煤矿开采覆岩离层注浆减沉技术研究与应用条件

本文主要介绍多层位注浆技术,研究了覆岩离层发育规律与注浆减沉机理,介绍了注浆减沉实验成果以及注浆减沉技术的应用情况等。     

我国首例离层注浆减沉试验的再思考

20a前在抚顺老虎台煤矿512采区进行的我国首例离层注浆减沉试验为探索煤矿可持续开采技术提供了宝贵经验。试验采区地表下沉比预计小的真正原因是采空区密实水砂充填(充满率为70%~85%),覆岩中巨厚绿色页岩层遇水碎胀(碎胀率为185%)和大采深极不充分采动(采动程度系数为0.14)。离层注浆主要起到了使绿色页岩层碎胀的作用,而留在覆岩离层中的粉煤灰量极少(只占煤炭采出体积的3%)难以起到减沉作用。试验结果说明该技术在缓沉方面比减沉更有效。     

基于条带式充填开采的离层注浆减沉技术研究

在浅部资源渐趋枯竭的背景下,针对大量“三下”压覆煤炭,离层注浆减沉技术越来越受到广泛应用。不过目前条带式充填开采基础上的离层注浆工艺研究还比较欠缺,结合邢台某矿条带式充填开采+离层注浆减沉实践,通过充填后采高等效换算,条带开采工作面注浆关键层优化、邻空工作面注浆孔位确定和注浆压力持续控制等关键技术,实现了条带式充填开采回收以往煤柱的地表沉降控制,地表沉降幅度在30mm以内,补充了不同条件的离层注浆工艺研究,对以往条带式开采矿井剩余煤柱的绿色回收有重要意义。     

基于数值计算的覆岩移动离层量计算方法

地下煤层开采后造成的地表沉陷，对矿区环境，特别是铁路、房屋等建筑物造成重大危害。覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降技术可以有效地减少或缓和沉降向地表发展。离层空间发育大小是进行离层带高压注浆工程设计的重要参数之一。文章的研究基于数值模拟，采用三次样条曲线回归方法，推导出一套计算采动覆岩离层量大小的公式。配合有限元计算，可以动态地计算离层空间的变化过程。对离层带高压注浆减缓地表沉降工程具有指导意义。     

特殊地质条件下覆岩离层注浆钻孔疏通及工作面跑浆防治技术研究

为了有效解决建筑物下压煤与矿井开采之间的矛盾,近些年采动覆岩离层注浆技术得到广泛的推广及应用,并产生了良好的经济效益。但在覆岩离层注浆工程中经常会出现各类跑浆事故,影响矿井生产和安全。分析了采动覆岩离层注浆工程钻孔压水p-t曲线,针对性的采用了高压气-液联动通孔技术成功疏通已下入注浆管的ZK-2钻孔,并结合采矿情况合理确定了钻孔注浆时机。在此基础上,以工作面跑浆事件为案例,从地质构造、采动影响裂隙发育、支承压力等方面对跑浆原因进行了详细分析,从封堵浆液压入量计算经验公式、堵漏时机、浆液材料及配比、具体实施方法四个层面制定了跑浆综合处置方案,经检验封堵效果良好、处置方案科学有效,后续注浆过程中未出现类似事故。     

采动覆岩离层多层位注浆地表沉陷控制技术

为了解决上覆岩层中无明显厚硬岩层、采动过程中难以产生较大尺寸离层空间、离层注浆充填率低的问题,提出采动覆岩离层多层位注浆技术。通过相似材料模拟实验对多层位离层注浆覆岩时空演化规律进行研究,并在淮北矿区某工作面进行现场试验。结果表明:在无较大采动覆岩离层情况下,采用增加钻孔数目的多层位离层注浆方法,在采动覆岩内部形成不同扩散半径的注浆充填体,共同叠加支撑上覆岩层,可以有效减小覆岩破坏程度。实施多层位离层注浆方法,可以有效提高注浆总量和注采比,地表减沉率可达79.92%。提出的离层注浆量计算公式可以精确预计浆液灌注量,准确率超过91%,可为覆岩离层注浆工程提供指导,并为注浆减沉率预计提供参考。这为解决煤炭资源开采引起的地表沉陷问题提供了一种有效和经济的方法,同时扩大覆岩注浆技术的应用范围。      

