层次注浆工艺在松软巷道破碎围岩加固中的应用

煤层回采过程中,受支撑应力的作用工作面前方煤岩体被破坏,注浆技术是控制煤岩体破坏的有效途径,而注浆工艺对于注浆效果的优劣具有重要意义。以山西某矿为试验矿井,采用层次注浆工艺和传统注浆工艺对其巷道破碎围岩进行加固,并对注浆效果进行对比分析。数据表明:层次注浆工艺注浆速度较传统注浆工艺快了40%;层次注浆工艺段巷道变形量明显小于传统注浆工艺段;层次注浆工艺能使浆液在煤岩体裂隙内得到有效充填,完整性有较大提高;层次注浆工艺煤壁有较小部分落下,但不影响采煤机正常回采,而传统注浆工艺煤壁比较破碎,完整性差;层次注浆工艺整体优于传统注浆工艺。     

深部巷道破碎围岩注浆加固效果综合评价

为了研究深部巷道破碎围岩注浆加固效果,以山西某矿2301巷道作为试验巷道,采用P-Q-t参数法、浆液填充率法、岩体力学参数法、分段注水法、钻孔电视法、物探法对破碎围岩注浆加固效果进行综合评价,并对锚杆、锚索预紧力进行测试和巷道变形进行监测。研究结果表明:P-Q-t参数法以定压与定量作为注浆结束依据,注浆压力达到预设压力,且注浆速度小于5 L/min的时间持续一定时间,则结束注浆。注浆后地层注浆填充率为93.2%,岩层整体性得到提高且孔隙率降低了39.35%,地层注水量明显减少,裂隙发育度降低;注浆后,钻孔裂隙被白色浆液填充,围岩完整性得到提高,条纹消失,地层成为连续的整体;锚杆、锚索,预紧力均达到150 kN,巷道变形量较小,满足了工作面回采的要求。     

深埋破碎围岩隧道围岩特征曲线及注浆加固范围

借助新奥法和新意法基本思想,采用数值模拟方法,研究了不同注浆加固圈厚度作用下,马蹄形深埋隧道围岩特征曲线及最佳注浆加固范围,结果表明:注浆加固能有效减小围岩松动压力,延迟初支支护时机,减小支护结构荷载承担比率,通过围岩反力释放率与注浆圈厚度关系可得到最佳注浆范围。     

深基坑富水破碎带注浆加固效果研究

为研究注浆对深基坑富水破碎带加固防渗的效果,采用数值模拟考虑基坑开挖过程中渗流影响,分别研究注浆加固前后周边地面沉降和地连墙变形。研究结果表明,注浆后地面沉降较注浆前减少了58.8%以上,最大沉降为27.61mm,满足基坑开挖要求;注浆前后地连墙变形亮基本一致;注浆后地面周边沉降量和地连墙变形量与现场实测值非常接近,验证了注浆能够有效地治理富水破碎带,保证工程施工安全。     

断层破碎带深部区域地表预注浆加固应用与分析

为提高巷道穿越断层破碎带区域围岩强度,解决巷道坍塌失稳问题,并为后期巷道锚固支护提供基础,利用地表预注浆对顾北煤矿巷道穿越F104断层破碎带深部区域局部岩体进行加固。注浆前期表现出泄压特征,注浆压力无法上升;采用分段-间断-重复注浆策略,可使前期注入浆液固化充填大开度的吸浆通道,防止浆液过度扩散,并为浆液注入较小裂隙创造了条件,实现对目标区域充填密实度的最大化。注浆后断层破碎带中心段浆液结石体呈丝络状分布,偶见水泥结石体粗脉;两侧边缘岩芯的浆液结石体呈脉络状分布。注浆增加了围岩完整性,加强了破碎岩体的相互镶嵌作用,提高了巷道掌子面稳定性;地表注浆对区域围岩裂隙进行充填胶结,减少了裂隙自由面空间,泥岩渐近泥化得到有效遏制,间接提高围岩强度;极破碎围岩注浆后浆-岩结石体表现出类混凝土状特征。地表预注浆使巷道稳定性得到有效保证,极大提高了岩体的自身承载能力及抗变形能力,开挖成型巷道表面收敛位移及收敛速率显著减少。     

