黄金矿山深井开采研究进展与发展趋势

详细阐述了黄金矿山深井开采国内外研究现状及所面临的技术难题,围绕采动岩石力学理论、岩体结构识别与岩体质量分级、矿山三维工程灾害建模、深部采矿设计方法研究、深部采场爆破落矿技术、采动地压调控、采动地压监测、自承载主动释压支护技术、深部采动对地表岩移影响、通风降温技术、智能开采技术、超深竖井建设等展开了详细的讨论与分析;对于黄金矿山非爆采矿机器人研制、采动岩石力学、深部采动地压灾害防控、深井降温技术、超深竖井建设、基于采动地压均衡的深部连续智能化开采技术等方面的未来发展趋势提出了展望,为黄金矿山深井开采的系统研究提供参考依据。

超深基坑吊脚桩局部稳定性分析

目前基坑设计中对于吊脚桩预留岩肩的宽度和支护桩的嵌固深度取值大多从对上部支护结构内力及变形的影响角度出发,往往忽略了支护结构底部附近的局部稳定性问题。依托珠江三角洲水资源配置工程超深竖井项目,提出了外倾结构面下或破碎岩体吊脚桩基坑可能存在的3种破坏模式,采用极限平衡法分别给出了不同破坏模式下稳定安全系数的计算方法。同时针对不同破坏模式下,影响稳定安全系数的参数如岩层的埋深、结构面的倾角和力学参数、岩肩宽度、岩肩深度等进行了分析,结果表明外倾结构面倾角、结构面或岩体的力学参数对稳定安全系数影响较大。研究成果可为类似工程提供参考。

地铁暗挖竖井深孔注浆止水施工技术研究

针对承压水粉细砂地层竖井施工发生流水涌砂及坍塌的难题,采用深孔注浆止水帷幕代替人工降水。通过对注浆帷幕的设计以及增加预防竖井侧壁滑塌的棚盖措施,有效阻隔了竖井开挖过程中的地下水,满足暗挖施工无水作业的条件。

裂隙型类岩竖井注浆帷幕试样开挖卸荷响应试验研究

为研究竖井注浆帷幕围岩开挖卸荷响应,利用裂隙型类岩竖井注浆帷幕试样进行三轴开挖卸荷模拟试验,测试了开挖卸荷过程中试样的应变响应,并采用CT扫描对开挖卸荷后试样的破裂模式和破坏范围进行分析。结果表明:开挖卸荷后试样应变响应随半径的增大而迅速衰减,且卸荷阶段的应变占主体;开挖卸荷后试样中浆液结石体和基质岩块的变形不连续,液结石体的变形大于基质岩块的变形;单液水泥浆充填的注浆帷幕试样抗变形能力强,试样中相同半径处的切向应变与径向应变都明显小于黏土水泥浆充填的注浆帷幕试样;应力水平对试样开挖卸荷响应具有重要影响,应力水平越高,卸荷阶段的变形越剧烈,卸荷阶段的应变占比更高。开挖卸荷后,单液水泥浆充填试样易沿着浆液结石体与预制裂隙的接触面发生开裂,破裂半径为开挖半径的1.2~1.5倍;黏土水泥浆充填试样破坏模式复杂,破裂半径为开挖半径的1.5~2.0倍。研究成果可为井筒水害防治中竖井注浆帷幕设计提供参考。

深厚表土井筒监测及其偏斜规律研究

为研究深厚表土层立井井筒偏斜变形规律,以山东郭屯煤矿主副井为例,采用钢丝基线法对其展开多期变形监测;基于井筒多期监测数据,获取井筒偏斜动态信息,结合地质条件与矿区活动,研究井筒偏斜变形时空特征,分析井筒局部参数变化,对比井筒偏斜差异,揭示深厚表土层井筒偏斜变形规律。研究结果表明:受开采注浆等活动影响立井井筒偏斜时间特征可划分为“增-减-稳”3个阶段,空间特征主要表现为基岩层偏斜较小而表土层呈函数状显著变化,井筒与其表土层处偏斜动态近似相等,井筒最大偏斜区域也趋近于井口处;主副井整体向西北采空区偏斜且存在方位上的差异,井筒东西方向整体偏斜占比97%以上,而南北方向仅在20%以下,其与工作面方向上远近距离高度相关;开采扰动引发的深厚表土层水平位移随井筒高度上升而增大是造成井筒偏斜的主要原因。

下沉式竖井掘进工法在软土地区的应用研究

城市地区的深层地下管网建设产生了大量超深竖井建设需要,而传统施工技术难以同时满足超深竖井施工低影响、高效且节约的需求。为此,本文介绍了一种新型施工技术——下沉式竖井掘进工法(VSM),与沉井工法、地下连续墙围护开挖工法等传统施工方法相比,该工法具有施工速度快、环境友好、工程造价低等优点。通过对VSM工法特点的总结,探讨了基于该工法的超深竖井设计要点。该工法应用于软土地区时,应注意需要满足土体抗隆起稳定性及地基承载力要求。最后,介绍了上海软土地区首个采用VSM工法的超深竖井工程。对该竖井施工过程的监测结果表明,VSM工法在上海软土地区有较好的适用性,竖井开挖施工对周边环境的影响可满足上海地区环境保护等级为一级的基坑变形控制要求。

