高流变围岩泵房注浆加固的试验研究
注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用
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对注浆预加固控制围岩变形的数值模拟
对注浆预加固控制围岩变形的数值模拟随着社会的不断进步，经济水平的不断提高，煤矿企业也在不停的提高自身的经济效益和社会效益，但是在煤矿生产过程中，煤矿事故在井下经常会出现，主要有突水、瓦斯、顶板、粉尘等事故，然而，这些事故中最为经常发生的是顶板事故，占到整个煤矿事故的百分之六七十左右，这类事故已经引起了煤矿企业的领导的高度重视和关注。
所以控制顶板破坏与变形，可以通过预注浆加固围岩的方式来有效控制围岩变形。
本文主要借助于flac数值模拟软件对注浆郁加固控制围岩变形进行了仿真模拟，并且得出了相关的结果，为进行选择和设计注浆预加固参数提供了依据。
标签：flac数值模拟软件围岩变形注浆预加固1 概述在地下工程问题分析中，常用的数值方法有有限元、边界元、离散元等。
然而，这些理论方法本身以及采用的算法，都有各自的局限性。
例如，有限元和边界元都有介质连续和小变形的限制，且有限元要解大型矩阵，需要大量的内存。
国内现有的离散元程序，一般都假定离散的块体为刚性体，这仅适合于处理低应力的情况；同时，这种离散元求解时所花的时间也相当可观。
近年来发展起来的快速拉格朗日分析(Fast Lagrangian Analysis of Continua，简称FLAC)，则是在较好地吸取了上述方法的优点和克服其缺点的基础上形成的一种新型的数值分析方法。
2 FLAC软件的主要特点FLAC程序是一种显函数有限差分程序，由美国ITASCA咨询集团公司开发，首先由Cundall在80年代提出并将其程序化、实用化。
FLAC基本原理类同于离散元法，但它却能像有限元那样适用于多种材料模式与边界条件的非规则区域的连续问题求解。
在求解过程中，FLAC又采用了离散元的动态松驰法，不需求解大型联立方程组(刚度矩阵)，便于微机上实现。
另一方面，同以往的差分分析相比，FLAC在以下几方面作了较大改进和发展：它不但能处理一般的大变形问题，而且能模拟岩体沿某一软弱结构面产生的滑动变形。
试验研究采用注浆加固技术防止石门
试验研究采用注浆加固技术防止石门石门揭开突出危险煤层,是煤炭生产企业在巷道掘进过程中一项十分危险又不得不面对的工作。
由于矿山地压、煤层瓦斯、煤体自身物理特性等诸多因素,造成石门揭煤时经常发生煤与瓦斯突出[1]。
突出一旦发生,轻则造成巷道冒顶、设施损坏,重则摧毁矿井通风系统,造成重大人员伤亡,损失难以估量。
目前石门揭煤常用的防突措施有:超前钻孔卸压、预抽排瓦斯、水力冲孔,金属骨架等。
这些措施虽对突出起到了一定的防治作用,但它们没有从根本上考虑在突出中起决定作用的煤体强度和瓦斯释放条件,而只是着眼于煤岩弹性能和瓦斯潜能的释放[2]。
常规的防突措施一般都使煤体受到不同程度的破坏,降低了煤体的自身承载能力和对突出的抵御作用,对松软煤层或地质构造破碎带,影响更为严重,而这些区域正是突出的多发区。
常规的防突措施还存在揭煤时间长,严重地制约着煤矿的正常生产衔接[3]。
1 注浆加固防突机理1.1 煤与瓦斯突出过程分析石门揭开有瓦斯突出危险的煤层时,突出能量集中,突出强度大,瓦斯涌出量高,典型突出比例多,对煤矿生产造成的灾害也最严重。
当石门接近煤层时,在煤岩交界面附近两侧,岩石、煤体的力学性质相差悬殊,这种差异产生其变形的突变(应力不连续),当煤层揭开之前,瓦斯未经排放,保持着原始高压状态或受到掘进集中应力的影响,煤体处于超原始高压状态,这样在煤体受到掘进施工(如放炮瞬间)的影响,煤体内应力状态突然变化,煤体内的应力梯度可能达到很高的数值,在煤岩交界面应力突变值会更高,而且,新暴露煤体的受力状态由三向受力变为二向受力状态,如果此时煤体松软、强度低,不能有效抵抗这个高应力的冲击和高压瓦斯膨胀力的作用,就有可能发生煤与瓦斯突出[4]。
