巷道注浆支护浆液渗透扩散规律研究

为了研究某煤矿注浆的渗透扩散规律,对岩体裂隙特征进行了分析,然后对岩体裂隙渗透注浆进行了假设,并根据煤矿的现场具体工程概况,建立了单裂隙模拟渗透注浆扩散系统,研究了不同水灰比浆液扩散距离与时间关系。研究得出,浆液黏度与浆液扩散距离呈反比;随着裂隙张开度的增大,浆液扩散半径也越来越小,此时浆液扩散半径与裂隙张开度表现为正比关系;浆液扩散距离与注浆压力呈正比。研究为煤矿巷道的注浆支护提供了一定的理论基础。     

立井井筒侏罗系含水地层工作面预注浆堵水技术

以济宁矿业集团安居煤矿副立井井筒侏罗系含水地层工作面预注浆堵水为例,立井井筒通过含水层时,若岩体裂隙较大,涌水量较大时,应注入单液水泥浆;若岩体裂隙较小,为孔隙水或垂直裂隙水时,注入水泥浆液困难时,采用无颗粒化学注浆材料(脲醛树脂),并有效控制注浆量和注浆压力,可以达到很好的注浆堵水效果,给井筒施工创造了良好条件,为同类工程防治水积累了宝贵经验.     

井下巷道围岩加固的地面预注浆工艺研究

信湖煤矿采用立井开拓方式,工业广场内设计主井、副井和风井3个井筒,中央水泵房和中央变电所硐室围岩,采用地面预注浆法进行加固处理,即由地面施工L型注浆钻孔.钻孔在进入井下硐室围岩地层后成为沿着硐室走向的水平孔,利用地面的高压注浆设备,注浆浆液通过水平钻孔进入硐室围岩裂隙或孔隙,增加硐室围岩岩体的稳定性,从而起到加固井下硐室围岩的作用.     

注浆参数与岩体裂隙参数

注浆施工中,注浆参数如注浆压力、浆液扩散距离、注浆泵量、浆液注入量、注浆时间等之间的相互关系及其合理选择,已为现场所重视,并积累了丰富的经验,这对保证注浆工程质量起了重要作用,但对岩体裂隙参数,如裂隙开度、裂隙孔隙度、裂隙迂曲度、裂隙稠密度等,对注浆参数甚至对注浆工程质量的影响,尚未引起应有的重视。本文对这类因素的影响及注浆中需考虑的必要性,作了初步探讨。     

基于注浆支护的巷道围岩浆液扩散规律研究

注浆工程的隐蔽性导致浆液在岩体裂隙内扩散渗透规律研究无法表面、直观,注浆机理研究存在一定不足。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立模型来模拟在静水条件下改变水灰比、裂隙张开度、注浆压力等参数浆液扩散规律的变化,并模拟浆液扩散不同位置渗透压力的变化,发现浆液呈圆形扩散以及不同参数条件下渗透压力和扩散距离的变化规律。研究得出:浆液有效扩散距离随裂隙张开度基本呈线性递增,张开度对浆液扩散距离改变明显,浆液渗透扩散对裂隙张开度较敏感;渗透压力随浆液扩散有效距离增加而降低。研究为巷道围岩注浆加固提供一定的理论依据。     

铁矿立井井筒地面预注浆设计及优化

大贾庄铁矿1号副井井筒地面预注浆工程取得了理想的治水效果,通过对其设计的分析及优化,在保证一定的注浆量和注浆次数的前提下,适当减少钻孔个数至10个或8个。注浆材料主要选择成本低、无污染、堵水率高且耐久性好的单液水泥浆和黏土水泥浆。注浆压力参照《GB50511-2010 煤矿井巷工程施工规范》中的规定,施工过程中终压尽可能地取压力范围的上限。在计算浆液注入量时应根据地质条件和拟注浆液类型将整个注浆段分为若干层段,分别选取最适合参数单独计算,浆液有效扩散距离不应小于10 m。注浆段高的划分需要充分考虑含水层、隔水层和破碎带的位置,并需在施工中根据各钻孔实际揭露的地层情况对注浆段高进行调整。     

煤岩裂隙高位注浆浆液扩散规律

大规模高强度回采和深部开采常导致顶部裂隙煤岩体失稳、漏风及其次生灾害。钻孔注浆是封堵裂隙和加固煤岩体的主要手段之一。由于煤岩裂隙高位注浆研究相对滞后,井下高位注浆施工设计缺少足够的依据。为探究煤岩裂隙高位注浆浆液扩散规律,以任意倾斜有限边界的光滑平板裂隙和宾汉流体为研究对象,建立裂隙高位注浆扩散数学模型并进行数值模拟求解,分析不同裂隙倾角和注浆速率下浆液在裂隙流动过程中的扩散锋面、流量分配及压力场变化规律;在此基础上,建立浆液高位流动数学模型,并推导恒定注浆速率工况下的解析解。研究结果表明：根据扩散锋面的演变规律,浆液流动过程可分为自由扩散阶段、过渡阶段和受限堆积阶段3个阶段。裂隙倾角对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐减小,注浆流速对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐增大。过大的裂隙倾角加大了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变,而过大的注浆速率减缓了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变。注浆速率和裂隙倾角的增大均会导致注浆压力增加,且在浆液进入受限堆积阶段后注浆压力发生突变。以高位流动扩散形态的等效圆半径临界状态为界,高位流动可划分为扩散阶段与堆积阶段,不同阶段...     

