地下水作用致隧道底鼓和双块式无砟轨道变形规律研究

水压作用会导致隧道底鼓变形,变形传递至轨道会引起轨道几何状态不良。本文从轨道几何形位变化角度出发,对水压力作用导致隧道底鼓时引发的轨道几何状态劣化问题展开深入研究,提出了水压力的近似计算方法;基于荷载-结构法建立了隧道内双块式无砟轨道数值计算模型,分析了不同找平层水压作用下轨道的几何不平顺特征和变化规律。结果表明:隧道底鼓-无砟轨道几何不平顺现象是道床板与找平层接触状态变化、沿线路纵向与隧道横断面内的横向变形叠加作用的结果;水压作用除引起轨道高低几何状态劣化外,还可导致轨道轨向、水平变化及扭曲变形;受承压水头和水压分布长度影响,水压引起的内外轨的高低、轨向以及轨道水平变化曲线具有各自形态特征,而并非单一抛物线或正弦线。通过数值模拟,验证了隧底找平层底鼓变形的接触状态非线性力学行为,揭示了底鼓变形下轨道线路三角坑的形成机理。

大埋深高水压裂隙岩体巷道底臌突水试验研究

随着煤炭开采向深部发展,高地压和高水压矿井破碎岩体巷道发生底臌突水灾害越来越多。为进一步研究该类巷道底臌突水机理与特点,笔者运用相似模拟试验和现场巷道底板增压注水试验不同手段综合研究深部巷道底臌突水的临界突变规律。运用相似试验模拟了承压水作用下,巷道底板发生破坏的特征;通过现场注水试验分析巷道底臌量和底板物性变化规律,发现了深部巷道底臌突水的突变性规律。

高承压水上采煤底板突水通道形成的监测与数值模拟

底板采动破坏及导水通道的形成是底板突水发生的必要条件,也是进行矿井突水的监测预报基础。以新义矿为例,采用现场监测及数值模拟等手段,研究高承压水上采煤底板采动破坏及突水通道的形成及演化过程,分析该过程中的底板电阻率、应力及孔隙水压力的变化规律。结果表明:高承压水上采煤底板受工作面超前支撑压力破坏严重,11011工作面底板破坏深度达到25 m,大于一般经验计算值;建立的基于流-固耦合底板采动破坏数值模拟模型更能准确、客观地反映底板破坏的影响因素,模拟的最大破坏深度为23.75 m,与现场监测结果接近;采动过程中的底板电阻率、应力以及孔隙水压力变化较好地反映底板破坏及突水通道形成、演化以及充水的整个过程,可作为矿井突水临突监测预报的重要信息源。

邯邢矿区深部煤层底板突水机理研究

为探讨大采深高承压水条件下煤层底板的突水机理,通过分析邯邢矿区底板突水的特征,从岩石结构及地下水动力及线弹性断裂力学等方面研究入手,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理。从空间上,将上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层为界划分4个隔水地质单元,按阻水能力将煤层底板岩体划分为11个阻水带,构建了6种底板突水模式,解释了高承压水从底往上逐带突破的物质基础条件;从时间上,将煤层底板渗水及突水通道形成进程划分为4个时段,确定了每个时段的界定条件。结合岩体力学分析,给出了底板突水综合判别式,为防控底板"分时段分带突破"突水进程提供决策。

大采深高承压矿井水文地质条件及防治水技术

针对九龙矿煤层埋藏深、开采4号煤易发生煤层底板突水事故的问题,分析了该矿的水文地质条件,发现井田内隐伏强导水陷落柱、开采深度大、4号煤层底板承受的奥灰含水层和大青含水层的水压高是开采4号煤发生底板突水的原因。基于此,提出了强化安全设施建设、查清水文条件并进行超前综合探测、封堵和注浆加固导水通道、合理疏水降压和综合治理等开采4号煤时的防治水技术与对策。

淮北矿区高承压岩溶水体上采煤底板水害防治措施

针对淮北矿区山西组煤层开采底板灰岩水害特点,指出了适合矿区底板水害预测预报方法,探讨了疏水降压、局部加固与含水层改造等底板水害防治技术的适用条件与实施效果,提出了工作面底板灰岩水防治的技术路线,即:预测、探测、治理和评价。

赵固一矿高压水工作面底板突水性评价

基于赵固一矿煤层埋藏深、水压高、底板隔水层薄等特点,为了最大限度地回收煤炭资源,实现安全高效生产,采用直流电法现场实测、相似模拟试验、有限差分数值计算、离散元数值计算等多种手段对赵固一矿二1煤层11011工作面进行底板破坏深度预测,经过对底板隔水性分析和突水性评价,建立了一整套适合研究工作面底板防治水的技术体系,分析得出赵固一矿11011工作面底板L8灰突水危险性大,二灰、三灰以及奥灰突水可能性小。

