水仓防隔水煤柱安全评价及注浆加固治理研究

某煤矿水仓的砌碹巷道在开采的扰动、防隔水煤柱宽度留设不足、砌碹壁后充填不密实等情况下,使得周边采空区水渗漏至水仓,极大影响了水仓的安全稳定。为进一步加强水仓煤柱的稳定性,运用地面钻孔及井下钻孔相结合的方法进行注浆加固。采用地面钻孔注浆充填井下硐室,硐室充填沙子245~328 m^(3)、水泥487~650 t,充填材料体积远远大于硐室体积220 m^(3),有效增加了煤柱厚度;利用井下钻孔在砌碹处进行水泥注浆与水化学注浆,使得砌碹裂缝处涌水量由15 m^(3)/h降至为零,砌碹壁后空隙充填效果良好。通过对煤柱及砌碹壁后空隙的注浆充填,有效提高了水仓防隔水煤柱的稳定性。

宽沟煤矿地下水化学特征及其指标

地下水水化学特征及其演化规律在煤矿开采和防治水害中占有重要地位,以宽沟煤矿为研究对象,综合使用Piper三线图,Gibbs图和离子比例系数法等方法对宽沟煤矿地表水、地下承压水和矿井水化学特征及来源进行研究,并且以宽沟煤矿各水体的Cl^(-)浓度为度量,定量计算它们之间的水力联系程度。研究表明,地表水化学类型为HCO_(3)-Ca型和SO_(4)-Ca型,矿井水和地下承压水的水化学类型为HCO_(3)-Na型;3种水体水化学成分的形成作用主要受岩石风化控制,还受阳离子交替吸附作用的影响,其中地表水主要离子来源于碳酸盐矿物的溶解,而承压水和矿井水的主要离子来源为硅酸盐矿物的溶解,并且研究区地层中有一定量的硫酸盐矿物;地表水与地下承压水水力联系、地表水与矿井水水力联系分别为0.283和0.276,联系程度中等,而地下承压水和矿井水水力联系为0.0095,可以确定矿井水来源于地下承压水。

基于VIC-3D监测的相似材料模拟导水裂隙带发育规律研究

东胜煤田呼吉尔特矿区煤层厚度大、埋深大,煤层开采导水裂隙带存在超高发育现象。为研究呼吉尔特矿区某深埋矿井煤层开采覆岩裂隙的动态演化规律,采用相似材料模拟试验,模拟过程中采用VIC-3D技术监测采动裂隙的动态发育规律。相似材料模拟显示,导水裂隙带发育高度为88 cm,裂采比为30.8,裂隙带形态呈对称“梯形”;VIC-3D监测结果表明,在裂隙发育处,拉张应变较集中,基于VIC-3D监测的导水裂隙带应变云图形态与裂隙带形态相似,与模拟试验结果相吻合,VIC-3D监测技术能够进一步验证实际开挖中裂隙发育情况。

神府−东胜矿区高强度开采顶板涌水特征及防治技术

针对我国西部矿区煤炭开采顶板水害威胁问题,以神府−东胜矿区为研究对象,统计了50个工作面的涌水量数据,总结了不同煤−水组合下5种典型的工作面顶板涌水特征:动态补给主导的持续增长型;“动−静”储量共同作用的先增后稳型;微涌水持续稳定性;水文地质条件差异化局部凸显型以及静储量主导先增后减型。针对每种涌水规律,分析了其成因机制,并提出相应的水害防治思路及措施:当工作面受侧向补给较强时,根据实际水文地质条件可采用帷幕截流措施为主、疏水降压措施为辅的防治手段;当工作面受顶板含水层静储量补给为主时,可提前疏水降压,削峰平谷;当工作面受顶板含水层局部富水区域或采空区涌水补给时,可有针对性地采取疏放、注浆治理等综合措施,消除局部水患等。研究成果对于受顶板水害威胁的西部矿区水害防治工作具有借鉴意义。