正井法在水利工程超深竖井施工中的应用

随着水利工程隧洞总里程的增长,高埋深隧洞也逐渐增多,施工竖井已成为特长高埋深隧洞缩短工期、降低工程成本的首选方案。正井法主要应用于特长高埋深隧洞竖井的施工,具有施工工程量小、成本低等特点。本文旨在基于新疆喀双输水隧洞工程竖井建设实例,对正井法的应用进行探讨和总结,以期对其他水利工程中大断面超深竖井的施工提供有益的借鉴和参考。

黄土-古土壤地层深竖井受力变形特征研究

研究目的:为准确认识黄土-古土壤地层条件下的深竖井受力变形特征,以53.5 m深圆形竖井工程为依托,开展竖井侧向土压力、变形、结构内力及周边地层的竖直和水平向变形的系统监测。研究结论:(1)黄土-古土壤地层深竖井开挖过程中,井壁结构整体变形较小,水平变形“先挤出后收敛”,竖向变形“先下沉后隆起”,竖井开挖至设计深度后,15~30 d进入结构受力变形稳定阶段;(2)竖井井壁收敛变形、侧向土压力和结构内力在深度方向上存在拐点,出现在0.5~0.7倍竖井设计深度处,其受力变形指标和土层性质存在良好的对应关系,在古土壤范围内,井壁变形量和土压力明显减小,约为邻近深度处黄土层的40%~50%,古土壤的存在,限制了竖井变形和土压力的发展;(3)黄土-古土壤地层深竖井井壁结构侧向土压力与静止土压力和主动土压力有显著差异,在0~12 m深度范围内,侧向土压力接近静止土压力;12~28 m范围内,侧向土压力接近主动土压力;28~48 m范围内,侧向土压力均小于主动土压力,为其35%~65%;(4)本研究成果可为相近地层条件下深竖井的土压力计算和支护结构设计提供参考依据。

极高水压下微裂隙竖井井底车场硐室堵水注浆施工关键技术——以大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

为有效解决极高水压下微裂隙狭小硐室安全掘进中突水淹井的施工难题,依托大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井井底车场硐室超前堵水施工,针对竖井极高水压(7.6 MPa),地层蒙脱石含量高、可注性差,井底排水能力有限,注浆堵水难度大、要求高等特点,在钻注设备选型配套和设备拆卸吊装、极高水压防突措施、超前堵水启动和结束标准制定等方面进行现场试验研究与应用,得出以下结论:1)提出极高水压下微裂隙深大竖井井底车场超前堵水注浆“合理步距、封堵水流;由外到内、环环相扣;间隔跳孔、锁定水源;增加补孔、局部加强”的原则;2)定制大功率窄体履带式液压钻机并配置无级变速超高压低流量双液泵,满足狭小空间钻机反复拆、吊快速安全施工;3)采用溶液型的改性脲醛树脂,以2~3倍静水压力作为注浆终压,有效解决了地层可注性差的问题,达到了较好的堵水效果;4)通过原位压水试验预测前方涌水量并结合井内实际抽排能力,明确“以堵为主、限量排放”的治水原则,利用钻孔压水试验计算渗透系数并以此来制定超前注浆启动标准,以达到注浆效果的渗透系数确定堵水结束标准;5)确定注浆最优循环长度为25 m,综合施工效率达到最高。

黄金矿山深部地应力测试与分布规律研究

高地应力是深部开采不可避免的难题。为确保新城金矿在高地应力环境下的安全高效开采,采用瑞典LUT地应力测定仪,运用应力解除法对新城金矿-830 m、-930 m、-1030 m中段共计6个钻孔岩芯进行地应力测量,并用LUT-str专用岩体应力计算程序对测试结果进行综合分析,采用赤平极射投影软件绘制出测点主应力方位赤平面投影图,使用线性回归方法,对所测6个测点的应力值进行回归分析。研究结果表明:新城金矿地应力场主要是水平构造应力,矿区围岩含有较多的节理裂隙,巷道开挖后,矿岩较为破碎、易风化,片帮等灾害现象易发生,应在开挖后及时支护。此研究为新城金矿深竖井工程的安全施工、合理支护设计及深部开采支护等提供了基础资料与依据,同时也为类似矿山竖井掘进与矿山开采起到示范作用。

深竖井长距离盾构渣料运输施工技术研究

该技术主要依托珠江三角洲某项目,盾构施工阶段出渣垂直高度为66.78 m,工作井有效直径为30.5 m,盾构隧洞长度为2.926 km,隧洞内径为5.4 m,隧洞坡度为0.5%,主盾构洞身掘进地质多为弱风化泥质粉砂岩,隧洞埋深40~60 m,采用φ6280土压平衡盾构施工。因受工作井深度及空间影响,盾构施工期间渣土运输问题是工程的重难点,研究通过优化出渣方式,改进出渣设备,以达到提高生产效率,节约施工成本,保证施工安全的目的。

