露天矿地下水控制技术及对边坡稳定性的影响

我国富水露天矿多且涌水量大,若矿山地下水或边坡处治不当,将面临着“水患难止、边坡难固、有矿难采”的窘境。为解决露天矿遇到的水患和边坡失稳的问题,基于我国露天矿先后发展的垂直疏水孔、水平疏水孔、坑下大口径疏水孔和井群疏水等抽排方式,坑底泄水巷、基坑降水和辐射井疏干等疏放方式以及钻孔注浆帷幕、地下混凝土连续墙帷幕、钻孔咬合桩帷幕、防渗膜帷幕等截水帷幕和地层回灌水帷幕等多种地下水控制技术;开展了不同露天矿地下水控制技术对地下水位、端帮边坡岩土体力学性质变化、坡体应力变化和边坡稳定性系数影响的研究,分析了截水帷幕作用下地下水位抬升与边坡稳定性变化规律。研究结果表明:通过抽排方式、疏放方式将露天矿山地下水疏干或疏降可有效降低地下水位,减少边坡岩土体含水率,提高边坡岩土体黏聚力和内摩擦角,减小坡体的静水压力和水平推力,整体提高边坡稳定性系数,但大量疏排地下水又造成水资源的浪费和污染;截水帷幕能够解决疏排降水造成的地下水位下降幅度太大、疏排水量巨大、水资源浪费和污染的问题;在截水帷幕作用下,露天矿截水帷幕外侧水位不断抬升,引起截水帷幕外侧边坡岩土体含水率增加、黏聚力和内摩擦角减小、坡体的静水压力和水平推力增大,而截水帷幕内侧边坡岩土体含水率减小、黏聚力和内摩擦角增大、坡体的静水压力和水平推力减小,从而引起露天矿边坡稳定性系数略有降低;通过截水帷幕可以控制露天矿边坡地下水位,进而保持边坡岩土体力学参数在合理范围,维持边坡稳定性系数在安全区间,实现露天矿地下水资源保护与边坡安全的平衡。

西南地区急倾斜薄煤层充水采空区地面注浆堵水工艺研究及应用

针对金沙水电站蓄水区南岸的相关煤矿采空区的治理,选择帷幕注浆堵水为治理方案。通过钻孔将水泥浆充填采空区及其上部裂隙,切断金沙江与矿井之间的径流通道,其中帷幕孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆注浆工艺,一般注浆孔采用水泥浆单液注浆工艺。室内凝结时间检测试验的结果中,水泥浆的终凝时间随着水灰比的增大而逐渐从500 s以上下降到20 s左右,根据试验结果确定了合适的水泥浆配比。注浆堵水质量检测得到4组水泥芯体的采空区无侧限抗压强度均值分别为1.21、1.21、1.36、1.29 MPa,注浆段波速值为365~384m/s。抗压强度大于1 MPa,横波波速大于350 m/s,表明注浆堵水工艺实施后的质量评价结果整体满足要求,具有可行性与实用性。

煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理及应用

我国西部煤矿斜井井筒在富水松散层段大多发生渗漏水现象,有时甚至存在涌水溃砂风险,影响煤矿安全生产。为科学指导斜井过动水砂层防治水工作,以曹家滩煤矿主副斜井过动水砂层帷幕注浆为工程背景,借助有限元数值模拟软件建立了动水砂层帷幕注浆扩散封堵模型,探究了煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理,结合具体治理区域,优化了动水砂层帷幕注浆参数及工艺,并进行了现场效果检验。研究结果表明:随着动水流速和注浆压力的增大,浆液顺水流方向扩散特征明显;注浆压力0.5MPa,动水流速0.3m/s时,顺水流方向浆液扩散半径增至1.83m;随着帷幕内壁与井筒外壁间距的增大,井筒围岩变形破坏范围逐渐远离井筒外壁,治理区域间距设置应不小于12.5m;注浆参数及工艺优化后,主副斜井治理段水量分别衰减85.6%和82.7%,治理效果显著。本文研究成果有助于解决动水砂层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。

截水帷幕渗透系数计算方法

截水帷幕作为一种有效阻隔或减少地下水入渗的防治水技术,近年来不断被应用于地下开采煤矿和露天开采煤矿。受接缝、夹层等质量缺陷的影响,截水帷幕一般需要通过计算渗透系数来评价工程防渗性能,渗透系数的大小可直接决定截水帷幕防渗质量。以扎尼河、元宝山露天煤矿、朱仙庄煤矿截水帷幕工程为例,采用围井抽水试验、完整井抽水试验、降水头注水试验、钻孔压水试验、岩心渗透性试验5种方法计算了截水帷幕渗透系数,并提出了5种计算方法的应用特点与适用条件。结果表明:各计算方法所得渗透系数虽存在差异,但能够相互验证;抽水试验、注水试验、岩心渗透性试验较适用于露天煤矿墙体式帷幕,钻孔压水试验则更适用于检验地下开采煤矿注浆帷幕防渗性能;5种方法能够分别从点、线、面、体4个不同角度计算截水帷幕渗透系数,全方位检验帷幕墙接缝与浇筑质量;多种方法结合应用可以更为全面地验证截水帷幕渗透系数的准确性。

