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题名脉状裂隙导水型岩溶陷落柱高压注浆机理及应用
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作者
钱自卫
鹿存金
巩起立
吴现帅
王炳柱
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机构
中国矿业大学资源与地球科学学院
河南能源鹤壁煤业(集团)有限责任公司第九煤矿
中矿地科技术研究院(江苏)有限公司
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期292-303,共12页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2019YFC1805490)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2020ZDPYMS11)。
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文摘
岩溶陷落柱在我国华北煤田广泛发育,已引发多起矿井严重突水事故,开展陷落柱导水特征及注浆机理研究,对于保证煤炭资源安全开采具有现实意义。本研究根据陷落柱导水通道特征、陷落柱柱体结构形式及探查钻孔出水特征,结合典型陷落柱探查及治理案例,在传统的松散间隙导水、微细孔裂隙渗透导水模式基础上,总结提出了陷落柱脉状裂隙导水的新模式,给出了此类陷落柱的水害致灾形式。研究发现此类陷落柱柱体一般较为密实,软硬碎石组合不均匀分布,碎岩部分间隙未被破碎泥化物、砂、矿物结晶所充填,残存不规则扁平裂隙状或近似圆孔集中导水通道;初步分析认为柱体的不均匀性致使空隙渗流及结晶的差异是此类陷落柱形成的主要原因。开展了脉状裂隙导水型陷落柱透明可视化注浆模型试验,直观观测了单孔高压注浆对多个导水通道的治理过程,并结合相关理论,提出了涉及孔道渗流注浆、劈裂注浆及裂隙挤密闭合等复合形式的脉状裂隙导水型陷落柱高压注浆机理,以实现单注浆孔对多条脉状裂隙导水通道的综合控制。研究成果在埋深超过600m、奥灰水压7.67MPa、平面面积达到5200m^(2)的鹤煤九矿9–6导水陷落柱的注浆治理中应用。依据相关标准设计了注浆控制段跨度,通过巷道揭露及钻孔出水情况可表征陷落柱的脉状裂隙导水特征,设计采用井下对抄布孔、分层布孔、分段注浆等实现了对注浆区域的全覆盖,分析注浆压力响应曲线可指示浆液的渗流、劈裂、挤密等过程,通过串浆情况、物探及微震监测、注水试验分析综合评判了陷落柱的治理效果,目前受陷落柱影响工作面已安全回采。研究成果为脉状裂隙导水型陷落柱的治理提供了理论及技术支撑。
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关键词
岩溶陷落柱
脉状导水通道
高压注浆
复合注浆机理
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Keywords
Karst collapse column
vein-like water channel
high pressure grouting
compound grouting mechanism
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分类号
TD745
[矿业工程—矿井通风与安全]
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