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Full-floor Grouting Reinforcement for Working Faces with Large Mining Heights and High Water Pressure: a Case Study in China
Mine Water and the Environment ( IF 2.8 ) Pub Date : 2020-04-23 , DOI: 10.1007/s10230-020-00683-w
Shiqi Liu , Yu Fei , Yanchun Xu , Lei Huang , Wenyan Guo

Grouting reinforcement was used to safely and efficiently exploit the thick coal seam in the Jiaozuo coalfield. First, the water inrush possibility of the 11,050 working face was evaluated, using both the floor failure depth and the water bursting coefficient ( T ) methods. The estimated depth of the floor failure zone ( h ) ranged from 22 to 38 m, which is larger than the average distance between the floor-confined aquifer ( L 8 ) and the no. 2 coal seam. Additionally, the water bursting coefficient of L 8 (0.268) was much higher than the ultimate T s (0.100). Thus, the evaluation showed that the L 8 confined limestone aquifer had a high water inrush possibility. Innovative grouting methods and supporting facilities, such as dispersed pulping, repeated pipe fixation, and three-stage flange structure, were proposed to address the threat. Finally, both drilling and geophysics (i.e. DC method) indicated that the grouting reinforcement had been effective. Zur sicheren und effizienten Ausbeutung eines mächtigen Kohleflözes im Jiaozuo Kohlerevier (Provinz Henan, VR China) wurde eine Verstärkung durch Verpressung herbeigeführt. Zuerst wurde die Möglichkeit von Wassereinbrüchen am Abbaustoß 11050 unter Einbeziehung sowohl der Sohlbruchtiefe und des Wassereinbruchskoeffizienten (T) bewertet. Die geschätzte Tiefe der Sohlbruchzone lag im Bereich von 22 bis 38 m, was die mittlere Distanz zwischen dem gespannten L8-Aquifer unterhalb der Sohle und dem Kohleflöz Nr. 2 übersteigt. Zudem lag der Wassereinbruchskoeffizient von L8 (0,268) deutlich höher als die höchsten T’s (0,100). Folglich zeigte die Bewertung, dass der gespannte Kalksteinaquifer L8 ein hohes Wassereinbruchsrisiko aufwies. Zur Begegnung der Gefährdung wurde der Einsatz innovativer Verpressungsmethoden und verstärkter Anlagen wie beispielsweise verteilte Einbringung, mehrfache Fixierung von Rohrleitungen und dreistufige Flanschelemente vorgeschlagen. Schlussendlich wiesen sowohl Bohrungen als auch geophysikalische Methoden darauf hin, dass die Verstärkung durch Verpressung erfolgreich war. El refuerzo de lechada se usó para explotar de manera segura y eficiente la gruesa capa de carbón en el campo de carbón de Jiaozuo. Inicialmente se evaluó la posibilidad de irrupción de agua de la cara de trabajo 11050, utilizando tanto la profundidad de falla del piso como los métodos del coeficiente de ruptura de agua (T). La profundidad estimada de la zona de falla del piso (h) varió desde 22 m a 38 m, que es mayor que la distancia promedio entre el acuífero confinado en el piso (L8) y la veta de carbón n° 2. Además, el coeficiente de ruptura de agua de L8 (0,268) fue mucho mayor que el Ts final (0,100). Por lo tanto, la evaluación mostró que el acuífero de piedra caliza confinada L8 tenía una alta posibilidad de irrupción de agua. Se propusieron métodos innovadores para la lechada e instalaciones de apoyo en función de evitar dicha amenaza: pulpa dispersa, fijación múltiple de tuberías y estructura de brida de tres etapas. Finalmente, tanto la perforación como la geofísica (es decir, el método DC) indicaron que el refuerzo de la lechada había sido efectivo. 注浆加固是焦作矿区实现厚煤层安全, 有效开采的重要技术手段. 首先, 利用底板破坏深度和突水系数(T)方法评价了11050工作面突水危险性. 估算底板破坏深度(h)为22 m – 38 m, 大于底板承压含水层(L8)与2号煤层的平均间距. L8的突水系数(0.268)也远高于基本临界值Ts(0.100). 评价表明L8承压灰岩含水层存在较大突水风险. 为此, 提出了系列创新性灌浆方法及配套注浆设施, 如分散制浆, 重复管道固定, 三级法兰结构等. 最后, 钻探和物探(直流电法勘探)证实了注浆加固效果.
更新日期:2020-04-23
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