【摘要】：注漿是破碎煤巖體的有效加固方法,在煤礦井下圍巖控制中得到廣泛應(yīng)用。但是,由于破碎煤巖體地質(zhì)條件的復(fù)雜性,注漿加固影響因素的多樣性,導(dǎo)致注漿工程實(shí)踐一直領(lǐng)先于注漿理論研究,注漿參數(shù)大多依靠經(jīng)驗(yàn)確定,明顯影響了注漿加固的科學(xué)性、合理性與可靠性。本文以潞安礦區(qū)破碎煤巖體注漿加固為工程背景,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬、井下試驗(yàn)及注漿效果檢測相結(jié)合的方法,開展破碎煤巖體注漿加固機(jī)理、注漿材料、注漿參數(shù)與工藝等方面的研究,取得以下研究成果:(1)開發(fā)出水泥改性液,并進(jìn)行了改性水泥漿液粘度、結(jié)石率、粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。當(dāng)水灰比為0.7:1時,粘結(jié)強(qiáng)度(7d)在改性液用量20%左右時最高,比不加改性液提高42.36%。建議深孔注漿水泥改性液用量15%-20%。(2)開發(fā)出平板式裂隙注漿模擬試驗(yàn)臺及配套軟件系統(tǒng),進(jìn)行了不同裂隙開度與粗糙度、不同裂隙傾角、不同注漿壓力條件下的注漿模擬試驗(yàn)。通過開度為2mm、3mm的光滑、粗糙裂隙,注化學(xué)漿、水泥漿及改性水泥漿的試驗(yàn)得出:所有壓力曲線均出現(xiàn)壓力上升段 穩(wěn)壓段 停止注漿后的壓力降低段;隨著漿液粘度增加,測點(diǎn)壓力值出現(xiàn)先升高又降低的變化特征,漿液粘度在50-150mPa·s之間時相同測點(diǎn)的壓力值最高;不同水灰比的單液漿壓力穩(wěn)壓段恒定性好于化學(xué)漿;裂隙傾角變化對漿液壓力影響很小。(3)多支裂隙注漿試驗(yàn)表明:主裂隙壓力隨漿液粘度增加,達(dá)到壓力最大值時間延長,裂隙傾角變化對壓力變化無明顯影響。通過裂隙注漿模擬試驗(yàn)得出測點(diǎn)壓力與注漿初始壓力間呈線性關(guān)系;化學(xué)漿粘度與注漿壓力符合指數(shù)關(guān)系�；瘜W(xué)漿適宜工程使用粘度為50-150mPa·s;水泥注漿漿液水灰比宜為0.7:1-0.8:1。(4)采用UDEC數(shù)值模擬軟件分析了淺孔低壓、深孔高壓注漿擴(kuò)散形態(tài)與范圍及主要影響因素,得出注漿壓力與漿液擴(kuò)散距離之間呈現(xiàn)二次拋物線函數(shù)關(guān)系,得到了漿液擴(kuò)散半徑公式R=1.76l~(1/2),擴(kuò)散半徑和注漿孔深度成指數(shù)關(guān)系。擴(kuò)散形態(tài)以注漿孔中部位置為對稱點(diǎn),前后基本對稱。水平方向注漿時最大擴(kuò)散范圍約3m,注漿孔垂直向下時擴(kuò)散范圍約2.5-3.0m,垂直向上時水平方向擴(kuò)散3.0-4.0m。一般情況下深孔注漿水灰比應(yīng)取0.7:1,注漿壓力30MPa左右。(5)在潞安常村煤礦N1-3孤島工作面收尾工程中進(jìn)行了高壓深孔注漿井下試驗(yàn)。確定了合理的注漿加固方法、方案、工藝及參數(shù),并對注漿效果進(jìn)行了檢測。井下試驗(yàn)驗(yàn)證了本論文研究成果的正確性,井下注漿效果良好。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD265.4
【圖文】：

了研究和現(xiàn)場應(yīng)用。先后針對余吾煤業(yè)的井筒、常村礦和五陽礦各采動影響下巷道、馬頭門、井筒、工作面等進(jìn)行了綜合治水、充填，涉及到了煤巷、巖巷、軟巖等各種地質(zhì)條件，并對井底車場、工陷落柱，工作面收尾等進(jìn)行了深孔注漿加固或預(yù)加固，注漿材料從水泥漿、有機(jī)類的化學(xué)漿到新開發(fā)的改性水泥漿等材料，幾乎包含工程類別及不同階段的注漿工藝，并完成了多個注漿類的研究項(xiàng)理化厚層軟巖井筒及硐室群圍巖應(yīng)力分布與加固技術(shù)研究”、“綜大型復(fù)合構(gòu)造帶綜合加固技術(shù)研究”等。這些注漿工程與科研項(xiàng)目決了多個破碎煤巖體加固難題，而且促進(jìn)了潞安礦區(qū)破碎煤巖體注發(fā)展和技術(shù)水平的提高。同時，注漿技術(shù)與錨桿、錨索支護(hù)技術(shù)有礦區(qū)復(fù)雜困難巷道支護(hù)提供了首選的、有效的、經(jīng)濟(jì)的手段。

圖 1.2 注漿加固法分類Fig.1.2 Grouting reinforcement methods實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)藝涉及的參數(shù)較多，而煤巖體裂隙作為漿液流動的主困難，因此注漿的實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)這方面的工作做的利科學(xué)院研制了平板型實(shí)驗(yàn)臺，對水平光滑裂隙面行了研究，得出了擴(kuò)散半徑的公式：02.210.21020()9005 rPPTrRG+ =μδ散半徑，cmMPa注漿壓力，

材料研發(fā)點(diǎn)及注漿要求，提出煤礦煤巖體注工對象，如加固、堵水、防瓦斯漏漿漿材，主要包括主材料的選擇，擇不同的輔材；材，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)，添加的數(shù)量性較好，防止?jié){液流動過程中發(fā)生收縮，粘結(jié)性較好；性好、穩(wěn)定性好，流動性好，滿足、強(qiáng)度高、具有抗蝕性和耐久性，格便宜，無毒，制作過程簡單，操體破碎特點(diǎn)開發(fā)出了水泥改性液，在酸性介質(zhì)中進(jìn)行縮合反應(yīng)制得的.1 所示。改性液添加在水泥漿內(nèi)使石體強(qiáng)度和注漿效果。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2771651