千米深井超前注浆加固浆液渗流扩散规律及应用研究
刘正茂1
陈岩2
李虎1
刘庆波3
张智柳1
朱阳涛1
孟庆保1
李帅1
宗承波1
王嘉豪2
1.中煤新集阜阳矿业有限公司,安徽 阜阳 2361532.河南理工大学 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 4540033.中煤新集能源股份有限公司,安徽 淮南 232001
摘要：目的 为了解决深井软岩高地压带来的采煤工作面片帮冒顶问题,开展千米深井超前注浆加固浆液渗流扩散规律及应用研究.方法 以口孜东矿140504工作面为背景,采用扇形注浆孔布置方案,超前预注水泥浆加固顶板,运用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,分析双孔注浆时,浆液扩散半径、注浆压力随时间的变化规律,并结合FLAC 3D(fast lagrangian analysis of continua 3D)软件,模拟注浆前后围岩竖直位移变形量进行注浆效果对比分析.结果 结果表明:(1)浆液扩散形态为同心圆,浆液质量浓度在注浆孔处最大,以轴对称形式由高变低向四周逐渐衰减扩散;扩散半径随时间增加非线性增大;(2)水泥浆液在注浆17 h时扩散半径最大.基于最大扩散半径,改变终孔间距,模拟得到浆液扩散范围相交、相切、相离3种加固效果,最终以相切状态时的浆液扩散结果得到注浆孔间距大小;(3)注浆压力在注浆孔处几乎保持不变,且以对称形式,向两边先急剧减小后趋于稳定;(4)模拟发现,顶板注浆后,其最大垂直位移降低了21.4%,说明超前预注浆加固顶板能够对上覆岩层的位移进行有效控制;(5)现场工业实践可知,与注浆加固前相比,注浆加固后可大幅减少采煤工作面人员数量,提高工作面月推进速度.基于实际注浆量参数统计,终孔终压值应不小于8 MPa.结论 研究结果可为千米深井工作面超前注浆加固实践提供参考.
关键词：预注浆浆液扩散注浆压力终孔间距千米深井
分类号：TD323(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51904092)河南省科技攻关项目(242102321163)河南省高等学校重点科研项目(24A440004)河南理工大学安全学科双一流创建面上项目(AQ20240735)
论文发表日期：2026-03-31
在线出版日期：2026-03-04（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 166-174 )
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