前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术的发展(续)

5 预注浆液工艺的试验研究6.1 高压泵压注浆液工艺5.1.1 平窿顶岩层的地表注浆加固 平窿建筑公司采用脲甲醛树脂加盐酸、矽酸钠溶液和磷石膏配制浆液,对平窿掘进中裂隙发育的顶板地表层进行注浆加固。注浆孔径105mm,用如图26所示的装置进行灌注。浆液的组分是:KФ-Ж- М脲甲     

矿山帷幕注浆堵水隔障机理研究

根据现场取样分析和实验分析探讨了围岩注浆堵水隔障机理,注浆浆液充填了岩石孔隙、溶隙等空隙,使岩石的宏观孔隙度降低、致密程度增加,改变了岩石的物力性质,使岩石由原来的含水层或透水层变为隔水层;对注浆前后岩石进行了单轴压缩试验,通过对比实验分析研究,结果表明浆液在岩体结构面中凝结后对结构面进行充填加固,使注浆岩体的单轴抗压能力提高,能在较大变形范围内保持稳定的承载能力,增强了工程岩体抵抗外力破坏的能力。注浆隔障带能够承受水压能力增大,隔水性能增强;并从理论上对固结体的强度进行了分析计算。     

松散煤岩体钻封注耦合注浆锚固机理与试验研究

针对松散煤岩体巷道钻孔成孔困难、锚固力低的问题,提出了钻封注分次注浆时空耦合加固方法,实现了钻孔内“全长封孔+带压注浆”,分析了钻封注分次注浆加固技术原理,研发了自钻锚杆、封孔及加固注浆材料,其封孔材料具有膨胀性大、强度大和凝固时间快等特点,注浆加固材料具有速凝早强、流动性好、固结效果好及强度较高等优点。研究结果表明:全长封孔后带压注浆,浆液扩散半径大,钻封注锚杆锚固力相对于数脂锚固提高1倍以上,表明钻封注分次注浆加固技术具有较高的应用价值。     

考虑黏度时变效应的注入围岩浆液扩散能力研究

为提高深井巷道围岩注浆加固工程中注浆扩散能力,所需的、最佳的注浆孔间距、注浆压力pc、注浆时间t等参数。基于注浆材料浆液黏度时变效应的重要性,采用理论分析方法,建立单一柱面扩散简化模型,推导注浆扩散半径r与pc和t的关系。通过实验室试验,分别分析普通硅酸盐水泥、加1%水玻璃的水泥浆和GPM-3型高强注浆材料的黏度时变效应。在山西某煤矿进行工业性试验。结果表明:注浆材料的浆液随着时间的延长,浆液的剪切屈服强度变化不明显,浆液的黏度却呈指数关系增大;r随t及pc的增加而增加,但注浆一定时间后增加趋势变得不明显。在注浆工程中,应该考虑浆液黏度、注浆时间、注浆压力对注浆扩散能力的影响。     

前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术的发展

近些年来,国外在采用合成粘合剂等化学组分的浆液加固锚杆支护和加固裂隙发育、不稳固岩体方面进行了广泛的试验研究,并取得了大量成果。研究表明,合成的化学浆液,在几分钟内即可从液相转化为固相,并与锚杆支护或岩体构成强度较高的结合体,从而防止岩体的片帮冒顶。这在前苏联及一些工业发达国家的金属矿山和煤矿,已巳获得较广泛的应用。我们从本期起,通过对该文分期连载,将陆续介绍这一新技术在前苏联的发展状况。     

前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术的发展(二)

3 化学浆液加固锚杆的试验研究与应用 现场常用化学浆液进行加固的锚杆有钢锚杆和木质锚杆。钢锚杆常用于不稳固的岩体,特别是在暴露时间不超过6小时、裂隙发育、涌水量大、需要快速掘进的岩体中使用最为有效。钢锚杆的构造如图4所示。图4-a为螺纹钢的,它有利于增加与化学胶结体的附着力,提高锚杆强度。图4-б为玻璃钢锚杆,其重量轻,抗压抗拉强度也较     

超细水泥浆液在微裂隙岩体中的注浆试验研究

矿井井筒开拓安全通过巨厚洛河组砂岩含水层是一个普遍的难题,普通水泥注浆法无法形成有效的止水帷幕。为了给地面预注浆或帷幕注浆法过洛河组砂岩含水层提供依据,通过改变注浆材料,开展了超细水泥浆液在洛河组砂岩中的注浆试验研究。通过试验研究,较好地掌握了超细水泥对洛河组砂岩注浆性能,获得了相关的注浆经验。结果表明,超细水泥浆液无法对洛河组砂岩实现可注,并从微观结构上分析了不可注的原因。研究成果对类似地层的注浆改造和井巷工程的安全施工具有一定的借鉴与指导意义,避免了注浆经验导致工程实践的失败与资源浪费。     

