钻孔控制注浆技术在过水大通道封堵中的应用

为使榆卜界矿复矿生产,根治对相邻矿井的淹井威胁,在分析矿井突水水源、通道的基础上,通过多种注浆封堵方案的对比,采用了基于地面平台,利用钻孔控制注浆钻具定点放置保浆袋囊,灌注速凝高强注浆材料实现动水条件下大过水通道的快速可控非常规封堵方案。经过大过水通道定点筑坝封堵、坝后强度加固、坝底置换注浆、坝前引流注浆等几阶段的施工,封堵过水通道长度不足50 m,堵水率达到100%,取得了良好的实际应用效果,验证了该技术在动水大过水通道封堵中的应用价值。     

导水岩溶陷落柱堵水塞建造技术

以东庞矿特大陷落柱突水快速封堵工程为例,分析了陷落柱空间结构特征及突水水文地质条件,提出了对突水陷落柱进行快速截水恢复生产和注浆封堵根治水患两个阶段的治理方案。根据陷落柱的空间特征及工程地质条件,确立了分序分段注浆工艺,并且给出了不同阶段注浆工艺的控制标准;建立了注浆钻孔分序分段注浆的吸水率结束标准;提出了在井下疏放堵水塞之上的陷落柱残留水,计算补给水量,定量评价堵水效果的检验方法;采用先进的螺杆钻具定向、随钻测斜与防斜纠偏钻探工艺,使钻进方向始终处于受控状态,确保钻机按照设计参数施工。     

山东霄云煤矿陷落柱突水治理实践

突水是矿山的主要灾害之一,矿井突水一般来势凶猛,常会在短时间内淹没坑道,给矿山生产带来危害,造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区,在构造破碎的地段,常易发生矿井突水。但只要查明水文地质条件,采取措施,矿井突水是可以预防和治理的。山东霄云煤矿1313工作面突水水量大,而工作面无钻孔,两顺槽掘进中发现的9条断层也不导水,判断不是钻孔、断层导水。突水事故发生后,通过水位、水温及水质化验分析,确定为奥灰水,导水通道为隐伏陷落柱。通过对突水点进行盖帽封堵、对突水通道进行注浆封堵,有效地封堵了过水通道,并满足了《煤矿防治水细则》的要求。     

掘进巷道突水溃砂高压扰动注浆技术与应用

为了对弱胶结地层条件下的掘进巷道突水溃砂进行治理,以宁东煤田麦垛山煤矿2煤大巷掘进期间突水溃砂为研究对象,针对地面治理工程量大、周期长、井下常规治理风险高等问题,采用井下挡水墙建造、高压扰动注浆、钻注一体化和孔口控压保浆技术,完成了突水溃砂点封堵体的构筑。结果表明:通过在巷道内建造挡水墙,可以有效控制注浆期间的水砂淹没范围,经过对挡水墙及其围岩强度的核算,挡水墙能够至少抵抗1.64 MPa的压力,大于顶板含水层1.2 MPa的水压。首先在距离突水溃砂点较远的区域采用高压扰动注浆建造1号封堵体,将水砂淹没范围进一步缩小,然后在距离突水溃砂点较近的区域继续施工2号封堵体,对突水溃砂点周边进行治理;研发钻注一体化技术及钻具,能够避免钻孔在退钻后塌孔,影响后续注浆,实现钻探和注浆一体化作业。发明了孔口控压保浆装置,达到了在20 MPa注浆压力条件下浆液高效利用的目的;对巷道内松散砂体固结形成的封堵体采用取心和压水试验进行质量检验,取心完整,并且封堵体在1.8 MPa水压的作用下不漏水,说明封堵体质量良好。采用高压扰动注浆对掘进巷道内突水溃砂进行治理,具有安全、高效、经济等特点,并且可以有效避免治理期间二次灾害的发生。      

焦煤集团九里山矿14101工作面突水治理浅析

通过对焦煤集团九里山矿14101工作面底板突水经过的研究,认为工作面底板突水的水源是是Lg灰岩水,其直接补给水源为L2灰岩水,间接补给水源为O2灰岩水;导水通道为底板采动裂隙带。采取了在工作面打水闸墙,利用钻孔对采空区灌注骨料,增加水流阻力,切断导水通道,封堵水源,加固隔水层的地面注浆和井下工程相结合的综合治水方案。通过观察,工作面中间巷无水流出,突水前后水位变化明显,在较短时间内获得了堵水成功。取得了显著的经济效益和社会效益,为矿井突水治理积累了经验。     

