厚表土深立井基岩段探水预注浆施工技术

山东单县煤田陈蛮庄煤矿松散层厚度为527.5m,预注浆段井深为750.-758.40m,预计涌水量为26m^3/h,为有效治理工作面水害,确保井筒的安全施工和进度质量,根据基岩段围岩条件及水文地质条件设计了10个预注浆孔,注浆段混凝土材料由C40变为C70,确定含水层预注浆的止浆垫厚度为10m,预留岩帽厚度为4.5m。在注浆时采取高压分段注浆的方法,结果使主井涌水量减少到2.4m^3/h,效果显著。通过此次注浆,总结出了＂探、注、堵＂等一套深立井基岩含水层综合注浆堵水施工技术,对深立井井筒工作面探水预注浆和安全施工具有借鉴意义。     

贵州省黔西县龙场煤矿南回风立井地面预注浆工程得失探讨

龙场煤矿南回风井采用立井开拓方式,设计直径φ5.5m,掘深268m。根据井检施工报告,揭露断层破碎带一处,含水层3段,预计涌水量37m^3/h。按照立井施工规范,必须进行预注浆处理。为此,设计共分三个层序,每层序各3孔共9孔（其中最后层序3个孔为检验加强孔）。因业主不同意施工第三层序孔,预注浆处理后井筒涌水量将近10m^3/h,但仍未达到全井少于6m^3/h的目的,以致未达到设计目的,增加了施工难度,延缓了工期。本文就注浆施工从设计到施工进行剖析,指出施工中的得失,对类似工程有指导作用。     

改进型化学浆液在钱营孜煤矿副井井筒防水堵漏中的应用

钱营孜煤矿副井立井已进行过多次注浆治理,但其涌水量仍高达10 m3/h。针对目前井壁可注性差,如再进行注浆将面临注浆压力高、难度大等问题,提出了采用改进型化学浆液注浆防水堵漏的施工方案。改进型化学浆液为固砂溶胶,该浆液由十余种化学材料配制而成。在系统分析了井筒水文地质工程地质条件后提出了适宜的施工方案。在方案实施中不断进行施工参数动态优化。最终实现注浆后涌水量仅为0.32 m3/h,堵水率高达97%。      

黔西县龙场煤矿南回风井井筒地面预注浆工程得失探讨

该井采用立井开拓方式,设计直径5.5m,掘深268m。抽水试验预计断层破碎带涌水量37m3/h,经预注浆处理,井筒涌水量仍达10m3/h。分析该井注浆设计、施工中的得失,以指导类似工程。     

山西龙顶山煤矿回风立井涌水原因分析及工程治理

龙顶山煤矿回风立井回风量减少,威胁矿井的安全生产。初步查明,回风立井周边的风化裂隙水、老空水从井壁不同深度溢出或流出形成水帘或水幕,在井下观测最大涌水量达26m3/h,是造成出水的主要原因。立井回风断面小,风机在负压状态下,把从井壁涌出的水随风带出立井到地面,未带出的形成水幕或水帘,影响了回风立井的回风量,是造成回风量减少的主控因素。通过帷幕注浆孔的施工,送入水泥水玻璃浆液在泵压的作用下,逐步将风化裂隙堵塞,减少回风立井的涌水量,无论低频、高频风机回风量已达到煤矿安全生产的要求。     

马坪岭煤矿地面岩溶塌陷分析

与马坪岭煤矿毗邻的某军工企业厂区附近发生地面塌陷,严重影响了企业的正常生产。为此需对马坪岭煤矿地面岩溶塌陷进行分析。通过收集资料与实地调查,认为地面塌陷是由于附近煤矿、老窑开采引发突水,长期疏干排水以及大量的抽取地下水造成的。为了以后能安全顺利开采,以-50m标高为界,根据老窑分布、地层岩性、未来采空区的涌水量,将开采区划分为水文地质条件复杂区和中等区。其中预测复杂区最大涌水量为1 792m3/h,易引发地面塌陷,目前不宜开采;中等区最大涌水量253m3/h,不易引发地面塌陷。并根据矿区构造特点,提出了在断层附近采取帷幕注浆方式,以减少断层导水性的预防措施。     

深井高倾角微裂隙围岩防渗化学注浆治理

晋城煤业集团赵庄矿副立井高倾角微裂隙渗漏严重,采用工作面水泥预注浆和壁后注水泥浆方法收效甚微。采用壁后化学注浆新工艺进行治理后,水量降至2.5m3/h,减渗率达到97%,施工结束至今历经11个月未出现反渗现象,表明化学注浆是治理深井高倾角微裂隙渗漏的有效技术。      