煤岩裂隙高位注浆浆液扩散规律

大规模高强度回采和深部开采常导致顶部裂隙煤岩体失稳、漏风及其次生灾害。钻孔注浆是封堵裂隙和加固煤岩体的主要手段之一。由于煤岩裂隙高位注浆研究相对滞后,井下高位注浆施工设计缺少足够的依据。为探究煤岩裂隙高位注浆浆液扩散规律,以任意倾斜有限边界的光滑平板裂隙和宾汉流体为研究对象,建立裂隙高位注浆扩散数学模型并进行数值模拟求解,分析不同裂隙倾角和注浆速率下浆液在裂隙流动过程中的扩散锋面、流量分配及压力场变化规律;在此基础上,建立浆液高位流动数学模型,并推导恒定注浆速率工况下的解析解。研究结果表明：根据扩散锋面的演变规律,浆液流动过程可分为自由扩散阶段、过渡阶段和受限堆积阶段3个阶段。裂隙倾角对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐减小,注浆流速对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐增大。过大的裂隙倾角加大了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变,而过大的注浆速率减缓了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变。注浆速率和裂隙倾角的增大均会导致注浆压力增加,且在浆液进入受限堆积阶段后注浆压力发生突变。以高位流动扩散形态的等效圆半径临界状态为界,高位流动可划分为扩散阶段与堆积阶段,不同阶段...     

唐口煤矿主井井简注浆堵水方案及应用

针对唐口煤矿地质条件复杂、涌水量较大等特点,提出了采用单液水泥浆和黏土水泥浆等2种浆液对主井井筒进行地面预注浆。注浆工程竣工后,开挖施工井筒,对整个注浆段剩余涌水量进行实测统计发现:井筒剩余涌水量不足2m3/h,平均堵水率为96.9%,注浆堵水效果显著。     

裂隙岩体注浆理论研究进展及展望

开挖卸荷作用下,岩体内部节理、裂隙易发生扩展贯通,极易发生失稳破坏,从而影响工程岩体稳定性。工程实践证明,注浆是修复裂隙岩体、提高围岩稳定性重要的手段。在收集整理国内外研究资料的基础上,对裂隙岩体注浆领域的研究现状进行了全面的归纳和总结,得到了以下关键结论:数十年来,裂隙岩体浆液扩散运移规律取得了较大进展,离散裂隙网络介质理论已成为研究的主流方向,浆液在裂隙内流动的本质是多相流作用下的应力-渗流耦合动态响应与反馈的过程;注浆通过浆液与破碎岩体形成的固结体,显著改善裂隙岩体的物理力学特性,增加整体强度,达到胶结加固的目的;采用离散单元法对裂隙岩体注浆进行数值模拟,能够更好地反映浆液在裂隙中流动扩散的本质。同时,目前关于裂隙岩体注浆问题的研究尚未成熟,现有理论落后于工程实践,其成果大多对实际注浆工程的指导价值有限。因此,结合已有的裂隙岩体注浆理论,运用合理的数值模拟方法,采用适当的模拟试验对岩体注浆关键问题进行深入研究,进而指导现场注浆工艺。对裂隙岩体注浆的发展趋势进行预测,认为以下3个方向是今后研究的重点:(1)建立应力-渗流耦合控制方程,并实现这一动态过程的模拟仿真;(2)建立裂隙岩体...     

深部软岩巷道注浆扩散规律的数值模拟研究

为了研究软岩巷道破碎岩体注浆扩散规律,以裴沟煤矿深部42采区巷道为背景,建立了注浆液体扩散的数值计算模型,采用离散元软件分析了5种不同注浆压力和5种不同水灰比条件下浆液扩散特征,研究表明影响浆液扩散半径显著的因素排序为注浆压力大于水灰比,并探讨了巷道围岩径向和切向方向上注浆压力随着距离巷道表面距离增加呈先增大而后衰减的变化规律,但衰减具有差异性,最后进行了注浆效果的检验。研究结果对软岩巷道破碎岩体注浆加固具有很好的参考价值。     

