面向绿色矿山的注浆关键技术与工程示范_中国煤炭行业知识服务平台

面向绿色矿山的注浆关键技术与工程示范

作者

杜金龙潘树仁刘长友魏云迅鲁岩潘海洋齐宽赵明刘厚松姚宏鑫周瑶晏嘉李世念张彪张丝诺
单位

中煤地生态环境科技有限公司中国煤炭地质总局中国矿业大学矿业工程学院中国煤炭地质总局勘查研究总院江苏地质矿产设计研究院中煤地质集团有限公司
摘要

针对地表塌陷、水资源破坏、煤基固废堆积等问题，系统性提出了煤炭绿色开采“减沉、增载、处废、控水”一体化的多元耦合注浆技术体系，并成功示范。具体内容有：(1)综合利用理论分析、数值模拟、现场探测(钻探、超声成像、井下电视、光纤监测)等手段，研究了采动空隙空间与原生裂隙空间发育演化规律，尤其是将分布式光纤技术应用于离层空间探测，实现了注浆空间的精准识别。(2)利用煤基固废(煤矸石、粉煤灰)等制备了应用于不同场景的多源无机高性能注浆材料，将煤矸石作为离层注浆材料实现了规模化处置，同时研发了具有水下抗分散性、高体积系数、高塑性强度的新型KEP注浆堵水材料。(3)将丛式井技术运用到离层注浆孔钻探施工，有效规避采动超前破坏；集成研制了全天候、高泵压、大流量智能化注浆系统；应用补强注浆工艺，强化注浆减沉效果。(4)提出了注浆效果监测检测技术体系，重点阐述了钻探取芯与测井相结合的钻孔检测方法。(5)形成了以离层注浆减沉处废、垮落带注浆处废、老空区注浆增载处废和顶板裂隙注浆控水为核心的智能化技术体系，并在夏店煤矿、新浦磷矿、曹家滩煤矿、高家堡煤矿进行了工程示范，为我国绿色矿山建设提供了新思路。
关键词

绿色矿山多元耦合智能化注浆关键技术工程示范
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金(52074267)；中国煤炭地质总局科技专项(ZMKJ-2017-01；ZMKJ-2018-02；ZMKJ-2022-JBGS01-1)；
文章目录

1 注浆技术研究概况
2 注浆关键技术、材料与工艺
2.1 注浆空间识别技术
2.1.1 离层空间识别方法与技术
(1) 理论分析。
(2) 数值模拟。
(3) 现场探查。
2.1.2 原生构造裂隙分析与识别
2.2 新型注浆材料研发
2.2.1 多源无机高性能注浆材料
2.2.2 KEP(Keep Elastic and Plastic)注浆材料
(1) 弹塑性力学特征。
(2) 浆液的抗水分散性。
(3) 浆液结石率及结石体强度。
(4) 浆液结石体的微观分析。
2.3 注浆参数与工艺
2.3.1 注浆孔钻探工艺
(1) 丛式井定向钻探工艺。
(2) 羽状井定向钻探工艺。
2.3.2 智能化注浆过程控制
2.3.3 注浆补强工艺
(1) 注浆补强层位及相关要求。
(2) 注浆通道建立。
2.4 注浆充填效果监测检测技术
(1) 地表变形观测方法。
(2) 钻探取芯检测方法。
2.5 面向绿色矿山的注浆应用分析
3 工程示范
3.1 夏店煤矿采动覆岩离层注浆减沉工程
3.2 新浦磷矿浅部采空区注浆增载工程
3.3 曹家滩煤矿垮落带注浆处废工业性试验
3.4 高家堡煤矿矿井水减排工程
4 结论
引用格式

杜金龙,潘树仁,刘长友,魏云迅,鲁岩,潘海洋,齐宽,赵明,刘厚松,姚宏鑫,周瑶,晏嘉,李世念,张彪,张丝诺.面向绿色矿山的注浆关键技术与工程示范[J].矿业科学学报,2023,8(03):293-307.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.002.