卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施

针对卡洛特水电站溢洪道爆破开挖施工中的不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重等问题,结合混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存等施工特点,通过对前期爆破效果和施工措施进行研究分析,对钻孔参数、炸药、装药结构、网络参数、微差时间等提出有针对性的优化措施,并应用于施工现场,取得了良好的爆破效果。

含水岩层储气库建设与数值模拟研究

结合我国天然气工业的发展和西气东输工程的实施,论述了建设天然气地下储气库的必要性。简要介绍了国外利用含水层建造天然气地下储气库的情况,阐述了含水层储气库的功能、规划要点以及库址选定的范围,给出了储气库最大允许压力的确定方法、垫层气的比值、注采气井的井位布置、试验注气方法,以及解决含水层储气库与周边地层环境相互影响的问题等技术方案,提出了含水层储气库数值模拟研究的四个方面的课题。

孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术研究

为解决西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术难题,开展了充填层作用机理及材料配制研究。首先,以可可盖煤矿中央回风立井为工程背景,利用Comsol Multiphysics数值计算软件进行了围岩、充填层和钻井井壁流固耦合作用分析。计算结果表明:有效应力和孔隙水压力分布曲线呈现出明显的“压降漏斗”型特征(即越靠近井筒中心,两者降低速率越快),且曲线的陡降段位于充填层区域;由此可见,在西部孔隙型含水岩层中,充填层不但具有固井和封水作用,而且还具有减载功能。然后,基于有效应力原理和达西渗流理论,提出充填层材料应具有低渗透性、较高强度和较大比重、微膨胀、不收缩,同时拌合物的流动性好、满足泵送机械化施工要求。综上,提出采用高性能水泥砂浆作为西部地区孔隙型含水岩层钻井井筒壁后充填材料。最后,通过正交试验测定了充填材料的主要物理力学性能,并采用极差分析法研究了粉煤灰与膨胀剂质量掺量对充填材料各因素指标的影响;同时,将比重、三轴抗压强度、渗透系数3者作为其性能的最终评定指标;基于综合平衡法获得水泥、粉煤灰、膨胀剂、水、砂、泵送剂等壁后充填材料的最优配合比为1∶0.286∶0.143∶2.144∶0.443∶0.0143。论文研究结果为西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井的壁后充填提供了工程应用基础。

鸡西煤田荣华-平阳勘查区含水岩层划分

论述了鸡西煤田荣华-平阳勘查区区域含水层为第四系孔隙含水岩层、风化裂隙含水岩层、古近系孔隙含水层和构造裂隙含水层。井田内含水岩层为间接充水含水岩层为第四系孔隙含水岩层、古近系中、上部砾岩含水岩层,直接充水含水层为古近系底部砾岩含水岩层、风化裂隙含水岩层和构造裂隙含水层。

多孔含水岩层的相似材料配比研究

以石膏、浮石、硅藻土等材料为相似材料对多孔含水岩层进行相似材料模拟。试验中采用四因素(硅藻土水泥石膏比、标准砂浮石比、骨胶比、重晶石骨料比)、五水平的正交试验方法,分别对多孔含水岩层的相似材料试件进行密度、单轴抗压强度、孔隙率、弹性模量以及软化系数的测定,得出相应的物理力学性质指标,采用直观分析法分析各因素对物理力学性质的影响规律。分析结果表明:由于各配比度不同,相似材料强度分布范围较广,在与多孔岩层的岩石参数对比中发现,在一定的相似条件下,基本符合多孔岩层岩石的相似要求;硅藻土含量与密度、抗压强度、弹性模量、孔隙率呈负相关,与软化系数呈正相关;浮石含量与密度、抗压强度、弹性模量、软化系数呈负相关,与孔隙率呈正相关。所加入的两种材料可较好地模拟样品的多孔特性。在允许波动范围之内,所建立的模拟多孔含水岩层的经验方程可用于工程实践。

基于现场压渗法的含水岩层渗透系数测试

现场压渗法是一种操作方便、原理简单的岩层渗透系数测试方法。以平顶山矿区平顶山砂岩为例,就现场压渗法测岩层渗透系数的基本原理、操作方法等进行介绍。通过在平顶山矿区十矿三水平进风井井深389 m工作面布设测试孔,进行平顶山砂岩的渗透系数测试,获得测试点的渗透系数为均值为0.0532 5 m/d。