1.2 注浆加固防突机理分析石门揭开突出危险煤层、煤体遭到破坏时,煤体强度及整体性降低、阻止内部煤与瓦斯突出能力减弱,容易导致大量吸附瓦斯瞬间解吸成游离瓦斯而突然喷出,从而形成煤与瓦斯突出。
注浆加固技术在大采高综采工作面过围岩破碎带中的应用
Ｂ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． １ ３ ０
霄云煤矿 １ ３ ０ １ 综采工 作面 ， １ ６ 。 倾角 ， 采 用一次 采 全高工艺 ， 采高 ４ ． ０ ｍ， 工作 面受地质构造影 响 ， 在３ ７— ５ ２ ＃ 支架 、 ２ ２— ３ １ ＃ 支 架及 １ — ７ ＃ 支架等 位置 揭露 断层 ， 工作面煤壁 和顶板破碎 ， 导致顶板管 理困难 ， 为保证 正 常 回采工作 ， 决 定采用 化学 注浆材 料 马格 尼针 对破 碎 带注浆加 固。
６ 结 论
参考文献 ：
［ １ ］ 我 国露天 煤矿 开采环 境 问题及 防治对 策研 究 ［ Ｊ ］ ．中 国矿 业 ，
２ ０ ０ ２ （ ６ ）： ６ １ ～６ ４
［ ２ ］ 杨荣新 ． 露天采 矿学［ Ｍ］ ． 徐州 ： 中国矿业大学 出版社 ． １ ９ ８ ６ ： ４
～
６
１ 工 作 面 注 浆 加 固 治 理 目的 及 预 期 效 果
（ １ ） 浆液 固结体 的网络骨架作用 。 马格 尼化学 材料 和煤体 的固结体 具有 良好 的韧性 和粘结性 ， 当外 载 增 加 时 ， 固化材 料 发生 变 形但 不 破 坏， 载荷 主要 由强度较 高的煤 岩体 承担 ， 这样 围岩的破 坏条件 由原来 的裂隙弱面强度 条件向接近煤体 强度条 件转化 。当煤体 应力 超过煤 体强 度发 生较 大变形 时 ， 固结材料 的结 构 以其 良好的韧性和粘结强度起 到骨架 作用， 提高围岩的残余 强度 ， 限制围岩破坏的扩展。 （ ２ ） 充填压密及转变 围岩破 坏机制 的作用 。
《官地矿综放工作面围岩注浆加固技术及应用》
《官地矿综放工作面围岩注浆加固技术及应用》篇一一、引言在煤炭开采过程中，综放工作面的围岩稳定性对于保障矿井安全、提高煤炭采出率具有重要意义。
官地矿作为国内重要的煤炭生产基地，其综放工作面的围岩条件复杂多变，对矿井的安全生产构成了一定的威胁。
为了解决这一问题，官地矿采用了围岩注浆加固技术，以改善围岩的稳定性，提高煤炭采出率，确保矿井的安全生产。
本文将介绍官地矿综放工作面围岩注浆加固技术的原理、方法及其应用，以期为类似矿井提供参考。
二、围岩注浆加固技术原理围岩注浆加固技术是通过将特定配比的水泥浆液注入到围岩裂隙中，使浆液在裂隙中扩散、凝固，从而达到加固围岩、提高其稳定性的目的。
该技术主要利用了浆液的填充、渗透、压密和胶结作用，使围岩形成一个整体性较强的承载结构，提高围岩的承载能力和抗变形能力。
三、官地矿综放工作面围岩注浆加固方法在官地矿综放工作面，围岩注浆加固主要采用以下方法：1. 勘察设计：首先对工作面围岩进行详细的勘察，了解其地质条件、裂隙发育情况等，为注浆加固设计提供依据。
2. 钻孔布设：根据勘察结果，在工作面围岩中布设钻孔，为注浆提供通道。
3. 注浆施工：将配制好的水泥浆液通过钻孔注入到围岩裂隙中，注意控制注浆压力和注浆量，确保浆液充分填充裂隙。
4. 养护与检测：注浆完成后，对加固区域进行养护，确保浆液充分凝固。
同时，通过地质雷达等设备对加固效果进行检测，确保围岩加固质量。
四、应用效果官地矿在综放工作面应用围岩注浆加固技术后，取得了显著的效果：1. 提高了围岩的稳定性：通过注浆加固，围岩的裂隙得到了填充和胶结，提高了围岩的整体性和承载能力，有效防止了围岩的变形和垮塌。
2. 保障了矿井安全：加固后的围岩具有较高的抗变形能力，有效减少了矿井事故的发生，保障了矿工的人身安全。
3. 提高了煤炭采出率：围岩加固后，工作面的顶板和底板更加稳定，有利于煤炭的开采和回收，提高了煤炭采出率。
五、结论官地矿综放工作面围岩注浆加固技术的应用，有效提高了围岩的稳定性和抗变形能力，保障了矿井的安全生产。
利用注浆加固技术对煤仓围岩进行加固
利用注浆加固技术对煤仓围岩进行加固阶段储运煤仓服务年限长是煤矿生产过程中的重要环节，在煤矿生产过程中起着特别重要的作用，对煤矿连续生产意义重大。