煤矿区复合地层等厚度水泥土截水帷幕性能的影响因素试验研究

为了研究水泥掺量、综合水灰比、地层特征等因素对煤矿等厚度水泥土截水帷幕性能的影响,开展了等厚度水泥土帷幕原理分析、帷幕性能影响因素分析等厚度水泥土试验和性能测试,确定了关键影响因素,得出了复合地层等厚度水泥土参数,并进行了现场示范应用。研究结果表明:等厚度水泥土截水帷幕性能的影响因素主要为岩(土)体性质、地下水特征、水泥胶凝材料、混合过程和养护条件;岩(土)体性质和水泥掺量是影响墙体质量的直接因素,水灰比和养护周期是保证墙体质量的关键因素;当地层自身强度较高、颗粒级配较好,等厚度水泥土强度高,渗透系数小;根据影响因素确定示范工程的水泥掺量为25%、综合水灰比为1.2∶1、地层为复合地层材料。骆驼山煤矿缓坡斜井井筒复合地层渗漏段治理结果显示,采用3步施工法工艺构筑的斜井外侧截水帷幕墙体质量好,现场试样28 d抗压强度为5.3~31.8 MPa,渗透系数为0.005×10^(-7)~0.2403×10^(-7) cm/s,井筒涌水量由16.8 m^(3)/h降低至1.6 m^(3)/h,较治理前减少了90.5%。

某富水砂层深基坑悬挂式止水帷幕评估与研究

针对某富水砂层基坑体量大、边界长、紧邻天然基础大断面管廊(结构变形控制要求高)的特点,采用多种方式获取了准确的富水砂层参数,并进行了悬挂式止水帷幕情况下管廊的沉降研究及评估。采用超深静力触探判定砂层密实程度,获得准确的力学参数并据此快速评估降水对周边地表沉降的影响;通过现场抽水试验进一步获得富水砂层的水文参数并验证沉降数据;然后采用获得的力学参数及水文参数,通过有限元计算精确分析不同止水帷幕深度情况下基坑降水对综合管廊变形的影响;最后,针对三轴搅拌桩在密实砂层钻进速度慢、工效低的问题,通过优化桩长及适当的设备改造,确保了顺利施工。本项目为富水砂层基坑止水帷幕的优化设计、施工提供了一套可行的评估思路,可为类似深基坑工程提供借鉴经验。

超深MJS工法在岩溶发育区截水帷幕中的应用研究

MJS工法引入国内后其适用范围不断扩大,加固深度从30m加大到60m左右。当周边环境敏感、深度较大时,可采用MJS工法施做截水帷幕。既有工程中未见MJS工法用于灰岩溶洞区截水帷幕的案例,文章以广州地铁某车站为例,详细介绍岩溶发育区57m深垂直MJS工法截水帷幕的设计、施工以及施工过程中异常情况的处理。研究应用实践表明:(1)提前处理溶土洞及裂隙是保证岩溶区MJS工法桩加固效果的必备措施;(2)MJS工法具备孔内强制排浆功能,其施工对围护结构变形、支撑轴力的影响均较小;(3)围护结构底部未嵌入稳固的岩层时,围护结构测斜数据应根据顶部水平位移监测值进行校核修正。相关研究成果可为岩溶发育区MJS截水帷幕的应用提供参考和借鉴。

止水帷幕深度对基坑地下水渗流场的影响研究

为研究长江I级阶地富水地层不同长度帷幕内降水对帷幕外承压水的影响程度,本文基于武汉市江岸区某医院综合楼工程,通过工程试验数据,在采用部分落底式止水帷幕和部分悬挂式止水帷幕的情况下,研究帷幕内单井、群井试验引起帷幕外水位的变化幅值;并运用有限差分法软件Visual Moldflow模拟分析几组试验帷幕内降水井降水幅度相同情况下帷幕外观测井水位变化。对比分析帷幕外模拟观测井水位和实测观测井水位变化,结果表明采用落底式止水帷幕和40m深悬挂式止水帷幕相结合的方案,可有效减少基坑的涌水量;40m深悬挂式止水帷幕外水位下降引起的地层变化可控,可以满足敏感建(构)筑物变形安全,同时减少施工难度,显著提高施工进度。理论、试验和现场实施结果对类似工程具有较好的参考借鉴作用。

