本文關(guān)鍵詞：煤系巖溶含水層注漿改造參數(shù)優(yōu)化與效果評價，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高效高產(chǎn)是我國煤炭行業(yè)發(fā)展的方向,也是當(dāng)今世界上所有發(fā)達(dá)國家先進(jìn)煤炭開采水平的一個標(biāo)志。近年來,我國許多礦山淺部煤層開采完畢,逐漸進(jìn)入深部煤層的開采,采煤綜合條件變得極其復(fù)雜,在主要產(chǎn)煤地的華北型礦區(qū),有數(shù)十個礦區(qū)受到灰?guī)r巖溶水的影響,煤礦經(jīng)常發(fā)生突水事故。注漿改造煤層底板含水層,無疑問是解決突水事故最好的方法之一。注漿使本來強含水層變成弱含水層或者成為隔水層,消除或降低巖溶突水的發(fā)生。煤系巖溶含水層注漿是一項復(fù)雜的隱蔽工程,它的滲流過程和注漿效果是巖體結(jié)構(gòu)特征、巖溶承壓水特性、漿液性質(zhì)以及注漿工藝等方面共同作用的結(jié)果。本文在分析了目前的注漿理論、注漿材料和注漿方法基礎(chǔ)上,通過理論分析、試驗研究、數(shù)值建模計算等方法對研究區(qū)開展?jié){液配比、注漿參數(shù)優(yōu)化研究。取得的主要成果有：通過對研究區(qū)內(nèi)煤層底板的地層巖性和井巷揭露資料的研究,采用趨勢面分析法,確定6(10)煤底板隔水層分布規(guī)律；利用分形理論和斷裂分維值定量評價底板巖體斷裂發(fā)育程度,并在此基礎(chǔ)上將煤層底板巖體結(jié)構(gòu)劃分為完整結(jié)構(gòu)、塊裂結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和松散結(jié)構(gòu)四個類型；在系統(tǒng)分析研究區(qū)太原組上段灰?guī)r巖性以及巖溶裂隙發(fā)育特征的基礎(chǔ)上,分析鉆孔出水量與注漿量之間的關(guān)系,建立了四類太原組上段灰?guī)r巖溶含水層介質(zhì)空間結(jié)構(gòu)類型：溶孔-溶管網(wǎng)絡(luò)型、溶隙-溶孔網(wǎng)絡(luò)型、裂隙-溶隙網(wǎng)絡(luò)型和單一裂隙網(wǎng)絡(luò)型。注漿漿液配比正交試驗表明：采用相同比重的漿液,在相同底板條件下注漿,膨潤土-水泥漿液比普通粘土-水泥漿液的結(jié)石率更高,能達(dá)到更好的堵水效果；從注漿成本方面考慮,水泥含量少的配比較為適用；從堵水加固效果方面考慮,水泥含量大,對底板加固效果影響較為明顯,粘土含量大,漿液的堵水效果較為明顯。研制一種能模擬原位裂隙巖體注漿的試驗裝置,即“多功能地質(zhì)工程模型試驗系統(tǒng)”,并利用該系統(tǒng)進(jìn)行模擬試驗,得到在單一因素條件下,地下水動水壓力對裂隙巖體注漿的影響權(quán)重大于圍壓對注漿的影響；對地下水動水壓力和圍壓共同作用下的裂隙巖體注漿加固改造進(jìn)行注漿模擬：承壓地下水壓力與注漿漿液壓力相互作用,使得動水壓力提高值達(dá)31%,注漿壓力應(yīng)大于動水壓力與初始目標(biāo)壓力之和。根據(jù)研究區(qū)底板太灰?guī)r溶裂隙發(fā)育程度、巖體特征建立四類太灰?guī)r溶含水層介質(zhì)空間結(jié)構(gòu)地質(zhì)概念模型�？紤]地下水水壓條件下,利用多物理場耦合軟件COMSOL Multiphysics對漿液擴散過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分別得出了四種結(jié)構(gòu)類型的漿液擴散距離。利用優(yōu)化后的注漿參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場注漿,通過分析注漿前后鉆窩出水量、漿液擴散半徑和鉆孔揭示等檢驗手段,證明優(yōu)化后的注漿參數(shù)的準(zhǔn)確性；通過分析各種注漿效果檢驗方法的原理和特點,采用“鉆探-物探一體化法”對煤系巖溶底板注漿改造效果進(jìn)行檢驗,該評價方法在劉橋一礦633工作面注漿改造效果檢驗中得到很好的驗證。
【關(guān)鍵詞】：巖體注漿 裂隙巖體 模型試驗 數(shù)值模擬 注漿材料 擴散半徑
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD745
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 1 緒論16-26
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 注漿技術(shù)發(fā)展歷史17-18
• 1.2.2 注漿材料的發(fā)展歷史與應(yīng)用18-19
• 1.2.3 注漿理論研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.4 注漿模擬試驗的發(fā)展20-21
• 1.2.5 注漿效果監(jiān)測21-22
• 1.2.6 存在的主要問題22
• 1.3 研究內(nèi)容和方法22-26
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容22-23
• 1.3.2 采用的研究方法23-24
• 1.3.3 技術(shù)路線24-26
• 2 礦井煤層底板巖體結(jié)構(gòu)特征和含水層結(jié)構(gòu)類型26-70
