斜井穿越风积砂层突水涌砂注浆治理机理研究
发布时间：2021-01-29 19:10
矿井井壁破裂导致突水涌砂是一种矿山地质灾害,严重威胁着矿井安全。金鸡滩煤矿副斜井井筒表层广泛分布厚层风积砂,由于短时间内载重运输车的重复碾压,导致斜井底板破裂,发生突水涌砂灾害,矿井安全受到威胁,通过壁后注浆治理,起到了很好的固砂堵水效果,保证了井筒的正常服役。本文以金鸡滩煤矿副斜井突水涌砂治理实例为工程背景,充分分析了矿区地质条件和井筒治理施工工艺,依托国家自然科学基金项目“矿山高围压土体卸载孔隙水压力激增致灾机制”（项目批准号:41172291）和国家重点研发项目“矿井水害危险源辨识与动态评价技术”（项目批准号:2017YFC0804101）,采用现场与室内模型试验,结合现代分析测试手段,对注浆过程中井壁受力状态、壁后水压响应、浆液扩散特征、固砂堵水机理以及注浆固砂体微观孔隙特征进行了研究,主要工作和获得的认识如下:（1）在对金鸡滩煤矿区域、井田及副斜井地质条件及其突水涌砂治理工程工艺研究基础上,分析了副斜井发生突水涌砂现象主要原因与水砂来源,对比治理工程失败与成功的原因,提出了浆液在斜井破壁注浆过程中的井壁受力、壁后孔隙水压力响应以及浆液在壁后的扩散规律等需要研究的问题。（2）通...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同种类浆材的适用范围[23]
本文以金鸡滩煤矿副斜井突水涌砂注浆治理为工程背景，通过现场及室内自主设计的试验模型，研究化学浆液在斜井破壁注浆过程中的井壁受力、壁后孔隙水压力响应以及浆液在壁后的扩散规律以及注浆固砂体的微观孔隙特性。为进一步指导工程实践提供可靠的理论依据。采用传统的室内模型与现场实践相结合、理论研究与实际工程相结合的研究方法。主要包括：注浆工程实践、现场模型试验、室内试验等几种主要方法。注浆工程实践主要用于收集地质背景和工程资料，以及注浆方式、注浆材料、注浆压力、注浆量、钻孔布设原则、单孔结束标准等。注浆工程实践对于验证相关理论及室内模型试验结果十分重要。现场试验和室内试验主要是模型试验和测试技术。室内模型试验主要是基于相似模型理论和自主设计的试验模型进行斜井壁后注浆的模型试验。测试技术主要是基于压汞仪和蔡司 3D-XRM 系统研究注浆体的微观孔隙特征。根据本论文的整体框架思路以及拟完成试验所采用的方法和手段，拟选定技术路线，如图 1-2 所示。
图 2-1 金鸡滩煤矿交通位置示意图Figure 2-1 The traffic location diagram of the Jinjitan coal mine地层地表绝大部分被第四系沉积物覆盖，仅在万家小滩一带有小块钻孔揭露，井田地层由老至新依次为：三叠系上统永坪组（T组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2Z）、安定组（J2a），组（N2b），第四系中更新统离石组（Q2l），上更新统萨拉乌苏组（沙（Q4eol）。分述如下：叠系上统永坪组（T3y）是陕北侏罗纪煤田含煤岩系的沉积基底，遍布全区，未出露， 80～200m。其岩性为一套巨厚层状灰绿色细粒长石、石英砂绿泥石，分选性及磨圆度中等，具大型板状交错层理、楔状层部含石英砾、灰绿色泥质包体及黄铁矿结核。罗系下统富县组（J1f）
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国放顶煤开采的工程实践与理论进展[J]. 王家臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]软岩段立井井壁破裂特征及修复结构优化[J]. 张哲诚,韩云瑞,薛庆新. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]基于CT三维重建的高阶煤孔裂隙结构综合表征和分析[J]. 王刚,沈俊男,褚翔宇,曹春杰,江成浩,周晓华. 煤炭学报. 2017(08)
[4]水泥–水玻璃固化软土的微观机理研究[J]. 简文彬,张登,黄春香. 岩土工程学报. 2013(S2)
[5]基于围岩松动圈理论的井筒壁后防渗注浆技术研究[J]. 钱自卫,姜振泉,曹丽文,孙强. 煤炭学报. 2013(02)
[6]弱胶结孔隙介质渗透注浆模型试验研究[J]. 钱自卫,姜振泉,曹丽文,孙强. 岩土力学. 2013(01)
[7]基于地电场响应的多孔岩石注水-注浆模拟试验[J]. 姜春露,姜振泉,刘盛东,孙强,钱自卫,杨彩. 煤炭学报. 2012(04)
[8]采掘中突水溃砂机理研究现状及展望[J]. 隋旺华,梁艳坤,张改玲,董青红,杨滨滨. 煤炭科学技术. 2011(11)
[9]单一裂隙动水注浆扩散模型[J]. 湛铠瑜,隋旺华,高岳. 岩土力学. 2011(06)
[10]中国GDP能源消耗强度变动趋势及影响因素解析[J]. 陈仲常,谢小丽. 经济学家. 2011(06)
博士论文
[1]孔隙砂岩化学注浆浆液渗透扩散机理[D]. 钱自卫.中国矿业大学 2014
[2]富水孔隙砂岩含水层扰动过程的水动力学特征[D]. 姜春露.中国矿业大学 2013
[3]化学注浆固砂体高压渗透性及其微观机理[D]. 张改玲.中国矿业大学 2011
[4]生态脆弱区煤炭开采地质环境效应与评价技术研究[D]. 都平平.中国矿业大学 2012
[5]多孔介质动水化学注浆机理研究[D]. 王档良.中国矿业大学 2011
[6]地下工程动水注浆过程中浆液扩散与封堵机理研究及应用[D]. 张霄.山东大学 2011
[7]高压封闭环境孔隙介质中化学浆液扩散机制试验研究[D]. 郭密文.中国矿业大学 2010