煤体裂隙非均质分布对注浆渗透扩散规律的影响分析

注浆改性加固技术是改进裂隙煤岩稳定性的一种有效方式，探究并查明裂隙煤体浆液渗透扩散规律对于优化设计注浆参数具有重要意义。传统注浆渗透扩散模型未考虑煤体中裂隙非均质分布的影响，导致前期模拟计算结果与现场实际取得数据有较大误差。基于山西经坊煤业3-边角091运输大巷巷道迎采送掘工程，提出了基于数字照相与数字图像处理技术的煤体裂隙率识别方法，建立了基于Weibull分布的裂隙非均质性表征模型，利用多物理场耦合软件COMSOL建立了裂隙非均质分布的浆液渗透扩散数值计算模型，研究了平均裂隙率、裂隙分布均质性指数等参数对浆液扩散距离、浆液压力分布的影响规律，结果表明：平均裂隙率越高、裂隙分布均质性指数越大时，浆液压力越大，浆液渗透扩散速率越快，但当裂隙分布均质性指数达到一定程度后，模型中裂隙率分布趋近均匀，对浆液渗透扩散距离影响较小。与传统均质性模型相比，非均质模型的预测浆液渗透扩散距离减小了16.9%，与实际工程中不均匀渗透扩散规律相符，对于指导裂隙煤体注浆设计具有一定的参考意义。     

我院注浆技术32年回顾

本文回顾了我院32年来在矿山防治水与岩土加固领域上所走过的历程;扼要介绍在该领域中我院所取得的成就,主要有如下几方面:岩溶强烈发育地层中竖井注浆、淹井处理技术、岩土工程及矿山工程(露天与井下)的加固技术、坝基及局部注浆堵水技术、旋喷注浆技术、矿区大型帷幕治水技术、特殊条件下的防治水技术、化学注浆材料以及注浆工程物探技术等;最后指出了今后研究的方向。     

水泥-水玻璃浆液松散体注浆堆体试验及扩散过程研究

针对我国松散体注浆尤其是井下松散体注浆工程较少、跟管钻进在硬岩松散体中适用性少等问题，本次依托某铁矿溜井封堵工程，需要找到合适的满足工程要求的注浆浆液；开展一定粒径碎石堆体中不同注浆工况下的浆液扩散特性试验，以确定浆液配比、注浆段长、停止注浆判据、整体注浆顺序优化选择等关键参数。研究结果表明：凝结时间为60s的浆液具有不易堵管、浆液扩散范围较好、便于工人操作等优点，为后续工程实施提供可靠依据。     

长距离砂层巷道预注浆加固施工技术

针对下峪口煤矿主胶带平硐长距离全断面砂层黏聚力低、胶结性差、开挖易冒落的特点,介绍了一种新的小导管注浆施工工艺流程及其技术要点。在砂层中超前注水玻璃和CaCl2,能够有效的提高砂体的抗压强度,使巷道围岩具有一定的自稳能力,保障了巷道的安全正常开挖。     

注浆新工艺在铜录山矿帷幕工程中的应用

铜录山矿在治理矿区地面塌陷及地下水截流中,采用了帷幕注浆技术。针对该矿典型动水注浆的特点,在工程中应用了一些新的注浆工艺。在防止浆液流失、控制浆液扩散范围及溶洞含砂层水泥注浆等方面的研究,均获得成功。所采用的水泥—水玻璃双液注浆、海带堵漏以及钻杆注浆等项技术,经室内试验及现场工业性试验,均获良好效果。这些新工艺的应用成功,使帷幕注浆技术水平进一步提高,为解决复杂地质条件的大水矿山防止地表塌陷及减少矿坑涌水量,提供了切实可行的方法。     

井巷工作面注浆孔口管的长度确定与埋设

论述了井巷工作面注浆时,利用混凝土止浆垫止浆和预留岩帽止浆情况下,孔口管长度的确定方法以及其安设方法。用混凝土做止浆垫时,孔口管的长度根据混凝土的抗压强度或者孔口管与混凝土的粘结力计算;用止浆岩帽止浆时,根据孔口管与水泥浆的粘结强度计算。孔口管的安设方法有预埋式和后埋式。为了安全,预埋时可在孔口管上焊上钢筋,以增大摩擦力;后埋时可利用锚杆进行固定。     

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80～140 m,该层砂岩硬度较高，裂隙发育，但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点，水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层，采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用，取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式，在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时，可保证治理效果，具有较高的实用性。     

煤岩体裂隙网络注浆的计算机模拟

为了使浆液在煤岩体裂隙网络中的流动更加直观,首先引入应力强度因子探讨了压剪和拉剪2种状态下,裂隙尖端的断裂准则、裂隙扩展方向和扩展长度,并分析了浆液在单一裂隙内部的流动扩散规律。在此基础上,利用FORTRAN语言编制了浆液在非贯通裂隙网络内部的流动扩散程序。以某煤矿注浆工程为例,采用该程序模拟了不同注浆压力下浆液在裂隙网络中的扩散范围。模拟结果显示：浆液的扩散极具不均衡性,注浆压力越大,裂隙尖端越容易劈裂,裂隙扩展越长,一定注浆压力下,次生裂隙与其他裂隙沟通后浆液继续流动。当注浆压力为4.0 MPa时,由多孔介质理论计算,本程序模拟与现场探测结果对比分析可知,模拟结果与现场注浆实际符合良好。