郭二庄9#煤带压开采底板突水灰色风险评价

针对郭二庄井田下组9#煤带压开采中存在的底板突水风险影响因素的不确定性,采用灰色风险计算模型和方法,结合井田已有突水、出水点水位标高、矿井最大涌水量及单位涌水量等相关信息统计,构建灰色风险计算模型,对井田受采动影响后煤层底板发生突水风险的概率和风险性变异进行评价。计算结果表明郭二庄井田下组9#煤带压开采存在底板突水风险性大,煤层开采前应慎重作出避让和分区隔离开采、探治结合等有效的补救措施,减少突发水害事故的发生。

深部矿井底板岩体阻水性高压注水试验

针对深部矿井底板岩体阻水性问题,以永城某矿二2煤层底板三个层位岩体为研究对象,进行分段高压重复注水试验。研究结果表明,该矿二2煤层底板三个测试段岩体均具有较强的阻水能力,在起始渗流和稳态渗流条件下,抗渗阻力为2.5~3.83MPa/m。渗透系数计算结果表明,初次注水和重复注水时,细砂岩和粉砂岩段渗透性变化不明显,均为微—极微渗透性,高压水扰动并未显著改变该层位岩体渗透性;而砂质泥岩段在重复注水时渗透性有一定程度的增强,但在10MPa以上的高压注水条件下,岩体仍具有一定的阻水性。

底板太灰控水边界演化的动态精细评价与引流疏降治理

随着我国东部矿区开采水平逐步向深部转移,受构造、岩溶发育、底板高承压水等静态因素及已有的底板注浆工程、开采工程等人为动态因素扰动,深部采区的水文地质边界与充水含水层的补、径、排特征已经发生巨大改变,给矿井深部采区的安全生产造成重大威胁。以我国东部矿区的城郊煤矿为例,根据矿井内主要控水的分布特征与导水性、底板灰岩含水层的岩溶发育程度等静态因素,将矿井划分为若干个相对独立的水文地质区块,并针对各个区块的水文地质条件、开采方式和水害特征,结合采掘工程进度、底板注浆改造范围、含水层水位监测和不同时段疏降流场等时空动态演化因素,总结人为边界的形成与演化过程,提出了开采过程中矿井水文地质区块化、精细化划分与主要充水含水层富水性动态评价的模式与方法;综合分析城郊煤矿典型水文地质区块的主要控水构造的实际揭露情况、井下放水试验成果以及25个典型工作面施工的2878个钻孔监测数据,发现了水文地质特征随着开采过程发生巨大改变的演化规律,揭示了矿区受断层边界和人为边界控制的区块化特征及其差异。研究形成了超高承压底板太灰水的“动态引流”疏水降压关键技术,达到了降低水压、平衡水量、消除突水隐患的目的。该技术通过城郊煤矿21304、22006工作面的试采获得了成功验证,取得了显著的经济效益和社会效益。

高压水射流钻割一体化防冲机理分析及其数值模拟研究

为了研究高压水射流钻割一体化技术对煤层巷道的卸压防冲效果,以甘肃华亭砚北煤矿2502采区工程地质条件为背景,采用理论分析、数值模拟和现场工业性试验相结合的研究方法,对250203运输巷道受邻近250204工作面回采扰动影响进行了研究。结果表明:对巷帮煤体采取高压水射流冲孔措施后,煤体内的高集中静载将会转移和释放,并形成一定范围的“弱结构”区;巷帮“弱结构”区的存在能够有效降低动静载叠加作用下巷道帮部和底板煤体瞬间失稳冲击破坏。SOS微震系统监测结果表明,对250203运输巷道煤帮实施高压水射流冲孔措施后,其受邻近250204工作面回采扰动影响下冲孔段巷道两帮及底板内均没有大能量微震事件(E≥10^3 J)发生。研究成果为动静载叠加作用下巷道冲击地压防治提供了理论基础。

III 631工作面出水原因分析及综合防治

朱庄矿Ⅲ631工作面回采前做了底板注浆改造含水层为隔水层工程,但在工作面回采过程中发生了出水事故,通过对其出水原因分析,实施地面定向钻改造含水层技术,找出出水通道,进行注浆加固,全面完善承压水防治技术。