在对以软岩为主煤仓围岩进行注浆加固过程中，通过优化设计注浆矢量钻孔及对水泥-水玻璃（CS）双浆液配合比进行合理选择，使其凝固速率达到可控，合理布局注浆顺序提高浆液渗透半径内岩体裂隙充填程度，将破碎松软的围岩加固且形成一个整体，从而提高了岩体强度，使岩体的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，为今后其它注浆加固围岩施工提供了参考和经验。
标签：注浆;加固围岩;矢量钻孔;双浆液配合比;注浆顺序1、-690～-760阶段煤仓概况-690～-760阶段煤仓的围岩松软、压力大且穿煤加之在断层破碎带中，将给矿井安全生产带来很大的危害。
能否对煤仓围岩人工进行加固至关重要，经过研究决定利用注浆加固技术对煤仓围岩进行注浆加固。
进而以达到提高岩体强度，将破碎松软的围岩加固且形成一个整体，使巷道的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，有效的控制巷道的变形，保证矿井的连续生产稳定进行。
2、注浆加固施工方案的选择在注浆加固煤仓围岩工作中，合理选择注浆材料十分重要，它关系到注浆工艺、工期、成本和效果，基本分为硅酸盐类和化学类浆液两大类。
但由于化学浆的价格非常高，所以本次施工决定采用水泥-水玻璃（CS）双浆液来进行注浆加固施工。
3、施工方法3.1 水泥-水玻璃（CS）双浆液注浆加固技术水泥-水玻璃（CS）双浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例，采用双液方式注入。
其中水玻璃主要起到速凝作用，根据掺入的多少来调节浆液凝结时间，掺入的水玻璃浓度越大凝结时间越短，可使水泥浆急骤硬化。
这种浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围。
3.2 水泥-水玻璃（CS）双浆液注浆堵水施工工艺：一般而言，注浆的效果好坏取决于浆液渗透半径内岩体裂隙充填程度，充填率越高，注浆的效果越好。
[工学]第六章 注浆加固新技术
![[工学]第六章 注浆加固新技术](https://img.taocdn.com/s3/m/70e3b2b7240c844769eaeeee.png)
高水无 机材料
主料
硫铝酸盐水泥 熟料和外加剂 混合组成
配料
由石膏、石 灰和添加剂 组成
加水
钙矾石 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
英国无机高水材料
名称
用料
体积 水灰比 比
(%)
固体含 量
(kg/m3)
不沉析 初凝 时间 时间 (h) (min)
抗压强度(MPa)
2h
1d
7d
1 Aquapak 1.86:1 85
国内高水速凝材料性能对比表
材料 种类
生产窑 型
水灰比
可泵时 间h
初凝 时间 min
pH值
抗压强度，Mpa 2h 24h 3d 7d
ZKD
回转窑
2.5:1
甲料>24 乙料>24
8.5
主料11.70 配料12.70
2.05
3.97
4.50
5.08
ZKD
立窑
2.5:1
甲料>24 乙料>24
18
主料12.35 配料13.05
浆液充填大裂隙、硐穴等称为充填注浆，主要用于大裂隙、 溶洞、大空洞、断层；
②挤压注浆(或劈裂注浆)
依靠注浆压力迫使浆液在地层中压开各种各样的通道来挤入 地层，浆液多呈现脉络状或树枝状固结，这种浆液可以使 松软地层挤压密实，所以在地基加固中也称为压密注浆， 主要用于细砂岩注浆；
③置换注浆（电化学注浆）
1、2、3、4、5—分别代表围压为0.13、0.26、0.38、0.50、0.75Mpa
有机材料—聚氨酯类注浆材料
20世纪60年代聚氨酯注浆材料就已被开发，美 国、德国、日本将聚氨酯注浆材料应用于建筑工 程。
注浆加固破碎围岩技术分析与应用
