发展,决定采用“排,截、堵”相结合的综合治水方针,即(1)用20台大型潜水泵在吕、范两矿进行大流量(300米³/分)排水,控制水位上升,(2)在目、林两矿边界煤柱的漏水段进行打钻注浆加固,在林、赵(各庄)、唐(家庄)矿井下建造水闸墙,以截断吕矿可能过去的水量;(3)在动水条件下对目、范边界处三条过水巷道注浆截流,对范矿2171工作面奥灰岩岩溶陷落柱注浆封堵。     

并行电法矿井水害探测技术研究与应用

矿井直流电法通过获取巷道附近岩层地电信息来推断巷道掘进过程中的含(导)水构造,长期以来在矿井水害预测中发挥着重要作用。由于巷道空间有限,传统电法勘探采集数据信息有限且工作效率较低。因此,引入并行电法采集系统,以拟地震排列ABM装置进行数据采集,并针对不同的矿井水害类型,在物理模型实验中设计线型及U型观测系统,分别对底板及掘进前方埋设的异常体进行定位分析。反演结果表明,并行电法不但能够完成传统电法的各种探测方式,而且可实现电阻率的快速测量,获得更可靠的地电信息。将上述研究成果应用于实际矿井水害探测,客观地解释了工作面底板富水区域位置以及掘进前方的断层导水构造,为矿井水害防治工程提供了重要信息。     

新疆硫磺沟煤矿水害分析与治理

为了探究新疆硫磺沟煤矿矿井涌水量突然增大的水害问题,根据矿井开采历史状况、地表头屯河河流充水和相邻矿井涌水情况,采用综合分析法详细讨论了矿井充水的主要影响因素,分别评价了老窑水、地表水和相邻矿井水与该矿目前矿井涌水量之间的关联程度。研究结果发现,矿井涌水量的增减受浅部东翼老窑水的制约,涌水通道为与相邻矿井沟通的巷道和头屯河河床塌陷所形成的通道,最终充水水源为头屯河河水。根据分析研究结果,提出了采用直接开挖至9-15煤层底板后再回填压实的具有针对性的治理该矿井水害的相关建议和措施。     

开平煤田矿井坑道涌水量预计和水文地质勘探方法的讨论

开平煤田开采历史较长,除个别矿在特定条件下出现奥陶纪石灰岩水大量突出外（如赵各庄1972年在-731m 岩石回风巷突水,突水量52m³/min;范各庄矿1984年在-313m 工作面突水,最大突水量2053m³/min）,正常情况下巷道直接充水含水层是煤系砂岩。本文仅对新生界地层掩盖下的、矿井直接充水的煤系含水层的涌水量计算和勘探工程布置原则进行讨论。     

江底取水隧道的封堵墙施工及封堵水治理

由于取水隧道的一个取水硐室水源含锰过高，需要在平巷尾端封堵3000 m3/天的水源。采取在砼支护巷道中施工全断面封堵墙、进行封堵水治理的施工方案，成功断绝该硐室水源和锰源，保证了取水隧道的水质。