李家塔煤矿含水岩层条件下辅运大巷支护数值模拟分析

井工煤岩巷道开掘中常遇地下含水岩层,由于含水煤岩体削弱自身承载强度,导致巷道存在安全隐患。针对含水岩层条件下的巷道围岩稳定性问题,本文结合李家塔煤矿2煤组辅运大巷遇含水岩层条件,通过数值模拟对比含水岩层条件下与无水条件下的巷道围岩受力破坏特征,进而分析含水岩层条件下巷道围岩支护控制方案。分析得出,含水岩层条件对巷道围岩应力集中峰值大小的影响无明显差异,但二者所导致围岩应力破坏深度显著增加;含水岩层条件下锚杆支护效果有限,不宜过度增加锚杆支护密度,应当侧重采取以锚索悬吊支护为主,并重视锚索悬吊锚固系统的承载稳定。“高预应力高强锚杆+锚索协调支护+混凝体喷浆”的联合支护方案能够对含水岩层条件下巷道围岩起到支护稳定控制作用。

含水岩层型地下储气库储气量损失研究

天然气损耗是储气库的特有参数之一,它不仅关系到储气库运行的经济特性,而且还是评价一个储气库成败的关键。论述了含水岩层类型的地下储气库的功能、优缺点、库址条件以及其储气量损失的主要原因,并在理论分析的基础上,通过实例分析证明在含水岩层类型的地下储气库中,水溶气对储气库气量损失计算是不可忽略的,并针对这一情况提出解决措施。

新庄煤矿副井大流速含水岩层冻结及已建成井壁保护技术

新庄煤矿副井采用普通法掘砌施工至垂深130m处后,改用冻结法施工。针对大流速含水岩层冻结难度大等问题,采取了适当增加冻结管数量,控制钻孔最大偏斜,适当增大冻结管直径,加大冻结初期盐水流量等措施,并对盐水温度、流量进行合理调控,顺利完成了冻结施工任务。同时,对已建成的130m井壁,采取布置隔温孔,结合多种调控措施的综合隔温保护措施加以保护,使其未遭受冻胀力破坏,收到了预期效果。

深含水岩层立井井筒预注浆封水设计与施工

梁宝寺煤矿二号井为肥城矿业集团有限责任公司在巨野矿区筹建的大型矿井,针对该矿井风井井筒在-516 m以下基岩需穿越多层含水岩层,水压和涌水量较大的问题,能否有效封堵深部地下水成为井筒建设成败的关键。在深入分析深部地下水赋存条件和涌水规律基础上,采取工作面超前预注浆防水技术,封水效果良好,缩短了建设工期。该工程的成功实践可为类似工况条件的井筒建设提供经验。

立井开拓过含水岩层注浆技术

介绍了立井开拓矿井在穿越含水岩层时,注浆防治水的机理,阐述了注浆工艺流程。本注浆技术在应用地取得了较为明显防治效果,提高了掘进速度。矿井建设过含水岩层或溶洞在南方地区较为常见,本文为南方立井开拓矿井,特别是云贵地区提供参考价值。

立井含水岩层柔模混凝土临时支护技术

梅花井煤矿回风立井第10、11砂岩含水层为2-1煤顶板含水层,预计涌水量较大,不稳定。最初采用锚网喷做临时支护,片帮量大,回弹率高,材料浪费大,安全隐患大;后改用柔模混凝土做临时支护,效果较好,实现了安全、优质、快速施工。

工作面预注浆治水在竖井含水岩层中的应用

以工程实例就工作面预注浆治水在竖井含水岩层中的应用分设计和施工两方面作了详细论述。

含水岩层内的斜巷掘进

与水平巷道相比,相同地质条件的斜巷掘进工作即使工作面涌水不大也具有很大的复杂性,这是因为它会淹没工作面,而且不可能用水泵从工作面直接排水的方法完全把水从工作面排出。斜巷工作面的涌水量如超过4～5米~3/时,困难便更大,掘进速度将急剧下降。