石门揭煤高角度断层围岩注浆加固理论研究与应用

石门揭煤时,断层的存在会增大发生灾害的危险性,尤其是高角度断层对煤层和瓦斯赋存特征影响较大.做好石门揭煤过程中高角度断层加固工作可以有效防范灾害的发生.从理论上分析了注浆加固对高角度断层围岩力学性能的影响,视浆液为宾汉流体,基于平板渗流模型,考虑浆液自重,建立了高角度断层内浆射流模型,推导出浆液的扩散半径表达式.将该理论应用于鹤煤八矿-655 m水平轨道石门揭煤点处30F4高角度断层注浆加固.结果表明,通过注浆加固提高了断层围岩的整体性和稳定性,有效预防了断层可能引发的灾害事故,实现了石门安全揭煤.     

基于蠕变效应的穿层钻孔封孔参数优化与试验研究

为解决穿层钻孔封孔难度大、瓦斯抽采效率低的问题,视煤岩体为弹塑性介质,在考虑蠕变效应下建立巷道围岩力学模型;根据Dracy定律,推导浆液流动控制方程,以渗透率变化为桥梁,构建巷道围岩变形与浆液流动的耦合模型;利用COMSOL软件解算该理论模型。数值模拟结果表明:巷道围岩塑性软化区范围由初始时刻4.69 m不断扩大,在100天时稳定于15.19 m;浆液扩展半径随注浆压力的增加而持续增大,当注浆压力高于2.8 MPa后,浆液扩展半径变化较小,逐渐趋于稳定。试验钻孔平均瓦斯体积分数为56.49%,是传统工艺下钻孔平均瓦斯体积分数的3.46倍,在抽采后期仍能维持较高的抽采水平。     

漏风裂隙内无机固化泡沫浆液扩散特性研究

为研究无机固化泡沫(ISF)浆液在漏风裂隙内扩散及压力场分布特性,基于ISF浆液黏度时变模型,研究ISF浆液在漏风裂隙中受力和流动特性、恒定风量漏风气流下ISF浆液扩散形态及压力场分布特性;建立ISF浆液在水平漏风单裂隙中逆风流动扩散理论模型、在恒定漏风速率水平裂隙扩散数值模型,并对比验证理论及数值模型的合理性。研究表明:在恒定流量注浆工况下,延长注浆时间可增加注浆压力,但ISF浆液逆风扩散距离增长趋于停止,在漏风条件下现场注浆封堵施工设计需根据注浆工程预设注浆压力,同时设定漏风影响参数。     

采空区高位钻孔注浆防灭火浆液扩散特性研究

为研究综放采空区高位钻孔注浆不同注浆时间和注浆量对浆液空间扩散行为的影响,采用FLUENT数值计算方法,在"变重力、定倾角"注浆情况下,构建三维非均质采空区浆液扩散数学模型,以某矿29406工作面为研究对象,通过模拟分析确定单孔最佳注浆量为40 m~3/h时取得的防灭火效果最好,此时浆液倾向流动最远距离为50. 8 m。研究表明:浆液在采空区垂直扩散过程中,其扩散半径逐渐增加且存在峰值;在底板扩散过程中,浆液浓度峰值点不会随时间产生明显改变;随注浆量的增加,浆液沿倾向流动的最大距离均呈非线性上升趋势;采空区标志性气体监测数据显示,模拟分析结果与现场应用效果一致。     

矿井淹井事故成因的灰色关联分析方法及应用

阐述了用灰色关联度研究矿井淹井事故成因的基本方法和原理,研究了矾山磷矿西风井淹井事故的成因,取得了符合实际的结果,此结果指导了岩体的注浆堵水加固并获得了实践的检验。     

前苏联化学注浆加固锚杆和不稳固岩体技术发展(续)

6 加固浆液析出毒物的危害及预防6.1 加固浆液析出的毒物及危害 浆液的配制过程、注浆过程及以后的采掘过程,都可能从使用的化学组分中析出有毒有害物质(气体),如甲醛、氰、甲醇、丙烯等。甲醛有强烈的气味,对眼晴有刺激作用,也能引起呼吸道疾病(过敏性病变)、神经系统疾病。另外,如果化学组分落到皮肤上有刺激作用,甚至损害皮肤,微量落到皮肤上两个月后便发红发痒。氰为无     

矿井淹井事故成因的灰色关联分析方法及应用

概述了用灰色关联度研究矿井淹井事故成因的基本方法和原理，研究了矾山磷西风 淹井事故的原因，取得了符合实际的结果，此结果指导了了岩体的注浆堵水加固并获得了实践的检验。     

