某高速公路下伏煤矿采空区稳定性评价

针对高速公路穿越煤矿采空区问题,在综合地质勘察的基础上,应用概率积分法评价煤矿老采空区、新采空区及准采空区的稳定性及危害性,并提出处治建议。研究结果表明,采空Ⅰ区属不稳定~基本稳定状态,建议进行注浆处理;采空Ⅱ区停采时间较久,近期地表无明显变形,场地整体稳定;采空Ⅲ-3区若继续按计划开采,将严重影响公路建设,建议划定禁采区,并在公路影响范围内停止采矿相关活动。

济宁岱庄煤矿采空区注浆治理工程建设适宜性评价

济宁市任城区五里屯建设项目位于岱庄煤矿注浆治理采空区的上方,本文根据该采空区注浆治理工程后地表变形监测数据,采用概率分析法计算充填后地表残余变形,残余下沉量2~16mm,地表残余倾斜最大值为0.06mm/m,残余水平移动最大值为4mm,残余水平变形最大值为0.06mm/m,确定采空区场地为稳定场地。按采空区对建筑工程的影响和拟建工程项目对采空区的影响两个方面评价工程建设的适宜性,为工程设计提供依据。

柿树底金矿高阶段大跨度老旧隐蔽采空区安全治理实践

目的:复杂老旧隐蔽采空区的治理一直是空场法开采矿山面临的重大难题。柿树底金矿为了解决大面积、多中段、已塌陷老旧隐蔽采空区的安全治理问题。方法:通过采空区禀赋特征调查,开展了高阶段大跨度塌陷采空区似膏体非胶结充填治理技术研究与工程应用实践。结果:采用非胶结全尾砂充填治理采空区,消除了老旧隐蔽采空区的安全隐患、防止了地表的继续沉降和塌陷、避免了大规模地压灾害事故。结论:非胶结全尾砂充填治理采空区研究对于减少矿山运营成本、实现矿山固废零排放具有巨大的经济与社会效益,为国内广大空场法开采矿山的采空区治理提供了借鉴。

某磷矿房柱法开采空区治理技术研究与应用

某磷矿采用脉内开拓盘区房柱法开采,在开采过程中形成了一定规模的采空区,给未来生产造成了较大的安全隐患。为了消除或减小采空区对矿山安全开采的危害,针对采空区存在的现状,进行工程地质调查,采空区治理及安全监测措施等研究,提出了采用废石干式充填方法进行空区治理方案,并对充填准备和充填步骤进行详细部署;同时,对空区封堵工艺及封堵墙规格进行设计,根据采空区分布特点布置位移监控报警仪和地压监测报警仪,实现采空区地压活动实时监测和预警预报。研究结果为矿山的采空区治理和安全有序生产提供决策依据和技术保障,也为类似条件矿山提供一定的借鉴。

混合碎石料配比对浆体流动性能和充填体强度的影响

随着矿产资源的开发,如何治理采空区和高效回收利用残矿已经成为很多矿山亟待解决的问题。该文对哈图金矿采一矿区(934~1094 m)空区治理与残矿资源回收利用进行研究,首先从矿山尾砂的基本性质、充填料浆流动性、尾砂充填强度配比方面进行研究测试,得出灰砂比1∶20变化至1∶4时,充填体强度变化较大,同时添加20%碎石砂可增强充填体强度效果,特别是早期强度提升显著。并结合矿山具体情况,采取直接利用干尾砂进行充填(尾矿不再选)的采空区治理方案。对残采、充填工艺技术进行充分研究的基础上,在采一矿区934 m中段选择上向进路充填采矿法开展残采矿体实验,工业实验结果达到预期。该文采空区治理与残矿资源回收利用实例可为其他矿山提供参考和借鉴意义。

煤矿厚松散层条带采空区“三带”发育特征探查

煤矿厚松散层条带采空区覆岩“三带”发育特征探查是我国东部采煤沉陷区综合治理的重要工作内容,为查明采空区“三带”发育高度及残余空隙分布特征,以济宁某矿厚松散层条带采区为背景,综合采用高密度三维地震、瞬变电磁法、地质钻探、煤田测井、钻孔电视及经验公式等方法开展理论研究、现场探测和定量分析。结果表明,深部厚松散层采空区在采深采厚比大于190的条件下,主关键层未破断,覆岩“三带”发育特征显著,弯曲变形带发育至地表;在超260 m厚的松散层较大荷载作用下,采留比1:2的条带采空区顶板基本全垮落,老顶初次来压步距23 m,周期来压步距10 m,地质探查显示采空区无尺度较大空洞;导水裂缝带高度为18.9~77.7 m,平均为50.8 m,为采高的18.2倍;垮落带高度为8.00~9.58 m,平均为8.19 m,为采高的2.9倍;覆岩主要导水裂缝发育高度为40 m;垮落带剩余空隙率为15%,裂缝带剩余空隙率为2.7%,受采动影响煤柱剩余空隙率为9%。可据此定量计算采空区残余空隙体积,为采空区注浆设计提供准确数据。