• 2.1 礦井地質(zhì)與水文地質(zhì)條件26-31
• 2.1.1 礦區(qū)地層組成26-27
• 2.1.2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景27-28
• 2.1.3 礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析28-31
• 2.2 礦區(qū)山西組6(10)煤層底板巖層結(jié)構(gòu)特征31-53
• 2.2.1 6(10)煤層底板巖層巖性特征31
• 2.2.2 6(10)煤層底板巖性類型31-35
• 2.2.3 6(10)煤層底板結(jié)構(gòu)類型35-50
• 2.2.4 6(10)煤層底板巖性—結(jié)構(gòu)類型50-53
• 2.3 太原組灰?guī)r巖溶含水層介質(zhì)空間結(jié)構(gòu)特征53-69
• 2.3.1 太原組灰?guī)r巖性特征53-54
• 2.3.2 太原組灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育特征54-59
• 2.3.3 基于底板成孔與注漿信息的太原組灰?guī)r巖溶含水層結(jié)構(gòu)評價59-69
• 2.4 本章小結(jié)69-70
• 3 注漿材料配比方案優(yōu)化試驗研究70-101
• 3.1 概述70
• 3.2 注漿材料與配比方案70-73
• 3.2.1 注漿原材料性能70
• 3.2.2 漿液配比方案70-73
• 3.3 漿液物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)試驗與結(jié)果分析73-95
• 3.4 膨潤土-水泥漿液技術(shù)指標(biāo)95-100
• 3.4.1 膨潤土—水泥漿基本性質(zhì)測試95-97
• 3.4.2 膨潤土-水泥漿與同配比粘土-水泥漿性質(zhì)對比97-100
• 3.5 本章小結(jié)100-101
• 4 地質(zhì)工程多功能試驗系統(tǒng)研制與注漿試驗?zāi)M101-122
• 4.1 多功能試驗系統(tǒng)研制101-109
• 4.1.1 概況101
• 4.1.2 地質(zhì)工程多功能模擬試驗系統(tǒng)功能101-102
• 4.1.3 地質(zhì)工程多功能模擬試驗系統(tǒng)適用方向102
• 4.1.4 地質(zhì)工程多功能模擬試驗系統(tǒng)組成與工作原理102-107
• 4.1.5 主要技術(shù)指標(biāo)107-108
• 4.1.6 多功能試驗系統(tǒng)試制108
• 4.1.7 地質(zhì)工程多功能試驗系統(tǒng)特點108-109
• 4.2 室內(nèi)注漿模型試驗109-120
• 4.2.1 試驗方案109-111
• 4.2.2 試驗準(zhǔn)備111-112
• 4.2.3 無動水壓力、無三軸圍壓注漿試驗112-114
• 4.2.4 動水注漿試驗114-116
• 4.2.5 圍壓注漿試驗116-118
• 4.2.6 圍壓-動水注漿試驗118-120
• 4.2.7 綜合結(jié)果分析120
• 4.3 本章小結(jié)120-122
• 5 底板灰?guī)r巖溶裂隙結(jié)構(gòu)巖體漿液擴散效應(yīng)研究122-143
• 5.1 巖溶結(jié)構(gòu)對漿液擴散參數(shù)的影響122-126
• 5.1.1 不同巖溶結(jié)構(gòu)中孔口壓力隨時間的變化關(guān)系分析122-124
• 5.1.2 巖溶結(jié)構(gòu)對漿液擴散距離的影響分析124-126
• 5.2 底板灰?guī)r巖溶裂隙結(jié)構(gòu)巖體漿液擴散數(shù)值模擬126-142
• 5.2.1 裂隙結(jié)構(gòu)巖體漿液擴散數(shù)值模擬分析126-138
• 5.2.2 底板灰?guī)r巖溶裂隙結(jié)構(gòu)巖體漿液擴散數(shù)值模擬分析138-142
• 5.3 本章小結(jié)142-143
• 6 底板加固與含水層改造現(xiàn)場應(yīng)用143-155
• 6.1 底板加固與含水層改造注漿優(yōu)化參數(shù)現(xiàn)場應(yīng)用143-145
• 6.1.1 工程概況143
• 6.1.2 工作面水文地質(zhì)條件143
• 6.1.3 工作面工程地質(zhì)條件143-144
• 6.1.4 注漿工藝參數(shù)設(shè)計144-145
• 6.1.5 工作面注漿工程實施145
• 6.2 底板注漿改造效果檢驗評價145-154
• 6.3 本章小結(jié)154-155
• 7 結(jié)論與展望155-158
• 7.1 主要結(jié)論155-157
• 7.2 創(chuàng)新點157
• 7.3 展望157-158
• 參考文獻(xiàn)158-167
• 致謝167-168
• 作者簡介及讀博期間主要科研成果168-169

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：煤系巖溶含水層注漿改造參數(shù)優(yōu)化與效果評價，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：318819