水泥-水玻璃双液浆在工作面顶板突水溃砂治理中的应用

煤矿顶板突水溃砂威胁矿井安全。基于煤层顶板突水溃砂区"人工假顶"再造的思路,提出了水泥-水玻璃混合液速凝封堵突水溃砂通道的技术。以鄂尔多斯盆地西缘某侏罗系煤矿上组煤开采发生的一次顶板突水溃砂事件为研究对象,提出了通过双浆并列管进行水泥和水玻璃孔口注浆、孔底混合的地面治理方案;利用三维地质模型构建技术,呈现了类"马鞍型"溃砂区空间形状特征,以及溃砂区中部向四周边缘变薄、且局部"孤峰"凸起的浆液-溃砂混合体空间形状特征;充水含水层水头动态特征、地下水流场变化特征以及瞬变电磁电阻率特征指标,综合指示突水溃砂通道实现了完全封堵。形成的堵水及评价技术在类似工程应用中具有一定的借鉴意义。      

三李煤矿突水因素分析及堵水工艺探讨

根据三李煤矿矿井地质及水文地质条件的分析，三李煤矿矿井突水水源应该是来自二1煤直接底板太原组上段L7－8灰岩岩溶溶裂隙含水层。为探明突水通道，采用“先探后堵，探堵结合，堵源为主”的治理方案，查明了该次突水的主要通道是：“通过煤层而未经任何材料封闭的钻孔^[1]。经对此处实施了钻孔注浆后，恢复了矿井生产。     

复杂突水条件下矿井注浆堵水技术

以桑树坪矿“8．7”突水堵水工程为例,论述了因小煤矿越界开采本矿深部煤层导致发生特大突水、在不明过水通道下的注浆堵水技术。为了在突水条件不清楚的前提下进行注浆,桑树坪矿先采用了多种探查手段,之后开展动水注浆。工程实践表明,在过水通道位置不清楚的前提下,首先要通过调查了解小煤矿的采掘情况,并结合本矿采掘系统确定截流段的大体位置;其次采用物探手段对该处过水通道进行探查,并根据物探成果使用井下钻探方法精确查明过水巷道的位置;之后展开动水截流,截流成功后再对煤层底板和奥灰岩顶部进行注浆。     

九里山矿西部水大原因分析及对策

九里山矿水文地质条件复杂,矿井最高排水量为104．20m^3／min,吨煤排水量为116．87m^8,长期达不到生产能力。分析了矿区的地层、构造和水文地质条件,认为L9灰岩含水层是矿区的主要充水水源,充水通道为断层带及底板底鼓引起的裂隙带。另外,钻孔及注浆过程中的水位变化证实了L2潜伏水头的存在。指出矿区突水水量大的主要原因是：在采掘（工作面回采、巷道掘进）、矿压、水压的作用下,煤层底板的完整性被破坏而产生裂隙,当这种裂隙和L2灰含水层的潜伏水头沟通时,就会产生L2灰含水层的突水。据此提出了目前应对突水的措施是在14101工作面布置钻孔注浆,封堵煤层至O2灰含水层之间的所有含水层。     

隧道及地下工程突涌水机理与治理

<正>著者:李术才,16开本,平装,定价:55元,出版单位:人民交通出版社,版次:第1版第1次,出版时间:2014年6月12号,标准书号:ISBN 978-7-114-11146-4。内容简介:本书系统介绍了作者多年来在隧道及地下工程突涌水机理与治理方面所取得的研究成果,主要包括:突涌水发生机理与注浆理论的新进展、模型试验新方法、新型注浆材料与工艺及重大水害治理关键技术。本书主要内容为:大型突涌水与注浆治理模型装置系统、监测技术与试验方法;突涌水发生机理;动水条件下水泥浆液与速凝浆液的扩散规律及封堵     

钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用

钻探作为煤矿水害防治工作一种重要的技术手段,得到了广泛的应用。煤矿大口径排水井钻进技术、底板多分支水平井地面定向钻进及注浆加固改造技术、井下定向探（疏）放水钻进技术、注浆封堵突水通道钻探技术和矿井突水灾害快速钻进救援技术等煤矿防治水钻探技术,在煤矿水害防治工作中得到了广泛应用,取得了良好效果。加强防治水钻探配套设备的研发和相关钻探工艺技术研究,将有力促进煤矿水害防治工作的发展。     

深埋特长隧道岩溶高压涌水灌浆封堵技术研究与实践

以贵州省德江至务川高速公路德江特长分离式隧道岩溶高压涌水为例,探讨了隧道高压涌水封堵的钻孔设备、灌浆材料选择和封堵施工工艺。对双洞连通型、单洞独立揭露型、单洞独立未揭露型高压涌水采取引排泄压反堵法,止浆墙结合轴向、径向封堵法,超前预灌浆法等方法进行处理,成功处治了德江隧道多个断面高压岩溶涌水问题,使隧道掘进工作得以恢复,保障了工程安全,缩短了建设工期,取得了良好的经济和社会效益。      

强岩溶地区主过水通道注浆封堵技术探讨

矿山帷幕注浆技术由于其具有安全、环保、经济、高效等特性,已在国内多个矿山堵水中成功采用,取得了很好的堵水效果。而在强岩溶地区,动水注浆技术,尤其是矿区主过水通道封堵质量将直接影响帷幕的堵水效果,甚至决定着工程的成败。以广东凡口铅锌矿帷幕注浆工程为背景,探讨强岩溶地区主过水通道封堵技术。     