隧道断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究

山岭隧道穿越岩性复杂、节理发育的断层破碎带,为维护断层破碎带地段围岩的稳定性,降低隧道施工引起的坍塌失稳风险,常采用超前帷幕注浆对隧道断层破碎带进行加固。根据超前地质钻探探明了断层破碎带的规模,进行了注浆设计,采用数值模拟和现场实测验证了注浆加固效果。工程实践证明,超前帷幕注浆是一种维护围岩稳定、保证隧道施工安全的工程措施。     

地表注浆在隧道破碎围岩加固中的应用

我国高速公路在扩建复线工程中,由于地质条件等原因,需穿越浅埋破碎带和高压输电线路。通过采取地表预注浆加固技术来控制围岩位移,并用声波测试技术和深层位移监测对注浆效果进行检验,从而保证隧道施工和高压铁塔的安全。     

超前注浆小导管在破碎围岩地质隧道中的应用

通过对超前小导管的力学模型、注浆参数和施工工艺的分析,结合某电站进场公路隧道的工程实例,论证了超前注浆小导管在破碎围岩地质隧道中的应用价值,以期促进超前注浆小导管在隧道工程中的应用。     

超前加固在软弱破碎围岩隧道中的应用

采用大型有限差分软件FLAC3D对掌子面前方围岩加固与无加固两种情况进行了数值模拟,并对围岩和隧道结构的变形及应力进行了对比分析,得出在该围岩条件下超前加固的必要性。     

富水破碎岩体注浆加固实验与机制研究

 采用模拟富水破碎岩体注浆的方法,开展普通硅酸水泥42.5#(PO.42.5)、硫铝酸盐水泥42.5#(SAC.42.5)和自主研发水泥基复合注浆材料(CGM)的注浆加固效果实验。通过对比破碎灰岩和破碎砂岩试样注浆后结石体的单轴压缩实验结果发现,岩体破碎程度越高,注浆后强度改善效果越明显,岩石孔隙率越大,注浆后韧性增强显著。CGM材料对应注浆加固结石体强度显著高于PO和SAC材料,对多孔隙砂岩的刚性改善效果最优,且结石体沿岩–浆界面产生滑移破坏的概率最小,SAC材料次之,PO材料最差。采用扫描电子显微镜测试手段,分析岩–浆界面过渡区域矿物种类及分布形态,揭示了不同水泥类材料注浆效果产生差异的原因,从微观角度确定了岩–浆界面的胶结类型主控因素为岩石的岩性,与水泥材料类型无关。对于致密度高的灰岩类岩石属于Ollivier-Grandet模型,对于多孔隙砂岩类岩石属于Zimbelinan模型。结合对岩–浆界面过渡区域X射线衍射分析和元素扫描分析结果,证明注浆不仅改善岩石的物理力学性能,还会引发岩石组分发生化学变化,在界面区域生成类岩石矿物,可提高岩–浆界面胶结强度。     

高压旋喷桩在隧道围岩加固中的应用

采用高压旋喷桩施工工艺对隧道围岩进行加固处理,结果表明：该工艺有效解决了复杂地质条件下施工的难题,且具有强度高、加固质量均匀、加固体形态可控、经济实用以及基本无环境污染等优点;同时该方法成桩结构形式灵活多样,施工无振动,无噪声,施工空间要求不高,工程造价较低等众多优点。     

某工程位于破碎岩带上的大直径桩的压浆加固处理

某工程人工挖孔大直径扩底桩有一部分位于破碎岩带上．基桩施工完毕后，采用钻芯等方法检测发现2根桩的桩端处岩性较弱；下部桩身混凝土质量也较差，混凝土芯样气孔较多，有离折现象，混凝土强度达不到设计要求．故采用压力注浆法对桩端破碎岩及桩身混凝土进行了双重加固补强．后经检测表明，桩基加固效果良好．     

对破碎围岩施工技术的几点认识

软弱破碎围岩的自支护能力是比较弱的,甚至没有自支护能力。在软弱破碎围岩中施工最重要的是提高围岩的自支护能力,以保证开挖及后续作业的进行。提高围岩自支护能力的方法很多,本文着重说明的是坑道稳定性、围岩分级与支护结构之间的相互关系,以及提高围岩自支护能力的基本方法．以突出坑道稳定性、围岩分级与支护结构之间的相互关系在软弱破碎围岩施工中的重要地位。     

