传统的封注装置及方法在软弱破碎煤岩体巷道的应用中存在操作烦琐、封孔效果差、注浆压力低等问题。设计一种新型封孔注浆装置,通过分析其封孔与注浆工作机理,分别建立新型封注装置及注浆孔受力力学模型,得到注浆压力及封孔长度的合理范围;采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以封孔胶套受力、变形特征为主线,依据封孔胶套与孔壁接触特征,确定装置封孔段胶套几何尺寸与注浆孔径间的最佳匹配关系。结合工程实际,根据新型封注装置工作参数,模拟再现巷道帮部煤体注浆加固过程,揭示浆液流动规律及煤体应力、孔隙率变化规律,优化注浆孔孔深,形成一套较为具体的封孔注浆加固方案,在现场取得良好的应用,为类似条件下巷道围岩注浆加固提供了一定依据。

国家自然科学基金项目（52074102）；河南省自然科学杰出青年基金项目（212300410006）；河南省高校创新人才资助项目（19HASTIT048）；

1 松软破碎煤岩体新型封注装置设计及封注一体机理
1.1 松软破碎煤岩体新型封注装置设计
1.2 新型封注一体装置长度参数关系
1.3 松软破碎煤岩体封注一体机理
1.3.1 合理的劈裂注浆压力值p
1.3.2 合理的封孔长度L
1) 由巷道围岩破坏范围计算的封孔长度值L1
2) 由《煤矿安全规程》给出的封孔长度值L2
2 新型装置封孔段几何参数匹配关系数值模拟
2.1 模型建立与参数确定
2.2 模拟方案制定
2.3 模拟结果分析
2.3.1 新型封注装置封孔过程数值模拟分析
2.3.2 注浆孔径与封孔段单个橡胶套几何参数匹配关系
3 工程应用
3.1 2217工作面回风巷注浆孔深优化数值模拟
3.1.1 相关假设
3.1.2 模型参数
3.1.3 PFC计算模型
3.1.4 模拟方案及结果分析
3.2 2217工作面回风巷道注浆参数选择
3.3 新型封孔注浆装置应用效果检测
3.3.1 封注效果检测
3.3.2 围岩加固效果检测
4 结 论

刘少伟,马保平,张英,付孟雄,贾连鑫,彭博,卢运海,姜彦军.软弱破碎煤岩体封注一体机理与新型封注装置设计[J].采矿与安全工程学报,2022,39(01):94-106.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0096.