煤层底板水害超前区域治理理论框架与关键技术

随着我国华北型煤田浅部煤炭资源开采殆尽,深部煤炭资源受底板灰岩岩溶水害威胁严重,常规井下直孔注浆方式存在施工位置受限、钻遇含水层孔段短、注浆盲区大、目标位置不准确等问题。为此,提出了基于顺层定向钻孔进行注浆改造的超前区域治理技术,系统研究了顺层近水平注浆孔浆液运移规律、底板水害超前注浆模式、注浆参数控制工艺、隐伏导水通道超前判识探查与注浆效果检验与评价等。通过系统研究,构建煤层底板水害超前区域治理理论框架与技术体系,具体包括5方面内容:提出煤矿底板水害超前区域治理模式分类和选择准则,概化形成适用于我国华北型煤田地质及水文地质条件的底板含水层注浆改造模式;形成隐伏导水通道水平定向钻超前判识治理技术;建立超前区域治理关键注浆参数控制工艺体系;提出了注浆全过程的多指标定性、定量效果检验与评价技术。上述研究成果在煤层底板水害超前区域治理工程中成功应用,对底板水害超前区域治理起到重要的理论和技术支撑作用,为我国华北型煤田深部煤炭资源安全开采提供保障。     

岩溶突水治理浆材的试验研究

以深部地下工程的加固和高压突水治理为研究对象,对一种新型化学注浆材料的化学反应封堵机制进行了可行性分析,并针对化学浆液的流动性、渗透性、抗冲刷性以及固结体的强度、水质毒理等因素进行了室内试验研究,详细地分析了浆液的物理化学特征,给出了浆液最佳配比值以及相应的性能指标。结合高压突水工程实例,开展现场注浆封堵试验,检验浆材用于突水封堵治理的可行性,并与超细水泥、水泥-水玻璃、尿醛树脂等常见注浆材料的封堵效果进行对比。试验结果表明：该化学浆液具有反应块、强度高、抗冲刷性强、无毒以及良好的渗透性和遇水膨胀功能,在现场应用中表现出良好的可控性和可泵性以及理想的注浆效果,与水泥类和一些常用化学浆材相比,具有运输快捷、配料方便、工艺简单的优点,所得结论对后续研究具有重要借鉴意义。     

ZJ型速凝浆液堵漏工具的应用

在分析研究常规堵漏方法的基础上,研制成功了ZJ型速凝浆液堵漏工具。该工具是根据喷射泵原理设计成功的一种新型孔内双液注浆工具,现有Φ54mm和Φ73mm两种规格,主要用于小口径金刚石钻探中灌注瞬时凝固的化学浆液,重点解决严重漏失层位的快速封堵问题。生产试验表明:①这种堵漏方法可以大大提高堵漏工作效率,注浆成功率高;②由于可控制浆液瞬时凝固,且一次注浆量大,较好的解决了因浆液流失而导致失败的问题,能够有效封堵目前使用地勘水泥和惰性材料等难于封堵的一些严重漏失层,大幅度地缩短堵漏周期;③井口作业较之以往各种双液注浆方法大大简化,注浆后不用提钻,只需停候几分钟即可用原器具透孔;④堵漏成本低,由于能够有效地控制浆液流失,因而除了溶洞外,消耗的材料一般都很少。     

新型膨大管柱堵漏工具的研究与试制

为了提高钻遇断层、大裂缝、溶洞及流水溶洞情况发生的失返性漏失堵漏的成功率,研制了一种新型膨大管柱堵漏工具。该工具直接送达漏层,使堵漏材料在受限空间内凝固,并在井眼轨迹穿过的通道上建立所需体积和强度的堵塞,从而解决失返性漏失问题。介绍了该堵漏工具的结构组成、选材、制造工艺和使用方法。     

平朔矿区杨涧煤矿90102工作面底板堵截技术研究

杨涧煤矿90102工作面底板隔水层厚度约50m,隔水层底板奥灰水压约1.8MPa,经煤矿开采该工作面揭露5个陷落柱,运输顺槽230~290m发生底鼓并多处开裂涌水,分析水源为底部砂岩水,底板隔水层发育的裂隙在近距离厚煤层回采条件下,必将加剧其底板破坏,为确保工作面安全开采,有必要实施底板堵截工程。为此,在矿区岩溶陷落柱发育规律探查、底鼓监测条件下,以XL1陷落柱和底鼓区为例,针对柱体下段、底板破坏带,采用水泥浆液来截断底板出水补给来源的同时加固底板隔水层强度。经钻探验证堵截效果较好。最后对治理方案、注浆层段、注浆参数等进行了详细总结,形成了适用于朔州矿区的注浆堵截技术,可为指导矿区今后防治水实践提供借鉴。