超深基坑岩溶超大突涌水封堵抢险治理技术

在岩溶地区开挖超深基坑,当岩溶埋深较小且地下水较丰富时,基坑易发生底部突水、涌泥、涌砂等险情,严重时可造成基坑坍塌,直接影响周边环境安全。在地质条件复杂、岩溶发育、突涌水量大且险情紧急的情况下,外围帷幕注浆结合内部突涌水点反压封堵的常规封堵抢险方法见效慢、耗时久、成本高,突涌水无法快速封堵,险情无法快速排除。为此结合广州市综合交通枢纽地铁车站35m深基坑底部岩溶发生1000m3/h超大突涌水抢险工程,采用双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术,在基坑内对突涌水点直接进行钻孔注浆封堵,利用囊袋保证双液浆可快速凝固,第1层囊袋封堵钻孔和涌水点,第2层囊袋封堵钻孔旁的岩溶孔洞、裂缝等,上下层囊袋互相补充,并对溶洞底进行双液注浆堵漏,防止浆液流失。工程实践表明,治理大涌水量、高水压的基坑岩溶突涌水时,双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术具有易操作、直接、快捷、针对性强的特点,可实现快速有效注浆、快速抢险的目的。

基于模糊综合评判法的区域治理效果评价方法研究

区域治理技术目前已广泛应用于华北型煤田深部煤层底板隔水层加固,治理效果评价主要采用突水系数方法,没有考虑治理工程质量。采用九分度法建立了治理效果评价的4个一级评价指标和15种二级评价指标的权重,并且给出了治理效果评价的模糊综合判别等级标准,大于等于0.63为合格,小于0.63为不合格。将评价方法应用于邢东矿-980m以深区域奥灰探查治理效果评价,综合评价等级M的量值为0.947,评价等级为合格,与实际矿井涌水量观测结果结论一致。

超深基坑内贯入承压水层管桩抗突涌处理方法研究

结合上海某地铁车站超深基坑工程在旧厂区的施工实例,介绍一种超深基坑内贯入承压水层管桩抗突涌的处理方法,通过采取全回转全套管钻机拔桩、RJP工法旋喷桩加固封底、应急减压降水等处理方法,保证了超深基坑工程的安全,可为今后类似工程的施工和设计提供借鉴。

某浅埋富水隧道涌水成因及处治技术研究

为研究某隧道围岩突涌水问题,通过对比分析现场施工记录和相关监测数据,初步得到涌水成因并提出处治措施;此外,通过建立数值模型进行对比分析,并结合现场实测数据验证了处治措施的有效性。相关结果表明,软弱围岩体、地下水和降雨是发生隧道涌水的重要原因;采用隧道超前钻孔排水和围岩周边注浆的相结合的“先排后堵”措施可以有效控制围岩变形和涌水量。

底板承压水上底抽巷破坏特征及控制技术

针对承压水上掘进底抽巷易导致底板突水事故,底抽巷层位选取不合理将造成瓦斯抽采效率低的问题,以古汉山煤矿1508工作面底抽巷为工程背景,通过分析底板突水发生机理及其围岩塑性区分布特征,确定底抽巷合理的布置层位并提出围岩协同控制技术。现场试验表明,底抽巷围岩不均衡的塑性区明显使底板隔水层厚度变小,底板突水危险性高。底抽巷在垂向上距煤层底板12 m,水平方向上内错回采巷道8 m。采用以增强锚网索锚固体系能力、底角岩层稳定性及其护表能力为主,局部区域进行注浆加固为辅的综合方法对底抽巷进行治理。试验期间,底抽巷顶底板变形233 mm、两帮变形量变形209 mm后基本稳定;瓦斯抽放孔采出率得到明显提高,确保了工作面安全开采。

