涡北煤矿破碎煤体水泥注浆固结体性能及试验研究
发布时间：2021-06-14 00:42
本文以涡北煤矿8205风巷实际地质情况为基础,针对煤矿松散破碎煤体巷道支护困难,维护不易的问题,通过现场煤体取样,实验室测试分析,数值模拟和工程试验等手段展开研究。以破碎煤体颗粒和水泥颗粒为切入点,在宏观煤体和水泥物理、力学性能测试实验的基础上,运用数值模拟以细观颗粒构建水泥煤体颗粒注浆固结体模型,分析并验证破碎煤体水泥注浆固结规律。最后,通过现场煤矿井下巷道试验水平高压旋喷注浆,将高压旋喷技术首次试验到煤矿工程中。综合本文所述内容,得到以下主要结论:（1）详细阐释了涡北煤矿8205风巷地质情况及特点,并现场取样破碎煤体,通过粒径筛选,按合适粒径配比,制作型煤,实验室测定在20MPa成型压力下煤体平均单轴抗压强度为1.4MPa。（2）开展了普通硅酸盐水泥物理成分和水化凝固过程实验室试验研究,测试了不同水灰比情况下,不同龄期的水泥固结体单轴抗压强度、结实率以及粘度等性能,并确定水灰比在0.81.0之间,水泥固结性能最佳。（3）分析了注浆固结的基本机理,实验室测定了破碎煤体与水泥注浆固结体不同质量配比情况下的单轴抗压强度,与型煤强度比较,固结体强度得到明显提升。（4）...
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
侧邓加10切11幼诊加13加坏加15皇016劝17年n犯产蟹.今.自给率
图 1-2 一次能源消费结构变化Fig 1-2 Changes in the structure of primary energy consumption目前，我国煤炭生产量主要依赖地下井工开采。地下开采的过程中，会遇到各种地质构造和煤岩层发育状况，煤炭的赋存情况也各不相同，随着煤矿开采深度逐年加深，井下围岩应力也越来越高，造成煤层整体呈松散破碎状况，经开采统计发现，我国许多矿区广泛存在煤层松散破碎，如淮北矿区 8 煤和 7 煤、淮南矿区 13 煤和 7 煤、陕西韩城矿区 3 煤、山西晋城矿区 3 煤、河南平顶山矿区丁6 煤等。煤层松散粘聚力低、承载力极差，工作面两巷支护极端困难，采掘效率
（a）球形理论 （b）柱形理论图 1-3 渗透注浆扩散方式Fig. 1-3 Osmotic grouting diffusion mode3）压密注浆对于压密注浆，主要针对黏土性地层，采用高浓度粘稠浆液，经钻孔注入地由于浆液的浓度较大，浆液颗粒体积较土体颗粒体积大，故而，浆液不会产下渗透效应，随着浆液的增多，会反向产生一个向上的支撑力，提升上浮土对地面沉降能起到很明显的效果，同时浆液增多也对土体产生挤压作用，加液固化作用，进一步增加其强度[40-43]。4）劈裂注浆理论相对于渗透注浆，劈裂注浆则需要较大的注浆压力，同时，作用方式也有所，属于先破坏后加固的注浆类型[44]。浆液注入介质时，需要提供较大压力，坏介质的抗拉强度，浆液会沿着介质内部应力的作用方向持续破坏，产生更水平和竖直裂隙，进一步对介质进行破坏并且挤压介质周围岩体，当浆液凝，在破碎的裂隙内形成脉状固结体，可以充分改善原有地质破碎情况，增强[45-47]
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构性黄土劈裂注浆力学机理分析[J]. 周茗如,卢国文,王腾,王晋伟. 工程力学. 2019(03)
[2]基于“两介质-三界面”模型的散煤注浆固结宏细观规律[J]. 李桂臣,孙长伦,孙元田,崔光俊,钱德雨. 煤炭学报. 2019(02)
[3]预注浆加固技术在过断层中的应用[J]. 靖文青,徐洪泽,曾现策. 内蒙古煤炭经济. 2018(24)
[4]过采空区巷道围岩注浆加固技术实践[J]. 徐付满. 山东煤炭科技. 2018(12)
[5]高压旋喷桩的施工技术[J]. 李椋京. 福建建材. 2018(12)
[6]煤炭工业在新时代下的唯一出路[J]. 能源. 2018(Z1)
[7]化学注浆在极破碎围岩支护中的应用[J]. 马印禹,熊庭永,李旭光,王九存,孙飞. 黄金. 2018(10)
[8]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[9]深部“三软”煤巷围岩控制技术[J]. 蔡贵文. 水力采煤与管道运输. 2018(03)
[10]高压旋喷桩在地基加固中的应用[J]. 程雪峰. 住宅与房地产. 2018(19)
博士论文
[1]泥质断层劈裂注浆全过程力学机理与控制方法研究[D]. 李鹏.山东大学 2017
[2]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
[3]大断面软弱煤帮巷道注浆体力学特性与控制技术研究[D]. 薛华俊.中国矿业大学(北京) 2016
[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]多孔介质动水化学注浆机理研究[D]. 王档良.中国矿业大学 2011
[6]裂隙煤岩体注浆加固渗流机理及其应用研究[D]. 苏培莉.西安科技大学 2010
