营盘壕煤矿深部多煤层开采地表移动变形规律及最优错距研究

鄂尔多斯东胜煤田为侏罗系含煤地层,诸多深部矿区2-2煤层和3-1煤层全区可采,并且煤层间距较小。以营盘壕煤矿为地质原型,通过FLAC3D和UDEC数值模拟软件构建研究区域数值模型,围绕2-2煤层和3-1煤层开采引起的地表移动变形及应力场演化规律进行研究。结果表明:多煤层重复采动将引起沉陷盆地中心投影向下煤层采空区方向移动,进而逼近煤层初采中心投影,并最终越过之;两煤层连续开采后,地表最大下沉值小于两煤层单独开采最大下沉值之和,煤层复采下沉系数小于初采下沉系数;煤柱错距与地表移动参数关联密切,错距系数与地表下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切分别呈对数正态函数、凹抛物线和凸抛物线函数关系,并且与宽深比作为共同因子对煤层初采及复采表征参数的比值产生耦合影响;另外,同时随着错距的增大,地表沉陷盆地范围先减小后增大的趋势发展,水平移动近盆地等值线由椭圆形向梭子形演化;综合卸压错距经验公式、地表损伤程度及煤柱卸压效果确定的研究区域多煤层开采最优错距为30 m。

深厚覆盖层绳索取心钻探工艺实践

山西省清徐县测区(清徐县幅、徐沟幅)1:5万区域地质调查项目ZK03钻孔设计孔深3000 m,要求全孔取心,岩心采取率≮85%,岩心直径≮60 mm,采取原状岩样。针对深厚覆盖层、大直径高保真全孔取心等难题,通过分析所钻地层特点、可能存在的孔内事故、应用CHD127型绳索取心钻具、优化钻具结构、采用稳压钻进技术、加强现场泥浆使用管理等多措并举,创新性探索出“水源钻机+绳索取心+长裸眼孔段”工艺,高质量完成了施工任务。现场实践表明,深厚覆盖层连续取心施工使用“水源钻机+绳索取心”工艺要优于立轴式岩心钻机;绳索取心钻具内管加PVC管可以满足岩样保真及采取率要求;高质量低固相泥浆性能可以实现深厚覆盖层全裸眼钻进。“水源钻机+绳索取心+取心钻具内衬PVC管”工艺可以在岩土工程勘察、中硬以下岩层水文地质孔、煤层气勘探深孔中推广应用。

深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术研究

基于国道G317线狮子坪水电站改线公路之沙坝路段应急抢险治理工程Ⅰ区中后部区域预应力锚索施工,对深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工中的难点、技术方案、施工工艺及安全监测进行了详细分析,制定出切实可行的技术方案并予以实施,取得了较好的效果。阐述了对深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术进行的研究。

深埋串珠状溶洞的超高层基础设计案例分析

超高层建筑对地基稳定性、地基承载力和地基变形的要求非常高。2007年某市拟建超高层建筑,详勘揭露地表80 m以下地层中分布深埋串珠状溶洞,溶洞顶板厚度薄,串珠状溶洞在水平方向和垂直方向的分布情况及连通性等方面的不确定性较多,若建筑基础浅埋,则地基承载力无法满足设计要求;若建筑基础深埋,则因套管回收及溶洞处理等问题施工的可行性差。设计原则最终确定为基础浅埋方案,首先初步确定满足地基稳定性的前提条件,随后工程设计及施工各专业围绕单桩承载力问题进行讨论并修改专业方案,最终决定应用当时的创新工艺-灌注桩后注浆工艺解决单桩承载力问题。该工程终于在2010年得以推进。工程一期建成后平均沉降与不均匀沉降均很好地满足了规范要求。此次多专业技术联动是勘察设计施工技术一体化的一次成功尝试,相比目前质量进度管理一体化更具前瞻性,也是今后技术优化一体化的发展方向。

深厚表土层冻结外层井壁受力状况的监测及分析

针对许疃煤矿中央风井深厚表土冻结凿井的技术难题,通过对冻结井壁受力状况的实时监测,获取了冻结压力、外层井壁钢筋应力和混凝土应变等数据。监测结果表明,冻结压力与深度并不一定成正比,其大小受土层层厚影响较大,且呈现出不均匀性;竖向钢筋主要承受温度拉应力,环向钢筋主要承受冻结压力引起的压应力;混凝土应变和钢筋应力的变化趋势基本保持一致。

冻结法施工井壁中高强高性能混凝土研制应用

为了提高矿井混凝土结构的耐久性和安全性,针对深厚表土层冻结井壁混凝土的特点,采用优化方法,对深厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土进行了配合比设计,研究了高强高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透性能。结果表明:制备的高强高性能混凝土的主要技术指标能够满足设计要求,且在龙固煤矿副井井筒成功施工井筒深度367m,在郓城煤矿副井成功施工滑模套壁深度581m。

