高压注浆封堵裂隙技术研究

阐述了高压注浆封堵钻孔围岩裂隙的技术,以隔绝钻孔的封孔段与围岩裂隙的连通,准确测定瓦斯压力的作用。着重分析了钻孔围岩裂隙性质、常用注浆材料的性能、浆液渗透和流动规律,结合现场实际情况,分别施工两组对8个钻孔进行测试,分别采用普通和高压注浆方法封堵钻孔,发现高压注浆钻孔测得的瓦斯压力更加准确,证明了高压注浆对准确测定瓦斯压力效果良好。

采动影响下穿层钻孔围岩裂隙封堵新技术在芦岭煤矿的应用

针对芦岭煤矿地压大、底板巷穿层钻孔预抽时间长及穿层钻孔瓦斯抽采浓度偏低的情况,在分析目前国内外瓦斯抽采钻孔常规封孔技术特点后,提出了一种穿层钻孔围岩裂隙封堵新技术,用以解决封孔技术问题。并通过理论研究和Ⅱ817集中巷12号钻场工业性测试,大幅度提高瓦斯抽采浓度及抽采纯量;有效延长钻孔的瓦斯有效抽采期,大大缓解采掘抽接续紧张的局面;拓展了瓦斯治理的时间和空间,为矿井瓦斯治理和抽掘采平衡提供了有力的保障。

微生物注浆封堵岩石裂隙试验研究

本文通过一维注浆的方法在岩体裂隙内成功诱导出碳酸钙沉淀,使原本分离的两个结构面之间产生以晶体颗粒为骨架的物理作用键。结果表明:渗透系数下降百分比均达到了90%以上,实现对岩石贯通裂隙封堵防渗。

天固充填材料在煤柱裂隙封堵中的应用

针对华能扎煤公司铁北煤矿新二采右六片采煤工作面采空区自然发火,在前期水泥喷浆封堵不佳的情况下,提出采用天固充填材料及其施工方案对安全煤柱进行裂隙封堵。通过注浆封堵后,密闭区内CO、C_2H_4监测数值持续降低。结果表明:天固充填材料及其注浆工艺对煤柱裂隙封堵非常有效且施工便捷。

低浓度瓦斯钻孔裂隙封堵及检测提浓技术的应用效果

为研究解决低浓度钻孔瓦斯浓度检测和提高瓦斯浓度难题,采用钻孔漏气检测装置对钻孔进行检测,检测出钻孔瓦斯浓度低于10%时,采用二次注浆进行钻孔裂隙封堵,提高钻孔瓦斯抽采浓度,采用该技术后低浓度钻孔抽采浓度提高至80%以上。若不进行二次封堵,需施工新钻孔,新钻孔施工费用约20000元/孔,单孔二次封孔注浆水泥平均用量为150 kg/孔,则单孔提浓材料费用为405元;单孔二次封孔注浆3人单班能处理3个孔,则单孔提浓人工费用约为260元;平均100 m钻孔施工成本约为9000元,则该技术工艺处理好一个钻孔能减少损失8185元。

高压注浆泵对导水裂隙的封堵方案研究

对井下煤岩裂隙进行注浆加固能很好地提高隔水层厚度,对煤矿防治水安全有很好的促进作用。老窑沟煤矿利用2ZGZ-120/105型高压注浆泵操作简单、注浆连续性强的特点对502机轨合一下山底板隔水层薄弱带进行加固,使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体,以达到改善岩土体物理力学性质的目的。

