破碎围岩巷道锚注支护参数优化及应用

针对新河矿业730采区南部轨胶联络巷围岩松散破碎、变形严重情况,利用Comsol Multiphysics有限元分析软件探讨了不同注浆参数对浆液扩散的影响;并在此基础上,研究不同注浆锚索布置形式对注浆效果的影响。结果表明：浆液扩散半径会随着注浆压力增大、注浆时间延长而逐渐增大,每增大1 MPa注浆压力浆液扩散半径平均增长率为30.95%,每延长1 min注浆时间,浆液扩散半径平均增长率为25.67%;注浆锚索的布置形式决定了注浆加固圈的范围,当采用“六边形”布置方式时,其注浆加固圈范围相对较大,且顶板两侧不会出现漏浆的情况。基于数值模拟结果,确定了新河矿业南部轨胶联络巷锚注支护的注浆压力为4 MPa、注浆时间为8 min,注浆锚索布置方案为“六边形”式。工程应用表明：优化后的注浆参数有效地控制了巷道围岩的变形与破坏,取得了良好的工程效果,同时也为此类巷道的注浆加固提供了有效依据。     

15212工作面回风顺槽松软破碎围岩加固研究

以游仙山煤矿15212工作面回风顺槽松软破碎围岩加固方案为工程背景，采用数值模拟和工程实践的方法对回风顺槽注浆加固及巷道支护方式进行研究，确定注浆压力为4～6 MPa时浆液扩散半径达到工程应用的程度，且注浆液扩散半径对注浆压力的变化并不明显，并设计了锚杆锚索及W形钢带进行联合支护。巷道变形量监测结果表明，在工作面及超前压力影响范围内巷道变形量最大，两帮最大变形量为246 mm，顶底板最大变形量为700 mm，顺槽累计变形量较小，达到加固巷道、减小变形的目的。     

锚注技术在丁集煤矿的应用

以丁集矿集中运输大巷变形区域修复为例,从提高围岩整体结构强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。对锚注工艺的流程、材料设备、施工措施作了详尽的论述,并用数值模拟软件UDEC模拟分析注浆技术的关键因数。研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响。     

巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究

考虑巷道开挖扰动和注浆压力衰减对浆液渗透扩散规律的影响,基于拟连续介质假设,利用渗流力学理论推得围岩扰动应力和注浆压力耦合作用下的浆液非稳态渗透扩散基本方程;并运用多场耦合软件COMSOL建立了锚注浆液在围岩中渗透扩散的数值计算模型,系统研究了注浆时间、注浆压力以及注浆锚杆间距等锚注参数对浆液渗透扩散的影响。其结果表明:延长注浆时间可以减缓浆液压头在渗透扩散过程中的衰减而增大浆液在围岩中的扩散半径;注浆锚杆间距与浆液扩散半径之比小于等于1.41时,浆液将在巷道全断面围岩内形成完整注浆加固圈。最后将以上研究成果用于淮北袁店一矿新掘巷道的锚注加固设计中,经现场监测证明其有效地控制了巷道围岩的变形与破坏。     

三软煤层巷道掘进防漏顶预注浆液扩散规律研究

针对三软煤层巷道围岩强度低和随掘随冒现象严重的问题,采用掘进工作面预注浆治理顶板冒落,根据达西定律和渗透注浆理论关于既定浆液在煤体中的扩散规律,试验测得赵家寨矿煤体的渗透系数、孔隙率和浆液的流体力学参数。以此参数为基础,通过数值模拟试验揭示了注浆孔周边孔隙压力分布与饱和度变化规律,分析了掘进工作面不同应力状态对浆液扩散的影响,对比了不同注浆压力下孔隙压力和饱和度分布曲线,发现应力状态对浆液最大扩散半径影响较小,提高注浆压力能在一定时间段内提高注浆效率,但并不能显著提高浆液扩散半径。综合理论计算和数值模拟结果,确定注浆量0.06 m~3/min,注浆压力为2.5 MPa,与数值模拟计算结果较接近,因此扩散半径确定为1.4 m,并将该结果运用于赵家寨矿掘进巷道施工现场,通过钻孔取心检查注浆效果,发现浆液扩散与预期结果吻合良好。     

