松散煤体的硅溶胶注浆渗透规律及长期固结稳定性研究
发布时间：2021-02-21 14:26
松散煤体分布着大量的毫米-微米-纳米多尺度裂隙和孔隙。煤矿常用的水泥浆不能实现对微孔隙封闭固结,浆材渗透极少,松散煤体可改造性困难。纳米材料注浆改性是解决这一问题的有效方法。注入期的渗透规律和注入后的长期固结稳定性是松散煤体改性的关键问题之一。本文综合采用了文献综述、实验室测试分析、理论分析等研究方法,结合典型松散煤层工程地质调查、原位水泥浆注浆试验对比,表征分析了原煤的孔裂隙结构和硅溶胶注浆相关基本特性,研制了注浆渗透多参数精细实时监测平台,探索了松散煤样试件压制处理方法,揭示了硅溶胶在松散煤体中注浆渗透规律及基本力学机制,研究了硅溶胶凝胶体变形和强度参数长期演化规律,得到了硅溶胶凝胶体力学行为的时变机制,评估了硅溶胶胶煤体的长期固结稳定性。主要结论如下:（1）淮北矿区8煤是典型松散煤体,原煤块度<2 mm的煤粉将近75%,粉化现象严重。原煤总孔隙率随地压呈一阶衰减指数函数关系。渗透率k=6.76 mD,孔隙孔径分布呈“两头多,中间少”规律,属于低渗介质。与其他常用浆材对比,硅溶胶的可注性最好。添加催化剂后,硅溶胶发生缩聚反应,前期胶凝对浆材的可注性和流动性影响较小;后期胶凝使...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水泥和超细水泥注浆效果钻孔窥视[2]
掘进前已经成功探放 8104 工作面老空水。2）涡北矿 8204 里风巷在同一煤层相邻的8204 里风巷石门揭煤处开展超前 20m 注浆试验，如图2-2和图 2-3 所示。巷道断面：宽 高=4600 3800 mm，采用架棚+注浆+锚杆支护。喷浆 50 mm 后全断面 5 个浅孔滞后注浆，滞后注浆管直径 长度=25 1600 mm，每孔注浆量 2-10 袋水泥。超前注浆试验采用 325 水泥，水灰比 0.7，注浆压力 2-4 MPa，现场累计注浆量 33 袋水泥（50 kg/袋×33 袋=1.65 t）。（a）注浆试验现场 （b）掘进冒落松散煤体图 2-2 涡北矿 8204 里风巷石门揭煤注浆现场实照及掘进冒落松散煤体Figure 2-2 Grouting phot
博士学位论文填体积 V 可用式 2-1 表示：V=S L n0f 前预注理想扩散断面面积，取浆材扩散至巷道表面以56.2274 m2；L 为超前注浆长度，取 20 m；n0为原煤的孔 10.16%；f 为浆材充填系数，取 70%。浆充填体积 V 为 79.98 m3。已知水灰比 0.7 的水泥理论注浆水泥浆用量 m1=V ρc=131.56 t，理论注浆水）=54.17 t。现场仅用水泥 1.65 t，是理论用量的 3.05。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟煤型煤与原煤渗透特性差异的试验研究[J]. 刘康,柳晓莉,齐艺裴,李甜,杨凯,王文元,赵欢欢. 煤. 2017(09)
[2]新型高预应力锚索及锚注联合支护技术研究与应用[J]. 李海燕,张红军,李术才,郝桂明,李红伟,唐鹏越. 煤炭学报. 2017(03)
[3]深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究[J]. 孙利辉,杨本生,孙春东,李星,王重文. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
[4]改性水玻璃固化盐渍土强度及冻融循环耐久性试验研究[J]. 吕擎峰,孟惠芳,王生新,章清,陈辉. 北京工业大学学报. 2017(01)
[5]防膨胀软岩注浆材料试验及应用研究[J]. 孙晓明,陈峰,梁广峰,付毅,郭志飚,吴兆强. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]粒径对含瓦斯型煤力学性质及渗透特性的影响试验研究[J]. 袁梅,许江,李波波,王珍,杜育芹,许石青. 煤矿安全. 2016(09)
[7]大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,宗义江,李云,李浩. 煤炭学报. 2016(08)
[8]富水破碎岩体注浆加固材料试验研究与应用[J]. 李召峰,李术才,刘人太,蒋宇静,张庆松,杨磊,沙飞,陈泊涵,王宏亮. 岩土力学. 2016(07)