覆岩离层形成的力学判据研究

采区上覆岩层离层注浆是控制开采沉陷的重要技术,离层的形成和位置判别对正确实施离层注浆具有重要意义。分析认为,可注浆离层的产生需满足3个条件：弱面剪切破坏、岩层完整性和岩层组的岩性差异性条件。利用这3个条件和莫尔-库仑破坏准则,建立了完整的采区上覆岩层离层形成的力学判据。结合采区上方应力计算的解析解或数值方法可以准确地、方便地确定离层是否产生及产生位置。     

采动裂隙“O形圈”时空演化规律及注浆应用

采动覆岩离层注浆充填技术对工作面隔离煤柱的尺寸有严格要求,已完成布置的工作面实施离层注浆时改变煤柱宽度较为困难,因此会对该技术的实施造成一定影响。基于此,对采动裂隙“O形圈”时空演化规律开展了理论分析和相似模拟研究,提出了采动裂隙“O形圈”注浆技术,并在夏店煤矿注浆工作面成功进行应用。注浆结束后的地表岩移成果表明,隔离煤岩柱整体支撑能力满足离层注浆承载要求,3119工作面注浆总量未发生异常,“O形圈”注浆对煤柱加固作用明显,3117面地表并未发生异常沉降。     

地质雷达检测防空洞注浆效果的技术方法及应用

结合电磁波在多种介质中的传播特征,对电磁波在岩土体介质中传播的各种影响因素进行分析,得到接收天线接收到的波形图。从地质雷达对某人防洞注浆效果检测应用可以看出,通过计算机显示的波形图能够直观、清晰的检测不密实或者空洞区域,并取得较好的应用效果。但地质雷达是是一种正在不断发展的探测技术,如何正确处理探测过程中的各种问 题,得到准确的检测结果,需要积累大量的实践经验。     

三维地震在煤矿开采中覆岩离层探测的试验研究

以山东济宁二号煤矿地下开采的覆岩变形为例,采用三维地震技术手段,在数据振幅保真处理的基础上,通过地震属性分析方法对由于地下采矿活动导致的离层发育情况进行了试验研究。结果表明:综合运用三维地震常规解释和三维地震振幅斜度属性分析技术,可以初步揭示覆岩离层的形态:在三维地震常规解释中,对于新采空区产生的覆岩离层,砂泥岩的强波阻抗反射特征将遭到破坏,而老采空区会因覆岩离层的闭合仍具有强反射特征;在地震振幅斜度属性与频率属性解释中,覆岩离层将导致地震波形、频率存在严重的畸变区域,即使与新采空区相邻的老采空区,其覆岩离层也会有明显的反应。通过类比分析,推断该区的覆岩离层范围为工作面后方50~80m,延伸距离160~180m,离层发育的最大尺度1m左右,两个注浆孔证实了此次三维地震推测的离层发育区范围及岩移的准确性。     

新集矿区松散层工程地质特征及地面沉降预测

为了有效地防治新集矿区地面沉降,研究了该区第四系松散层的工程地质特征与地面沉降的关系:松散层的大部分力学参数在地表以下30m内变化不大,埋深大于30m后变化明显;粘性土的压缩性明显大于砂性土;粘土中伊利石含量高,排水条件好,压缩性好。将松散层划分为3个主要压缩层;建立了地面沉降计算模型,预测区内地面沉降为0.2832~0.8293m。     

生态地质条件评估的方法、原理和标准

文中确定了“生态地质条件”及“生态地质条件的现状”等术语的意义 ;阐述了用于评估生态地质条件的方法、原理以及标准和指标的分类 ;论述了地球动力学和地球物理学的标准和指标     

江苏沭阳主城区地面沉降初步探讨

对本区地层结构及深层地下水开采现状的研究表明,土层应力效应特征是发生地面沉降的内因,超量无序开采深层地下水是其外因.鉴于目前实测数据缺乏,运用太沙基有效应力理论和一维固结理论,估算地面沉降量.发现最终地面沉降总量为534 mm.截至2010年研究区实际沉降量132.7 mm,沉降速度缓慢.最后,提出当前的控制对策以及进一步研究的方法与建议.     

