前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术的发展(续)

4 预注化学奖液加固不稳固岩体试验研究 预注浆加固岩体即根据矿山地质条件,选择合理的化学组分配制成加固浆液,采用高压泵装置或爆力法,将浆液压入岩体的空洞、裂隙中与岩体形成坚固的整体,从而防止岩体冒落。4.1 注浆加固过程的实验研究 这方面,莫斯科矿院和原全苏有色金属矿山研究院等进行了试验研究。实验表     

松散煤岩体钻封注耦合注浆锚固机理与试验研究

针对松散煤岩体巷道钻孔成孔困难、锚固力低的问题，提出了钻封注分次注浆时空耦合加固方法，实现了钻孔内“全长封孔+带压注浆”，分析了钻封注分次注浆加固技术原理，研发了自钻锚杆、封孔及加固注浆材料，其封孔材料具有膨胀性大、强度大和凝固时间快等特点，注浆加固材料具有速凝早强、流动性好、固结效果好及强度较高等优点。研究结果表明:全长封孔后带压注浆，浆液扩散半径大，钻封注锚杆锚固力相对于数脂锚固提高1倍以上，表明钻封注分次注浆加固技术具有较高的应用价值。     

石门揭煤高角度断层围岩注浆加固理论研究与应用

石门揭煤时,断层的存在会增大发生灾害的危险性,尤其是高角度断层对煤层和瓦斯赋存特征影响较大.做好石门揭煤过程中高角度断层加固工作可以有效防范灾害的发生.从理论上分析了注浆加固对高角度断层围岩力学性能的影响,视浆液为宾汉流体,基于平板渗流模型,考虑浆液自重,建立了高角度断层内浆射流模型,推导出浆液的扩散半径表达式.将该理论应用于鹤煤八矿-655 m水平轨道石门揭煤点处30F4高角度断层注浆加固.结果表明,通过注浆加固提高了断层围岩的整体性和稳定性,有效预防了断层可能引发的灾害事故,实现了石门安全揭煤.     

考虑黏度时变效应的注入围岩浆液扩散能力研究

为提高深井巷道围岩注浆加固工程中注浆扩散能力,所需的、最佳的注浆孔间距、注浆压力pc、注浆时间t等参数。基于注浆材料浆液黏度时变效应的重要性,采用理论分析方法,建立单一柱面扩散简化模型,推导注浆扩散半径r与pc和t的关系。通过实验室试验,分别分析普通硅酸盐水泥、加1%水玻璃的水泥浆和GPM-3型高强注浆材料的黏度时变效应。在山西某煤矿进行工业性试验。结果表明:注浆材料的浆液随着时间的延长,浆液的剪切屈服强度变化不明显,浆液的黏度却呈指数关系增大;r随t及pc的增加而增加,但注浆一定时间后增加趋势变得不明显。在注浆工程中,应该考虑浆液黏度、注浆时间、注浆压力对注浆扩散能力的影响。     

矿山帷幕注浆堵水隔障机理研究

根据现场取样分析和实验分析探讨了围岩注浆堵水隔障机理，注浆浆液充填了岩石孔隙、溶隙等空隙，使岩石的宏观孔隙度降低、致密程度增加，改变了岩石的物力性质，使岩石由原来的含水层或透水层变为隔水层；对注浆前后岩石进行了单轴压缩试验，通过对比实验分析研究，结果表明浆液在岩体结构面中凝结后对结构面进行充填加固，使注浆岩体的单轴抗压能力提高，能在较大变形范围内保持稳定的承载能力，增强了工程岩体抵抗外力破坏的能力。注浆隔障带能够承受水压能力增大，隔水性能增强；并从理论上对固结体的强度进行了分析计算。     

煤层瓦斯压力测定的合理封孔注浆压力研究

煤层瓦斯压力测定是煤矿安全生产基础参数测定的重要内容之一,测压成功的关键是封孔技术。当围岩裂隙较发育时需要采用压力注浆封孔,注浆压力就成为封孔的技术关键。为了确定一定围岩岩性条件下的合理封孔注浆压力,采用数值模拟的方法对测压钻孔塑性区大小进行了仿真模拟,并根据浆液渗流规律和钻孔围岩性质之间的关系建立了浆液流动数学模型,得出了合理的注浆压力为4MPa,结合新型“两堵一注”囊袋式封孔装置与CPD8M型煤层瓦斯压力自动测定仪进行了现场应用,结果表明4MPa的注浆压力满足平煤十三矿试验现场围岩条件下的封孔要求,对同类条件下瓦斯压力测定具有一定的指导意义。     

前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术发展(续)