高速公路下伏大空洞房柱式采空区注浆处治施工方案研究

高速公路新建工程采空区注浆处治工程属于隐蔽性工程,特别对于房柱式采空区,由于勘察方法和勘探技术的局限性,勘察结论中所呈现的采空区路段,是一个模糊的概念,并分不出哪里是“房”,哪里是“柱”,因此房柱式采空区是采空区处治施工需重点研究与探索的技术疑点和难点。文章深入分析采空区的工程地质条件,通过密集的注浆孔施工精确查明了采空区的空间分布,将注浆区域划分为“空洞区、冒落区和煤柱区”,在空洞区采用加密帷幕孔、灌砂、间歇注浆等方式,控制了浆液的流动范围,减少了浆液的损耗,保证了“大空洞”房柱式采空区的注浆处治质量,为同类型采空区的处治施工提供了经验。

长输管线下伏新采空区处治方案研究

【目的】新采空区建筑场地由于地表变形剧烈,对工程建设的影响严重,一直是矿区进行工程建设的难点,因此根据拟建工程的特点和采空区地质特征进行合理的处治设计成为制约工程建设的控制因素。【方法】本文在新采空区稳定性评价的基础上,对绕避新采空区、抗变形结构、离层注浆、全填充压力注浆等采空区处治方案进行比选。【结果】结合长输管线的结构特性,最终选用在合适的时机进行“局部注浆+可调节支座+长期监测”的综合处治措施。【结论】新采空区的综合处治措施达到了技术可行、经济合理的处治目标,可为类似新采空区的处治提供参考。

深部条带采空区注浆治理后场地稳定性评价

为准确分析评价深部条带采空区注浆治理后的场地稳定性,保障采空区场地安全开展工程建设,以济宁岱庄煤矿深部条带采空区治理工程为依托,综合利用概率积分法、数值计算及现场监测定量分析注浆治理前后采空区地表变形规律,并据此评价采空区场地稳定性。研究结果表明:深部条带式非充分开采采空区开采期间地表下沉平缓,但后期残余变形大,对地表后续拟建建筑物影响大。为保障场地新建高层建筑物的安全性,需进行注浆治理。注浆充填治理后,采用概率积分法和数值计算分析预测项目区工后最大残余下沉量2~16 mm,地表最大残余倾斜值0.06 mm/m,对比未治理工况下的减沉率达到94%,验证注浆治理效果良好。根据采空区地表移动变形特征和变形量综合评价工后采空区场地为稳定场地,满足高层建筑物建设要求。

灌注充填法在煤矿采空区场地治理中的应用

研究区原为煤矿采空区,场地内拟建高层住宅楼,为满足建筑物承载力要求,采用灌注充填法对采空区进行治理。本文分析了灌注充填法在煤矿采空区场地治理的可行性、治理方案及治理流程,建议:一般注浆孔采用正三角形布设,帷幕注浆孔采用正三角形双排布设;采用“一次注浆”和“上行式分段注浆”工艺进行注浆;主要注浆材料为粉煤灰、水泥、添加剂等;在注浆治理施工前,对配置后形成的浆液性质进行测试,并确定最佳配比。研究区采用灌注充填法注浆,注浆质量良好,效率高,工程造价低,采空区及垮落带、巷道及裂隙带得到有效充填,注浆结石体岩心完整,证明了该方法治理煤矿采空区的可行性。

黄土公路下伏采空区数值模拟与处置技术研究

为提高采空区治理能力,文章基于有限离散元分析模拟,研究公路下伏采空区地表移动变形规律。依托荣成至乌海高速公路具体工程项目,通过注浆处置模拟与实际工程实施,研究注浆范围、注浆参数对采空区稳定性的加固效果,提出了不同路基下伏采空区注浆处置的评价标准。结果表明:黄土地区填方路基下伏采空区的地表最大移动变形值与填方路基的高度线性相关。对于一般路基,宜取采空区治理后冒落带剪切波速为200 m/s作为注浆处置评价标准;对于高填方路基,宜采取剪切波速为250 m/s作为注浆处置评价标准。

采空区地基注浆施工工艺分析

采空区地基失稳会带来安全隐患,所以研究采空区地基施工中注浆处理工艺是一项重要课题。在地基注浆处理之前,根据工程需要布设多个注浆孔位,使注浆区域更加适应施工条件;在注浆孔位处下设注浆管,注浆管之间的距离保持一致;注浆管下设完成后拌制注浆浆液,并进行地基注浆施工,此过程的注浆压力不超过0.50 MPa;注浆处理完毕后,对地面窜浆现象进行处理,保证地基施工整体平稳。最终的施工结果表明,使用该注浆处理工艺之后,注浆深度达到8 000 mm时,注浆压力为0.50 MPa,边坡沉降量仅为16.65 mm,随着注浆深度的增加,注浆压力和边坡沉降量只有小幅度提升,且边坡沉降量控制在10~17 mm的范围内,由此认为地基较为稳固。

