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2014年度取得的标志性成果 之二

作者:admin 来源:未知 更新日期:2014-12-29 浏览次数:
标志性成果之二:深部茅口灰岩井下注浆改性提升矿井水位及防突水关键技术
主要完成人:王卫军,赵延林
成果依托项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目: 煤矿突水机理与防治基础理论研究; 国家自然科学基金项目: 茅口灰岩隐伏承压溶洞围岩时效破断—滞后突水机理研究
水平标志:湖南省科技进步二等奖(公示结束)
主要内容:我国南方煤田属于华南晚二叠世煤田,水文地质条件往往介于极复杂-中等类型之间。2001年-2012年全国煤矿发生突水事故179起,死亡人数1598人,其中南方煤矿发生96起,死亡917人,分别占53.6%和57.4%。突水事故造成重大人员伤亡、财产损失和严重社会环境问题。本项目在国家重点基础研究发展计划(973)项目、国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金项目等科研项目的资助下,对南方煤矿茅口灰岩岩溶突水机理进行了系统的理论研究和大量的防治水工程实践。提出了深部茅口灰岩井下注浆改性的防治水新理念,通过井下注浆对深部茅口灰岩进行局部改性,将茅口灰岩裂隙体变成隔水带,阻止浅部岩溶水向深部渗透,提升矿井水位,减少矿井深部水平的涌水量。在构建南方煤矿安全隔水煤(岩)柱留设新设计准则,确立矿井涌水量非线性预测新方法的基础上,提出了深部茅口灰岩井下注浆改性提升矿井水位及防突水关键技术。找到了解决茅口灰岩矿井涌水量大、突水频繁、排水费用高等难题的有效途径。研究成果获授权发明专利1项、实用新型专利4项,发表论著21篇(部)。主要科技创新如下:
(1)井下注浆改性深部茅口灰岩,截流地下水径流,提升矿井水位,矿井水从上水平引流,减少扬程,实现电价峰谷排水,将常规强排疏干治水变为疏-堵-关相结合的防治水技术,减少矿井深部水平的涌水量、大幅度减小矿区岩溶地表塌陷。
(2)选取“山脊”、“驼峰”及具有过水瓶颈作用的地下水分水岭地段作为井下注浆打钻命中设计靶域带,根据茅口灰岩岩溶发育规律,确定矿区水文地质条件分界线,提出井下注浆改性的设计注浆孔有效深度应越过水文地质条件分界线的新观点,通过井下注浆对深部茅口灰岩进行局部改性,将茅口灰岩裂隙体变成隔水带,阻止浅部岩溶水向深部渗透,并提出了评价深部茅口灰岩注浆改性隔水带长期稳定性的流变损伤破裂准则。
(3)采用一系列具有自主知识产权的新技术和新方法对富含岩溶裂隙的相似材料进行浆体扩散试验,总结出不同层位茅口灰岩的可注性、浆体材料在岩溶裂隙中的扩散规律,获得深部茅口灰岩井下注浆材料配比、注浆孔间距、注浆压力等合理注浆参数,形成了以[普通水泥单液浆]-[超细水泥单液浆]-[普通水泥-水玻璃双液浆]-[超细水泥-水玻璃双液浆]为主体流程的浆液选择程序,并提出了注浆量分布特征法+钻孔取芯观察法+渗透系数测试法相结合的井下注浆综合效果评价方法。
(4)针对我省及我国南方地区煤矿茅口灰岩的特殊水文地质条件,提出了采动作用下茅口灰岩承压溶洞、断层的突水灾变原理,创建了南方煤矿安全隔水煤(岩)柱留设新设计准则,确立了矿井涌水量非线性预测新方法。

 
 

 
重要价值或效益:本技术自2007年以来,在湖南黑金时代长沙矿业有限公司竹山塘煤矿、湖南湘潭矿业集团有限公司和湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿等企业推广应用,取得经济效益超过1.5亿元,大幅度减少岩溶地表塌陷等地质灾害,获得了良好的社会效益。(责任编辑:admin)
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