深厚砂卵石层低温动水条件下咬合桩帷幕材料研发
发布时间：2021-08-30 06:04
某露天煤矿为减少矿坑疏排水量,拟通过施工截水帷幕以切断矿坑北侧河流补给通道。结合现场施工条件,在架空高压线等特殊施工区域采用钻孔咬合桩帷幕。施工区砂卵石层厚度达45 m,含水层渗透系数达100 m/d,水力梯度0.033,地下水温长期维持在5℃,为保证咬合桩在深厚砂卵石层和低温动水条件下快速成桩,研制出一种以粉煤灰为主、水泥和粉煤灰添加剂为辅的混合防渗材料,并开展该材料的凝结时间、结石率、流动度、抗渗性能等多项参数测试。结果表明:研发材料最优配比为水灰比0.7︰1.0、水泥掺量（质量占比）40%、粉煤灰掺量60%、粉煤灰激发剂掺量2%,在5℃低温环境下凝结时间102 h,结石率94.6%、流动度23 cm,3 d强度1.06 MPa、90 d强度11.65 MPa、渗透系数低至8.61×10–8 cm/s。通过取心验证,成桩质量符合要求,截水效果好,矿坑疏排水量显著减少。该材料具有低价环保、抗渗性好等优点,可在类似工程中推广应用。
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
露天煤矿地层结构示意
如图2所示，受复杂地层条件、架空高压线缆、排水管道等影响，帷幕全线有4处需采用咬合桩工艺构建帷幕，全长372.5 m，咬合桩帷幕各段分别长328.3、9.5、14、20.7 m。露天煤矿咬合桩帷幕构建时，低强度抗渗混凝土与HDPE防渗的阻水帷幕已建造完成1 900 m左右，咬合桩帷幕区域的水力梯度增大为0.012～0.033，地下水流速达到1.20～5.94 m/d，且水力梯度和水流速度不断增大。在低温、动水条件下，咬合桩易塌孔、成孔困难、桩体凝结时间长、强度低、抗渗性差。如图3所示，设计咬合桩桩径1 m，桩与桩之间咬合搭接0.3 m，采用旋挖钻机施工。受低温和动水条件影响，咬合桩材料凝结时间长、受动水扰动大，若采用二序施工，在砂卵石层中施工桩孔时将对临近咬合桩桩体产生进一步的扰动，破坏桩体完整性。为增大桩体施工间隔、减小桩体之间的相互影响、提高桩体完整性，咬合桩帷幕采用三序施工，先施工一序桩孔Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，灌注咬合桩防渗材料；再施工二序桩Ⅱ-1、Ⅱ-2，灌注咬合桩防渗材料；最后施工三序桩Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4咬合一序和二序桩，灌注咬合桩防渗材料。
如图3所示，设计咬合桩桩径1 m，桩与桩之间咬合搭接0.3 m，采用旋挖钻机施工。受低温和动水条件影响，咬合桩材料凝结时间长、受动水扰动大，若采用二序施工，在砂卵石层中施工桩孔时将对临近咬合桩桩体产生进一步的扰动，破坏桩体完整性。为增大桩体施工间隔、减小桩体之间的相互影响、提高桩体完整性，咬合桩帷幕采用三序施工，先施工一序桩孔Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，灌注咬合桩防渗材料；再施工二序桩Ⅱ-1、Ⅱ-2，灌注咬合桩防渗材料；最后施工三序桩Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4咬合一序和二序桩，灌注咬合桩防渗材料。2.2 防渗材料要求
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高掺量粉煤灰防渗墙的露天矿水资源保护技术[J]. 王海,黄选明,朱明诚,曹海东,张雁. 煤炭学报. 2020(03)
[2]改性聚氨酯快速注浆堵水材料的研制及性能[J]. 杨柱,薛忍,王军,兰支利. 煤田地质与勘探. 2020(02)
[3]西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估[J]. 卞正富,于昊辰,侯竟,牟守国. 煤炭学报. 2020(01)
[4]我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展[J]. 孙亚军,陈歌,徐智敏,袁慧卿,张玉卓,周丽洁,王鑫,张成行,郑洁铭. 煤炭学报. 2020(01)
[5]东部草原区大型煤电基地开发的生态影响与修复技术[J]. 李全生. 煤炭学报. 2019(12)
[6]东部草原区露天煤矿开采对地下水系统影响与帷幕保护分析[J]. 赵春虎,王强民,王皓,杨建,刘基,张雁. 煤炭学报. 2019(12)
[7]水泥基注浆材料浆液稳定性及其析水规律试验[J]. 徐斌,董书宁,徐路路,周岩,陈骏骏,戴振学,王皓. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[8]岩体裂隙动水注浆扩散半径影响试验[J]. 谷拴成,孙冠临,苏培莉,李金华. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[9]低温环境下添速凝剂的水泥浆凝结特性试验研究[J]. 王海,许刚刚,王晓东,朱世彬,武博强. 煤炭科学技术. 2019(08)