露天矿含水岩层大爆破的准备和实施

随着露天矿深度的增加,强化露天开采将导致水文条件复杂化和增加钻孔的充水性,从而增大了爆破工作的困难。为此,必须寻找在露天矿条件下开采含水层时可以应用的安全而便宜的不防水炸药的方法和工具。岩层的特性和充水程度的研究,以及确定钻孔内地下水静水位恢复时间的试验。

含水岩层中巷道施工渗水的集中引流处理技术

本文介绍了在含水岩层中施工巷道及煤仓时,岩(煤)层渗水的集中引流处理技术。该技术方法操作工艺简单,费用低廉,它对改善施工条件,提高巷道施工质量,延长巷道服务年限,促进矿井安全生产和增产降耗,具有积极的重要作用。

古城煤矿大断面主斜井穿过含水岩层支护技术探讨

针对古城煤矿大断面斜井涌水量大、含水层多、支护条件复杂等问题,在尝试了多种解决方法后,提出用中空注浆锚索试验,取得了良好效果,既堵住了水,又保证了支护质量。注浆锚索的使用使巷道既能按设计要求施工,还保证了巷道的快速安全施工,缩短了矿井建设工期,有很大的经济效益和社会效益,对类似井筒的建设有一定的指导意义。

含水岩层下向穿层钻孔瓦斯预抽技术研究

为解决地质构造复杂,煤层顶底板岩层含水条件下,下向瓦斯预抽受岩层水影响较严重的问题,提出一种注浆防水工艺和新型式的下向钻孔封孔技术。结合某实验矿井的地质情况,通过实验室研究和现场实验配制特效的注浆浆液,根据现场测定的注浆有效半径,合理布置注浆防水钻孔,并对下向抽采钻孔采用新型的封孔技术。通过瓦斯抽采效果对比分析,结果表明,岩层水所带来的不利影响得到较好地解决,封孔效果良好,抽采浓度和纯量均有很大幅度地提高。

含水煤岩层瓦斯压力测定新技术

针对含水煤岩层瓦斯压力测定成为难题的现状,分析含水煤岩层瓦斯和水压平衡的关系,发现上行孔先排水后排气、下行孔先排气后排水的规律,利用重力学的相关知识,应用把水放出来的设计,发明上行孔煤层瓦斯测压水压剔除仪和下行孔煤层瓦斯测压水压剔除仪。现场试验表明:煤层瓦斯测压水压剔除仪能把测压孔中的水放出来,消除水压对瓦斯压力的影响。

含水煤岩层下向钻孔多孔并联自动抽排水技术

含水煤岩层的下向瓦斯抽采钻孔中一般会积存大量的水,造成钻孔堵塞和有效气流断面减小,影响煤层瓦斯运移产出和钻孔孔壁的稳定性,严重制约了瓦斯抽采效果。为解决含水煤岩层下向瓦斯抽采钻孔的积水问题,采用多孔并联自动抽排水工艺,开发了下向抽采钻孔自动抽排水系统,设计了多孔并联的排水管路布置方式,通过将排水管路下入钻孔内,并利用集排水管路实现多个下向抽采钻孔排水管路并联,在矿用隔爆兼本安型可编程控制箱控制矿用电动阀和矿用排水泵协调工作下,实现多个下向抽采钻孔自动循环排水操作,该技术克服了压风排水对钻孔稳定性影响和煤渣堵塞抽采管路的弊端,并且不影响抽采钻孔的正常瓦斯抽采,实现了集约化、高效化排水的目的,提升了煤矿井下钻孔排水的自动化程度。结果表明:通过在山西霍尔辛赫煤矿煤矿3307工作面开切眼开展多孔并联自动抽排水技术应用,试验下向抽采钻孔共5个,钻孔倾角3°~15°,钻孔深度75~100 m,排水管路和集排水管路采用直径25 mm和50 mm矿用聚氯乙烯管,系统设定单孔自动排水时间2 min。考察试验钻孔单孔瓦斯抽采体积分数由原来的5%~13.8%提高至23.3%~53.6%,提高了2.19~3.87倍;单孔瓦斯抽采纯量提高至0.0289~0.0524 m^(3)/min,提高了1.68~2.94倍,显著提高钻孔瓦斯抽采效果,有效解决了含水煤岩层下向瓦斯抽采钻孔积水问题,确保了钻孔瓦斯抽采通道的畅通。