基于浆液-岩体耦合效应的裂隙注浆扩散机制研究
翟明磊1
白海波2
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;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 4540002.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：华北型煤田深部开采过程中受底板灰岩含水层水害威胁程度高,通过合理布设注浆孔向直接威胁煤层安全开采的含水层大量灌注浆液,使强含水层成为弱含水层或隔水层,是解决此类水害问题的主要手段.在微裂隙注浆工程中,浆液-岩体耦合效应对浆液扩散过程影响显著.为此,开展煤层底板裂隙含水层高压注浆过程中浆液-岩体相互作用及浆液扩散机制问题研究,基于黏度时变性宾汉流体浆液扩散运动方程和裂隙开度控制方程,建立了考虑浆液流动与岩体变形耦合作用的裂隙注浆扩散理论模型,分析了浆液压力和裂隙开度在浆液扩散方向上的空间分布特征,揭示了浆液-岩体耦合作用对浆液扩散的影响规律,并利用恒定裂隙开度注浆模型进行了对比分析.结果表明:浆液压力和裂隙开度变化在浆液扩散方向上衰减趋势一致且均具有明显的非线性特征,在裂隙入口区域衰减较快;浆液-岩体耦合作用程度随裂隙开度增加而减小,裂隙开度较小时不考虑浆液-岩体耦合作用将导致注浆压力设计值偏大;随着裂隙开度增加,注浆压力逐渐成为影响浆液扩散距离的主控因素.最后,结合鲁西煤矿下组煤底板灰岩含水层注浆改造工程实例,验证了理论模型的正确性.
关键词：裂隙含水层注浆改造浆液扩散裂隙开度应力耦合
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(52061135111)
论文发表日期：2024-07-25
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：10( 158-167 )
英文信息