[10]基于承压水单孔放水实验的底板水害精准注浆防治[J]. 李涛,高颖,艾德春,杨军伟,冯海,薛卫锋,赵国杰. 煤炭学报. 2019(08)
博士论文
[1]露天煤矿防渗墙截渗减排机制及工程应用研究[D]. 张雁.煤炭科学研究总院 2018
硕士论文
[1]呼伦贝尔草原露天煤矿区植被对地下水埋深变化响应研究[D]. 王超.内蒙古大学 2019
本文编号：3372211
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
露天煤矿地层结构示意
如图2所示，受复杂地层条件、架空高压线缆、排水管道等影响，帷幕全线有4处需采用咬合桩工艺构建帷幕，全长372.5 m，咬合桩帷幕各段分别长328.3、9.5、14、20.7 m。露天煤矿咬合桩帷幕构建时，低强度抗渗混凝土与HDPE防渗的阻水帷幕已建造完成1 900 m左右，咬合桩帷幕区域的水力梯度增大为0.012～0.033，地下水流速达到1.20～5.94 m/d，且水力梯度和水流速度不断增大。在低温、动水条件下，咬合桩易塌孔、成孔困难、桩体凝结时间长、强度低、抗渗性差。如图3所示，设计咬合桩桩径1 m，桩与桩之间咬合搭接0.3 m，采用旋挖钻机施工。受低温和动水条件影响，咬合桩材料凝结时间长、受动水扰动大，若采用二序施工，在砂卵石层中施工桩孔时将对临近咬合桩桩体产生进一步的扰动，破坏桩体完整性。为增大桩体施工间隔、减小桩体之间的相互影响、提高桩体完整性，咬合桩帷幕采用三序施工，先施工一序桩孔Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，灌注咬合桩防渗材料；再施工二序桩Ⅱ-1、Ⅱ-2，灌注咬合桩防渗材料；最后施工三序桩Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4咬合一序和二序桩，灌注咬合桩防渗材料。
如图3所示，设计咬合桩桩径1 m，桩与桩之间咬合搭接0.3 m，采用旋挖钻机施工。受低温和动水条件影响，咬合桩材料凝结时间长、受动水扰动大，若采用二序施工，在砂卵石层中施工桩孔时将对临近咬合桩桩体产生进一步的扰动，破坏桩体完整性。为增大桩体施工间隔、减小桩体之间的相互影响、提高桩体完整性，咬合桩帷幕采用三序施工，先施工一序桩孔Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3，灌注咬合桩防渗材料；再施工二序桩Ⅱ-1、Ⅱ-2，灌注咬合桩防渗材料；最后施工三序桩Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4咬合一序和二序桩，灌注咬合桩防渗材料。2.2 防渗材料要求
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高掺量粉煤灰防渗墙的露天矿水资源保护技术[J]. 王海,黄选明,朱明诚,曹海东,张雁. 煤炭学报. 2020(03)
[2]改性聚氨酯快速注浆堵水材料的研制及性能[J]. 杨柱,薛忍,王军,兰支利. 煤田地质与勘探. 2020(02)
[3]西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估[J]. 卞正富,于昊辰,侯竟,牟守国. 煤炭学报. 2020(01)
[4]我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展[J]. 孙亚军,陈歌,徐智敏,袁慧卿,张玉卓,周丽洁,王鑫,张成行,郑洁铭. 煤炭学报. 2020(01)
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[6]东部草原区露天煤矿开采对地下水系统影响与帷幕保护分析[J]. 赵春虎,王强民,王皓,杨建,刘基,张雁. 煤炭学报. 2019(12)
[7]水泥基注浆材料浆液稳定性及其析水规律试验[J]. 徐斌,董书宁,徐路路,周岩,陈骏骏,戴振学,王皓. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[8]岩体裂隙动水注浆扩散半径影响试验[J]. 谷拴成,孙冠临,苏培莉,李金华. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[9]低温环境下添速凝剂的水泥浆凝结特性试验研究[J]. 王海,许刚刚,王晓东,朱世彬,武博强. 煤炭科学技术. 2019(08)
[10]基于承压水单孔放水实验的底板水害精准注浆防治[J]. 李涛,高颖,艾德春,杨军伟,冯海,薛卫锋,赵国杰. 煤炭学报. 2019(08)
博士论文
[1]露天煤矿防渗墙截渗减排机制及工程应用研究[D]. 张雁.煤炭科学研究总院 2018
硕士论文
[1]呼伦贝尔草原露天煤矿区植被对地下水埋深变化响应研究[D]. 王超.内蒙古大学 2019
本文编号：3372211
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3372211.html