基于等厚度水泥土帷幕的斜井井筒水治理技术研究

为解决我国西部地区松散层和浅部风化基岩层含水丰富导致的斜井井筒过富水松散层段在井筒施工缝、混凝土接茬、井壁裂缝位置发生渗漏、恶化井下作业环境、降低作业效率、增大井下排水负担和费用、影响煤矿的安全生产的问题,从保护地下水资源和井筒安全运营的角度出发,分析了煤矿斜井井筒渗漏水特征和现有的疏排水、壁后注浆、旋喷桩、帷幕注浆等治理措施,研究了斜井井筒渗漏水层位等厚度水泥土帷幕原理和结构、参数选择依据、帷幕构筑方法,测试分析了地层条件、综合含水率、水泥掺量等因素对水泥土帷幕性能影响,并进行了现场示范应用。研究结果表明:煤矿斜井井筒渗漏水位置大多发生在底板、腰墙和二者接缝处,涌水量数十至数百立方米每小时,有的甚至发生涌水携砂情况,危及井筒安全;等厚度水泥土帷幕通过横向切削、回撤切削搅拌、喷浆搅拌成墙3个步骤将混合均匀的地层材料与水泥浆液在煤矿斜井井筒外侧地层中形成上下厚度均匀、接头数量少、截水率高的等厚度水泥土墙体,有效阻隔斜井井筒与外侧松散层、风化基岩之间的水力联系;等厚度水泥土帷幕的强度与水泥掺量正相关,渗透系数与水泥掺量负相关,黏土地层的水泥土帷幕性能弱于黄土、细砂等地层;示范应用现场的帷幕原状心样抗压强度8.62 MPa,渗透系数2.69×10^(−8) cm/s,井筒涌水量由16.8 m^(3)/h降至1.6 m^(3)/h左右,较治理前减少90.5%,取得良好应用效果。此方法可解决我国西部富水松散层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。

止水帷幕-重力坝组合式基坑支护设计与施工

随着城市建设高速发展,用地日益紧张,建设工程不断向深基坑的趋势发展,本工程以北支江水上运动中心项目地下室基坑支护和降水工程为例,介绍止水帷幕-重力坝组合支护方式在基坑工程中的应用及其施工方法,总结基坑支护在EPC项目实施过程中的设计优化及施工质量控制要点,经施工验证,可以达到支护、止水和保证基坑施工安全的目的。

露天煤矿截水帷幕“七位一体”效果检验方法体系

为实现露天煤矿绿色安全高效开采,截水帷幕作为1种节能降碳、保水采煤的新技术,不断应用到露天煤矿中。露天煤矿截水帷幕属于地下隐蔽工程建筑,其建造质量直接关系到截渗减排效果。以扎尼河、元宝山露天煤矿截水帷幕为例,归纳总结了截水帷幕效果检验方法,提出了声波透射法、取心验证法、抽(注)水试验法等7种效果检验方法,构建了应用于截水帷幕建造不同阶段、定性定量相结合的“七位一体”效果检验方法体系。“七位一体”效果检验方法体系可以全方位检验墙体浇筑完整性,获取墙体渗透系数,判断墙体渗漏范围,评价帷幕生态效应,为墙体渗漏修复提供参数依据,为评价截水帷幕的截渗效果提供技术支撑。

倾斜止水帷幕复合土钉墙支护结构受力变形特点分析

本文首次对倾斜帷幕复合土钉墙支护结构受力变形特点进行研究,通过建筑基坑支护技术规程计算方法和有限元法对帷幕水平倾角β=90°、84°、74°、64°复合土钉墙支护结构进行计算分析。结果表明:β=84°~74°时,倾斜帷幕复合土钉墙支护结构在减少支护土压力、减少支护结构水平位移和竖向沉降方面效果明显,而β=64°时,效果已经不明显。倾斜帷幕复合土钉墙支护结构水平倾角β宜为84°~74°。同时将β=84°倾斜帷幕复合土钉墙支护结构应用于实际工程,其坡顶最终水平位移、竖向沉降均小于现行规范和标准要求。本文可为该类支护结构的应用提供参考数据。