峰峰矿区突水特点及定向水平井封堵技术研究

煤矿底板突水常采用注浆封堵治理方法,而受开采历史技术条件的限制,遗留了很多传统方法无法封堵的突水点,时刻威胁矿井的安全生产。基于峰峰矿区的水文地质特征,对各突水点进行分类,分析突水的主要影响因素。通过数值分析和现场实践,研究了灰岩含水层浆液扩散规律,确定了适合峰峰矿区的堵水材料参数。研究表明,峰峰矿区突水事故由多种因素耦合作用引起,主要突水水源为大青灰岩水和奥陶系灰岩水,大型及特大型突水占比接近50%;突水通道以底板采动裂隙和正断层断裂带为主,采用定向水平井封堵时,水平段应距断层面小于30 m,充填骨料粒径范围宜为1~40 mm。提出的水平井“查—钻—注—检”快速封堵突水点方法应用于牛儿庄矿特大型突水点残余水量治理中,彻底有效封堵了突水通道,为我国大水矿区老突水点的高效封堵治理提供了技术手段。

地铁车站基坑上跨既有大型岩溶塌陷区处理措施研究

在我国大规模的地铁基坑建设中,很多城市面临岩溶地质带来的基坑突涌水、地面塌陷等灾害,但基坑上跨既有大型岩溶塌陷区则较为罕见。综合采用地质钻探、抽水试验等方式逐步探明广州地铁某车站岩溶塌陷区地质、水文情况。经研究分析、方案比选,采取基底渗漏水通道封堵为主、墙底渗漏水通道封堵为辅的处理措施。基底渗漏水通道采取满堂红三轴搅拌桩加固20 m厚,使预估涌水量减少92%;墙底渗漏水通道采用57 m深MJS(全方位高压喷射)桩封堵。基底渗漏水通道封堵以塌陷区中心为重中之重,同时也需处理砂层直接覆盖于灰岩上方的区域。

天窗补给型衍生式矿井动力突水模式及其评价与治理技术

中西部煤炭资源富集程度最高,开发条件优越,随着开采效率的逐步提升,高强度大采高的开采模式对地下水系统的扰动程度也随之增加,特别是导水裂隙带发育范围之外含水层的地下水在煤层开采中逐渐参与到矿井涌水过程,此类模式导致了矿井涌水预测偏差大、水害危险性评价不准确和水害治理措施不明确等一系列问题,为当前的矿井水害防治带来了极大隐患。初步总结了一种衍生式动力突水模式,即随着煤层开采,顶板覆岩破坏导致地下水系统的演化会诱发新的灾害源,从而导致不同形式的突水模式。其内涵是将定义衍生式动力突水模式的基础从传统的开采前静态分析转变为考虑采矿全周期内变化的动态评价。矿井衍生式动力突水模式可初步分为三大类,分别是“天窗补给型”、“离层灾害型”和“导水通道增渗型”。此次主要针对“天窗补给型”衍生式动力突水模式进行初步探讨,以近些年高强度大采高的浅埋煤层矿区——陕西榆神矿区为例,深入探讨了“天窗补给型”衍生灾害的孕灾条件。通过补充分析间接充水含水层富水性和水力联系强度实现对顶板含水层涌(突)水危险性的综合评价,提出了灾害衍生模式的评价方法体系。通过开采方式的转变,构建了“三查、一定、两验证、两跟踪”的主动防治体系;通过采前多目标疏降和采后局部注浆治理构建了被动防治体系。通过进一步细化矿井涌(突)水致灾模式,优化了评价体系,建立了综合防治技术,为生态脆弱区的地下水资源保护与矿井安全低碳开采提供依据。

山区复杂地形深埋特长隧道涌水处治技术

宁会隧道在穿越复杂山区突遇涌水。经过分析涌水量监测数据,并综合运用物探、钻探等探测方法,明确了岩溶形态和位置,证实了降水对洞内涌水的补给。为减少涌水突泥事故不利影响,提出了迂回左线施工的后期施工方案,提高了右洞停工时的隧道施工进度。

基于检测及数值计算的运营岩溶隧道涌水综合处治研究

涌水是运营岩溶隧道的常见病害。重庆某运营隧道岩溶段涌水病害反复出现,虽然采用了多种常规病害处治手段,但效果均不佳,严重威胁了隧道的运行稳定和行车安全。为了根治岩溶隧道运营期突涌水问题,利用多种隧道病害检测方法(包括地质雷达、外观、二次衬砌净空断面、数值模拟等)进行综合检测,结合实际隧道病害部位和破损程度,演算出了不同水压作用下的衬砌结构安全系数,得到了隧道衬砌结构的安全性和稳定性情况,并通过采用主洞内粘贴钢带加固+增设泄水洞相结合的方法进行了涌水隧道综合治理。

