流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩注浆加固特性试验研究
陈军涛1
李昊2
贾东秀3
马庆4
李文昕5
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013;山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心,山东青岛 2665902.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665903.山东能源新汶矿业集团有限责任公司邱集煤矿,山东德州 2511054.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 1000845.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013
摘要：黄河北煤田因矿井水害影响,安全高效开采煤炭资源成为矿井发展的关键瓶颈.注浆技术是当前解决矿井水害问题的重要手段,不仅能解放大量受到水害威胁的煤炭资源,而且对保护地下水资源具有积极意义.对黄河北煤田邱集煤矿取得的灰岩试样开展室试验,观察了灰岩的细观特征,获取了流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩的力学特性及注浆加固特性,通过理论分析得到了灰岩随预制裂隙长度变化时,起裂强度的变化规律,分析了注浆加固机理.结果表明:注浆后岩石的强度、韧性得到明显改善,注浆前的灰岩有明显的脆性特征,注浆后灰岩的脆性降低延性增强;注浆加固体的破坏程度随着裂隙长度的增加越来越剧烈,当裂隙长度较大时伴随有水平方向的裂隙发育;注浆加固体的峰前渗透率的降低程度较小,峰后渗透率有明显的降低,灰岩渗透率最大阶段产生在峰后阶段、而渗透率最小的阶段发生在应力-应变曲线的线弹性阶段,并且裂隙长度越长越容易出现渗透率双峰现象.使用连续介质力学理论推导得到了注浆加固体起裂强度和断裂韧度的计算式,理论证明了注浆加固体的强度大于原岩试样;岩石弹性模量与注浆形成的结合体的弹性模量的差异越大,注浆对岩石强度的影响越弱.
关键词：注浆加固裂隙长度流固耦合渗透率起裂强度
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51974172)山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME140)煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室资助项目(2021-CMCU-KF015)
论文发表日期：2024-03-25
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：11( 189-199 )
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