三重管旋喷注浆技术在隧道围岩加固中的应用

厦门机场路一期工程浦南段暗挖隧道具有浅埋、大跨、围岩软弱、周边施工环境复杂等显著特点。YK7+550～YK7+650段地表无建筑物,为了快速、安全地通过该段,本文通过对垂直高压旋喷、水平高压旋喷、全断面幕注浆在成本、工期、效果等方面做了对比分析,最终采用地表三重管高压旋喷对该段隧道内围岩进行加固,并介绍了方案设计、施工工艺及关键技术。经过三重管高压旋喷加固后,围岩强度得到了明显的提高,同时有效地抑制了洞内的失水,确保了洞内的施工安全和进度的加快,周边房屋沉降也得到了有效的控制,取得了较理想的效果.为今后类似工程的设计与施工提供了有益的借鉴。     

缓倾层状隧道围岩挤压变形分级与控制分析

针对高地应力环境下缓倾层状隧道围岩的挤压变形问题,以云南昭乐高速轿顶隧道为工程背景,通过已开挖洞段底板的水压致裂试验,反演了初始地应力场;基于强度应力比大变形分级标准,对围岩挤压变形情况进行了预测分析;最后结合现场围岩变形破坏特征,探讨了深埋缓倾层状围岩挤压大变形的控制措施。研究表明:在测量深度范围内,水平主应力和垂向应力均随深度线性增加,最大水平侧压系数为1.52~1.80,最小水平侧压系数为0.91~1.10,即工程区内水平应力占主导作用,且最大水平主应力方位为NW294°,与区域构造应力场主压应力方向基本一致;测试区段内围岩的强度应力比均小于4,即围岩初始地应力均处于极高地应力状态;强度应力比计算结果表明,围岩的变形以轻微(Ⅰ级)至中等(Ⅱ级)大变形为主,但考虑到缓倾层状节理发育,且部分区段围岩极为破碎,有很大可能出现强烈(Ⅲ级)大变形;双层初支与注浆加固能有效控制拱顶沉降与仰拱隆起。     

含水裂隙岩体本构模型及数值模型理论研究

基于莫尔-库仑模型,结合含水裂隙岩体的本构关系及演化方程,在FLAC3D提供的二次开发程序接口基础上,利用VC++程序语言实现了计算过程,并编译成动态链接库文件进行加载和调用,得到了含水裂隙岩体的数值模型。通过一个简单数值模拟实验,验证程序的适用性和有效性,并得出采用莫尔-库仑模型模拟出的结果比含水裂隙岩体本构模型的结果要偏于保守。将含水裂隙岩体的本构模型应用于一实际巷道的开挖围岩稳定分析中,其计算结果与现场监测的数据较吻合,再次验证了该含水裂隙岩体数值本构模型的正确性,可用于含水裂隙岩体巷道的稳定性分析。     

含裂隙水围岩巷道变形破坏数值模拟

巷道围岩在地下水渗透作用下慢慢软化,使得围岩内部的裂隙不断发生扩展,在这些裂隙达到贯通或者通过损伤演化扩展形成新的裂隙后,就成为了宏观状态下的裂缝,当这些裂缝不断的发生积累演化,最后导致岩体失稳破坏。这种失稳破坏改变了围岩应力分布状态,影响到围岩位移场分布及破坏范围,从而大大降低了围岩的稳定性,给煤矿的安全生产带来了隐患。结合断裂力学和损伤力学的相关理论,笔者建立了FLAC3D二次开发模型并进行了验证,将此模型应用于工程实践的稳定性分析。     

大倾角煤层旋采巷道围岩破坏机理与支护技术

为解决大倾角煤层旋采巷道围岩变形控制难题,以潘北矿12124大倾角煤层回采巷道为工程背景,采用现场试验、理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了旋采巷道破坏规律及上采空区支承压力对巷道的影响,分析得出大倾角煤层旋采巷道围岩破坏机理。结果表明:(1)旋采巷道拐点处断面较大,且受到上采空区及超前支承压力影响,巷道应力值增大,支护体压缩破坏失稳;(2)旋采至拐点前10 m处采空区煤柱应力与采动应力贯通,同时大倾角下巷道受到上覆岩层剪切应力影响,巷道变形增大。通过分析及工程实践,提出并实施了巷道卧底扩刷、锚网索联合支护方式,有效控制巷道变形,取得较好的社会效益。