井底煤仓破坏机理及治理技术研究

论文摘要

花山煤矿和大宝顶煤矿是攀枝花煤业集团公司下属的两座生产矿井。花山煤矿+900m水平井底煤仓因受水患影响经常发生堵仓、溃仓和大倾角胶带输送机运湿煤打滑等事故,这不仅危及装载硐室内人员和设备安全,而且使该井底煤仓无法缓存原煤,新延深水平无法达产,会造成巨大经济损失。大宝顶煤矿+1400m水平井底煤仓卸载梁发生断裂、倾斜、弯曲等变形破坏,卸载梁托辊挤压通行的机车和3t矿车,如果变形破坏进一步发展,大宝顶煤矿的生产将全面陷入瘫痪状态。鉴于以上现实,迫切需要对井底煤仓失效的机理进行分析研究,并提出相应的治理措施,制定切实可行的施工技术方案,从根本上治理存在的问题,确保矿井生产顺利进行。调查分析表明:花山煤矿井底煤仓建设初期,采用从上向下爆破开挖坑道,然后从下向上砌筑煤仓,爆破作业在煤仓围岩内产生了大量次生裂隙;同时施工中存在井壁未整体浇筑,接茬多,浇筑、插捣质量差,致使井壁不能防渗水。渗漏水通过煤仓围岩孔、裂隙和大量的墟渣缝隙空间充入卸载斜坡后面的孔隙、空洞和煤仓壁不密实的接茬缝,泄入煤仓;井底车场巷道内的积水直接从煤仓上口流入煤仓,造成了花山煤矿+900m水平井底煤仓水患。大宝顶煤矿井底煤仓受小煤矿越界开采影响,使得煤仓周围围岩发生变形、移动,造成卸载硐室周围水平应力增加,同时巷道底板上浇筑了钢筋混凝土板,将卸载梁与巷道底板组成一个刚性体,钢筋混凝土板传递了水平集中应力,卸载梁发生倾伏、弯曲、断裂等损坏,造成井底煤仓发生破坏。根据现场实际情况与现有技术手段,采用工程类比法与计算机模拟技术相结合,研究了煤仓发生破坏的机理,制定了合理可行的防治技术方案。花山煤矿井底煤仓治理采用明挖卸载硐室底板墟渣,回填浇筑混凝土;在卸载硐室施工竖直钻孔注浆加固;施工卸载斜坡下的倾斜钻孔,注浆充填加固卸载斜坡后的空间。大宝顶煤矿井底煤仓治理采用在卸载梁外侧的钢筋混凝土板上各开凿一条卸压纠偏槽,割断卸压纠偏槽内的钢筋以解除采动影响作用在卸载梁上的作用力,用千斤顶使卸载梁复位,并辅以锚杆（索）和注浆措施,加固卸载硐室和充填小煤矿采空区。通过对花山煤矿和大宝顶煤矿井底煤仓实施治理工程后的长期观测,治理效果满足了设计要求,为今后在井底煤仓设计,施工、管理、维护方面积累了宝贵的经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题提出及研究意义
• 1.2 煤仓的发展过程及其由来
• 1.3 井底煤仓破坏机理研究现状
• 1.4 井底煤仓治理技术研究现状
• 1.5 研究内容及技术路线
• 2 工程概况
• 2.1 花山井底煤仓基本情况
• 2.2 大宝顶井底煤仓基本情况
• 2.2.1 矿井及煤仓概况
• 2.2.2 卸载梁、托辊架及托辊的位置关系
• 2.2.3 井底煤仓系统变形破坏情况
• 2.3 井底煤仓治理情况
• 3 井底煤仓破坏机理
• 3.1 花山煤矿井底煤仓破坏机理
• 3.1.1 工程地质与水文地质分析
• 3.1.2 施工工艺及工程质量分析
• 3.1.3 技术管理上存在的问题
• 3.1.4 生产管理上存在的问题
• 3.1.5 花山井底煤仓综合破坏机理
• 3.2 大宝顶煤矿井底煤仓破坏机理
• 3.2.1 煤仓设计存在的问题
• 3.2.2 受小煤矿开采影响分析
• 3.2.3 大宝顶井底煤仓破坏机理
• 4 花山煤矿井底煤仓治理
• 4.1 治理方案选择
• 4.1.1 治理方案的提出
• 4.1.2 治理方案论证及选择
• 4.2 注浆材料确定
• 4.2.1 注浆材料性能要求
• 4.2.2 注浆材料种类及性质
• 4.2.3 注浆材料选择
• 4.3 注浆主要参数和主要工艺
• 4.3.1 允许注浆压力
• 4.3.2 合理注浆压力模拟分析
• 4.3.3 注浆工艺
• 4.3.4 主要注浆参数
• 4.3.5 施工主要机具
• 4.4 井底煤仓治理施工
• 4.4.1 隔水墙施工
• 4.4.2 明挖浅部墟渣
• 4.4.3 注浆施工
• 4.5 钻探注浆施工注意事项
• 4.5.1 注浆孔布置原则
• 4.5.2 钻探施工原则
• 4.5.3 注浆施工原则
• 4.6 治理效果
• 5 大宝顶煤矿井底煤仓治理
• 5.1 治理方案论证与选择
• 5.1.1 异地重建方案
• 5.1.2 更换卸载梁方案
• 5.1.3 纠偏加固卸载梁方案
• 5.2 破坏机理及治理效果数值分析
• 5.2.1 数值模拟模型建立
• 5.2.2 模拟结果分析
• 5.2.3 小结
• 5.3 治理工艺及要求
• 5.3.1 目标及原则
• 5.3.2 工艺流程及要求
• 5.4 前期准备工程施工
• 5.4.1 开凿卸压纠偏槽
• 5.4.2 准备施工机具及材料
• 5.4.3 确定集中治理时间
• 5.4.4 编制集中治理施工预案
• 5.5 集中治理施工
• 5.5.1 集中施工
• 5.5.2 后续施工
• 5.6 辅助治理施工
• 5.7 治理效果
• 6 结论及建议
• 致谢
• 参考文献