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2021年第01期
2021-02-03
103

突水淹没矿井动水巷道截流阻水墙建造技术研究

  • 作者:

    董书宁
    牟林
  • 关键词:

    ​阻水墙
    建造技术
    骨料灌注
    力学机制
    动水截流
  • 作者单位:

    中煤科工集团西安研究院有限公司
    煤炭科学研究总院

摘要

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摘要:

在突水巷道中通过灌注骨料实现截流堵水的过程涉及多个力学演化阶段,实践中为了快速复矿需更重视堵水效果,阻水墙建造的关键技术问题研究很少受到关注。结合以往工程案例的堵水过程数据,分析了从骨料灌注到注浆截流的水力学模型,提出了阻水墙建造的关键技术参数设定方法,研究了阻水墙内部应力分布状态及破坏机理。研究表明:①阻水墙建造可分为4个阶段的水力学模型,即突水稳定阶段的管道流模型、骨料灌注阶段的管道流-低速渗流模型、骨料接顶阶段的高速渗流-低速渗流模型、注浆截流阶段的低速渗流模型;②动水中骨料堆积形态是水平和垂向两个维度共同生长的结果,堆积过程与流场存在动态平衡关系;③考虑压差、巷道阻力、堆积段阻力、浆液初凝时间4个要素,提出了堆积段长度估算模型,建立了不同灌注阶段巷顶流速的预测方法和骨料粒径选择方法;④注浆后阻水墙的最大剪应力发生在距来水方向较近的位置,相较堆积段全部长度,受力影响范围仅为其很小一部分;水压力越大,剪力和轴力越大,但分布状态、影响范围及峰值位置均不变;围岩与墙体弹性模量比越大,阻水体剪应力分布越集中,峰值剪应力越靠近来水方向;当剪应力最大位置首先达到抗剪强度后,剪应力将向下游产生塑性变形直至形成新的平衡状态,否则失稳破坏。



  • 不同模量比( E/Ep )下阻水墙剪应力和轴力分布
  • 不同水压条件下阻水墙剪应力和轴力分布
  • 阻水墙剪应力和轴力分布曲线(E/Ep =0.1)
  • 基于Mindlin模型的阻水墙受力分析
  • 骨料灌注期间井下涌水量变化曲线
  • 突水水源、通道及淹没巷道系统连通模型
  • 突水过程与截流堵水工程相互作用的时空关系
  • 单粒径骨料灌注动态演化过程示意
  • 阻水墙各建造阶段的水力学模型
董书宁,牟林.突水淹没矿井动水巷道截流阻水墙建造技术研究[J].煤炭科学技术,2021,49(1):294-303.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.01.027 DONG Shuning,MOU Lin.Study on construction technology of water blocking wall in hydrodynamic pathway of submerged mine due to water inrush[J].Coal Science and Technology,2021,49(1):294-303.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.01.027

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