注浆加固破碎围岩技术分析与应用发表时间：2019-06-13T10:27:02.490Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年4期作者：钱雨辰[导读] 近年来，随着我国经济的快速发展，煤矿开采深度也在不断加深，开采条件日益恶化。
泰山职业技术学院山东省泰安市泰山区 271000 摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，煤矿开采深度也在不断加深，开采条件日益恶化。
特别是煤层较软的矿井，由于受到原岩应力、构造应力、集中应力等影响，形成较大的松动圈，采用一般的锚索、锚网支护，不能有效地控制巷道断面的变形，回采中容易造成回采巷道煤壁片帮，顶板冒落，严重影响生产，因此必须对煤体进行有效的加固处理。
本文在理论分析高压注浆加固破碎围岩技术及注浆材料性能的基础上，提出了符合实际情况的注浆加固方案，对治理类似巷道破碎围岩有一定的借鉴意义。
关键词：破碎围岩；注浆加固技术；注浆材料引言某矿所开采的3#煤层开拓巷道处于地下500～600m范围，井底车场开拓系列巷道在距3#煤层约20m的底板岩层中，主要采用锚网喷支护，巷道支护成型一个月到半年时间内，井底车场开拓巷道与硐室都显现出明显的帮部与拱顶喷层开裂甚至脱落的变形与破坏，围岩与原支护钢筋网片裸露，威胁着设备和人员的安全；井底水窝岩壁变形导致浇筑的钢筋混凝土开裂与脱落，造成井壁变形。
布置测点连续观测得出井底水窝仍处于变形不稳定阶段，巷道与硐室围岩内新的裂缝不断产生。
井底水窝的服务年限与整个矿井的寿命相同，关系着一切生产活动，是否稳定至关重要。
因此，对已经发生变形破坏的井底水窝开展注浆加固技术研究并提出科学合理的加固支护技术十分必要。
1高压注浆加固破碎围岩技术分析高压注浆是将颗粒型或溶液型浆液材料通过高压注入到破碎的围岩内部，将已经破坏的巷道围岩重新组合并形成连续结构体，使其恢复到破坏前的完整结构，提高自身承载能力与传递锚杆主动支护力的能力，从而提高支护质量与效果。
通过现场松动圈测试得出，经过高压注浆后的破碎围岩又基本恢复到原来的连续状态，胶结良好。
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荷载 级差 为 ０ ５ ａ 实验 中每 级 荷 载 稳 压 时 间 为 ．ＭＰ ， ３ ｍ ｎ 在 巷 道开 挖及 每级 荷载 稳压 后 ， ０ ｉ， 进行 位 移及
承 载 的量 测 、 录 。 记
中砂培 ４ 灰色、翠害、璺硬ｔ节理、 １ Ｏ － 裂障发育
．
｜ 岩４ 页 层 ’ Ｏ 岩 ． 夹 赫 眇
摘 要 ： 据 相似理 论 ， 万年 矿 一４ ０泵房 高流 变 围岩 注浆 加 固前 后 变 形 特性 进 行 相 似 材 料 模 根 对 ４ 拟研 究 ， 出了其 变 形规律 ： 得 高流 变围岩 变形可 以分 为扩 帮整修加 速 阶段 、 对稳 定阶段 和 动 压 相 阶段 等 三 个阶段 ； 浆加 固使 泵房 围岩岩 体 变形 由结 构 高流 变特 性 转为 线弹 性或 是 弹 塑性 。试 注 验 结 果表 明 。 用注 浆加 固高 流 变围岩 的方 法是 可行 的 ， 工程 实践 是有 一 定指 导 意义 的 。 采 对
关 键词 ： 注浆 加 固 ； 高流 变围岩 ； 相似 材料 ； 围岩 变形
中图分 类号 ： Ｕ ２ Ｔ ９３
文献 标 识码 ： Ａ
相 似材料 模拟方 法 是 掌握 和 研 究 采矿 工 程 中 岩层 变形 、 动 以及 矿 压 显 现 规 律 的 主要 手 段 之 移
一
外力相似 ： Ｃ ｐ＝ｃ ｃ ・ ｛
（） １
不均匀分布 ， 具有软岩高流变特性， 整修治理非常
困 难 ［ｌ ５。
２ ２方案 设计 ．
根据 现 场实 际情况 和试 验 条 件 确 定相 似 常 数 ＝
（） ２ （） ３ （） ４ （） ５
（ Ｉ。 表 ）
表 １ 相 似 常 数 表
收 稿 日期 ：０ ５ １ ４ ２０ —１ —１ 作 者 简介 ： 金 喜 （９７一）男 ， 龙 江 拜 泉 人 ， 士 研 究 生 ， 事 地 质 工 程 及 软 岩 支 护 的 教 学 和 研 究 。 王 １７ ． 黑 硕 从
