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随着我国经济的持续快速发展,对煤炭资源的需求也将逐年增加,传统开采历史久远的华北、华东煤炭大水矿区,浅层煤炭资源面临枯竭,煤矿开采向深部延伸或开采下组煤,伴随着开采深度的不断加大,矿井受底板高压水威胁越来越严重,发生突水淹井的灾害也将会不断增多。 矿井发生突水后,往往造成巨大的经济损失,甚至人员伤亡事故,尽快救人和恢复矿井生产,减少经济损失是抢险救灾第一要务,为此,动水条件下进行堵巷截流是抢险救灾的首选方案。动水条件下堵巷截流技术经过近三十年的发展,已形成了较为完善的工艺方法和装备体系,但其关键技术和阻水段阻水能力研究涉及较少,已不能满足工程需要。 本文在查阅、研究国内外相关文献和工程实例的基础上,分析和研究了阻水段建造中的骨料灌注技术、注浆加固骨料堆积体机理、注浆加固技术工艺和阻水段阻水能力判断标准,并经过桑树坪矿突水灾害治理工程的验证,得出了一系列相关成果: 1)根据动水条件下堵巷截流工程特点,研究骨料灌注中钻孔布置、骨料运移和沉积规律和灌注工艺和设备体系等关键技术,是骨料灌注工作的有益补充。 2)研究水泥浆液在骨料堆积体中的流动规律,以达西定律为基础推导时变性流体柱形扩散公式,并结合水泥浆凝固沉积规律和浆液充填空隙过程,研究注浆加固骨料堆积体机理;研究注浆加固骨料堆积体技术路线和工艺,总结一套完整的注浆加固工艺体系。 3)结合岩石剪切破坏准则,推导出能快速简便检验阻水段阻水能力是否符合安全标准的公式,作为判断阻水段安全性的辅助手段。 4)结合桑树坪煤矿动水条件下注浆截流工程,开展了阻水段建造技术和阻水能力的试验研究,对本文成果进行了实际应用和检验。