瓦斯抽采SCMC-Bent基封孔水凝胶漏失特性及黏度演化机制

为实现瓦斯抽采钻孔漏气裂隙的有效动态封堵,防止负压驱动下浆液在裂隙中漏失,以羧甲基纤维素钠(SCMC)与钠基膨润土(Bent)为主料,通过引入系列添加剂制备了SCMC-Bent基封孔水凝胶,并测试了该水凝胶黏度的演化过程。然后通过开展负压作用下的浆液运移实验,研究了SCMC-Bent基水凝胶在煤颗粒间裂隙网中的运移及漏失特性。最后测试了SCMC-Bent基封孔水凝胶pH演化过程,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)表征了其微观结构,进而揭示SCMC-Bent基水凝胶黏度演化的微观机制。研究表明:①在恒温条件下,SCMC-Bent基水凝胶的黏度随时间呈现“先上升、后降低”趋势;水料比越大,SCMC-Bent基水凝胶的黏度越低、越早发生后期黏度下降。②水料比越高的水凝胶在裂隙网络中运移越快,但负压作用下却越早发生漏失;相较其他水料比,水料比10∶1的水凝胶在负压抽气第24天仅运移41 mm,更容易长时间密封漏气裂隙。③SCMC-Bent基水凝胶内部的蒙脱石层结构随时间先增多后减少,存在中间产物(SCMC-CXP)插入蒙脱石层间的现象,SCMC-CXP插入量随时间先增多后减少并随水料比增大而减少;蒙脱石层与层间SCMC-CXP形成了类似“三明治”的夹层结构,在水凝胶体系中逐渐形成了由蒙脱石层、层间SCMC-CXP、层外SCMC-CXP组成的三维网络。④三维网络结构的形成是造成SCMC-Bent基水凝胶黏度前期升高的原因;但随时间持续,中蒙脱石层结构减少且SCMCCXP大分子链断裂,导致了三维网络结构消散进而致使水凝胶黏度降低;另一方面,高水料比削弱了SCMC-CXP在蒙脱石层间的插入量及大分子间的相互作用、增强了三维网络结构的过水能力,进而导致水凝胶黏度下降。

动压影响下纵跨巷道力学分析与围岩裂隙控制技术

采用力学分析、数值模拟、现场监测等手段研究了动压条件下煤矿工作面纵跨巷道围岩的稳定性。基于岩石材料的流变特性,采用弹塑性理论分析纵跨巷道的围岩受力特征,求出了巷道围岩的应力各分量的解析解;数值计算表明,巷道受工作面前方支承压力和侧向应力的叠加应力影响,随着工作面的推进,超前支承压力对其影响逐渐减弱,侧向应力将长期影响巷道围岩的稳定性。确定了煤层工作面端头侧向应力作用下的流变效应是影响跨采巷道稳定性的重要因素之一。采用注浆封堵技术,确保了巷道围岩不被软化,保持了巷道围岩的强度和承载能力,达到了控制巷道围岩稳定性的效果。

采空区薄夹矸下漏风、漏水封堵技术及其应用

为了保护水资源和保证矿区持续发展，基于对采空区薄夹矸下顶板裂隙漏风、漏水规律分析．提出了薄夹矸下巷道向顶板采空区和相邻煤层采空区漏水、漏风的封堵方法，形成了采空区薄夹矸下回采巷道防漏技术方案。结果表明：当采空区厚度3-5m时，采用高分子材料喷涂封堵技术；当采空区厚度在3m以下，采用注浆封堵技术，密封效果明显。

再生顶板裂隙注泡沫流体扩散模型及参数敏感性分析

泡沫流体因其优良的施工特性和应用效果是再生顶板裂隙漏风封堵及煤自燃防治的有效技术手段,基于再生顶板裂隙注泡沫流体工程背景,开展了泡沫流体在裂隙中的受力和流动分析,推导得出了泡沫流体在含原生介质阻滞作用的任意产状裂隙中的流动扩散数学模型,并采用ANSYS FLUENT软件构建了泡沫流体在再生顶板裂隙中的扩散数值模型,对比验证了数学模型的合理性。开展了泡沫流体再生顶板裂隙注浆扩散过程中的施工参数(含注浆压力、注浆孔半径)及裂隙参数(含裂隙开度、倾角、倾向、裂隙原始介质压力)对扩散规律的影响,并定量计算了参数对扩散过程的敏感度,得出裂隙开度对扩散距离影响最大、注浆压力次之、倾角和原生介质压力影响最小。

