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...