文 章编 号 ：０７— ７３２０ ）１ ０７ ０ １０ ６４ （０６ ０ — ０３— ３
高流变 围岩泵房 注浆加 固的试验研究
王金 喜 李金奎 崔世 海 王 雨 郝彬 彬 朱 阳照 郭亚楠 ， ， ， ， ， ，
（． １河北工程大学 河北省资源勘测重点研究 实验室 ， 河北 邯郸 ０６ ３ ； ． ５０ ８２ 峰峰集 团万 年矿 ， 河北 邯郸 ０ ６０ ） ５ ０Ｏ
实 体侧 。泵房 顶底 板 岩性 见 图 Ｉ 示 。泵 房 为直 所
１模 拟试 验原 理
相似材 料 模 拟 试 验 是 根 据 相 似理 论 ， 过 对 通 模型 的变形 、 移 、 坏 等 行 为 的 观 测 ， 析 和 解 位 破 分
决现 场实际 问题 的一 种 有 效方 法 ［ 。根 据 相 似定
４ ０泵 房地 质 条件及 基本 支护 参 数 ， 拟 了注 浆 加 ４ 模 固效果 及加 固后 围岩 的变 形特 性 。
２ １现 场 概 况 ．
峰 峰集 团万 年矿 一４ ０泵房 ， 于 三水 平 北翼 ４ 位 地 区 ， 深 为 ７７米 ， 差 为 ５米 的 断层 横 穿 泵 房 埋 ０ 落
．
潭灰色、古大 量植物叶 韶化石。局部有 ４ ３ Ｓ
．
３试 验 结 果 及 分 析
．
ｆ 质 Ｏ 灰色松、碎古＂物石 岩 ． ｌ、软砬、Ｘ植化 页 嶷 ３ ｌ － ｌ
改变试 验条 件 ， 而 确 定单 因素 或 多 因素 对 岩 层 从 矿压显 现 的影 响 ，试 验 效 应 直 观 清 楚 ， 验 周 期 试 短、 见效快 、 费用 低 ， 它可 以预 测矿 山岩 层 变形 、 移
２模 拟试 验 设 计
动 、 力及矿 压显 现规 律 。本 文 根据 万 年 矿一 应 Ｉ
墙半 圆拱 型 ， 断 面 高 Ｘ宽 为 ５ ３ 其 ．５×４ ７ ｍ。 中 ．０ 其
直墙 高度 为 ３ Ｏ 半 圆拱 半 径 为 ２ ３ ｍ。原 始 设 ．ｍ， ．５
计参 数 采 用 锚 喷 网 加 ｕ 钢 支 护 ， Ｃ ０砼 厚 喷 ２ ２０ ｍ。泵 房 围岩发 生 了严 重破 坏 ， ０ｍ 主要 形式 为两 帮 内挤 、 板 下 沉 、 板 上 鼓 和 喷 层 开 裂 ， 且 呈 顶 底 并
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图１综合柱状 图
螓台柱状 煤岩 厚 层 ｌ１０ 名称 （） ：０ ＿ 岩 性 描 述 抗 吾 压度 （Ｐ） ＭＢ
变控 制 。 初 级 荷 载 为 １ Ｐ ， 级 施 加 荷 载 。 级 Ｍ ａ分 每
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第２ ３卷
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Ｖｏ ．３ Ｎｏ． １２ １
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２０ ０６年 ３月
Ｊ ｕ ｍｌ ｏ Ｈ ｂ ｉ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ Ａｒ ｈｔｃｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｏ， ｆ ｅ ｅ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｔ ｃ ｉ ｔｒｌ ｅ力 学 系 统 ， 任 何 力 学 过 程 在
中， 它们 相对 应物 理量 满足 相似 条件 ［ 。 － 几 何相 似 ： 。＝ ｃ 运动相 似 ： ｔ＝ ｃ 动力相 似 ： ＝ ｃ 强度相 似 ： ｙ・ ｆ ｃ ：ｃ ｃ
容重 比 ： ＝ ｃ
（） ６
对 于初 始 条件 和边 界 条 件 相 似 ， 求 模 型 与 要 原 型在 岩体 结 构 、 学 性 质 以及 边 界 条 件 尽 可 能 力 相似。
，
能够 解决 现 场 不 能 解 决 的 问 题 … 。相 似 材 料
模拟 实验 ， 以根据现 场 实 际情 况 ， 为地 控 制 和 可 人