台阶裂隙破坏区地表漏风模型与控制方法研究

为解决浅埋煤层高强度开采过程中上覆岩层发生全厚切落形成台阶裂隙并导致地表漏风问题,本文以陕北神府侏罗纪煤层台阶裂隙破坏区为研究对象,采用了载波相位动态实时差分法,监测地表台阶裂缝发育过程与规律,实时监测裂缝的落差、宽度及深度。通过分析上覆岩层裂隙发育特征与裂缝动态发育过程,建立台阶裂隙地表漏风数学模型,计算裂隙带高度及工作面顶板周期来压参数,提出台阶裂隙破坏区地表漏风分类控制方法,针对现场漏风特点及规律,通过数值模拟得到地表裂隙封堵前后采空区氧浓度分布云图。研究结果表明:可将0.36 m作为划分不同裂隙宽度等级的临界值,分级封堵措施实施后,地表裂隙平均漏风量从93 m^(3)/min降至15 m^(3)/min,平均下降幅度为83.9%,封堵效果显著。本文研究为地表台阶裂隙破坏区漏风控制方法提供经验。

注浆改善疏放水现场条件技术应用

疏放青洼矿2207综放工作面老塘侧老三采区采空区内积水,除了从已施工到位的探放水孔流出外,积水不断支架后方煤壁渗出,从煤壁裂隙流出。通过老塘侧煤壁打孔、注浆,减少煤壁裂隙出水,实现了积水只从疏放钻孔中排出,改善了疏放水现场作业环境条件,有利于提升探放水进度,保障了工作面正常回采。

永煤公司瓦斯抽采钻孔帷幕注浆的探索及应用

为了提高底板抽放巷抽采钻孔的抽采浓度和纯量,探索应用超前或钻后钻孔帷幕的注浆技术,在岩层中施工钻孔后带压注入水泥浆液,封堵底板抽放巷与回采煤层间岩柱的原生或次生裂隙,形成隔离帷幕,减少井巷向瓦斯抽采钻孔的漏气量,提升钻孔的抽采浓度和纯量,在加快工作面瓦斯抽采达标的同时,为矿井瓦斯发电的利用提供优质气源,实现矿井的安全高效绿色生产。

温敏型形状记忆聚合物及其在雄安新区热储钻进的应用展望

雄安新区地热资源丰富,其深部蓟县系雾迷山组碳酸盐岩热储是目前首要的目标储层。其碳酸盐岩热储高度发育地裂隙网使得钻井中存在钻井液严重漏失与储层伤害问题,导致地热井产能下降。为在实现地热钻井裂隙封堵的同时不伤害热储层,从而最大程度地提高地热井产能,本文提出应用温敏型形状记忆聚合物对温度响应的形状记忆特性以实现雄安新区裂隙型碳酸盐岩热储钻进过程中屏蔽暂堵。温敏型形状记忆聚合物既能够有效地应对雄安新区目标热储由于裂隙发育而造成的钻井液漏失问题,在地热井生产时又能够完全离开储层裂隙从而最大程度实现热储保护,是一种具有发展潜力的裂隙型热储屏蔽暂堵技术,为雄安新区高效地热钻井及热储保护技术提供一种新的技术手段。

矿井泡沫防灭火技术研究进展

煤自燃是严重威胁煤矿安全生产的典型灾害类型之一,会导致瓦斯爆炸、资源损失、环境污染等问题,严重危害矿井人员生命和财产安全。随着矿井开采规模和强度的增加,大空间采空区越来越多,漏风通道复杂、遗煤分布范围广、氧化时间长、火源位置隐蔽性强,煤自燃精准防控难度很大。泡沫防灭火材料具有优异的堆积和渗流扩散特性,有助于解决高位火源治理、复杂裂隙封堵、大空间遗煤覆盖的难题,是大空间采空区煤自燃防治的主要研究方向。归纳了矿井防灭火泡沫降温、隔氧、阻化、堵漏等作用原理,总结了矿用防灭火泡沫流量大、扩散范围广、堆积性好等特点,指出了其在大空间采空区煤自燃防治的优势。针对常见的两相泡沫、阻化泡沫、三相泡沫、凝胶泡沫、有机固化泡沫、无机固化泡沫等矿井防灭火泡沫,分别介绍了其研发历程、制备方法和现场应用情况。基于此,提出当前泡沫防灭火技术急需解决的“大空间采空区煤岩介质中防灭火泡沫渗流与扩散特性、防灭火泡沫对大范围遗煤持久覆盖阻化特性、泡沫堵漏材料低放热膨胀及快速固化特性”3个关键科学问题,并提出“绿色环保的泡沫防灭火材料、防灭火泡沫智能化制备及灌注、自修复无机泡沫堵漏技术”3个未来技术攻关方向,为今后矿井泡沫防灭火理论及技术研究提供参考,有助于防范与遏制大空间采空区煤自燃灾害,保障煤炭行业安全生产。

