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(dòng)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(guò)程中，應(yīng)力的重分布及回采動(dòng)壓會(huì)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(duì)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(tuán)趙莊煤業(yè)為背景，針對(duì)破碎及裂隙煤巖體的注漿加固問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)研究、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)等方法對(duì)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(jī)制等問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要得出以下幾點(diǎn)成果：
　?。?）通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)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(shí)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(qiáng)度值；根據(jù)超細(xì)水泥強(qiáng)度擬合曲線獲得其3d、7d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的強(qiáng)度變化經(jīng)驗(yàn)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(guò)對(duì)煤樣和泥巖試樣進(jìn)行基本物理力學(xué)試驗(yàn)，獲得了煤和泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角等值。基于漿液材料試驗(yàn)和物理力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)破碎和裂隙煤巖體進(jìn)行了注漿加固試驗(yàn)，獲得了不同破碎程度和漿液強(qiáng)度條件下各注漿加固體的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并對(duì)其強(qiáng)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(qiáng)度和煤巖體破碎程度對(duì)注漿加固體的影響規(guī)律、煤巖體注漿的合理漿液強(qiáng)度指標(biāo)，分析研究了漿液結(jié)石體強(qiáng)度不同時(shí)其加固體的應(yīng)力應(yīng)變

4、曲線形式及變形破壞規(guī)律。
　　（3）基于牛頓流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)單裂隙中漿液的擴(kuò)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(jì)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(jì)算了使裂隙發(fā)生擴(kuò)展的漿液壓力值及裂隙擴(kuò)展長(zhǎng)度。采用 Abaqus分別計(jì)算了巷道埋深、水平構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、巷道尺寸等因素對(duì)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(jì)算結(jié)果分析了注漿孔在無(wú)注漿壓力下的自動(dòng)開裂范圍；分析了