深厚表土层井壁破裂机理及防治技术研究进展

介绍了深厚表土层中立井井壁破裂机理及其防治技术的研究状况及进展,分析了表土段立井井壁的破裂原因,对广泛采用的竖直附加力理论以及其他一些理论进行了讨论,指出采矿活动使地下水位下降,地层固结压缩引起上覆土体下沉,从而产生作用在井壁上的一个竖直附加力,竖直附加力是井壁发生破裂的主要原因。针对这一原因,对目前防治井壁破裂的常用措施进行了阐述、分析和评价,并对井壁破裂机理与防治技术措施中存在的问题进行了探讨。

厚覆盖层上闸基渗流分析与基础处理措施研究

渗漏与抗渗稳定性问题一直是覆盖层上建设闸坝过程中遇到的一个极其重要的工程地质问题.结合某水电站枢纽工程,运用三维有限元和地下水动力学的基本理论分析了闸基的流场,并对防渗墙的深度和止水片的作用效果进行了敏感性分析,对改善闸基渗漏和闸基抗渗稳定性的工程措施做了全面的评价.研究表明,采用目前的处理措施可以大部分或全部截断坝基中的集中渗漏,有效地改善闸基的渗透稳定性.

厚松散层大采深下采煤地表移动规律研究

为研究淮南矿区巨厚松散层大采深下采煤地表移动规律,对松散层厚400 m、采深500 m的某矿11118工作面地表沉陷实测数据进行了分析,得出了厚松散层大采深下采煤地表移动静态、动态规律和地表移动参数。结果表明:淮南矿区厚松散层大采深下采煤地表下沉曲线具有走向、倾向的双向对称特征;走向边界角、上、下山边界角很小且三者相等为35°;地表移动盆地边界收敛缓慢,出现长距离缓慢下沉带,建筑物受损轻微;采空区上方地表下沉集中且地表移动变形值大,建筑物损坏严重;同等开采条件下,厚松散层下单工作面采煤地表采动程度较一般开采条件下高,易接近或达到充分采动状态。

赵楼矿深厚表土层冻结法凿井工程监测技术

结合赵楼矿深厚表土冻结法凿井工程,介绍了冻结法凿井中的地层冻结工程相关参数监测、井帮温度与变形监测和井壁收敛监测、上部已成型井壁段的温度和受力与变形监测,依据监测结果及其规律分析,主井及时中途套壁,副井在出现井壁裂隙的情况下坚持大段高掘砌。赵楼矿主副井外壁掘砌平均速度分别为88.33 m/月和93.21 m/月,内壁套砌速度均超过280 m/月。两井筒施工与施工组织设计相比分别提前28 d和26 d通过冻结段,节约直接冻结运行费约396万元,实现了深厚表土冻结法凿井的安全、快速施工。

宝泉电站上水库堆石坝坝基深厚覆盖层特性研究

河谷深厚覆盖层分布广泛,以宝泉电站上水库坝基深厚覆盖层为例,对覆盖层本身的结构特征、物质组成及性状进行分析和评价。通过科学系统地研究,对加快水利水电工程建设具有重大意义,尤其是作为堆石坝坝基显得尤为重要,可以节省工程投资、缩短工期、简化施工导流。

深厚覆盖层闸坝坝基的三维有限元渗流分析

结合一拟建的以深厚覆盖层为基础的闸坝枢纽工程，运用三维有限元法，进行了在采用全封闭式混凝土防渗墙地基防渗处理方案下的坝基稳定渗流分析。结果表明，采用此方案可以大部分或全部截断坝基中的集中渗漏，对于避免坝基覆盖层各层发生渗透破坏、减小坝基渗透流量均具有重要作用。

深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析

为保障深厚表土层中冻结法凿井的冻结壁和竖井井壁(简称两壁)在施工和生产中的安全和可靠性,基于深厚表土层中井壁破裂灾害的机理,探讨两壁的力学模型和方程,用解析分析的方法,对井壁三维应力σ_z,σ_t,σ_r的求值及其在强度理论中的位置进行研究。结果表明,表土段井壁要承受自重和竖直附加力,这是深厚表土段井壁发生破裂灾害的主要原因,也是与岩石段井壁受力的根本区别,因而在深厚表土段"两壁"需按三维空间进行设计;必须把竖向应力σ_z和环向应力σ_t分别作为控制因素进行设计计算和核算。为减小竖直附加力,在井深大于200 m时,井壁结构设计宜采用井壁竖向可缩装置。