某隧道涌水原因分析及综合处治方案研究

结合贵州省某隧道涌突水处治的工程实例,通过专项水文调查对涌水原因进行了深入分析并确定了隧道瞬时最大涌水量,在此基础上提出了隧道病害的综合处治方案。该方案对类似工程有一定的指导和借鉴意义。

孤岛综放工作面底板突水综合治理技术研究

芦沟煤矿21煤柱综放工作面位于21采区中部,沿21采区三条下山布置煤柱工作面,两翼均为已回采过的采空区,该面为孤岛工作面。工作面回采后底板突水,出水量最大290 m 3/h。通过采用井下物探、帷幕注浆、查明出水通道等技术措施,将出水点封堵,将涌水量降至47 m 3/h,通过21煤柱综放工作面动水封堵工程经验,总结出一套行之有效的治理技术,具有在类似条件下推广的价值。

近接富水断层隧洞突泥涌水灾害处理措施分析

在富水断层破碎带地层进行隧洞施工时,由于洞段受到地质构造运动的影响,断层经常会出现多种病害,严重影响施工质量和进度,因此加强该类型隧道的突泥涌水处理措施是十分必要的。结合香炉山隧洞5#支洞具体的工程实例,对近接富水断层隧洞突泥涌水灾害处理措施进行了探讨,以保证工程施工的安全顺利进行。

西湾露天煤矿剥采边帮涌水超前治理技术研究与应用

为有效治理露天煤矿剥采面临的边帮涌水水害问题,以西湾露天煤矿边帮涌水治理为工程背景,通过抽水试验法和瞬变电磁法确定风化基岩和烧变岩地层为受注地层;利用钻孔电视成像仪对治理地层裂隙发育情况进行了探查,根据裂隙发育特征和露天煤矿爆破剥采方式综合确定了帷幕墙设计参数和超前预注浆施工工艺。结果表明:超前注浆治理工程实施后,受注地层透水率降为1.95~6.11 Lu,对应渗透系数小于0.0001 cm/s,矿坑东侧抽排水量基本稳定在10884 m^(3)/d,治理范围内仅1处出水点较前期堵水阶段减水率达92.12%,说明超前预注浆治理技术构建帷幕墙能够大幅增加浆液留存率,可对裂隙进行有效充填,阻隔地下水在边帮涌出。

山区隧道突泥涌水预防与处治技术研究

针对隧道突泥涌水危害大的问题,结合激发极化法、地质雷达、跨孔CT等方法,对九顶山隧道ZK281+940~ZK281+947突泥涌水段进行探测,并根据探测结果分析出现突泥涌水的原因。结果表明,通过地质雷达、跨孔CT、激发极化法,得出在1~4号钻孔中11~22 m处都存在破碎岩体,且富含水体;岩性分析发现突泥涌水段围岩等级为VI级,多为易碎的全风化灰岩,稳定性差,易出现塌方;九顶山隧道突泥涌水段每隔约12 h间歇性涌水;暴雨天气涌水量明显增加,且存在地表水补给的现象。造成隧道突泥涌水的成因,是隧道开挖对岩土上方的全风化花岗岩结构产生破坏,造成使灰岩层中的裂隙水与花岗岩破坏结构连通,进而让花岗岩岩体软化,最终使得初期支护失效,从而引发隧道塌方。针对以上成因,提出“探”、“截”、“泄”、“帷”的处治措施。通过工程实践表明,以上处治方案有效。

