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。

基于不完整井非稳定运动的立井井筒涌水量预测研究

针对立井掘进期间采用“大井法”预测井筒涌水量与实际情况相差较大的问题,以黄蒿界煤矿回风立井为研究对象,分析了勘探时期“大井法”井筒涌水量预测结果产生偏差的原因,结合延安组含水层实际水文地质条件,选取与其相适应的地下水向承压水不完整井非稳定运动的公式对立井涌水量进行了预测,预测结果表明,初期井筒涌水量较大,为131.98 m^(3)/h,但衰减较快,1 d内可衰减61%,至51.66 m^(3)/h,之后涌水量衰减较慢,趋于稳定,井筒涌水量预测结果与黄蒿界煤矿实际井筒疏降水量较为接近,说明该方法预测精度相比“大井法”更高。

兰陵县会宝岭铁矿变质岩裂隙含水层放水试验技术探讨

本文采用井下水文地质钻探及放水试验技术查明了会宝岭铁矿-410m~-760m标高井筒施工中出水点位置、岩性特征、水压、地下水导水通道及补给来源等水文地质成果;根据放水试验成果计算各涌水段水文地质参数,开展井筒施工涌水量预测,为井筒施工提出防治水建议,并为深部矿体开采提供重要的水文地质资料,也为沉积变质岩型铁矿床深部探水技术进行了讨论。

深隧排水系统水舌对冲式入流竖井设计研究

竖井是深隧排水系统的重要组成部分,传统交错板竖井的水舌交替撞击井壁,易引起受力不平衡及不利振动。研究提出一种水舌对冲式交错板竖井,归纳出估算其基本参数的经验公式,通过实例设计及CFD模拟,分析了其流态特征、消能机理和效果,并总结了几点入流竖井设计基本原则,以期为今后竖井设计提供参考。结果表明:水舌对冲式交错板方案过流能力充足,正常运行下水流不堵塞通气孔,水舌对冲消能效果好,结构受力平衡;底部筛孔水垫相配合,保证竖井与主隧道水流衔接平稳;随着入流量减小,竖井消能率增大。

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。

Visual Modflow模型在白涧铁矿区矿井涌水量预测中的应*用

在分析确定白涧矿区水文地质边界条件的基础上,运用实测资料对Visu-almodflow模型进行识别和验证,同时修正了含水层的参数,修正后的模型较为可靠,可用于白涧矿区涌水量的预测。依据矿区奥灰含水层边界条件和渗透系数的不同,设计了-200 m和-400 m水平面不同边界及渗透系数三个方案对矿井的涌水量进行预测。结果表明:方案2的涌水量比较合理,能较真实的反映白涧铁矿矿体分布区水位疏降至-400 m时的涌水量情况,预测其涌水量为7 505 m3/h。

立井井筒特大涌水封堵技术研究与应用

为解决立井普通法施工过富含水地层时的涌水淹井事故,以五举煤矿主立井特大涌水为研究背景,研究了"静水位下施工混凝土止水垫"和"工作面深孔预注浆"的涌水治理方法及其相关施工材料与技术装备。该技术工艺成功封堵了145.64m深水下高达360.97m3/h的井筒涌水,实现了被淹井筒的快速恢复,并顺利通过富含水地层,为相似地质条件下的淹井事故治理提供了科学指导。

化学注浆防治立井二次涌水透明土试验研究

为了研究立井工作面化学注浆浆液的扩散机理,采用新型透明土模型及无损光学观测技术,并设计了化学注浆模拟装置,利用激光与CCD相机完成了透明土模型内部的渗透注浆过程可视化。图像结果显示化学浆液在重力作用下呈"梨形"扩散,即垂向扩散距离大于横向扩散距离,与传统"球形"扩散理论有所不同。以在建的核桃峪煤矿立井为例,依据模型试验结果提出了化学注浆治理立井工作面二次涌水的注浆孔设计方法,即偏安全考虑减小群孔间距。工程施工结束后,整个井筒工作面涌水量由施工前大于30 m^3/h降到小于3 m^3/h,堵水率达90%,达到了防水堵漏的要求。

大涌水量千米深井主排水系统设计问题探讨

在矿井的主排水系统中,排水高度超千米,涌水量巨大,水温高,矿井涌水有腐蚀性等均为排水设计的恶劣工况,尤其是在数个恶劣工况并存的条件下,设计中要考虑和注意的问题很多。文章针对类似复杂条件下主排水系统设计中需要考虑或注意的问题进行了探讨。主要探讨了水泵选型怎么考虑高水温、高海拔、腐蚀性水质、电机功率等因素的影响;对吸程影响很大的情况下,怎么考虑排水系统的设计;在总排水功率很大的情况下,泵房散热问题的考虑及设计方案;以及系统排水管路数量确定,管路系统的设计要考虑的因素等。文章以数个恶劣工况并存的新庄矿为例,对相关问题考虑后的系统设计进行了论述。

井筒涌水量预测方面存在的问题与对策探讨

井筒涌水量预测对矿井设备的选型、建设速度和投资成本等都有着到重要的影响。在分析近年来国内大量新建矿井井筒掘进实际涌水量与井筒检查孔预测涌水量误差较大的基础上,针对传统的预测方法("大井法"和比拟法)存在的预测方法缺乏创新、预测基础数据收集不够全面、预测精度欠佳的问题,提出了完善传统预测方法,加强深部含水层岩石均匀性研究,重视施工设计、提高施工质量,建立勘查单位、矿井设计部门和生产建设部门间的沟通协调机制,正确对待预测结果,树立防范意识的对策。

