【摘 要】
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我国深部矿井开采最大深度已经超过1300m,并且继续以20 m/a速度向下延伸。深部矿井井筒的建设不可避免地破坏含水层或水系,形成矿井涌水等灾害,对矿山安全生产造成重大威胁。
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我国深部矿井开采最大深度已经超过1300m,并且继续以20 m/a速度向下延伸。深部矿井井筒的建设不可避免地破坏含水层或水系,形成矿井涌水等灾害,对矿山安全生产造成重大威胁。以鸟山矿立井井筒建设工程为研究对象,采用理论分析、数值模拟、室内实验和现场工业试验相结合的研究方法,对深部裂隙岩体井壁直接堵漏新技术及浆液扩散理论进行研究。采用物探方法探测了立井地下水分布情况,结合裂隙岩体渗透结构类型,建立了矿井复杂裂隙岩体渗透结构的物理数学模型,并进行了岩体裂隙的水流计算;开展了直接堵漏纤维注浆材料室内实验,分析了不同配比注浆材料的强度、凝结时间和渗透性能指标;设计了可调节裂隙宽度系统、注水系统、注浆系统和监测系统一体的试验台,实现了不同注浆参数的浆液动水扩散模拟和浆液流场参数的实时监测;结合浆液流变特性,建立了考虑裂隙倾角、水流速度、粘度时变下牛顿浆液、宾汉浆液以及幂律浆液的流动方程,研究了单裂隙下三种浆液的扩散规律及注浆参数之间的相互关系;进行动水条件下注浆浆液扩散规律数值模拟研究,分析了浆液最大扩散距离与裂隙倾角、扩散时间和注浆压力之间的关系,对理论分析结果进行了补充和验证。在上述研究基础上对鸟山煤矿的风井与副井进行了涌水封堵现场试验,取得了较好的堵水效果。研究成果将为深部矿井建设、煤炭深部安全开采以及深立井壁后注浆施工提供科学依据,具有重要的工程价值和推广应用前景。
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