动水注浆沉积压力特征与注浆效果试验研究下载

weixin_39821620 2020-10-02 10:00:37

注浆是解决矿井水害的一种有效方法。为了更好地研究动水注浆过程中浆液沉积压力特征与堵水效果,基于自主设计的流体力学综合试验平台,开展了煤岩体裂隙动水注浆试验研究,分析了不同水灰比和注浆压力条件下浆液在煤岩体裂隙中的沉积压力特征,提出一种裂隙动水注浆效果的评价方法。研究结果表明:浆液的沉积压力曲线可分为3类,当曲线呈平塬型分布时,注浆堵水效果最佳;呈山尖型分布时,堵水效果次之;呈台阶型分布时,堵水效果较差。
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注浆是解决矿井水害的一种有效方法。为了更好地研究动水注浆过程中浆液沉积压力特征与堵水效果,基于自主设计的流体力学综合试验平台,开展了煤岩体裂隙动水注浆试验研究,分析了不同水灰比和注浆压力条件下浆液在煤岩体裂隙中的沉积压力特征,提出一种裂隙动水注浆效果的评价方法。研究结果表明:浆液的沉积压力曲线可分为3类,当曲线呈平塬型分布时,注浆堵水效果最佳;呈山尖型分布时,堵水效果次之;呈台阶型分布时,堵水效果较差。

水灰比与注浆压力是动水注浆设计中的关键因素，基于自主设计的模拟裂隙动水注浆室内试验平台，开展了裂隙动水注浆试验，探讨了浆液在裂隙中的扩散方式，分析了纯水泥浆液扩散半径与注浆压力和水灰比之间的联系，并通过计算流体力学软件模拟对试验结论进行了验证。研究结果表明：浆液的扩散方式为分区扩散，注浆压力不变时，扩散半径与水灰比成反比；水灰比不变时，扩散半径与注浆压力成正比。

为研究高应力、高水压、高注浆压力条件下注浆浆液的扩散特征,研制了高压密封注浆试验系统。该试验系统由5个子系统组成,即装载系统、地应力加载和稳压系统、水压力加压与稳压系统、高压注浆系统、图像数据采集与处理系统。该试验系统可研究地应力、水压力、注浆压力与化学浆液扩散半径之间的关系,可研究化学浆液在被注介质内部的渗流与孔隙渗透规律。利用该试验系统进行注浆试验,根据试验结果给出合理的注浆参数,使平朔公司井工三矿综放工作面过风氧化带的注浆工程节约56%的注浆材料。

为了解决矿井井壁渗漏出水影响安全生产的难题,通过室内模型试验平台进行注浆模拟,考察了影响注浆效果的注浆压力、固结体体积和堵漏时间等影响因素。试验证明注浆压力随着单位时间注浆量的增加而增加;在一定注浆量条件下,浆液凝胶时间在400～600s时可以得到最大浆砂固结体;渗透性低的土层所需的注浆量也较大;脲醛树脂浆液可以近距离处理直径为15mm的动水漏点,浆液的凝胶时间应为160～400s,动水压力越大、堵漏时间越大,堵漏越困难。

为实现动水注浆,对以水溶性聚氨酯和单液水泥浆为基材的复合注浆材料的基本性能进行了研究;并利用室内动水注浆模拟试验台,对不同配方的注浆材料,在不同动水流速、不同骨料条件下的注浆及堵水性能进行了模拟试验。结果表明,在最大动水流速不大于3.1m/min的条件下,复合注浆材料可正常反应,凝胶时间可控制在1～5min,浆液结石率可达100%～200%,结石体抗水压力大于10MPa,28d结石体抗压强度大于3MPa,最大可达24MPa。该复合注浆材料适用于动水流速不大于3.1m/min条件下的注浆堵水施工。

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