山岭隧道突泥涌水段治理技术分析

某高速公路山岭隧道施工过程中连续发生多次大面积突泥涌水事故。文章结合隧址工程地质条件及水文条件,分析突泥涌水事故的经过及成因,并在此基础上提出突泥涌水治理技术。结果表明:该隧道地处富水地区断层破碎带,断层带节理裂隙发育、透水性高并储存大量岩溶地下水,且与地表水相连通,是导致隧区突泥涌水事故发生的主要原因,隧区大面积强降雨是突泥涌水发生的另一重要原因。基于此,制订了“排堵结合,浇筑护拱”的治理方案,详细介绍施工工艺,可供公路隧道工程突泥涌水防护借鉴。

煤矿井下采空区涌水井下处理复用技术实践

针对黄陵一号煤矿井下采空区涌水为高矿化度矿井水,水中含盐量高、硬度高,排水至地面处理费用较高,且存在环保风险等问题。为了最大程度节约水资源,充分利用井下采空区涌水,根据黄陵一号煤矿井下实际生产用水情况,采用了混凝分离工艺+RO反渗透工艺结合,在井下利用闲置巷道,建立了井下采空区涌水处理复用系统。采空区涌水经过处理后,可达到饮用水标准,同时采用恒压供水装置将清水接入井下供水系统,将处理后的清水作为井下供水系统的补充水源,不仅有效节约了水资源、减少了矿井水的排放量、降低了对矿区周边环境的污染,同时还节省了将采空区涌水排至地面再处理的费用。

帷幕灌浆工艺在深井突泥涌水治理中的具体应用

滇中引水工程香炉山隧洞,面临高埋深、富水、软岩大变形、突泥涌水、龙蟠-乔后活动(F10-2)断裂带、石灰窑断层等复杂地质条件.为了攻克地质难题,采用新材料、新技术工艺性试验应用研究等创新举措,最终实现深井突泥涌水塌方体整体固结和二次开挖穿越.研究结果表明:前进式帷幕灌浆配合新材料工艺,对处理香炉山5号施工支洞斜井,高埋深、富水、软岩大变形、突泥涌水、石灰窑断层存在局限性;采用地表定向钻高压劈裂灌浆技术,对突泥涌水、地质断层、高埋深等地质洞段的处理方案,岩体固结效果显著;地表高压劈裂灌浆技术已经在丽江段得到成功实践,为滇中引水工程和穿越香炉山提供技术支撑.

奥陶系石灰岩含水层钻孔隐性漏水机制与防治方法

由于封堵不良钻孔形成的导水通道而造成煤矿突水事故时有发生,特别是奥陶系石灰岩含水层(简称"奥灰")钻孔隐性封孔不良,其形成的水害隐患更具有突发性、隐蔽性,对安全生产影响严重。以兴隆庄煤矿为例,通过对三灰地层的一采区石门巷道新增出水点、出水水样呈奥灰水质特征以及奥灰、十下灰水位异常等水文地质异常现象的分析研究,可以判断奥灰钻孔具有隐性漏水。主要原因是由于地质条件变化,在未下套管前的钻孔意外进入奥灰富水区,从而导致高压、高流速水流向其他含水层排泄,使得水泥封孔效果不佳形成隐性导水通道。据此提出井下钻孔化学注浆的防治方法,可对该类水害的防治有指导意义和借鉴价值。

矿井富水体的瞬变电磁场物理模型实验研究

通过物理模型实验,研究矿井富水异常体的瞬变电磁场响应特征,为改进资料解释方法、提高探测精度提供重要依据。根据物理模型实验相似性准则,设计物理模型参数并校正模型系数;制作矿井富水体物理模型及发射接收装置,并对天线参数及探测能力进行对比分析。实验结果表明:在发射天线参数相同的条件下,接收天线绕制匝数越多,接收到的感应信号就越强;发射线圈中的电流越大,接收到的信号越强;相同条件下,方形天线装置比圆形天线装置接收到的感应信号强。巷道空间及空间内的金属体对富水体感应场的干扰特征实验表明:当天线位于巷道靠近富水体所在一侧时,接收到的响应值最高;当天线位于远离富水体一侧时,由于巷道空间的影响使探测结果的分辨能力降低。巷道内的金属体(工字钢、金属锚网和铁轨)使所接收到的信号值变大,而富水异常体的响应规律则没有变化。