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地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究 被引量：132
1
作者 李术才 张霄 +6 位作者 张庆松 孙克国 徐尧 张伟杰 李海燕 刘人太 李鹏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2377-2396,共20页
涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆是治理涌突水的有效技术手段,但相关的动水注浆理论发展尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下的浆液扩散和封堵机制研究不足。针对上述问题,研发准三维裂隙动水注浆模型试验台,进行裂隙岩... 涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆是治理涌突水的有效技术手段,但相关的动水注浆理论发展尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下的浆液扩散和封堵机制研究不足。针对上述问题,研发准三维裂隙动水注浆模型试验台,进行裂隙岩体涌突水的动水注浆模型试验研究,通过对200余组试验数据进行分析,提出浆液的U形扩散规律和水泥浆液的分层分区扩散机制,得到浆液的快速析水沉积原理和沉积留核扩散规律,实现浆液扩散和封堵效果的定量评价。在此基础上,形成以浆水流量比为核心控制因素的裂隙涌水注浆封堵方法。室内涌水注浆封堵试验和龙固煤矿高压涌水现场注浆封堵试验进一步验证研究成果的正确性,这对发展动水注浆理论和指导工程实践有一定作用。 展开更多
关键词 岩石力学 动水注浆 模型试验 浆液扩散机制 封堵机制 工程应用
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基于浆液流变性的深埋岩层纵向劈裂注浆理论研究 被引量：25
2
作者 刘向阳 程桦 +3 位作者 黎明镜 王雪松 张亮亮 周瑞鹤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1373-1380,1394,共9页
针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何... 针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何形态及浆液流变性的纵向劈裂扩散运动方程并得到试验验证。研究表明,纵向劈裂注浆扩散时,除注浆压力与注浆速率因素外,其扩散范围亦受控于注浆段高度、被注岩体强度以及浆液流变性,三者与劈裂扩散半径均负相关,与注浆压力均正相关。岩体强度越高,液黏度越大,劈裂注浆所遇到阻力越高,裂缝扩展越加困难。研究结果可为今后基岩劈裂注浆设计提供理论参考。 展开更多
关键词 岩体注浆 浆液黏度 纵向劈裂 扩散机制
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煤层底板区域注浆浆液扩散数值模拟及影响因素分析 被引量：3
3
作者 郭艳 桂和荣 +5 位作者 魏久传 洪荒 郭祥东 崔亚利 叶爽 李俊 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期30-39,共10页
地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件... 地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件,开展地面定向钻煤层底板区域高压注浆浆液扩散数值模拟研究及浆液扩散影响因素分析,探讨地面高压注浆浆液扩散机理。结果如下:(1)煤层底板石炭系太原组第三薄层灰岩(简称三灰)裂隙发育,通过模拟发现,8~12 MPa高压注浆时很可能发生劈裂作用,期间渗透系数增大4~5个数量级。(2)不考虑重力影响时,以分支孔为中心,浆液向周边扩散距离相等,且在分支孔附近,浆液浓度较大,体积分数达20%以上;考虑重力作用时,水平向浆液扩散范围相对增大,垂向上浆液主要向下扩散,表现为“上短下长”。(3)浆液扩散模拟得出,扩散范围为41.2 m;浆液扩散范围现场实测显示,扩散范围为38.3~44.0 m,浆液扩散现场实测验证了扩散模型的正确性。(4)浆液扩散范围与浆液相对密度、静水压力、浆液动力黏度、浆液屈服强度及孔隙率呈负相关,与裂隙隙宽、渗透系数呈正相关。其中浆液相对密度越小,其扩散范围响应越明显;随动力黏度增加,扩散范围减小得越来越慢。研究成果可为煤系底板水害区域注浆治理工程合理设计提供参考,具有较好的参考应用价值。 展开更多
关键词 定向钻 高压注浆 浆液扩散范围 浆液扩散机理
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动水作用下单一裂隙浆液扩散机理研究 被引量：1
4
作者 郑卓 杨红鲁 高岩 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期154-165,共12页
在理论分析基础上,通过适当简化,建立了动水条件下单裂隙浆液扩散数学模型.获得了浆液极限扩散方程,并计算得到了逆水极限扩散半径与最大扩散开度的理论解答.逆水极限扩散半径与浆水速比成正比关系;浆液最大扩散开度与浆水速比成正比关... 在理论分析基础上,通过适当简化,建立了动水条件下单裂隙浆液扩散数学模型.获得了浆液极限扩散方程,并计算得到了逆水极限扩散半径与最大扩散开度的理论解答.逆水极限扩散半径与浆水速比成正比关系;浆液最大扩散开度与浆水速比成正比关系.实际注浆过程中,其比例系数为浆液粘度、裂隙倾角等因素的函数,而在理想流体假设条件下,其比例系数为1.建立了浆液扩散形态时空变化方程并研究了其变化规律,随着扩散距离增大,浆液沿不同方向扩散逐渐呈现出不均匀性.沿逆水扩散方向,扩散范围向极限扩散范围曲线迅速收敛;沿顺水扩散方向,扩散范围随时间持续增加,浆液逐渐趋于等速率扩散.研究结论可为裂隙动水注浆设计提供一定参考. 展开更多
关键词 动水注浆 单一平板裂隙 浆液扩散半径 扩散机理
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大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究 被引量：75
5
作者 赵庆彪 赵兵文 +2 位作者 付永刚 南生辉 赵章 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第8期14-20,共7页
为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板... 为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。 展开更多
关键词 大采深矿井 高承压水 奥灰岩溶裂隙含水层 区域超前治理水害 多分支近水平孔定向钻探 水平孔浆液扩散机理
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