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大水金属矿床井下近矿体帷幕注浆堵水技术研究

作　者: 王亮
导　师: 辛小毛
学　校: 长沙矿山研究院
专　业: 采矿工程
关键词: 大水矿床金属矿床水文地质条件矿坑涌水量注浆工艺注浆参数注浆堵水帷幕注浆近矿体帷幕厚度计算帷幕构建帷幕参数
分类号: TD743
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大水金属矿床一般是指矿区水文地质条件复杂,矿坑涌水量预测达到每日数万立方米以上的矿床,主要分布在岩溶环境相对发育的地区,例如:广东、广西、山东、湖南、河北、安徽、湖北、江西等地区。我国开采金属大水矿床时,常遇到许多难以想象的问题,例如投资大、时间长,开采难度大、成本较高,突水淹井,地面塌陷,矿产资源损失严重,地下水枯竭及环境地质灾害等多方面问题。随着经济、科学技术水平等各方面的高速发展,我国金属大水矿床防治水技术方案从原来的疏干排水防治水方案,逐渐发展为以堵水为主,疏干为辅的地面矿区帷幕注浆截流技术,而现在随着矿山开采难度和成本的加大,井下近矿体帷幕注浆堵水技术正在逐渐推广和应用,取得了很好的效果。论文在总结前人成果的基础上,结合龙塘沿铁矿大水矿床的实际情况,对近矿体帷幕注浆技术的理论、适用条件,帷幕参数及构建进行了研究,其研究的主要内容和成果为:(1)在总结前人成果的基础之上,概述了大水金属矿床帷幕注浆堵水技术研究现状,并做出了简要评价;结合实例分析了井下近矿体与地面帷幕注浆堵水技术的适用条件及优缺点,阐述了近矿体帷幕注浆堵水技术是今后矿山防治水技术发展的方向。(2)通过对矿床突水机理、注浆理论及帷幕厚度计算理论的研究,为近矿体帷幕注浆堵水技术提供较完善的理论支持。(3)工程实例研究。龙塘沿铁矿建设期间由于水文地质、工程地质条件复杂,造成多次突水淹井。针对矿山实际情况,提出切实可行的防治水方案,对其近矿体堵水帷幕的注浆参数,帷幕厚度、帷幕的构建进行了研究,解决矿山亟需解决水患问题,为后期大规模开采创造条件,基于此论文开展如下工作:①开展了现场水文地质、工程地质条件调查,查清开拓过程中的突水情况和岩溶裂隙结构面的产状及发育特征;②矿区水文地质条件分析,调查矿床充水因素;③注浆材料及参数选择;④近矿体注浆帷幕厚度及参数确定;⑤近矿体注浆帷幕构建;⑥龙塘沿铁矿近矿体帷幕注浆工程安全技术措施。论文所做的研究工作,立足于学科前沿,对目前矿山防治水技术较热门但却迫切需要研究的大水金属矿床近矿体帷幕注浆的理论、帷幕厚度计算及构建进行了研究,具有较高的推广实践价值。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-20
  1.1 引言  12
  1.2 研究背景与意义  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-18
    1.3.1 大水金属矿山防治水技术国内现状  13-16
    1.3.2 大水矿山防治水技术国外现状  16-17
    1.3.3 近矿体注浆帷幕与国内外其他矿区注浆帷幕的比较  17-18
  1.4 论文主要研究内容与技术路线  18-20
第二章近矿体注浆帷幕理论研究  20-49
  2.1 围岩突水因素研究  20-22
    2.1.1 围岩岩溶发育规律与突水的关系  20
    2.1.2 水压与突水的关系  20-21
    2.1.3 围岩隔水层(或人工注浆盖层)阻水能力分析  21-22
    2.1.4 地质构造与围岩突水的关系  22
    2.1.5 采掘活动与围岩突水的关系  22
  2.2 裂隙岩体注浆研究  22-36
    2.2.1 注浆材料  22-26
    2.2.2 水泥浆液在裂隙岩体中注入理论研究  26-36
  2.3 井下近矿体注浆帷幕厚度计算研究  36-49
    2.3.1 根据抗渗标准来确定  36-37
    2.3.2 根据幕体抗压强度来确定  37-44
    2.3.3 采用数值模拟验证帷幕厚度  44-49
第三章近矿体帷幕注浆技术研究  49-55
  3.1 近矿体帷幕注浆技术路线  49-50
  3.2 探水注浆钻孔施工工艺  50-51
    3.2.1 钻孔施工的技术要求  50
    3.2.2 孔口防突水装置  50
    3.2.3 钻孔护壁工艺  50-51
  3.3 近矿体帷幕注浆工艺  51-55
    3.3.1 注浆材料  51
    3.3.2 注浆参数  51-53
    3.3.3 群孔注浆技术  53-54
    3.3.4 注浆工艺流程  54-55
第四章工程实例  55-92
  4.1 区域概况  55-62
    4.1.1 地理、水文  55-56
    4.1.2 区域构造  56-58
    4.1.3 岩浆岩  58-60
    4.1.4 区域水文地质条件  60-62
  4.2 矿区地质、水文条件  62-69
    4.2.1 矿区地质条件  62-65
    4.2.2 矿区水文地质条件  65-69
  4.3 矿体围岩水文、工程地质特征  69-75
    4.3.1 矿体的围岩情况  69-70
    4.3.2 基建竖井工程中的涌水情况  70-73
    4.3.3 矿体围岩富水性  73
    4.3.4 矿床充水因素、充水途径、边界条件与分布规律  73-75
    4.3.5 矿坑涌水量预测  75
  4.4 矿区防治水方案的选择  75-76
  4.5 龙塘沿铁矿近矿体帷幕厚度选择  76-80
    4.5.1 采用抗渗标准计算帷幕厚度  76
    4.5.2 根据幕体抗压强度来确定计算帷幕厚度  76-77
    4.5.3 采用数值模拟验证帷幕厚度  77-80
    4.5.4 龙塘沿铁矿帷幕体厚度确定  80
  4.6 龙塘沿铁矿近矿体帷幕构建  80-85
    4.6.1 前期工程  81-84
    4.6.2 后期工程  84-85
  4.7 帷幕注浆工艺  85-89
    4.7.1 注浆材料  85-86
    4.7.2 注浆搅拌站  86
    4.7.3 注浆参数  86-87
    4.7.4 注浆施工  87-88
    4.7.5 帷幕注浆堵水效果检测  88-89
  4.8 预期注浆效果  89-90
  4.9 应急安全技术措施  90
  4.10 结论与建议  90-92
第五章结论及展望  92-94
  5.1 结论`  92-93
  5.2 不足之处  93
  5.3 展望  93-94
参考文献  94-98
致谢  98-99
攻读学位期间的成果  99

大水金属矿床井下近矿体帷幕注浆堵水技术研究

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