6 加固浆液析出毒物的危害及预防6.1 加固浆液析出的毒物及危害 浆液的配制过程、注浆过程及以后的采掘过程,都可能从使用的化学组分中析出有毒有害物质(气体),如甲醛、氰、甲醇、丙烯等。甲醛有强烈的气味,对眼晴有刺激作用,也能引起呼吸道疾病(过敏性病变)、神经系统疾病。另外,如果化学组分落到皮肤上有刺激作用,甚至损害皮肤,微量落到皮肤上两个月后便发红发痒。氰为无     

超细水泥浆液在微裂隙岩体中的注浆试验研究

矿井井筒开拓安全通过巨厚洛河组砂岩含水层是一个普遍的难题,普通水泥注浆法无法形成有效的止水帷幕。为了给地面预注浆或帷幕注浆法过洛河组砂岩含水层提供依据,通过改变注浆材料,开展了超细水泥浆液在洛河组砂岩中的注浆试验研究。通过试验研究,较好地掌握了超细水泥对洛河组砂岩注浆性能,获得了相关的注浆经验。结果表明,超细水泥浆液无法对洛河组砂岩实现可注,并从微观结构上分析了不可注的原因。研究成果对类似地层的注浆改造和井巷工程的安全施工具有一定的借鉴与指导意义,避免了注浆经验导致工程实践的失败与资源浪费。     

漏风裂隙内无机固化泡沫浆液扩散特性研究

为研究无机固化泡沫(ISF)浆液在漏风裂隙内扩散及压力场分布特性,基于ISF浆液黏度时变模型,研究ISF浆液在漏风裂隙中受力和流动特性、恒定风量漏风气流下ISF浆液扩散形态及压力场分布特性;建立ISF浆液在水平漏风单裂隙中逆风流动扩散理论模型、在恒定漏风速率水平裂隙扩散数值模型,并对比验证理论及数值模型的合理性。研究表明:在恒定流量注浆工况下,延长注浆时间可增加注浆压力,但ISF浆液逆风扩散距离增长趋于停止,在漏风条件下现场注浆封堵施工设计需根据注浆工程预设注浆压力,同时设定漏风影响参数。     

某矿独头工作面炮烟中毒事故分析

某矿为平窿与盲竖井联合开拓,采用主平窿进风,主风井回风的对角抽出式通风系统。主扇是一台70B_2-2№18#(电机容量310kW)轴流式风机。四中段以上为主风流系统,五、六中段正在开拓,没有形成主风流。独头掘进工作面依靠局扇通风,一般采用混合式布置。     

南李庄铁矿富含水段施工技术研究

大水基建矿山的井筒掘砌是一项艰巨的工程,尤其富含水且岩层松软破碎段更给施工带来了很多危险和不确定因素。怎样保证工程顺利进行,成为基建矿山面临的一个主要问题。国控矿业南李庄铁矿下掘至岩层破碎富含水段时,采用长探长注及超前小导管注浆的施工技术顺利通过此段。此施工技术确定了探注孔数及其布置,探注深度和下掘深度,注浆参数的控制,注浆过程控制,超前小导管施工的各项参数,小导管的加固方法等。通过长探长注及小导管的施工保证了下掘工作的顺利进行。     

采空区高位钻孔注浆防灭火浆液扩散特性研究

为研究综放采空区高位钻孔注浆不同注浆时间和注浆量对浆液空间扩散行为的影响,采用FLUENT数值计算方法,在"变重力、定倾角"注浆情况下,构建三维非均质采空区浆液扩散数学模型,以某矿29406工作面为研究对象,通过模拟分析确定单孔最佳注浆量为40 m~3/h时取得的防灭火效果最好,此时浆液倾向流动最远距离为50. 8 m。研究表明:浆液在采空区垂直扩散过程中,其扩散半径逐渐增加且存在峰值;在底板扩散过程中,浆液浓度峰值点不会随时间产生明显改变;随注浆量的增加,浆液沿倾向流动的最大距离均呈非线性上升趋势;采空区标志性气体监测数据显示,模拟分析结果与现场应用效果一致。     

注浆加固技术在煤层底板“奥灰水”安全控制中的应用

注浆加固技术是治理煤层底板突水的技术之一。本文以霍州煤电集团汾源煤业5-101首采工作面为例,首先分析了底板突水危险性,然后在此基础上对注浆加固技术在煤层底板“奥灰水”安全控制中的应用进行了详细阐述。最后,效果分析得出,经过对煤层底板奥灰承压含水层的注浆加固,提高了煤层底板完整性,增加保护层厚度,切断上部岩层与奥陶系灰岩含水层之间的水力联系,达到了对“奥灰水”的有效治理,实现工作面的安全开采。     