薄层灰岩浅截帷幕注浆技术在柴汶河流域地表老空一体化治理中的应用

新汶矿区主要开采2、4、6、11、13、15号煤层,已有近80年的开采历史,目前有良庄煤矿、孙村煤矿、协庄煤矿和华丰煤矿等生产矿井。长期的开采形成了大面积分布的采空区,尤其是在矿区浅部,近煤系露头处地表水—第四系水—老空水具有密切的水力联系,柴汶河自东向西流经煤系露头,汛期涌水量增大成为矿井重要的补给水源,对矿井安全造成了很大威胁。2007—2014年,新矿集团采用河床铺底、砌坝护坡、修筑矸石大坝、回填取土采沙坑以及采空区注浆充填等手段,对柴汶河及其支流进行长期治理,先后投入近3亿元资金,治理取得了显著效果,沿河矿井汛期涌水量明显减少。但近煤系露头处地表水—第四系水—老空水仍有一定水力联系,为防止地表水由采空区域渗漏或泄露井下,有效堵截过水通道,新矿集团协庄煤矿实施了东翼注浆封堵工程,消除柴汶河与矿井浅部水平水力联系,以减小矿井浅部涌水量,取得了较好的效果。

以太广场沉降分析与复合式截水帷幕施工技术

以太广场是外商投资兴建主管的一中高级商业写字楼,它位于广州地铁二号线越秀公园站东侧。在越秀公园站施工期间,引起了以太广场沉降变形,致使广场内部大堂地板砖和广场前地坪开裂。根据施工过程中的水位变化、建筑物沉降及水平位移等监控测量数据,分析了施工对以太广场沉降的影响;同时,简单介绍了针对不同地质对象采取的摆喷帷幕和注浆帷幕组成的复合式截水帷幕施工技术。

关于深层搅拌桩止水帷幕几个问题的探讨

推导了深层搅拌桩止水帷幕水泥掺入比计算公式。简要地对比分析了相邻桩之间不同视搭接宽度的两种方案。提出了仅考虑主动土压力作用情况下止水帷幕厚度计算方法。给出了止水帷幕与支护桩之间的距离及桩间土保护措施的建议。

模糊综合评判在基坑截水帷幕方案选择中的应用

不同的基坑支护方案的施工成本、工期以及对周围环境的影响可能完全不同,因此多方案的优化选择是我们经常需要面对的问题。采用模糊综合评判能有效克服不确定性因素的模糊性对不同方案对比的影响,把不同方案的各种定性指标定量化处理,使方案优化选择更加科学有效。本文在成功应用于银河星辰花园基坑截水帷幕方案优化选择的基础上,对不同模糊运算模型进行了对比,对定性指标定量化处理提出了相应的解决办法。

高含水油田预分水技术现状及发展趋势

目前,国内大部分油田都已进入高含水期,造成了污水加热能耗高、系统处理负荷高等问题。首先介绍高含水采出液给油田生产带来的危害,其次针对危害,重点详述了国内外几种常用的预分水处理技术,最后对预分水技术发展趋势进行了分析。分析认为,随着高含水油田的增多,高效预分水装置会逐渐向各种技术的一体化、小型化、低投资和低成本方向发展,将预分水与污水除油合二为一,减少污水流动环节,从而有效降低后端油水处理系统负荷、能耗及运行成本。

咬合桩止水帷幕在PBA暗挖隧道中的应用研究

结合北京地铁某线暗挖隧道咬合桩落底式止水帷幕试验工程,研究洞桩法暗挖隧道洞内有限空间条件下,塑性混凝土与钢筋混凝土咬合桩止水帷幕施工技术可行性,采用数值模拟、抽水试验等手段验证咬合桩帷幕的止水效果。结果表明:咬合桩渗透系数k=8.6×10^(-7)cm/s,满足设计要求,有良好的止水效果;帷幕实施前后稳定涌水量由2129 m^(3)/d变为6.8 m^(3)/d,止水效果明显;抽水试验前后外观测井水位标高无明显变化,现场开挖无渗水。研究成果验证了该技术方案及施工工艺满足工程建设需要,可为今后类似工程的设计和施工提供借鉴。

我国矿区注浆帷幕截流技术的研究与应用

针对我国大水矿床开采中因地下水所造成的危害及环境破坏问题,产生了注浆帷幕截流技术,它已成为我国大水矿山地下水防治的一项主要技术。本文在总结我国大水矿山使用注浆帷幕截流技术的基础上,对帷幕防渗标准、帷幕结构、注浆孔施工、造浆及注浆系统、注浆参数等提出了建设性意见;同时也指出了矿区帷幕注浆技术的选用条件。

复杂环境下超长深基坑工程实例研究

深基坑工程长近百米,周边环境复杂,施工作业条件差,结合工程设计留设的后浇带,采用适合的支护结构体系、止水帷幕技术、土方开挖方法,加强施工监测,着力于减少对周边环境的不利影响,为类似条件的深基坑工程的施工提供了有益的经验。