裂隙岩体凝胶类材料注浆封孔控制范围影响因素分析
刘晓1
张宇恒1
宣德全2
谢佳伟1
蔺海晓3
徐森4
1.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 4540002.武汉理工大学 安全科学与应急管理学院,湖北 武汉 4300703.河南理工大学 土木工程学院,河南 焦作 4540004.陕西长武亭南煤业有限公司,陕西 咸阳 713602
摘要：目的 在煤矿瓦斯抽采工程中,穿层钻孔穿越的裂隙岩体是瓦斯渗流的关键通道.注浆材料在裂隙围岩体内有效注入范围直接影响钻孔密封的完整性和气密性.为了提高瓦斯抽采质量分数,分析裂隙岩体注浆封孔控制范围影响因素.方法 以胍胶类材料为注浆封孔材料,通过建立瓦斯抽采钻孔围岩体裂隙注浆模型,采用响应面法(RSM)系统设计多因素试验方案并对数据进行分析,基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台构建钻孔周围岩体随机裂隙场模型,模拟裂隙场内不同裂隙密度、注浆压力、材料黏度、裂隙宽度等因素对封孔材料注入有效范围的影响.结果 结果表明:裂隙岩体注浆封孔过程中,对封孔材料有效注入范围的影响因素显著性排序依次为裂隙宽度,材料黏度,裂隙密度,注浆压力.通过优化工程可控变量(注浆压力、材料黏度)可以有效削弱地质不可控变量(裂隙密度、裂隙宽度)对注浆扩散范围的影响.结论 根据以上研究结果,通过对岩层裂隙的实际观测情况,研判裂隙发育特征(裂隙宽度、裂隙密度),动态调整注浆材料黏度和注浆压力.针对裂隙宽度小、注浆材料难以充分充填的情况,应适当提高注浆压力以增强材料渗透能力,并选用低黏度注浆材料以提升其在微裂隙中的可注性与扩散范围,从而提升封孔的密实度、气密性,增强封孔效果.
关键词：响应面法扩散范围材料黏度注浆压力数值模拟
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51974108)河南省重点研发与推广专项(232102320231)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 72-81 )
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