深部地层井筒近距离溜煤眼施工及支护参数

深部地层围岩稳定性是矿区安全高效生产的重要影响因素,近距离巷道施工会导致围岩应力相互扰动,造成更严重的破坏。以淮南矿区潘三煤矿主井井筒近距离3.5 m大直径溜煤眼工程为研究背景,首先阐明溜煤眼施工的必要性,并根据弹塑性力学及实际运煤需要分析确定溜煤眼直径,优选反井钻施工工法;细化反井钻导孔、扩孔、完孔及钻机拆除的工艺流程,并针对溜煤眼施工工程设计锚网喷支护参数,选取MSGLW-400型∅22 mm锚杆,间排距800 mm×800 mm,配合双层∅6 mm×1000 mm×1700 mm的钢筋网,喷厚度200 mm C30混凝土进行联合支护,经巷道围岩及主井衬砌结构稳定性观测反馈,支护参数科学有效。

超深竖井整体施工关键技术

竖井施工属于立面作业,施工难度较大,安全风险非常高。水电工程竖井深度大多在200m以内,200~300m施工较为困难,超过300m一般要设支洞分段施工,部份深竖井由于受地形等限制,现场施工很难进行分段实施,只能采取整体施工方案,属于超深竖井施工的范筹。超深竖井需解决的几个关键技术问题:出渣通道,人员、物料运输、混凝土输送以及渗水处理、除雾等。

超深竖井大跨度预制梁板结构施工技术研究

针对超深竖井井口混凝土梁板采用预制工艺,避免了大跨度高支撑体系难题。预制工艺采用免拆模板为UHPC150超高性能混凝土预制板,整体上提高了现场施工安全;预制梁板提前进行预制,不占施工直线时间,从工效上有效提高备仓速度、施工更加便捷;每一步预制件工序严格验收把控质量,从质量上更有利于各工序细节把控,满足设计及规范要求,取得有效成果。

“深孔逆爆法”在开挖竖井施工中的研究及应用

竖井开挖施工面临着复杂的技术挑战和对安全的较高要求,而传统的施工方法已难以满足日益增长的对施工效率和安全性的需求。本文提出一种新型的竖井开挖方法“深孔逆爆法”,通过一次性钻孔和自下而上的分段爆破,优化了施工流程,减少了设备投入和工序交叉,还显著提高了施工安全性和工作效率。在某水库导流洞工程中,深孔逆爆法表现出良好的适应性和可靠性,通过精确的钻孔质量控制和高效的爆破流程设计,确保了竖井的开挖质量,在技术经济指标方面也优于传统方法,为竖井开挖工程提供了一种高效、安全和经济的新施工方法。

四象限高压变频器在亚洲第一深立井上的应用

本文介绍了新风光电子科技股份有限公司生产的四象限高压变频器在亚洲第一深立井提升机上的应用情况,通过变频主从控制,提高了矿井绞车的控制水平,达到了节能降耗的目的。

富水软弱复杂地层超深竖井施工技术

以韩江榕江练江水系连通后续优化工程盾构工作井为例,分析了富水软弱复杂地层超深竖井施工的重难点,对地下连续墙成槽、超深竖井开挖、内衬墙结构施工等关键工序提出针对性施工关键技术措施,提高了盾构工作井施工质量,相关技术可为类似工程施工提供借鉴。

超小型埋弧自动横焊机在竖井压力 钢管焊接中的应用

总结了超小型埋弧自动横焊机设备在中东抽水蓄能电站500 m级深垂直竖井压力钢管现场安装焊接中的应用技术,重点论述了超深竖井井内使用埋弧自动横焊机具有的优点及焊接工艺方法,所取得的经验可为其他同类型水电站竖井压力钢管安装焊接施工提供借鉴。

方形断面深竖井滑模施工测量控制技术

以往抽水蓄能电站竖井衬砌多为圆形断面,为一井一室,且混凝土衬砌结构简单,梅州抽水蓄能电站高压电缆竖井开挖断面呈矩形断面,结构较为复杂的一井多室混凝土衬砌结构,且竖井中含有对结构要求较高的电梯井。以广东梅州抽水蓄能电站高压电缆竖井为例,竖井采用一井多室混凝土衬砌,介绍了矩形断面深竖井施工测量放样测量控制技术。

700m级大断面超深竖井正井法施工凿井设备选型及应用

北疆供水二期工程总长540 km,隧洞占总长度的95.6%,均为深埋超特长隧洞,对该输水隧洞工程中大断面超深竖井正井法施工凿井设备选型及应用技术进行总结,通过对竖井提升系统相关设备选型对比分析研究,形成一套水利行业超深竖井施工设备选型的技术理论知识。