[8]砂卵（砾）石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究[D]. 杨坪.中南大学 2005
硕士论文
[1]榆神府矿区煤炭开采对生态环境损害的定量化评价[D]. 宋世杰.西安科技大学 2009
[2]高压裂隙注浆试验台研制及塑性早强浆材注浆试验研究[D]. 徐志鹏.煤炭科学研究总院 2009
[3]砂砾石层灌浆试验研究及渗流计算分析[D]. 杨锋.中国水利水电科学研究院 2005
本文编号：3007440
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同种类浆材的适用范围[23]
本文以金鸡滩煤矿副斜井突水涌砂注浆治理为工程背景，通过现场及室内自主设计的试验模型，研究化学浆液在斜井破壁注浆过程中的井壁受力、壁后孔隙水压力响应以及浆液在壁后的扩散规律以及注浆固砂体的微观孔隙特性。为进一步指导工程实践提供可靠的理论依据。采用传统的室内模型与现场实践相结合、理论研究与实际工程相结合的研究方法。主要包括：注浆工程实践、现场模型试验、室内试验等几种主要方法。注浆工程实践主要用于收集地质背景和工程资料，以及注浆方式、注浆材料、注浆压力、注浆量、钻孔布设原则、单孔结束标准等。注浆工程实践对于验证相关理论及室内模型试验结果十分重要。现场试验和室内试验主要是模型试验和测试技术。室内模型试验主要是基于相似模型理论和自主设计的试验模型进行斜井壁后注浆的模型试验。测试技术主要是基于压汞仪和蔡司 3D-XRM 系统研究注浆体的微观孔隙特征。根据本论文的整体框架思路以及拟完成试验所采用的方法和手段，拟选定技术路线，如图 1-2 所示。
图 2-1 金鸡滩煤矿交通位置示意图Figure 2-1 The traffic location diagram of the Jinjitan coal mine地层地表绝大部分被第四系沉积物覆盖，仅在万家小滩一带有小块钻孔揭露，井田地层由老至新依次为：三叠系上统永坪组（T组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2Z）、安定组（J2a），组（N2b），第四系中更新统离石组（Q2l），上更新统萨拉乌苏组（沙（Q4eol）。分述如下：叠系上统永坪组（T3y）是陕北侏罗纪煤田含煤岩系的沉积基底，遍布全区，未出露， 80～200m。其岩性为一套巨厚层状灰绿色细粒长石、石英砂绿泥石，分选性及磨圆度中等，具大型板状交错层理、楔状层部含石英砾、灰绿色泥质包体及黄铁矿结核。罗系下统富县组（J1f）
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国放顶煤开采的工程实践与理论进展[J]. 王家臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]软岩段立井井壁破裂特征及修复结构优化[J]. 张哲诚,韩云瑞,薛庆新. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]基于CT三维重建的高阶煤孔裂隙结构综合表征和分析[J]. 王刚,沈俊男,褚翔宇,曹春杰,江成浩,周晓华. 煤炭学报. 2017(08)
[4]水泥–水玻璃固化软土的微观机理研究[J]. 简文彬,张登,黄春香. 岩土工程学报. 2013(S2)
[5]基于围岩松动圈理论的井筒壁后防渗注浆技术研究[J]. 钱自卫,姜振泉,曹丽文,孙强. 煤炭学报. 2013(02)
[6]弱胶结孔隙介质渗透注浆模型试验研究[J]. 钱自卫,姜振泉,曹丽文,孙强. 岩土力学. 2013(01)
[7]基于地电场响应的多孔岩石注水-注浆模拟试验[J]. 姜春露,姜振泉,刘盛东,孙强,钱自卫,杨彩. 煤炭学报. 2012(04)
[8]采掘中突水溃砂机理研究现状及展望[J]. 隋旺华,梁艳坤,张改玲,董青红,杨滨滨. 煤炭科学技术. 2011(11)
[9]单一裂隙动水注浆扩散模型[J]. 湛铠瑜,隋旺华,高岳. 岩土力学. 2011(06)
[10]中国GDP能源消耗强度变动趋势及影响因素解析[J]. 陈仲常,谢小丽. 经济学家. 2011(06)
博士论文
[1]孔隙砂岩化学注浆浆液渗透扩散机理[D]. 钱自卫.中国矿业大学 2014
[2]富水孔隙砂岩含水层扰动过程的水动力学特征[D]. 姜春露.中国矿业大学 2013
[3]化学注浆固砂体高压渗透性及其微观机理[D]. 张改玲.中国矿业大学 2011
[4]生态脆弱区煤炭开采地质环境效应与评价技术研究[D]. 都平平.中国矿业大学 2012
[5]多孔介质动水化学注浆机理研究[D]. 王档良.中国矿业大学 2011
[6]地下工程动水注浆过程中浆液扩散与封堵机理研究及应用[D]. 张霄.山东大学 2011
[7]高压封闭环境孔隙介质中化学浆液扩散机制试验研究[D]. 郭密文.中国矿业大学 2010
[8]砂卵（砾）石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究[D]. 杨坪.中南大学 2005
硕士论文
[1]榆神府矿区煤炭开采对生态环境损害的定量化评价[D]. 宋世杰.西安科技大学 2009
[2]高压裂隙注浆试验台研制及塑性早强浆材注浆试验研究[D]. 徐志鹏.煤炭科学研究总院 2009
[3]砂砾石层灌浆试验研究及渗流计算分析[D]. 杨锋.中国水利水电科学研究院 2005
本文编号：3007440
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