甘肃洮河裂陷槽金矿成矿地质条件探讨

洮河裂陷槽位于西秦岭合作—岷县断裂和腊子口—武都断裂之间的过渡地区,是以三叠系浊流沉积碎屑岩建造为主的重要金矿成矿带,后期构造活动相对较弱。通过对区内地质背景、地球化学特征和典型矿床特征的对比,分析了裂陷槽内金矿床成矿地质条件。认为三叠系碎屑岩地层是金的矿源层,地球化学异常是寻找该类矿床的直接标志,EW向和NW向断裂交汇部位的局部小规模褶皱、断裂和小岩脉的发育程度是矿体富集的决定因素。     

新疆红山糜棱岩型、超糜棱岩型金矿床地质特征及成矿条件分析

红山金矿区大地构造背景属天山地槽北天山地向斜褶皱带,位于康古尔与苦水断裂间狭长的含金韧性剪切带东段北缘,出露地层为中下石炭统.华力西中晚期的多期次岩浆活动、韧性剪切作用和构造活动叠加形成了一系列金及多金属矿床,已成为新疆东部主要的产金基地.通过对红山金矿床地质特征的研究,从宏观及微观尺度进行成矿条件分析,发现金的富集与多金属硫化物,尤其是与方铅矿关系密切.其主要特征是贫黄铁矿,多金属硫化物较少,局部富含方铅矿,金的分布极不均匀.金具多源性,主要来自岩浆,少量来自围岩.剪切作用多次叠加及强烈糜棱岩化,使金矿物与多金属硫化物多沿糜棱面理及显微裂隙分布,最终导致工业矿体侵位,形成糜棱岩型、超糜棱岩型金矿床.     

温岭大型古地下采石场长屿硐天凌霄硐洞室群工程地质条件评价

世界地质公园大型古地下采石场长屿硐天位于浙江省温岭市新河镇。据调查,这一由28个洞室群,占地面积约16km2的大型古地下采石场的采石史可追溯到1500a前的南北朝。凌霄硐洞室群是上述28个洞室群之一。其主洞的高度、跨度分别达55m和28m。问题是这些巨型洞室何以千年不倒,为了回答这一问题,也为了为这些重要古洞室的保护和安全旅游提供基础资料,本文开展了以凌霄硐为例的有关长屿硐天大型古洞室群的工程地质条件的研究。     

闪电河断裂带两侧地质构造特征及铀成矿远景的几点新认识

通过系统的野外和室内工作编制了1:10万闪电河断陷带两侧地质构造及铀成矿远景预测图,在此基础上本文着重阐述了区域成矿背景,并提出几点新的认识。在详细研究了闪电河断陷带两侧地质构造特征后进行了成矿远景区的遴选,并指出本区进一步找矿方向。     

江西大布铀矿床溶浸地质条件及溶浸方法研究

本文围绕溶浸采矿这个主题,从岩、矿石的物质成分;矿石结构构造;铀的存在形式;岩、矿石物理力学参数;矿体形态、产状、规模及矿床水文地质等方面阐述了大布铀矿床溶浸的天然地质条件,并通过一系列矿石铀浸出工艺试验,获得了大量溶浸工艺参数,提出大布铀矿床以原地破碎浸出辅以堆浸为最佳采矿方案。     

甘孜-理塘断裂带金矿成矿地质特征和控矿因素浅析

甘孜-理塘断裂带是重要的金铜多金属成矿带，沿断裂发育有晚三叠世曲嘎寺组中基性火山岩系及其有成因联系的铁质基性超基性浅成侵人体，构成典型的蛇绿岩建造，并为金的矿源层；金成矿主要在燕山-喜山期，与碰撞造山作用密切相关，形成了蛇绿岩（混杂岩）建造中的浅成低温热液型金矿；该带已发现嘎拉、错阿、生康、雄龙西、阿加隆洼等大中型金矿床，196处金异常，其中74个异常为Au，As，Sb，（Hg）组合异常，展现出巨大的资源潜力和找矿前景。     

甘孜-理塘断裂带金矿成矿地质特征和控矿因素浅析

甘孜-理塘断裂带是重要的金铜多金属成矿带,沿断裂发育有晚三叠世曲嘎寺组中基性火山岩系及其有成因联系的铁质基性超基性浅成侵入体,构成典型的蛇绿岩建造,并为金的矿源层;金成矿主要在燕山-喜山期,与碰撞造山作用密切相关,形成了蛇绿岩(混杂岩)建造中的浅成低温热液型金矿;该带已发现嘎拉、错阿、生康、雄龙西、阿加隆洼等大中型金矿床,196处金异常,其中74个异常为Au,As,Sb,(Hg)组合异常,展现出巨大的资源潜力和找矿前景.