MJS工法在砾石层中的应用及成桩差异性

在我国某露天煤矿截水帷幕建造过程中,由于受架空高压线、地埋光缆、地埋排水管等多处障碍物影响,局部区域直接成槽工艺无法施工,因此,选择可以"全方位"施工的MJS工法完成此类区段建造。MJS试桩结果表明,该工法在东西两侧卵砾石层施工区成桩质量差异明显,为查明成桩差异性原因,采用地质勘探、重力触探试验和抽水试验等方法,从砾石层厚度、砾径、含砂量、地层密实度和含水层渗透能力等方面进行分析。结果表明,在砾石层厚度大、含砂量小、地层密实、含水层渗透性强的施工东区无法成桩,而在条件相反的施工西区成桩质量符合要求。研究成果拓宽了MJS工法的应用范围,对类似条件下MJS工法施工参数的选择具有指导意义。

露天煤矿截水帷幕防渗膜垂向隐蔽铺设施工工艺

防渗膜(HDPE土工膜)目前广泛应用于防污染、防渗漏、防扩散为主的防渗工程中,且铺设形式复杂多样。在我国某露天煤矿地下截水帷幕工程中,将防渗膜进行大深度垂向隐蔽铺设,深度可突破50 m,作为帷幕墙防渗主体;利用接头箱技术,实现了不同槽段间的防渗膜叠覆连接;通过注浆回填工艺,在压紧防渗膜的同时,提高了帷幕墙的抗渗性;最后采用围井抽水试验验证了墙体的防渗性,结果表明,防渗膜帷幕墙渗透系数仅为8.6×10–7cm/s,达到设计要求。防渗膜帷幕墙具有施工效率高、成本低、绿色环保等优点,其成功应用对其他类似项目具有推广借鉴意义。

下组煤回采前后“两带”发育高度实测对比

为研究煤层开采前后“两带”发育情况,新疆某井工煤矿进行了煤层顶板覆岩破坏高度及特征实测工程。该工程利用钻孔冲洗液消耗量为主要测试手段,辅以钻孔水位、岩芯观测等多种测试方法,研究该矿B4、B3煤层回采工作面的顶板导水裂隙带及垮落带发育规律。对照钻孔表明:当B4煤层回采后、下组煤B3煤层回采前,导水裂隙带发育高度为117.31m,垮落带发育高度为44.31m;当B4、B3煤层均回采后,导水裂隙带发育高度为113.04m,垮落带发育高度为47.04m。该“两带”探查结果不仅有利于矿井今后工作面涌水量的预计,更为顶板涌水探放、水源的分析提供依据。

浅埋煤层重复开采导水通道渗流特征研究

为了研究陕北浅埋煤层在重复开采条件下导水通道的渗流特征,以陕北某矿区为研究对象,采用相似材料模拟与数值模拟相结合的手段,对固液耦合状态下浅埋煤层重复开采时导水通道的渗流特征进行模拟。结果表明,浅埋双煤层开采结束后导水裂隙带高度发育至地表,含水层与隔水层受到扰动破坏,含水层中水体突破隔水层发生大量下渗,并且在工作面中心、切眼侧与终采线上方岩层含水率较高,其他区域含水率相对较低。根据含水率测定结果得出浅埋双煤层开采结束后含水层与土岩结合面的含水率的预测公式。实验结果对煤矿安全高效开采、矿区生态环境保护有重要意义。

宽沟煤矿近距离煤层群开采覆岩变形破坏数值模拟研究

为研究重复采动条件下覆岩变形破坏特征,采用数值模拟方法针对覆岩应力场、位移场、工作面超前支承压力分布特征进行分析,研究多次重复采动条件下围岩塑性区演化特征。结果表明:不同工作面的采空区同时形成应力拱壳结构;围岩支承压力峰值则整体呈现“先增大、后减小”的演化趋势。顶板下沉量受重复采动影响而不断增加,随着顶板塑性区与上层煤底板塑性区贯通,顶板产生大范围变形破坏。