动水大通道突水灾害治理关键技术

为了更加细微和形象地刻画保浆袋囊钻孔控制注浆动水快速截流局部和整体发展过程,按照等流速原理构建了巷道进水口在给定水头边界条件下CFD-DEM流固耦合数学模型,在2 000 m³/h和20 000 m³/h突水水量等流速条件下,分别对有无保浆袋囊工况22 mm粒径骨料灌注堆积阻水体建造过程进行了数值模拟。结果表明：(1) 低流速条件骨料都能堆积接顶,高流速条件骨料都只能堆积至巷高的3/4,主要差异是有袋囊工况阻水体堆积至相同高度所需时长都更短且都具有高阻弱渗阻水性能。(2) 高流速条件阻水体不能局部接顶情况下,单纯增大骨料粒径仍然难以局部接顶,但是单纯增加骨料灌注速度可以局部快速接顶。(3) 分析有无袋囊工况阻水体建造结果差异原因,得到保浆袋囊钻孔控制注浆动水快速截流机制其一是袋囊自身快速充填了部分阻水体空间,相当于提前完成了部分骨料铺底和充填阶段;其二是阻水体高阻弱渗的阻水性能,可以减少堵水后期阻水段快速升压阻水体突破再造次数,同时有利于补充注浆阶段浆液快速凝结。

     

复杂突水条件下矿井注浆堵水技术

以桑树坪矿“8．7”突水堵水工程为例,论述了因小煤矿越界开采本矿深部煤层导致发生特大突水、在不明过水通道下的注浆堵水技术。为了在突水条件不清楚的前提下进行注浆,桑树坪矿先采用了多种探查手段,之后开展动水注浆。工程实践表明,在过水通道位置不清楚的前提下,首先要通过调查了解小煤矿的采掘情况,并结合本矿采掘系统确定截流段的大体位置;其次采用物探手段对该处过水通道进行探查,并根据物探成果使用井下钻探方法精确查明过水巷道的位置;之后展开动水截流,截流成功后再对煤层底板和奥灰岩顶部进行注浆。     

注浆技术在预防井下突水事故中的应用

峰峰集团公司梧桐庄煤矿2102工作面固采动压力作用导致奥灰水沿断层涌水：为切断涌水通道采用注浆技术，沿断层及裂隙高压注入泥浆，使其泥浆充塞裂隙凝结加固岩层，以降低岩层的渗透性达到堵漏效果。该矿2102工作面根据地质情况，设计了一套完整的施工程序，共注入水泥2万t，涌水量由10m^3／min降至1m^3／min，堵水率达到90％，达到了预期目的。     

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。     

义马新安煤矿特大型奥灰突水的治理

采用“上阻、中栏、下堵”的立体堵水方法，封堵了义马新安煤矿1995年11月5日发生的特大型（4257m3／h）奥灰突水通道，解放被淹矿井，堵水效果良好。     

强岩溶地区动水注浆技术探讨

帷幕注浆是目前解决矿山开采水患问题的重要方案之一,尤其在强岩溶地区,长期大量抽排地下水容易导致环境地质灾害。从帷幕设计、钻孔技术要求、注浆材料、注浆段长、注浆压力、浆液浓度选择、注浆结束标准、跑浆处理措施、效果检验等方面,详细阐述了强岩溶地区动水注浆技术。     

单一裂隙动水注浆扩散模型

通过理论推导建立了单一裂隙动水注浆扩散模型,用计算机对单一裂隙动水注浆扩散模型进行编程和分析,试验验证该注浆扩散模型是合理的。研究结果表明,单一裂隙动水注浆在注浆前期浆液扩散面积呈圆形而在注浆后期浆液扩散面积呈椭圆形;浆液扩散半径与浆液黏度成反比,与裂隙开度和注浆压力成正比;水流流动有利于浆液沿顺水流方向扩散而抑制浆液沿逆水流方向扩散;水流流速增大或减小到一定程度时浆液扩散半径受水流流速的影响程度将逐渐减小;水流流动对逆水流方向扩散半径的影响程度大于顺水流方向扩散半径的影响程度;浆液扩散半径受水流流速影响最大,受裂隙开度影响次之,受注浆压力和浆液黏度的影响相对较小     

国家庄煤矿8101工作面动水注浆堵水技术

简要介绍了国家庄煤矿810 1工作面隐伏断层导致特大型奥灰水突出的经过,并分析了突水水源,还阐述了治理方案和堵水技术,为类似矿井的突水治理提供了经验。     

底板注浆加固法防治淮北杨庄矿底板突水

杨庄矿主采山西组6煤层,二水平投产以来,曾3次发生底板灰岩突水,临界突水系数0.65.深水平底板突水威胁严重.本文讨论了三水平Ⅲ612工作面不具备疏水降压和带压开采条件;介绍了采用钻孔注浆,局部底板加固和含水层改造工艺及注浆效果,证明采用底板加固法不仅保障了综采如期接替,三水平开拓延深正常进行,而且保护了地下水资源,产生了巨大的经济效益和资源效益.     

