导水断层破碎带注浆浆液扩散机制试验研究

作者

董书宁柳昭星王皓刘其声朱明诚郭小铭朱博
单位

中煤科工集团西安研究院有限公司陕西省煤矿水害防治技术重点实验室西安科技大学地质与环境学院
摘要

煤层底板突水往往由于揭露导水断层破碎带而引起,但由于导水断层破碎带浆液扩散机制不清,致使在注浆过程中钻孔轨迹与断层倾向关系、浆液水灰比和注浆压力等重要参数选择盲目,注浆加固效果不佳。针对上述问题,研发设计变倾角可视化三维断层破碎带注浆模拟试验系统,基于该试验平台,开展了不同断层倾角、浆液水灰比和注浆压力的导水断层破碎带注浆模拟试验,结果得到:当注浆压力增大至一定值时开始出现浆液驱替承压水现象,出现驱替现象的注浆压力随着倾角的增加或浆液水灰比的减小而增大;当断层破碎带内部压力增加到一定程度后,驱替现象稳定,注浆压力与承压水达到平衡状态;利用水平孔在不同断层倾角、浆液水灰比和注浆压力条件下注浆时,浆液均先沿着破碎带孔隙通道运移到断层底部,在底部积聚到一定程度后呈现自下而上的不断驱替承压水的运移现象,而且浆液运移至断层底部的时间随着断层倾角的增加或浆液水灰比的减小而减小,驱替承压水运移的速度随着注浆压力的增加而增大。研究结果有助于导水断层破碎带注浆加固参数的选取。
关键词

底板水害物理模拟试验导水断层破碎带水平注浆孔浆液扩散机制
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目（2017YFC0804102）；国家自然科学基金项目（52104240,52004326）；
文章目录

1 实验装置概况
1.1 可视化三维断层模拟平台
1.2 注浆模拟系统
1.3 承压水模拟系统
1.4 数据采集量测系统
2 试验流程
3 试验过程及结果分析
3.1 工况1条件下注浆试验
3.2 工况2条件下注浆试验
3.3 工况3条件下注浆试验
3.4 工况4条件下注浆试验
3.5 工况5条件下注浆试验
4 结论
引用格式

董书宁,柳昭星,王皓,刘其声,朱明诚,郭小铭,朱博.导水断层破碎带注浆浆液扩散机制试验研究[J].采矿与安全工程学报,2022,39(01):174-183.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0307.