[9]三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制[J]. 王琦,潘锐,李术才,何满潮,任尧喜,王雷,丁国利,孙会彬,江贝. 煤炭学报. 2016(05)
[10]基于能量耗散的页岩脆性特征[J]. 衡帅,杨春和,李芷,王磊,侯振坤. 中南大学学报(自然科学版). 2016(02)
博士论文
[1]富水破碎岩体注浆材料研发与注浆加固机理研究及应用[D]. 李召峰.山东大学 2016
[2]断层软弱介质注浆扩散加固机理及工程应用[D]. 李志鹏.山东大学 2015
[3]沿空留巷滞后段煤帮采动破坏机理及注浆重构技术[D]. 于宪阳.中国矿业大学 2014
[4]基于渗滤效应的水泥浆液多孔介质注浆机理及其工程应用[D]. 韩伟伟.山东大学 2014
[5]隧道工程富水断层破碎带注浆加固机理及应用研究[D]. 张伟杰.山东大学 2014
[6]桩端后注浆过程中浆土相互作用及其对桩基性状影响研究[D]. 房凯.浙江大学 2013
[7]长脉冲激光辐照下多孔薄膜激光损伤机制研究[D]. 郭培涛.武汉理工大学 2011
[8]砂性地层渗透注浆试验及工程应用研究[D]. 李慎刚.东北大学 2010
[9]软弱夹层顶板巷道围岩稳定与安全控制研究[D]. 李桂臣.中国矿业大学 2008
[10]破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗透扩散特性研究[D]. 冯志强.煤炭科学研究总院 2007
硕士论文
[1]盐侵蚀下水泥—水玻璃注浆体的力学性能试验研究[D]. 刘思作.湖南科技大学 2016
[2]碎粒煤层注浆实验及浆液扩散规律研究[D]. 谢涛锋.中国矿业大学 2016
[3]基于渗滤效应的盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究[D]. 毛家骅.长安大学 2016
[4]新型化学注浆材料模拟实验加固体力学性能研究[D]. 单叶民.安徽理工大学 2015
[5]松散软弱介质注浆扩散和加固试验研究[D]. 李相辉.山东大学 2015
[6]含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究[D]. 苏小鹏.重庆大学 2014
[7]石英音叉油质传感器设计[D]. 黄仙锦.南京理工大学 2014
[8]闭孔珍珠岩水玻璃水泥土力学性能的研究[D]. 侯宇慧.内蒙古农业大学 2013
[9]新型化学固沙材料的研制和应用[D]. 杨柳.兰州大学 2011
[10]注浆材料优化配比与注浆试验研究[D]. 夏小亮.安徽理工大学 2011
本文编号：3044480
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水泥和超细水泥注浆效果钻孔窥视[2]
掘进前已经成功探放 8104 工作面老空水。2）涡北矿 8204 里风巷在同一煤层相邻的8204 里风巷石门揭煤处开展超前 20m 注浆试验，如图2-2和图 2-3 所示。巷道断面：宽 高=4600 3800 mm，采用架棚+注浆+锚杆支护。喷浆 50 mm 后全断面 5 个浅孔滞后注浆，滞后注浆管直径 长度=25 1600 mm，每孔注浆量 2-10 袋水泥。超前注浆试验采用 325 水泥，水灰比 0.7，注浆压力 2-4 MPa，现场累计注浆量 33 袋水泥（50 kg/袋×33 袋=1.65 t）。（a）注浆试验现场 （b）掘进冒落松散煤体图 2-2 涡北矿 8204 里风巷石门揭煤注浆现场实照及掘进冒落松散煤体Figure 2-2 Grouting phot
博士学位论文填体积 V 可用式 2-1 表示：V=S L n0f 前预注理想扩散断面面积，取浆材扩散至巷道表面以56.2274 m2；L 为超前注浆长度，取 20 m；n0为原煤的孔 10.16%；f 为浆材充填系数，取 70%。浆充填体积 V 为 79.98 m3。已知水灰比 0.7 的水泥理论注浆水泥浆用量 m1=V ρc=131.56 t，理论注浆水）=54.17 t。现场仅用水泥 1.65 t，是理论用量的 3.05。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟煤型煤与原煤渗透特性差异的试验研究[J]. 刘康,柳晓莉,齐艺裴,李甜,杨凯,王文元,赵欢欢. 煤. 2017(09)