淋水软弱巷道注浆加固扩散机理与参数优化的研究

为了研究淋水软弱巷道注浆加固与封堵围岩过程中浆液渗透扩散机理并优化注浆参数, 采用流固耦合数值分析方法探索浆液在岩体中的运动扩散规律,并给出合理注浆压力、时间与浆 液水灰比;基于弹塑性与渗流理论分析水渗透压作用下注浆加固半径与塑性区大小关系,确定合 理注浆深度。 研究结果表明:高水黏度时变特性浆液在岩体中的扩散范围随着压力、水灰比和注 浆时间增加而增大,针对石碣峪矿井地质生产条件,合理注浆压力为２*５ＭＰａ,水灰比为２∶１,注浆 时间约为３０ｍｉｎ;随注浆半径增大塑性区半径减小,但减幅变小,得出合理注浆半径约为１０*２９ｍ; 在注浆半径５*５ｍ、渗流压力０*５ＭＰａ下,巷道围岩塑性区半径为２*８４ｍ,大于无渗流塑性区半 径２*１０ｍ;在深孔锚索注浆治理淋水软弱巷道中采用优化后的注浆参数,取得了良好的效果。     

弱胶结砂砾层水平注浆细观模拟研究

为从细观角度分析弱胶结砂砾层水平渗透注浆过程，利用颗粒流软件建立水平注浆数值计算模型，基于正交试验和单因素试验，研究浆液黏度、注浆压力、注浆时间3个因素对浆液扩散半径和试样孔隙率的影响规律。使用回归分析方法拟合公式，得到扩散半径与3个因素之间的关系。模拟结果表明：浆液扩散半径与注浆时间、注浆压力呈正相关关系，与浆液黏度呈负相关关系，对扩散半径影响最为显著的因素是浆液黏度，其次是注浆压力和注浆时间；浆液扩散速度随时间递减，在注浆压力1.0 MPa工况下，注浆时间0.15 h浆液扩散速度为3.44 m/h,至3 h减小到0.32 m/h;试样孔隙率随注浆时间、注浆压力的增大而增大，随浆液黏度的增大而减小；花管同时注浆与单孔顺序注浆相比，在相同时间下浆液扩散范围更大，浆液扩散为一个整体。通过对比工程实例，发现利用颗粒流数值模拟结果能够较准确反映出砂砾层渗透注浆的一般扩散规律。     

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。     

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。     

深部巷道破碎围岩注浆加固技术研究

为有效解决岳城煤矿东轨大巷围岩变形严重、巷道底鼓等问题,提出了"深孔锚索+注浆加固"的深部条件下大巷注浆加固方案,通过现场围岩观测和钻孔窥视等方式,对加固效果进行了现场检验。结果表明:两帮和顶底板平均变形速度均为1 mm/d左右,孔壁在0~1.5 m范围内多处见浆,浆液扩散半径在4 m以上,扩散深度在4.4 m及以上,围岩塑性良好。     

巷道注浆技术研究应用

以米村矿大巷变电所修复为例,从提高围岩整体结构强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案.对锚注工艺的流程、材料设备、施工措施作了论述,并用数值模拟软件UDEC模拟分析注浆技术的关键因数.研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响.     

基于流固耦合的单一裂隙浆液扩散规律研究

为研究浆液在裂隙中的扩散规律,基于幂律流体的本构方程,推导出了幂律流体的浆液扩散方程。考虑围岩应力场和浆液流体场的双向耦合,运用数值模拟软件,建立考虑流固耦合作用的单一裂隙注浆模型,分析了注浆压力、浆液密度、裂隙开度等因素对浆液扩散和裂隙变形的影响。研究结果表明,注浆因素对浆液扩散半径的影响程度由高到低依次为:裂隙开度、注浆压力、浆液密度;注浆因素对裂隙最大变形量的影响程度由高到低依次为:注浆压力、裂隙开度、浆液密度。     

松散破碎围岩双循环注浆加固试验研究

为解决松散破碎围岩巷道持续变形的问题,采用现场调研、理论分析的方法,对松散破碎围岩巷道的变形机理进行研究,并结合数值模拟方法提出注浆方案与参数,现场试验后将原注浆方案优化为单排5孔几何布置的双循环注浆加固方案。结果表明：应用注浆压力为6 MPa,钻孔长度为3 m、排距为3 m,单排5孔几何布置的双循环注浆方案可有效降低窜浆堵孔现象发生的概率,并使浆液均匀分布,在注浆加固段巷道扩帮后可明显观察到浆液的扩散半径达到2.5 m,并形成了良好的骨架结构,有效提升了松散破碎围岩的承载能力。     