苍峄铁矿带苍山县沟西-西官庄矿区沟西矿段(凤凰山铁矿)主井井筒检查孔水文地质特征分析

苍峄铁矿带苍山县沟西-西官庄矿区沟西矿段,又称凤凰山铁矿,为隐伏的鞍山式低品位铁矿,矿区水文地质条件属于中等型。对施工的主井、副井、进风井、东风井和西风井井筒检查孔进行了水文地质编录和分层抽水试验,以主井井筒检查孔为例,划分了4层含水段,求得了各含水层的水文地质参数,对荒径涌水量进行了预测;基本查明了井筒检查孔的含水性等水文地质特征,确定了注浆段,为矿山立井防治水方案提供了设计依据。

R/S分析方法在矿井涌水量预测中的应用

介绍了R/S分析方法的基本原理与操作步骤,并采用该方法,对山西省某矿区矿井涌水量时间序列进行了分析,结果表明该矿井涌水量预测系统现在或未来的状态均与前5个月状态持续相关。

引水隧道井检孔水文地质特征及井筒涌水量预算

在分析井检孔水文地质特征的基础上,对井筒充水因素进行了论述,认为第四系松散层孔隙水和秦岭中亚群上部基岩裂隙水是井筒的主要充水水源,也是井筒涌水量的主要组成部分。采用地下水动力学公式法对井筒涌水量进行了预算,其结果可作为井筒各含水层设计疏水降深状态下的正常涌水量和最大涌水量使用。

新庄矿主井井筒涌水量预算

新庄矿主井井筒穿越多个含水层,各含水层富水性强弱不同。为了给建井设计和施工提供可靠的水文地质参数,利用新庄矿井主井井筒检查钻孔抽水试验资料,根据地下水动力学原理,采用"潜水完整井"、"承压转无压完整井"、"井壁进水非完整井"和Theis公式准确地预算出主井主要含水层的井筒涌水量。

改进型化学浆液在钱营孜煤矿副井井筒防水堵漏中的应用

钱营孜煤矿副井立井已进行过多次注浆治理,但其涌水量仍高达10 m3/h。针对目前井壁可注性差,如再进行注浆将面临注浆压力高、难度大等问题,提出了采用改进型化学浆液注浆防水堵漏的施工方案。改进型化学浆液为固砂溶胶,该浆液由十余种化学材料配制而成。在系统分析了井筒水文地质工程地质条件后提出了适宜的施工方案。在方案实施中不断进行施工参数动态优化。最终实现注浆后涌水量仅为0.32 m3/h,堵水率高达97%。

冻结立井壁后出水分析及处理

内蒙长城一矿东区风井采用冻结法凿井。冻结停机1个月后,井筒向下掘进时,冻结段井壁后面出现涌水,涌水量最大达60m3/h,影响施工安全。根据对壁后出水原因的分析,找到了导水通道位置。然后施工壁后探水注浆孔,采用化学注浆材料马丽散E,对导水通道进行封堵;只用了5d,就封堵住了壁后涌水,收到了预期效果。

川气东送宜昌长江隧道穿越工程北岸竖井涌水量预测

文章在分析川气东送工程宜昌长江隧道穿越区域地质条件的基础上,重点论述了北岸竖井段的水文地质条件及其与长江水位的水力联系,正确地预测北岸竖井枯水期和汛期的涌水量,为隧道竖井的设计与施工提供了可靠的依据,其分析方法对今后类似工程也有很好的借鉴意义。

井筒出水涌砂灾害机理及防治

井筒发生出水涌砂灾害,将严重威胁整个矿井安全。以近年来我国发生的典型井筒水砂灾害为背景,系统分析了井筒发生水砂灾害的原因、影响因素、过程及危害,提出了井筒水砂灾害防治措施,可为井筒水砂灾害防治提供借鉴。

魏墙井田副斜井涌水量的求解

井筒涌水量是矿山建设和生产过程中单位时间内流入井筒的水量,是矿山设计部门确定排水设备和制定防治水措施的主要依据。井筒涌水量准确的预测对于防止矿井突水、淹井等矿山恶性事故、降低生产成本、保障矿山安全生产具有重要意义。本文以魏墙井田副斜井涌水量计算为目标,利用已有抽水试验资料确定了副斜井所在地层水文地质参数,采用不同的计算方法对比求解了副斜井涌水量,为井田进一步工作提供重要参考。

正益煤矿5号煤层回采工作面涌水特征研究

为掌握正益煤业开采5号煤层期间矿井充水特征,采用数值计算、数值模拟、现场监测等手段对工作面涌水特征进行研究,确定导水裂隙带发育高度为20 m,底板塑性破坏深度为7.5 m,底板突水系数为0.026 MPa/m,底板奥灰承压水无突水危险,确定矿井正常涌水水源为上覆二叠系下统山西组砂岩裂隙含水,预测工作面最大涌水量为271 m^3/h,研究成果为矿井水害的防治提供基础技术资料。