高压灌浆在地下室底板堵漏中的应用

文中以实际工程为案例,介绍了高压灌浆技术在底板堵漏治理中的应用。

承压水上开采底板注浆效果综合检验技术

注浆技术已成为地下工程中重要的辅助工法,它对于松软底板与破碎带加固、断层注浆堵水、承压水上开采底板改造、沉降控制等工程有着极好的效果,而注浆效果检验评定技术对于注浆效果质量的优劣具有重要意义。以汾源煤业为试验矿井,采用物探法、检查孔法、渗透系数测试法、数字钻孔电视法、P-Q-t法对工作面底板注浆效果进行评价,并对回采工作面涌水量进行监测。研究结果表明：注浆后富水区域消失且地层电阻率上升;注浆后底板岩层整体性得到提高且钻孔涌水量降低了93.3%;注浆后地层的渗透系数为1.62×10-5~1.74×10-5cm/s之间;注浆后裂隙数量减少了35条且裂隙宽度明显降低;压力-流量-时间法以定压与定量作为注浆结束依据,注浆压力达到预设压力,且注浆速度小于5L/min的时间超过30min,结束注浆;工作面回采过程中涌水量保持在60m3/h以下,小于工作面排水能力,实现了安全开采。

关于高层建筑消防设计中若干问题的思考

指出高层建筑消防对建筑安全的实现有重要意义,针对高层建筑消防系统中的消防水池、消防增压泵、信号阀、地下室排水四个目前有待解决的技术问题进行了探讨,并结合现状,提出了高层建筑消防设计的一些建议及解决办法。

富水区地下室底板后浇带疏水泄压及渗漏防治施工技术

地下室超大面积底板常设计有沉降或者伸缩后浇带,在富水区工程地质条件下施工,后浇带常出现渗漏的现象。为了预防类似质量问题,特提出一种富水区地下室底板后浇带结构防渗漏的施工方法。通过疏泄水压,防止较高的地下水压对垫层防水造成破坏,采用对地下水防排结合的方法,优化设计节点及施工流程,增设多道后浇带防渗漏的保险措施,最终保证后浇带结构成形质量效果好、无渗漏,避免产生堵漏或维修的费用,具有良好的社会与经济效益,值得推广。

破碎底板和承压水条件下巷道底鼓治理技术研究

针对义煤集团金鼎矿风井回风大巷破碎底板及高承压水特殊地质条件,研究了巷道产生底鼓的机理及原因,并通过浅部和深部相结合的注浆方式,对巷道底板底鼓进行治理,结果表明:通过对巷道底板浅部离层区及寒灰含水层浅深部相结合的注浆加固方式,有效的降低了巷道涌水量,对巷道底鼓进行了有效的控制。

地面定向钻孔在治理煤层底板断层带突水中的应用

针对朱庄煤矿Ⅲ63采区煤层底板太灰含水层DF_9断层带突水问题,经过分析以往突水井上下治理经验,采用地面定向钻孔对导水通道进行探查,结合骨料灌注、高压注浆工艺对造成突水的断层带进行快速高效封堵,切断了导水通道,最后通过分支孔钻探技术对可能再次活化成为导水通道的隐伏构造以及突水含水层进行区域注浆改造,彻底消除了突水隐患。结果表明:1号主孔通过施工地面定向钻孔结合骨料灌注、水泥高压注浆,出水点附近三灰水位埋深由出水时的超过400 m恢复至95 m,井下出水量从55 m^3/h减少至10 m^3/h,1-1号与1-2号分支孔通过对出水点附近断层带注浆直至结束,三灰水位埋深恢复至47.8 m,属正常三灰水位,井下未见出水;最后设计1-3号与1-4号分支孔,对断层带附近三灰进行区域超前治理,通过高压注浆将含水层改造为相对隔水层。

底板注浆改造和疏水降压工程联合应用研究

城郊煤矿21304工作面受切眼附近落差为560 m的F20边界断层影响,二2煤层底板太原组灰岩与矿井边界F20断层下盘奥陶系灰岩之间存在水力联系,导致工作面底板水压较高,严重影响了工作面的安全回采。为了消除矿井21304工作面受底板高水压的水害影响,针对该地区的水文地质条件,采用底板注浆改造和疏水降压工程相结合的防治水技术体系,降低了工作面水压,实现了工作面安全回采,也为该地区邻近工作面的开采奠定了基础,有助于建立该地区完善的水害防治技术体系。

利用斯列萨列夫公式评价巷道底板突水危害

突水是煤矿生产安全的主要灾害之一。随着浅部煤炭资源的枯竭,矿井的深度不断延伸,来自煤层底部奥陶纪灰岩高承压水的危害日趋加剧,针对巷道底板突水严重危害,通过分析突水原因,研究突水因素,以同忻矿二盘区回风巷为例,根据地质及水文地质资料,利用斯列萨列夫公式计算出掘进巷道底板防突水的安全厚度,对底板突水危险性进行评价,提出超前探测的防治水方法,预防底板突水,保证安全生产。