多次强动压巷道围岩“三区”强化支护机理及控制技术研究

针对贵州湾田煤矿多次动压作用巷道围岩变形破坏严重的问题,提出了巷道围岩"三区"强化支护控制技术,通过数值模拟、理论分析和现场试验研究分析了围岩"三区"强化支护效果。研究结果表明:通过内外注浆方法在巷道围岩内形成围岩锚固区、围岩强化区和应力释放区,并将注浆区域分为内注浆区和外注浆区,使其之间形成动压缓冲区;注浆能够有效的胶结破碎围岩体,锚杆锚索所处的塑性破坏区得到了有效重新加固,形成具有高强度的承载拱;井下现场监测数据表明巷道顶板下沉量和底鼓量不足巷道高度的5%,两帮变形量仅为巷道宽度的0.7%,有效地控制了巷道围岩的变形破坏。     

弱胶结软岩巷道高分子改性树脂注浆加固技术研究*

为解决弱胶结软岩胶结性差、力学强度低、遇水易软化带来的巷道围岩变形量大的问题,以王洼二矿为例,结合试验巷道围岩条件和注浆加固支护技术特点,提出高分子改性树脂注浆加固方案;并采用室内注浆加固体力学性能试验验证方案的可行性。结果表明:现场围岩单轴抗压强度平均值22.74 MPa、抗拉强度平均值0.674 MPa,高分子改性树脂注浆材料对围岩加固体单轴抗压强度影响不大,但加固体抗拉强度平均值3.07 MPa,相比原岩抗拉强度提高355.5%;现场试验顶板、两帮围岩变形量由之前的大变形逐渐控制在100 mm以内,注浆后30 d基本趋于稳定。研究结果对软岩巷道支护设计和施工具有一定的实际指导意义。     

大倾角综放采空区注浆防灭火浆液扩散模拟研究

为确定大倾角综放采空区注浆防灭火的相关技术参数,研究采空区注浆过程中浆液的扩散行为,构建采空区非均质多孔介质3D几何模型。运用FLUENT数值模拟软件,并结合"变重力、定倾角"方法,通过模拟确定不同煤层倾角下采空区合理的注浆位置。模拟结果表明:浆液在采空区中扩散6 h之后,浆液流动速度与浆液扩散面积近似成反比关系,煤层倾角为20~40°时,采空区注浆的最佳位置均在回风侧距工作面44~48 m处,此时采空区氧化带能被很好地覆盖,工作面无跑浆与溃浆现象。现场观察结果、标志气体监测数据与模拟结果一致。     

预防煤炭自燃的注砂技术实验研究

山砂是我国西北部矿区地表的主要自然资源之一,但如用其直接作为煤矿注浆防灭火的原料,不仅会造成输送管路的堵塞,还会引起输送管路的严重磨损。为此,首先研究了常见增稠剂羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠等对砂粒的悬浮性能,实验结果表明它们只能延缓砂粒的沉降。进而从理论上分析了砂粒悬浮的条件,发现具有一定屈服应力的假塑性流体特性的液体才能悬浮砂粒;并且悬浮砂粒粒径越大,所需屈服应力也越大。基于理论分析,研制了具有该特性的浆液,山砂在该浆液中不仅具有良好的悬浮性能,浆液还具有输送阻力小的特性。管道输送试验表明,浆液稳定性和流动阻力符合实际要求。     

南李庄铁矿富含水段施工技术研究

大水基建矿山的井筒掘砌是一项艰巨的工程,尤其富含水且岩层松软破碎段更给施工带来了很多危险和不确定因素。怎样保证工程顺利进行,成为基建矿山面临的一个主要问题。国控矿业南李庄铁矿下掘至岩层破碎富含水段时,采用长探长注及超前小导管注浆的施工技术顺利通过此段。此施工技术确定了探注孔数及其布置,探注深度和下掘深度,注浆参数的控制,注浆过程控制,超前小导管施工的各项参数,小导管的加固方法等。通过长探长注及小导管的施工保证了下掘工作的顺利进行。     

大冶铁矿-360m开拓巷道注浆治水技术研究

巷道涌水问题严重影响地下矿山安全高效生产,采用注浆技术可有效治理巷道涌水问题。针对大冶铁矿尖林山采区-360 m水平巷道开拓过程中出现的巷道底板少量涌水、联络道工作面大量涌水的情况,制定了在DS23B01联络道东侧20 m的巷道点（26#）浇筑挡水墙,选用水泥单液浆和水泥-水玻璃双液浆2种浆液作为注浆材料,在26#向东112.5 m处实施浅孔注浆、在-270 m水平废弃的电机车维修硐室口部安装地质钻机,实施超深孔注浆的施工方案。结果表明：涌水量较大的情况下,在合适位置施工挡水墙可以有效截断涌水及淤泥的持续流动;在巷道底板涌水点附近施工浅孔钻孔进行注浆,并将注浆终压设计为5 MPa,可以有效治理巷道底板涌水问题;采用超深孔注浆方法对工作面涌水量较大问题进行治理,并进行分段注浆,能有效避免同水平涌水对施工过程的干扰,治水效果明显。研究成果可为其他矿山开拓工程治理涌水问题提供技术参考。