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基于等厚度水泥土帷幕的斜井井筒水治理技术研究

         
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为解决我国西部地区松散层和浅部风化基岩层含水丰富导致的斜井井筒过富水松散层段在井筒施工缝、混凝土接茬、井壁裂缝位置发生渗漏、恶化井下作业环境、降低作业效率、增大井下排水负担和费用、影响煤矿的安全生产的问题,从保护地下水资源和井筒安全运营的角度出发,分析了煤矿斜井井筒渗漏水特征和现有的疏排水、壁后注浆、旋喷桩、帷幕注浆等治理措施,研究了斜井井筒渗漏水层位等厚度水泥土帷幕原理和结构、参数选择依据、帷幕构筑方法,测试分析了地层条件、综合含水率、水泥掺量等因素对水泥土帷幕性能影响,并进行了现场示范应用。研究结果表明:煤矿斜井井筒渗漏水位置大多发生在底板、腰墙和二者接缝处,涌水量数十至数百立方米每小时,有的甚至发生涌水携砂情况,危及井筒安全;等厚度水泥土帷幕通过横向切削、回撤切削搅拌、喷浆搅拌成墙3个步骤将混合均匀的地层材料与水泥浆液在煤矿斜井井筒外侧地层中形成上下厚度均匀、接头数量少、截水率高的等厚度水泥土墙体,有效阻隔斜井井筒与外侧松散层、风化基岩之间的水力联系;等厚度水泥土帷幕的强度与水泥掺量正相关,渗透系数与水泥掺量负相关,黏土地层的水泥土帷幕性能弱于黄土、细砂等地层;示范应用现场的帷幕原状心样抗压强度8.62 MPa,渗透系数2.69×10−8 cm/s,井筒涌水量由16.8 m3/h降至1.6 m3/h左右,较治理前减少90.5%,取得良好应用效果。此方法可解决我国西部富水松散层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。

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