基于浆液-岩体耦合效应的裂隙注浆扩散机制研究

作     者：翟明磊 白海波 ZHAI Minglei;BAI Haibo

作者机构：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454000 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 

基　　金：国家自然科学基金国际(地区)合作与交流资助项目(52061135111) 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年第52卷第7期

页      码：158-167页

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。

主 题 词：裂隙含水层 注浆改造 浆液扩散 裂隙开度 应力耦合 

学科分类：0819[工学-海洋工程类] 081903[081903] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.12438/cst.2023-1239

馆 藏 号：203130843...