注浆压力对顺层抽采钻孔封孔质量影响研究

为研究不同注浆压力下各顺层钻孔的封孔质量,以轩岗煤电有限责任公司刘家梁煤矿2214工作面为试验对象,根据矿井煤层实际赋存情况,采用COMSOL数值模拟软件,模拟不同注浆压力下浆液在煤层中的扩散范围,数值模拟结果表明,在1～4 MPa注浆压力范围内,浆液在煤层中的扩散半径与其注浆压力的大小成正相关关系,而浆液扩散半径的增加幅度随注浆压力的增加呈现逐渐减小的变化趋势。同时在钻孔始封深度、封孔长度等封孔参数一定的情况下,按照1、2、3和4 MPa四个等级进行现场顺层钻孔封孔试验,并利用漏气率对各抽采钻孔的封孔质量进行评价和对比,现场试验表明,采用1 MPa和2 MPa注浆压力的顺层钻孔分别有4个和2个钻孔出现漏气,其平均漏气率分别为32.76%和28.65%,而采用3 MPa和4 MPa注浆压力的钻孔均未出现漏气现象。综合数值模拟及现场试验结果表明,该工作面顺层钻孔封孔时其注浆压力应不小于3 MPa。     

巷道围岩注浆加固关键参数合理选择的分析

对于破碎范围较大且比较严重的巷道围岩进行注浆加固,其加固效果受注浆关键参数—注浆滞后时间、注浆压力、注浆量、注浆持续时间以及浆液扩散半径影响较大。在综合分析研究各个关键参数的基础上给出了其计算公式,为此类巷道围岩注浆加固关键参数提供了合理的选择。     

基于颗粒流方法的煤层注浆细观力学特性模拟研究北大核心

注浆法是松软煤巷加固的常用方法之一,通过颗粒流模拟方法,对煤层的注浆过程进行了细观模拟研究,探究了不同煤体强度及注浆压力下的注浆效果,获取了浆液在煤层中的扩散形态。结果表明:煤层注浆经历“渗透-快速劈裂-缓慢劈裂-稳定”阶段,注浆过程中裂隙的扩展主要由裂隙尖端拉应力引起,在浆液压力作用下,裂隙尖端形成拉应力集中,达到启劈压力时浆液劈裂煤层;注浆压力及煤体强度对注浆效果均具有较大影响,注浆压力的增长对浆液扩散半径影响程度逐渐减小;煤体抗压强度越小,注浆扩散半径越大,裂隙发育越充分。     

伊田煤业松软破碎围岩注浆加固技术研究

为解决伊田煤业有限公司11#煤带式输送机大巷松软破碎段围岩变形量大的问题,分析了松软破碎围岩注浆加固的作用机理,结合巷道地质条件,确定注浆加固的深度为3 m,注浆压力为2~4 MPa,单孔注浆量为0.897 t,注浆加固后采用钻孔窥视及现场观测的方法验证注浆效果。结果表明:巷道松软破碎段在注浆加固后,围岩3 m范围内有效胶结为整体,形成承载壳体,60 d内围岩最大变形量仅为15 mm,保障了围岩的稳定。     

巷道围岩注浆加固技术

作为一种科学、有效的支护手段,注浆加固技术在煤矿松软破碎巷道围岩支护中的应用越来越广泛。在阐释注浆加固巷道围岩的作用机理的基础上,从注浆材料性质、围岩性质、注浆工艺方法的选择3个方面,分析了影响注浆加固效果的因素。此外,总结出了目前注浆孔深度、注浆孔间排距、注浆压力、浆液扩散半径等注浆参数的选择原则和方法,为巷道围岩注浆加固提供了参考依据。     

斜井施工中防水加固技术研究

防水加固一直是困扰深部斜井施工的一个重要课题,要求既能保证工程质量和进度,又不对原有岩石构成破坏.针对1261～961深部斜井地质条件,对深部涌水量增大时应采取的防水措施进行了研究和分析,文章重点阐述了锚注工艺流程、材料设备、施工措施,并用数值模拟软件UDEC模拟分析了注浆技术的关键因数,研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响,以期对后期施工能有所帮助.     

采动影响下碎裂煤巷注浆加固优化研究与应用

针对某矿采区上山大巷群受回采工作面动压扰动应力影响,致使巷道围岩碎裂难以维护的问题,在围岩强弱结构机理分析的基础上,提出了锚喷注浆加强支护控制巷道围岩稳定性的方法。采用COMSOL Multiphysics有限元软件对影响浆液扩散的参数进行了模拟研究,并对注浆水泥浆液性能进行了实验室测试,提出采用水灰比为1.5∶1的超细水泥浆液对巷道围岩进行分层次耦合注浆加固的方法。现场实测钻孔窥视和矿压观测结果表明:受工作面采动扰动影响煤层大巷群围岩的稳定性得到增强,研究成果为类似条件巷道围岩稳定性改善提供了一定的控制理论和借鉴方法。