北方某高速公路路基下伏采空区稳定性评价及处治方案研究

通过对某高速公路K54+300~K54+725段路基煤矿采空区进行地质勘察,查明采空区的规模、空间分布特征及顶板厚度,进行采空区剩余变形量预测计算等稳定性评价,并结合地质资料及高速公路路基参数确定采空区处治方案。研究认为,在公路路基采空区处治设计过程中,应结合地质资料、实际规模形态等因素综合开展稳定性评价,评价若为“不稳定”或“欠稳定”时,应对采空区进行处治,从而确保高速公路安全。

雅店煤矿洛河组含水层水害防控技术研究

雅店煤矿在开采过程中,含水层情况和裂隙发育对涌水量和煤层回采造成的影响十分复杂,回采活动可能会因洛河组含水层而造成涌水突增,从而制约回采活动。针对开采中主要存在的洛河组含水层富水性不均一、导水裂隙带发育高度大、易形成脉冲式涌水和采空区积水问题,主要采用自然疏排的方式进行顶板洛河组含水层水害防治。提出了采用洛河组含水层水位分层监测技术、涌水量预测技术、含水层水害综合防控技术、工作面开采参数优化和矿井排水系统优化等技术措施主动防控巨厚洛河组含水层水害。该技术体系的建立对于雅店煤矿巨厚含水层下煤层开采防治水的安全保障具有重大意义。

某高速公路铁矿采空区工程地质问题研究

以某拟建高速公路K4+620~K10+550段为例,通过多种手段查明采空区的工程地质特征,确定采空区的分布范围。采用资料搜集、工程地质调绘、物探、钻探等多种手段,分析采空区对路线的影响,评价采空区对公路工程的危害程度,并提出对采空区的治理建议,为类似工程案例提供参考。

岩溶地层下穿采空区段施工涌水及变形整治技术

依托某岩溶地层下穿采空区段铁路隧道工程,对现场出现的病害成因进行分析,并探讨不同处置措施的处理效果。围岩岩体破碎、稳定性下降和裂隙渗水是导致涌水和变形的主要原因;单一的处理措施效果较差,并具有一定的潜在风险;超前地质预报、初期支护加强、反压回填、封闭注浆和增设泄水孔等措施联合使用效果更佳,处理后隧道变形得到有效控制,监控量测显示16天后变形值趋于平缓稳定。

碎裂矿段开采与空区处理协同研究

为在生产高效和作业安全上取得系统整体最优,将碎裂矿段的空区处理微观问题纳入采矿方法创新设计宏观问题中,开展2种问题的协同研究:首先,针对广西高峰矿105号矿体碎裂矿段的赋存特点和开采技术条件,考虑对各种规模空区适应性,基于采矿环境再造和连续采矿理论,提出采矿环境再造无底柱分段分条连续采矿法;然后,根据采空区规模、围岩状况和原岩应力场等条件的差异,在所有采空区中选择具有代表性的空区,运用离散元程序对其稳定性进行计算分析;最后,在稳定性分析的基础上,灵活调整开采布局,将采空区调整为部分切割工程、自由爆破空间或采场,从而确定出各种规模空区的处理方案。研究结果表明:碎裂矿段开采与空区处理协同研究可为类似矿床的安全高效开采提供参考。

群空区稳定性聚类分级及处治对策

为对群空区进行稳定性分级及综合处理研究,在前期空区探测的基础上,基于三维数值模拟程序MIDAS/GTS与FLAC 3D耦合对采空区的稳定性进行模拟分析,综合考虑顶板最大位移、最大主应力、最小主应力等3个因素对群空区进行聚类分级,并在此基础上提出群空区的综合处治对策。结果表明:运用模糊聚类分析方法,实现最大顶板位移、最大主应力和最小主应力的多因素五级分类,分级结果与空区实际的稳定性一致。提出了不同稳定性类别的空区处置对策,为矿山空区的安全处置提供一种技术思路。

露天采场边坡下隐伏空区灾害影响分析及其治理

采空区是影响矿山安全的重大危险源之一。针对金厂峪矿露天采场隐伏空区,首先分析了各空区工况条件下露天采场边坡失稳破坏特征,其次采用类比法、力学理论计算以及极限平衡法校核等,确定了隐伏空区预处理顶板安全厚度,形成了一种空区顶板安全厚度的综合判别法。结果表明:空区存在时出现应力集中现象和拉剪破坏,空区顶板失稳造成露天采场边坡局部滑塌,空区回填后边坡稳定性明显改善;当空区跨度为12 m时,顶板安全厚度取10.5 m合适,满足类比法及主要工程力学理论的安全要求。

某铅锌矿采空区崩落处理与安全保障技术研究

某铅锌矿前期采用分段凿岩阶段矿房法,945m水平以上面临采空区安全隐患。基于各中段空区赋存特征,因地制宜进行崩落处理。1 005m中段,1#矿体和9#矿体分别采取自然冒落和强制放顶。945m中段,采用中深孔分段凿岩或束状深孔阶段凿岩的整体崩落法,以矿房采空区为大补偿空间,对矿柱进行区域整体崩落回采。另外,采空区处理相关安全措施包括作业区与空区隔离、空区内留设矿石垫层、空区封闭与气浪引导等。