岩质超深基坑地下室外墙防排水综合施工技术

重庆国际开发金融大厦地下5层,基坑采用机械垂直切割开挖。地下室外墙兼作挡墙,挡墙基础埋深达21.2m。开挖后岩体有数条竖向裂隙且有地表水渗出,挡墙为单面支模,防渗治漏困难。为此对岩壁渗水采用埋管引流,对挡墙则采用外防内贴及反漏层泄压的防排结合施工方法,解决了超深地下室外墙防水防渗问题。

顺煤层抽采钻孔浅孔注浆堵漏提浓试验研究

为了提高顺层钻孔抽采浓度,系统分析了钻孔密封段围岩漏气分布规律,提出了利用浆液封堵孔周裂隙通道的浅孔注浆堵漏提浓工艺,并在古城煤矿进行了试验。研究结果表明:钻孔周围煤层裂隙形成的贯穿通道,是导致抽采钻孔漏气的主要原因;通过浅孔注浆对钻孔周围煤层中的裂隙进行封堵,能阻断煤层中的贯穿性裂隙通道,有效提升钻孔瓦斯抽采浓度。

机场复合道面劣化原因分析与长寿命化对策

为延长机场跑道的使用寿命,在旧水泥混凝土道面上,加铺沥青混凝土,形成复合道面,以提高道面使用性能.调查发现:加铺沥青混凝土3～5a后,复合道面在旧水泥混凝土道面接缝、裂缝位置出现破损劣化.为此,在分析机场复合道面劣化原因的基础上,提出延长机场复合道面寿命的对策,即适当增加加铺层厚度,设置应力吸收夹层,封堵旧水泥混凝土道面裂隙.

固体颗粒二次封孔一体化技术的研究与应用

为解决钻孔抽采瓦斯过程中抽采一段时间后,由于钻孔周围裂隙发育与外界连通导致瓦斯浓度大幅度降低的问题,在原有二次封孔方法的基础上提出了二次封孔一体化技术。阐述了二次封孔一体化原理,建立煤(岩)裂隙特性对瓦斯抽采质量影响的数值分析模型,分析采动影响区与原始煤体内裂隙宽度与裂隙间距对与瓦斯抽采质量的影响情况。在盘江矿区山脚树煤矿南井21129工作面运输巷与金佳煤矿1137工作面运输巷开展了工业试验,结果表明:在山脚树煤矿采用固体颗粒二次封孔一体化技术可使瓦斯浓度平均提高23.3%,瓦斯抽采有效期平均延长24d;在金佳煤矿可使瓦斯浓度平均提高17.2%,瓦斯抽采有效期平均延长22d,为贵州矿区高瓦斯煤层的安全高效开采提供了参考和借鉴。

梁北煤矿高位钻孔抽采采空区瓦斯原理及应用

通过研究采空区顶板运移规律,准确划分采空区上部冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,确定矿井采空区"两带"位置,施工高位钻孔,定位抽采裂隙带瓦斯,并进行有效封孔,达到长时抽采高浓度瓦斯的预期效果。高位钻孔抽采采空区瓦斯是一项经济可行的新技术,对梁北煤矿采空区瓦斯治理和发电有很大的作用。