[2]新型高预应力锚索及锚注联合支护技术研究与应用[J]. 李海燕,张红军,李术才,郝桂明,李红伟,唐鹏越. 煤炭学报. 2017(03)
[3]深部软岩巷道底鼓机理与治理试验研究[J]. 孙利辉,杨本生,孙春东,李星,王重文. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
[4]改性水玻璃固化盐渍土强度及冻融循环耐久性试验研究[J]. 吕擎峰,孟惠芳,王生新,章清,陈辉. 北京工业大学学报. 2017(01)
[5]防膨胀软岩注浆材料试验及应用研究[J]. 孙晓明,陈峰,梁广峰,付毅,郭志飚,吴兆强. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]粒径对含瓦斯型煤力学性质及渗透特性的影响试验研究[J]. 袁梅,许江,李波波,王珍,杜育芹,许石青. 煤矿安全. 2016(09)
[7]大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,宗义江,李云,李浩. 煤炭学报. 2016(08)
[8]富水破碎岩体注浆加固材料试验研究与应用[J]. 李召峰,李术才,刘人太,蒋宇静,张庆松,杨磊,沙飞,陈泊涵,王宏亮. 岩土力学. 2016(07)
[9]三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制[J]. 王琦,潘锐,李术才,何满潮,任尧喜,王雷,丁国利,孙会彬,江贝. 煤炭学报. 2016(05)
[10]基于能量耗散的页岩脆性特征[J]. 衡帅,杨春和,李芷,王磊,侯振坤. 中南大学学报(自然科学版). 2016(02)
博士论文
[1]富水破碎岩体注浆材料研发与注浆加固机理研究及应用[D]. 李召峰.山东大学 2016
[2]断层软弱介质注浆扩散加固机理及工程应用[D]. 李志鹏.山东大学 2015
[3]沿空留巷滞后段煤帮采动破坏机理及注浆重构技术[D]. 于宪阳.中国矿业大学 2014
[4]基于渗滤效应的水泥浆液多孔介质注浆机理及其工程应用[D]. 韩伟伟.山东大学 2014
[5]隧道工程富水断层破碎带注浆加固机理及应用研究[D]. 张伟杰.山东大学 2014
[6]桩端后注浆过程中浆土相互作用及其对桩基性状影响研究[D]. 房凯.浙江大学 2013
[7]长脉冲激光辐照下多孔薄膜激光损伤机制研究[D]. 郭培涛.武汉理工大学 2011
[8]砂性地层渗透注浆试验及工程应用研究[D]. 李慎刚.东北大学 2010
[9]软弱夹层顶板巷道围岩稳定与安全控制研究[D]. 李桂臣.中国矿业大学 2008
[10]破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗透扩散特性研究[D]. 冯志强.煤炭科学研究总院 2007
硕士论文
[1]盐侵蚀下水泥—水玻璃注浆体的力学性能试验研究[D]. 刘思作.湖南科技大学 2016
[2]碎粒煤层注浆实验及浆液扩散规律研究[D]. 谢涛锋.中国矿业大学 2016
[3]基于渗滤效应的盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究[D]. 毛家骅.长安大学 2016
[4]新型化学注浆材料模拟实验加固体力学性能研究[D]. 单叶民.安徽理工大学 2015
[5]松散软弱介质注浆扩散和加固试验研究[D]. 李相辉.山东大学 2015
[6]含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究[D]. 苏小鹏.重庆大学 2014
[7]石英音叉油质传感器设计[D]. 黄仙锦.南京理工大学 2014
[8]闭孔珍珠岩水玻璃水泥土力学性能的研究[D]. 侯宇慧.内蒙古农业大学 2013
[9]新型化学固沙材料的研制和应用[D]. 杨柳.兰州大学 2011
[10]注浆材料优化配比与注浆试验研究[D]. 夏小亮.安徽理工大学 2011
本文编号：3044480
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