放射性同位素测井技术在河床覆盖层渗透系数测试中的应用

放射性同位素测井技术测定含水层水文地质参数的方法目前广泛应用于水利、水电、建筑、铁路等方面。放射性同位素测井技术测定含水层水文地质参数的方法经过国内外大量资料证明是准确可靠的,是一种先进的水文地质勘察手段,也是水文地质测试技术的发展方向。本文以金沙江乌东德水电站为例说明该技术在河床深厚覆盖层渗透系数测试中的应用方法与可靠性。

坝基防渗帷幕灌浆室内试验分析

新疆下坂地水利枢纽工程的坝基为深厚覆盖层,目前对深厚覆盖层的灌浆效果评价比较有限。为充分说明该工程中帷幕灌浆的可行性,笔者通过对帷幕灌浆的室内模拟试验,进一步分析了下坂地水库坝基深厚覆盖层现场垂直防渗试验所取得的帷幕灌浆成果。

深厚覆盖层在水库蓄水后渗流场变化情况下稳定性分析

渗流场对深厚覆盖层的影响主要表现在渗水对覆盖层的物理化学以及力学方面的作用。本文以金沙江鲁地拉水电站库岸典型地段的深厚覆盖层在蓄水后的稳定性为研究实例。在现场深入调查,查明地质结构、深厚覆盖层的物质组成、分层特征、粒度组成、物理力学性质及渗透参数的基础上,利用三维有限元程序对覆盖层的变形破坏进行了计算,分析水库蓄水后渗流场的变化对深厚覆盖层的影响。分析结果表明,江水抬高5m后,渗流场发生变化。受渗透压力的作用,覆盖层在平行河流和垂直河流方向变形位移不同,平行河流方向最大变形量为50cm,垂直河流方向的最大变形量为133cm,地面最大沉降量为188cm,如此大的变形将会造成覆盖层的变形破坏,进而影响其上部建筑物和公路的安全。

新疆大石门水利枢纽建筑物工程布置及关键技术

新疆大石门水利枢纽工程抗震设计烈度为Ⅷ度,地震峰值加速度为0.26 g,是我国目前已建和在建水利工程中抗震设防烈度最大、坝高最大的沥青混凝土心墙坝。工程位于高地震区,地质条件复杂,建筑物布置紧凑,有目前国内最深的200余m纯帷幕灌浆古河槽深厚覆盖层防渗处理。系统介绍了该工程枢纽建筑物设计原则及工程布置、防渗处理等关键问题的设计思路。

深厚覆盖层地区工程物探方法技术探讨

在深厚覆盖层地区开展工程物探工作，物探方法选择、测网布置、方法技术采用，对于提高水电工程物探解决地质问题的能力显得十分重要。结合金沙江向家坝水电站的工程物探任务，进行了专门的探索。通过试验和研究，在坝区布置电法、地震、弹性波测试、钻孔测井等综合物探工作。选用较密的测网，水上地震采用互换法和遥控计时技术，资料整理运用电算成图技术，查明了覆盖层、断层、张裂带、夹层等工程地质问题，实测出各岩组的弹性波速度。物探成果为评价坝址的工程地质条件，为坝址的选定提供了科学的依据。与钻探资料相比，物探精度为８２．９％。

河谷地形对深覆盖层中防渗墙应力变形影响分析

为研究河谷地形对深厚覆盖层中防渗墙应力、变形的影响,以某沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,模拟了狭窄河谷和宽深河谷并分别建立有限元模型,坝体材料及覆盖层采用邓肯-张E-B模型,防渗墙与覆盖层、基岩之间的接触关系采用无厚度接触面模拟,进行三维非线性有限元计算,对比分析两种河谷情况下防渗墙的应力、变形情况。计算结果表明:狭窄河谷中,防渗墙沉降和水平向位移及防渗墙与覆盖层的不均匀变形均比宽深河谷小,其中不均匀变形最大减小了24.8%;宽深河谷中,防渗墙受河谷地形约束作用较弱,竖直向压应力较狭窄河谷更大,最大增加了40.3%;防渗墙的竖直向压应力最大值位置受中性点位置和河谷地形的共同影响,其中竖直向压应力最大值约30%来自墙顶坝体土压力,70%来自与覆盖层之间的负摩擦力。其研究结果可为不同地形条件下坝基防渗墙的设计提供参考。

功果桥水电站土石过水围堰设计

修筑在大流量、深厚覆盖层河道上的土石过水围堰,过水期间的抗冲刷及整体稳定是设计的难点。文章对围堰设计思路、关键技术问题及其解决措施进行了全面阐述。功果桥水电站围堰无论是过水围堰高度、覆盖层深度、过水流量,还是贫胶凝粗粒料施工规模均处于中国先进水平。围堰经2 a的过流检验,未发生破坏,实现了预期目标。