资源整合矿井复采面垮落废巷注浆加固技术研究

为解决海天煤业3616工作面存在的过废巷问题,通过FLAC3D数值模拟及探巷实测手段,研究废巷的赋存状况,确定废巷的垮落特征;基于此,选用水灰比可调范围大的新型双液注浆材料,开发分次成孔、插管注浆的治理工艺,解决在破碎区打钻注浆遇到的钻进困难、塌孔、漏浆等问题。工程实践表明,用该治理工艺可实现快速成孔且可避免浆液过快、过慢凝固引发的堵孔、漏浆问题。在注浆后的工作面推进过程中,在废巷垮落区域未出现影响生产的大范围冒顶、片帮现象,该治理工艺的合理性得到证明。     

大倾角综放采空区注浆防灭火浆液扩散模拟研究

为确定大倾角综放采空区注浆防灭火的相关技术参数,研究采空区注浆过程中浆液的扩散行为,构建采空区非均质多孔介质3D几何模型。运用FLUENT数值模拟软件,并结合"变重力、定倾角"方法,通过模拟确定不同煤层倾角下采空区合理的注浆位置。模拟结果表明:浆液在采空区中扩散6 h之后,浆液流动速度与浆液扩散面积近似成反比关系,煤层倾角为20~40°时,采空区注浆的最佳位置均在回风侧距工作面44~48 m处,此时采空区氧化带能被很好地覆盖,工作面无跑浆与溃浆现象。现场观察结果、标志气体监测数据与模拟结果一致。     

前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术的发展(二)

3 化学浆液加固锚杆的试验研究与应用 现场常用化学浆液进行加固的锚杆有钢锚杆和木质锚杆。钢锚杆常用于不稳固的岩体,特别是在暴露时间不超过6小时、裂隙发育、涌水量大、需要快速掘进的岩体中使用最为有效。钢锚杆的构造如图4所示。图4-a为螺纹钢的,它有利于增加与化学胶结体的附着力,提高锚杆强度。图4-б为玻璃钢锚杆,其重量轻,抗压抗拉强度也较     

大断面巷道中空预应力注浆锚杆的支护效果研究

针对金川矿区大断面巷道在强构造应力作用下围岩变形严重的情况,提出了中空预应力注浆锚杆的支护工艺。通过数值计算得出以下结论:相比传统的普通砂浆锚杆支护工艺,采用中空预应力注浆锚杆支护工艺能够主动加固围岩,提高支护刚度;巷道两帮的变形减小了约14.56%,最大、最小主应力分别降低了4.4%和7.2%,粘结层破坏范围也随之减小。通过对支护后巷道变形监测发现:两帮最终变形量减小了约36.6%;通过抗拔实验,中空预应力注浆锚杆的抗拔力达到140kN,远大于普通砂浆锚杆的40kN抗拔力,中空预应力注浆锚杆有更好的支护效果。     

掘井吊罐的安全高度

一、问题的提出由昆明有色冶金设计研究院设计的水城钢铁厂观音山铁矿深部盲竖井,净直径为4.5米,掘进直径为5.1米、井身高度为156.4米(19519～1795.5米)。该竖井由贵州省十九井巷公司于1981年开始施工。为了充分利用1950米平窿和深部1790米平窿以及已有的φ150毫米竖井中心工程地质钻孔(北京800型地质钻机钻凿,实测偏斜角1°15′35″)     

残采区多形态废巷注浆综合治理技术

针对海天煤业井田范围内存在大量废巷问题,通过现场调研、钻孔窥视、理论分析等方法研究了废巷的存在形式,依据废巷的特点将其归纳为完整型与冒落型两种形式。基于此研究了治理方案,提出针对完整型废巷的地面建站注浆充填工艺与针对冒落型废巷的井下移动式注浆加固工艺,并分别提出与之相适应的注浆材料,即粉煤灰基材料与新型双液材料。工程实践表明:地面建站充填工艺治理完整型废巷效果较好,系统制浆能力可达60 m3/h,并能够实现自动化控制。井下移动式治理工艺对于冒落型废巷具有较强的适应性,可以解决冒落区的成孔难与漏浆问题。通过对以上两种类型废巷注浆治理后,工作面推进均较为顺利,没有出现影响工作面正常生产的顶板、瓦斯问题。     

隧道穿越富水砂层合理注浆半径范围的研究

依托西安某新建地铁隧道工程,以其穿越的富水砂层段为研究对象,针对施工中采用的全断面深孔帷幕注浆的不同注浆半径,利用Midas/GTS数值模拟软件对施工过程进行了模拟分析,并通过现场对比分析,重点研究了地铁隧道穿越富水砂层时不同注浆半径对地层的加固效果.在工程建设经济合理的前提下,结合相应工程经验,在保证施工安全的情况下,探讨出隧道穿越富水砂层时的合理注浆加固范围(半径),为相关工程提供参考.