淮南煤田板集煤矿主井井筒注浆加固工程实践

板集煤矿经过四年多的矿井建设,主、副、风三井全面贯通,井下硐室及石门工程陆续施工,副井绞车及井简装备已完成安装,地面主体工程基本完工.此时,副井井筒发生了平均突水量为18000m3/h左右的突发水害事故,造成主、副、风三个井筒及井下巷道全部被淹.在副井井筒进行地面注浆堵水初见成效的基础上,又分别在主井、风井进行井筒注浆加固处理.在分析井筒地层及水文地质条件的基础上,简述了主井井筒探注钻孔的布置、施工和水泥注浆加固井筒的施工技术.井筒排水试验和取心验证表明,3个井筒的水位上升速度不大于10cm/h,排水过程对井筒淤面没有任何影响;松散层的含水率由注浆前的16.12％～29.73％下降到注浆后的6.12％～11.45％,粉质粘土的抗压强度由注浆前的0.096 4～0.125.9MPa(-5℃)增大到注浆后的1.44～6.12MPa(-5℃).良好的注浆质量为后续的井筒冻结钻孔的施工及井筒修复、井下排水清淤奠定了基础,为煤矿灾后恢复重建提供了可靠的保障.     

井筒冻结孔解冻涌水发生机制及其控制技术

针对冻结井筒解冻后频繁发生涌水灾害的情况,通过工程实例分析了冻结技术、井筒地层条件及解冻涌水特征。结果表明,涌水发生是由于解冻后冻结止水帷幕失效,冻结管周围地层介质渗透性增强,介质接触界面粘结强度降低而致界面缝隙扩大连通,使冻结钻孔连通含、隔水层而形成竖向导水通道,通道内高压水通过井筒薄弱部位发生涌水。采取在井筒外围适宜地层开挖环形巷道,在环形巷道内逐个切断冻结管并向冻结管内外注浆加固,最后将环形巷道用混凝土回填,形成人工隔水塞层。利用RFPA2D-Flow渗流耦合模型验证了该治理方案的可行性,且利用FLAC3D程序计算出环形巷道距离井壁7.50 m是最佳开凿位置。经该措施处理后的井筒涌水由原来的90 m3/h降低至2 m3/h,且井筒保持了稳定。      

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。     

红层与煤系复合结构覆岩采动破坏分析及其应用

许多矿区煤层采动影响范围内的覆岩层由红层和煤层共同构成。本文研究了山东省太平煤矿东区二叠系 3号煤层覆岩破坏和防水煤柱留设的问题 ,在对上覆第四系水文地质条件分析的基础上 ,对红层和煤系复合结构覆岩的工程地质特征和破坏状况进行了分析 ,确定了合理的防水煤岩柱高度 ,并经过开采验证 ,避免了水害发生.     

矿井初步设计中边界防隔水煤岩柱留设探讨

针对一些矿井初步设计中留设边界防隔水煤岩柱不合理而引发矿井老空水矿难的现实,探讨了影响矿井间边界防隔水煤岩柱安全稳定性的因素,提出应充分考虑煤岩柱受覆岩应力破坏变形、覆岩受采动影响产生岩移破坏等,综合分析计算煤柱有效稳定性弹性核区宽度、覆岩导水裂缝带上限岩柱宽度及其抗静水压能力等,择优选取留设矿井边界防隔水煤岩柱。以济宁煤田济宁二矿与三矿边界煤柱的留设为例,计算其边界煤柱留设尺寸为99.56m,较原设计的40m有较大出入,据此对两矿井边界隔离煤柱进行了相应调整,确保了矿井的安全生产。该方法也可用于矿井留设采区、区段隔离煤柱的计算。     

覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人工边界参数在均质线弹性地基条件下易于获得,而对于覆盖层地基,土体动力非线性特性给求解带来很大困难。鉴于此,首先根据覆盖层侧向边界的位移模式,发展了能高效、精确地获取多向地震动垂直入射时均质或成层覆盖层自由场非线性动力响应的简化模型;结合能动态实时获取地基材料参数的非线性人工边界,发展了一套覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法。算例表明,发展的地震波动输入方法可大大减小计算网格量,并能较好地反映覆盖层对地震动频谱特性的影响且具有较高的精度。     

近30年来降水量变化和人类活动对北京潮白河冲洪积扇地下水动态的影响

对北京潮白河冲洪积扇分布区30年来降水量、地表径流量、地下水水位和地下水储存量进行了时间序列分析。结果表明: 过去30年中,区域地下水动态发生了明显变化,特点是1998年以来,地下水位和地下水储存量迅速下降与减少。1998年以来,年降水量为以往多年平均值的76％左右。在储存量变化的影响因素中,降水量减少导致的补给量减少约占24％,人类活动,如工农业地下水开采、应急水源地地下水开采和地表水体入渗减少等因素约占76％。由于未来气候变化的不确定性,在南水北调的水进京后仍可能出现连续枯水年,因此,以丰水年降水进行水源涵养存在较大风险。对于已经处于严重超采状况的潮白河冲洪积扇来说,为了满足未来供水的需要,应急水源地从现在起应减少开采量或停采以逐步恢复地下水储存量。     

