露天煤矿富水泥质粉砂层脉冲气体预裂注浆试验研究
丰岩1
张延波2
杨庆龙1
徐延兵1
张磊2
侯宁3
1.国能宝清煤电化有限公司 朝阳露天煤矿,黑龙江 双鸭山 1556002.神华地质勘查有限责任公司,北京 102209;中国地质学会资源勘查钻探技术与装备创新基地,北京 1024883.中国地质大学(北京) 工程技术学院,北京 100083
摘要：为解决露天煤矿富水泥质粉砂层中止水帷幕注浆过程中浆液扩散均匀性差、难以形成连续止水幕墙的问题,以黑龙江朝阳露天煤矿为工程背景,提出采用高压脉冲气体对土层进行预劈裂造缝后再实施压力注浆的方法.首先,基于流固耦合理论建立离散元(DEM)模型,从细观角度分析脉冲气体参数(压力与频率)对土体劈裂裂缝扩展规律的影响,并结合地层特征确定最优脉冲气体技术参数.随后,利用自主研发的脉冲气体预劈裂注浆控制系统开展现场注浆试验,通过注浆过程监测、取心试验及压水试验对比评价脉冲气体劈裂处理后的注浆效果,验证该施工方法的优越性.研究结果表明:高压脉冲气体可显著增加泥质粉砂层中的劈裂裂缝数量,土体裂缝数量的增长过程可分为快速增长(Ⅰ)、缓慢增长(Ⅱ)和稳定(Ⅲ)3 个阶段;土体劈裂裂缝的有效扩展范围与气体压力呈正相关关系,随气体频率增大呈先增大后减小的趋势,最优气体技术参数为压力 2 MPa、频率 2.5 Hz;脉冲气体预裂注浆技术可显著降低注浆压力,在松散砂层和泥质粉砂层中的注浆量分别提高 24%和 92%,在露天矿地层中的扩散半径可达 2 m,有效提升了低渗透性泥质粉砂层的可注性,防渗止水效果良好.
关键词：露天煤矿富水泥质粉砂层脉冲气体止水幕墙劈裂造缝帷幕注浆
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(41807230)中央高校基本科研业务费科技转化培育资助项目(4-2-2022-018)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（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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