深埋煤巖體注漿加固效應(yīng)與控制參數(shù)研究.pdf

1、深埋煤巖體在較高的地應(yīng)力作用和地質(zhì)活動的影響下自身存在大量的裂隙與節(jié)理、割理，在巷道掘進(jìn)及工作面回采過程中，應(yīng)力的重分布及回采動壓會加劇煤巖體的變形破壞，影響巷道的穩(wěn)定及工作面的安全回采。注漿加固是巖土工程中常用的加固技術(shù)手段，可以有效提高加固對象的物理力學(xué)參數(shù)，提高巖土體的自承載力。本文以晉煤集團趙莊煤業(yè)為背景，針對破碎及裂隙煤巖體的注漿加固問題，通過試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場工程試驗等方法對煤巖體的注漿材料性能、加固效果、注

2、漿參數(shù)影響因素、滲透與劈裂注漿共同作用機制等問題進(jìn)行了研究，主要得出以下幾點成果：
　　（1）通過室內(nèi)試驗對普通水泥、粉煤灰水泥和超細(xì)水泥的流變性、穩(wěn)定性和凝結(jié)硬化性能進(jìn)行了研究。獲得了各型水泥在不同水灰比及不同時間下的流變性、結(jié)石率和2h析水率；獲得了漿液結(jié)石體的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、強度值；根據(jù)超細(xì)水泥強度擬合曲線獲得其3d、7d和28d養(yǎng)護齡期下的強度變化經(jīng)驗公式；總結(jié)了結(jié)石體試件的破壞形式并分析了成因。
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3、2）通過對煤樣和泥巖試樣進(jìn)行基本物理力學(xué)試驗，獲得了煤和泥巖的單軸抗壓強度、殘余強度、抗拉強度、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角等值。基于漿液材料試驗和物理力學(xué)試驗，對破碎和裂隙煤巖體進(jìn)行了注漿加固試驗，獲得了不同破碎程度和漿液強度條件下各注漿加固體的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并對其強度、彈性模量、變形規(guī)律和破壞模式等進(jìn)行了分析研究，得到了漿液強度和煤巖體破碎程度對注漿加固體的影響規(guī)律、煤巖體注漿的合理漿液強度指標(biāo)，分析研究了漿液結(jié)石體強度不同時其加固體的應(yīng)力應(yīng)變

4、曲線形式及變形破壞規(guī)律。
　?。?）基于牛頓流體運動規(guī)律對單裂隙中漿液的擴散規(guī)律與控制參數(shù)進(jìn)行了研究；基于彈性力學(xué)理論計算了使注漿孔孔壁在漿液壓力和地應(yīng)力作用下發(fā)生劈裂破壞的注漿壓力值；基于損傷斷裂力學(xué)理論分析計算了使裂隙發(fā)生擴展的漿液壓力值及裂隙擴展長度。采用 Abaqus分別計算了巷道埋深、水平構(gòu)造應(yīng)力場、巷道尺寸等因素對巷道與工作面劈裂注漿所需注漿壓力的影響規(guī)律，并根據(jù)計算結(jié)果分析了注漿孔在無注漿壓力下的自動開裂范圍；分析了