云南大地热流及其大地构造意义

本文在云南大量钻孔地温测量和岩石熱导事测定基础上.得到基本上能覆盖全区,高质量的大地热流数据29个,在地形起伏较大的地区对测定热流值进行了地形校正,按地质特点分出:1)腾冲地洼区高热流区,平均值为93.6mW/m~2;2)滇西地洼区中热流区,平均值为59.2mW/m~2;3)川滇地洼系昆明地洼区高热流区,热流平均值为85.4mW/m~2;4)巴颜额拉地洼区丽江-洱源区,平均热流为80mW/m~2;5)滇东南地洼区低热流区.热流值变化在37-70mW/m~2.其中半数在50mw/m~2以下.总起来看云南地区平均热流值较高,热流数据离散度大,这与本区地质特点相一致.     

地震储层表征:在模拟储层的三维地震响应时考虑盖层、地震勘探布局和储层物性的敏感度

根据三维地震地质模型对地震数据进行模拟是从勘探到生产的周期内决策过程中的一个不可或缺的组成部分。虽然对于在储层内的动力过程和地震地质的模型表述已经取得很大进展,但如何从这些模型得到地震数据的精确模拟仍面临很多挑战。通常是在地球模型范围内根据物性用一维褶积方法来模拟地震数据。然而这个过程一般不考虑地震勘探布局和盖层对地震信号的影响。我们审视了为什么这些因素会制约三维地球模型的有效性,并考虑了为什么需要把盖层和地震勘探布局对三维覆盖和分辨率的影响加进模拟过程之中。我们提出了一种新方法,把建立物性模型和一种新的地震模拟技术结合起来,给出一个工作流程;利用这个流程,勘探工作者可以很快模拟出三维的PSDM数据,这些数据加进了盖层和地震勘探布局对覆盖及分辨率的影响。我们利用从远离挪威海岸的一个油田得到的数据,在考虑覆盖和分辨率效应的地震数据模拟之前,对岩石物性做了一些扰动,然后进行地震数据模拟,以此来说明如何可以用这种方法提高三维地球模型的精确性和增进我们对储层的了解。     

坎上铁矿水文地质特征及涌水量预测

在水文地质勘查的基础上,指出坎上铁矿分成南北2个矿段,赋存于复杂的水文地质条件中,包括4个含水层和2个弱透水层。利用大井法和数值模拟法对矿区的涌水量进行预测,结果表明本阶段概算单独开采至矿体底板时,北矿段正常涌水量为3 067m3/d,南矿段正常涌水量为23 400m3/d。     

胶结充填体-顶板系统稳定性研究

在胶结充填采矿法中,胶结充填体弹性系数和其不接顶高度是空区顶板安全的重要影响因素。基于柔性支护原理,把顶板变形分为两个阶段：顶板在覆岩自重应力作用下产生挠曲变形;顶板与胶结充填体接触后共同承载顶板覆岩自重应力;并据此分别建立了力学模型。以广西盘龙铅锌矿为工程分析实例,研究在不同胶结充填体弹性系数和不接顶高度条件下顶板挠度的变化规律。结果表明：当胶结充填体弹性系数k≥0.1 GN/m3时,不接顶高度h是影响顶板挠度的主要因素,当胶结充填体弹性系数k较小时,弹性系数k是影响顶板挠度的主要因素;当k≥0.1 GN/m3且h≤300 mm时,胶结充填体能有效控制顶板岩层移动和降低储存在其中的应变能。现场勘探结果与理论计算基本吻合,验证了研究成果的可靠性。     

一种快速建立上覆岩层压力体的方法

上覆岩层压力是地层沉积压实作用的源动力,也是地层孔隙压力计算的重要基础数据。本文通过Eaton公式推导出密度变化与上覆岩层压力和孔隙压力的计算模型,验证了不同厚度下低密度泥岩对上覆岩层压力以及孔隙压力的影响关系,证实密度差异为0.3 g/cm 3、厚度从100~500 m的低密泥岩对孔隙压力的影响最大仅为0.02 psi,从3~250 Hz的频率扫描密度曲线计算得到的上覆岩层压力几乎无差别,证实上覆岩层压力仅代表沉积地层的低频成分,因此根据正常压实地层有效应力和上覆岩层压力的关系确定了基于井控地震层速度场转换上覆岩层压力体的快速方法。以渤海西部某构造为例,新方法求取的上覆岩层压力体被多口钻井一一验证,满足了快速勘探评价的需求。