矿山帷幕注浆防治水工程质量评价方法研究

发布时间：2020-06-14 17:52

【摘要】：随着国民经济飞速增长,矿产资源的开发逐渐向深部发展,施工过程中遇到越来越多的难题,因此以堵水或加固为目的的地下工程帷幕注浆技术得到广泛应用。我国大多数富水岩溶矿床的安全开采,均在一定程度上运用了帷幕注浆技术来进行地下涌水的封堵。但帷幕注浆工程属于相当规范的地下隐蔽工程,帷幕质量的好坏不容易评定,其注浆效果评价在国内外至今没有可遵守的统一规范或标准。论文以大冶市鲤泥湖矿区帷幕注浆工程为研究背景,针对帷幕注浆防治水工程质量评价中单因素评价或多因素混合评价缺乏定量评判标准的现状,拟采用资料分析法、检查孔检查法、CT探测法、抽水试验法以及地下水模拟法等方法对矿区帷幕注浆工程质量进行单独评价。并结合模糊数学理论,利用模糊综合评价法建立符合矿区特征的综合评价体系,对矿区帷幕质量进行系统综合的评判。本文主要研究内容与成果如下:(1)帷幕注浆质量定性评价。以大冶市鲤泥湖矿区帷幕幕址勘察、设计、施工资料及相关施工记录为基础,分别采用注浆资料分析法、检查孔检查法和CT层析成像技术对帷幕设计参数、注浆浆液材料、各序次钻孔透水率及吸浆量变化情况、检查孔压水试验、浆岩结石体抗压强度试验以及帷幕岩溶裂隙充填状况与工程施工过程记录,进行核查、检验、测试与统计分析。分析结果表明:1)随着钻孔序次的增加,序次钻孔平均透水率从Ⅰ序孔的4.820 lu降低到Ⅲ序孔的1.170 lu,单位注浆量从Ⅰ序孔的11.940 m~3/m,降低到Ⅲ序孔的2.937 m~3/m;2)根据检查孔数量布设原则,针对工程实际布设4个检查孔,检查孔的平均透水率为0.316 lu,较之相邻钻孔注浆前的平均透水率3.071 lu减少90%;3)根据岩芯室内抗压强度试验,检查孔钻孔取芯后浆岩结石体的抗压强度分布在20-60MPa之间,结石体强度高,满足幕墙抗压强度要求;4)经CT电磁波扫描探测,注浆浆液充填后原有的溶洞发育或岩体破碎段封闭完好,不存在大的渗水通道等现象。以上各项指标均符合设计要求与相关工程质量验收标准,可初步判定鲤泥湖矿区帷幕注浆工程质量属优良。(2)地下水数值模拟。在深入分析矿区地下水流动系统及水文地质条件的基础上,对区域内的水文地质条件进行概化,确定模型的模拟范围和边界条件、含水层结构性质、地下水系统的源汇项以及相应含水层的水文地质参数。利用Visual Modflow三维可视化地下水数值模拟软件构建符合矿区实际的三维各向同性非稳定流数值模型,利用实际观测孔水位资料进行模拟拟合,实现了对所建数值模型的校正。并利用校正后的模型对帷幕注浆后-125m、-165m、-205m水平进行定水头疏干分析,预测-125m、-165m、-205m不同水平矿区涌水量及地下水流场变化情况。(3)稳定流抽水试验。根据矿山生产实际状况及所设定的抽水设备能力,设计利用既有主井进行-60m、-130m和-200m三阶段降深的单孔抽水、多观测孔水文变化的稳定流抽水试验。联系单井抽水多观察孔水位波动计算公式求解注浆后复合岩体的等效渗透系数,采取“大井法”对矿井-125m、-165m、-205m涌水量进行预估,计算结果表明帷幕完工后矿区涌水量显著削减,此中-165m堵水率达71.46%,-205m处堵水率达77.44%,皆满足帷幕设计堵水率达70%的要求。(4)帷幕注浆质量模糊综合评价。根据大冶市鲤泥湖矿区工程实际生产情况,剖析并确定了影响工程帷幕注浆效果的主要因素及次要因素,利用层次分析法,创建以帷幕设计、注浆材料、钻孔压水试验、钻孔注浆量、检查孔压水试验、结石体质量、裂隙充填情况、抽水量时程曲线、观测孔降深时程曲线、涌水量预测、地下水流场预测为注浆效果评价的指标体系。随后对各评价因子进行量化,参考工程质量评定标准,划分了优良、合格、不合格三个反映注浆效果的评价等级标准。并确定了相应的隶属度及权重指标,采用构建的模糊综合评价模型对鲤泥湖矿区帷幕注浆工程质量效果进行综合评价。经计算,由最大隶属度原则可知,帷幕堵水率达70%以上,符合帷幕设计要求,帷幕质量等级属优良,与迄今为止的运营情况相符。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745
【图文】：

示意图,解释图,剖面,电磁波

电磁波射线发射天线异常体接收天线图 3-5 电磁波 CT 工作示意图3.4.3 成果分析本次电磁波钻孔透视（CT）共做两条剖面，检查孔 CH1 在 K8、K9之间，CH2 在 K15、K16 之间为第一条剖面，CH3 在 K24、K25 之间，CH4 在 K32、K33 之间为第二条剖面。根据两对剖面的测试，得到下列成果（参见图 3-6，3-7）：

示意图,解释图,剖面,电磁波

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