井巷高压突水治理工艺

在安徽铜陵冬瓜山-850m回风道突水治理工程中，通过技术创新，采用先进防突措施及工艺，应用白行设计的钻进系统设置逆止阀、孔口安装封闭器、特制泄水闸阀及孔内封闭器、设置砼挡水墙等措施，成功地完成了突水治理任务，为国内同类型矿山突水治理在技术上探索出了一条有效、经济、科学适用的治理途径。     

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。     

华北型煤田岩溶陷落柱研究70年: 成因·机理·防治

河北峰峰矿区辛安矿2021年“10·25”小煤窑区奥陶系灰岩(简称奥灰)突水,导致矿井生产水平被淹,矿井停产。对事故成因进行了剖析,提出老空区底板奥灰岩溶水突(涌)水概念,总结其区别于采动引发老空透水或底板突水事故的内涵及外延,揭示浅部老空区底板奥灰承压水储能释放动态演化的突水机制。基于区域奥灰岩溶演化史,采用流场分析、数值模拟以及探治工程揭露,确定区域奥灰岩溶强径流带在井田内的展布形态,建立岩溶水动力场模型,应用人工智能及深度学习方法反演辛安矿“10·25”突水时间及空间位置。针对煤矿采空区底板奥灰突水特点及难点,提出流场树靶、探治结合、新旧共治“三位一体”的水害防控技术体系,经过3个阶段治理实践,不仅3个老旧突水点共1 080 m³/h涌水量以及新突水点稳定涌水量3 600 m³/h得到完全封堵,且矿井原正常涌水量2 040 m³/h下降到1 020 m³/h,效果超出预期目标。

     

老公营子煤矿煤层顶板突水机理

为探查内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司老公营子煤矿Ⅰ03(2)工作面突水机理,从工作面涌(突)水量、含水层地下水位、突水点水质3个参数的动态变化判别了突水水源,认为第四系含水层水的参与使矿井涌水量变大而引发突水;从导水裂缝带发育高度、有效隔水层性质、基岩风化带厚度3方面分析了导水通道的形成过程,认为由导水裂缝带、顶板含水层水压作用下的渗流通道和基岩风化带组成的复合导水通道是突水发生的原因。揭示了煤层顶板突水是在特定地质、采矿条件下发生的一个动态变化过程,导水裂缝带是否波及主要充水含水层并非突水是否发生的唯一判据。     

焦作矿区煤层底板注浆加固工作面突水原因与防治

焦作矿区水文地质条件极为复杂,煤层底板受到承压水的严重威胁,为此对工作面煤层底板进行了注浆加固改造。但近几年底板注浆加固工作面仍发生突水事故,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。通过对焦作矿区近年来8起底板注浆加固工作面突水事故进行调研,详细分析了突水工作面主要充水水源、注浆加固改造情况、突水情况及原因,总结归纳了注浆加固工作面突水影响因素,利用实例计算验证了易突水位置,并进一步提出了水害防治措施。     

地面注浆封堵松散层段井筒涌水

芦岭煤矿南风井巨厚松散层段井筒涌水,采用地面注浆堵水方法获得成功。本文着重介绍地面注浆堵水钻孔布置、注浆参数选择及工艺系统。     

基于TBM工法施工用堵漏浆液研制

开敞式TBM工法施工时,钻遇突涌水灾害后易造成严重的工程事故,堵漏浆液注浆止水处理措施是常用的技术手段。本文在分析了工程中常用浆液存在不足的基础上,结合室内试验,研制适用于开敞式TBM工法的堵漏浆液配方,并通过正交试验确定了优化配方为水灰比为0.59、酒石酸为0.25%、水解聚丙烯酰胺溶液为3%、铝酸钠为1.6%。在可控性（可泵期等）满足要求的基础上,对优化配方进行了包括析水性、抗压强度等各项性能的测试及室内模拟试验,经正交试验后测得配方浆液形成的结石体具有良好的抗压强度和抗渗能力,能够满足工程现场的需要。实际工程的涌水点注入研制的可控浆液后,短时间内达到停泵条件,相比传统浆液,可大幅减少堵漏浆液用量。结果表明,该可控配方浆液对吉林省内某隧道工程施工中钻遇的涌水灾害具有良好的治理效果,能够满足实际工程的需要。     

深埋特长隧道岩溶高压涌水灌浆封堵技术研究与实践

以贵州省德江至务川高速公路德江特长分离式隧道岩溶高压涌水为例,探讨了隧道高压涌水封堵的钻孔设备、灌浆材料选择和封堵施工工艺。对双洞连通型、单洞独立揭露型、单洞独立未揭露型高压涌水采取引排泄压反堵法,止浆墙结合轴向、径向封堵法,超前预灌浆法等方法进行处理,成功处治了德江隧道多个断面高压岩溶涌水问题,使隧道掘进工作得以恢复,保障了工程安全,缩短了建设工期,取得了良好的经济和社会效益。      

煤层顶板次生离层水体透水机理及防治技术

为了研究以煤层顶板弱富水含水层为直接充水水源的顶板透水机理,并探索防治方法,以宁夏宁东煤田红柳煤矿1121工作面开采期间发生的4次大规模透水为切入点,通过理论分析、数值模拟并结合井下钻探等工程技术手段,得出该工作面透水是由煤层开采后顶板岩移形成的次生离层水体引发,提出了煤层顶板覆岩中隔水关键层是造成次生离层水体透水的必要条件;研究了隔水关键层位置、尺寸及其水理性质对次生离层水体周期性透水的控制作用;确定了临界隔水关键层厚度为18 m,并提出了次生离层水体致灾前疏放的最佳时机为次生离层水体形成且周期垮落前,最佳位置垂向上为煤层A主隔水关键层顶板,平面上位于下顺槽距煤帮1/6~1/3工作面斜长范围。