[7]孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究[D]. 吕兆兴.太原理工大学 2008
[8]复合注浆技术在地基加固中的应用研究[D]. 韩金田.中南大学 2007
硕士论文
[1]水平高压旋喷桩在隧道软弱围岩加固中的应用研究[D]. 任鹏.西南交通大学 2017
[2]小开度裂隙注浆封堵扩散规律及控制参数研究[D]. 徐程.山东大学 2016
[3]旋喷桩地基加固方案及效果研究[D]. 余东辉.西安工业大学 2016
[4]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
[5]某金属矿山高应力破碎岩体巷道喷锚支护技术研究[D]. 闫永波.西南科技大学 2016
[6]破碎回采巷道围岩注浆加固机理与工艺研究[D]. 邢敏.太原理工大学 2015
[7]深埋煤岩体注浆加固效应与控制参数研究[D]. 文圣勇.中国矿业大学 2015
[8]劈裂灌浆技术在心墙坝加固中的应用及其效果评价[D]. 刘海林.长江科学院 2009
[9]高压喷射注浆法防渗加固机理与施工技术应用研究[D]. 杨震.中南大学 2008
[10]水平旋喷注浆超前加固机理及在隧道工程中的应用[D]. 唐亮.北京交通大学 2008
本文编号：3228690
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
侧邓加10切11幼诊加13加坏加15皇016劝17年n犯产蟹.今.自给率
图 1-2 一次能源消费结构变化Fig 1-2 Changes in the structure of primary energy consumption目前，我国煤炭生产量主要依赖地下井工开采。地下开采的过程中，会遇到各种地质构造和煤岩层发育状况，煤炭的赋存情况也各不相同，随着煤矿开采深度逐年加深，井下围岩应力也越来越高，造成煤层整体呈松散破碎状况，经开采统计发现，我国许多矿区广泛存在煤层松散破碎，如淮北矿区 8 煤和 7 煤、淮南矿区 13 煤和 7 煤、陕西韩城矿区 3 煤、山西晋城矿区 3 煤、河南平顶山矿区丁6 煤等。煤层松散粘聚力低、承载力极差，工作面两巷支护极端困难，采掘效率
（a）球形理论 （b）柱形理论图 1-3 渗透注浆扩散方式Fig. 1-3 Osmotic grouting diffusion mode3）压密注浆对于压密注浆，主要针对黏土性地层，采用高浓度粘稠浆液，经钻孔注入地由于浆液的浓度较大，浆液颗粒体积较土体颗粒体积大，故而，浆液不会产下渗透效应，随着浆液的增多，会反向产生一个向上的支撑力，提升上浮土对地面沉降能起到很明显的效果，同时浆液增多也对土体产生挤压作用，加液固化作用，进一步增加其强度[40-43]。4）劈裂注浆理论相对于渗透注浆，劈裂注浆则需要较大的注浆压力，同时，作用方式也有所，属于先破坏后加固的注浆类型[44]。浆液注入介质时，需要提供较大压力，坏介质的抗拉强度，浆液会沿着介质内部应力的作用方向持续破坏，产生更水平和竖直裂隙，进一步对介质进行破坏并且挤压介质周围岩体，当浆液凝，在破碎的裂隙内形成脉状固结体，可以充分改善原有地质破碎情况，增强[45-47]
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构性黄土劈裂注浆力学机理分析[J]. 周茗如,卢国文,王腾,王晋伟. 工程力学. 2019(03)
[2]基于“两介质-三界面”模型的散煤注浆固结宏细观规律[J]. 李桂臣,孙长伦,孙元田,崔光俊,钱德雨. 煤炭学报. 2019(02)
[3]预注浆加固技术在过断层中的应用[J]. 靖文青,徐洪泽,曾现策. 内蒙古煤炭经济. 2018(24)
[4]过采空区巷道围岩注浆加固技术实践[J]. 徐付满. 山东煤炭科技. 2018(12)
[5]高压旋喷桩的施工技术[J]. 李椋京. 福建建材. 2018(12)
[6]煤炭工业在新时代下的唯一出路[J]. 能源. 2018(Z1)
[7]化学注浆在极破碎围岩支护中的应用[J]. 马印禹,熊庭永,李旭光,王九存,孙飞. 黄金. 2018(10)
[8]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[9]深部“三软”煤巷围岩控制技术[J]. 蔡贵文. 水力采煤与管道运输. 2018(03)
[10]高压旋喷桩在地基加固中的应用[J]. 程雪峰. 住宅与房地产. 2018(19)
博士论文
[1]泥质断层劈裂注浆全过程力学机理与控制方法研究[D]. 李鹏.山东大学 2017
[2]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
[3]大断面软弱煤帮巷道注浆体力学特性与控制技术研究[D]. 薛华俊.中国矿业大学(北京) 2016
[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]多孔介质动水化学注浆机理研究[D]. 王档良.中国矿业大学 2011
[6]裂隙煤岩体注浆加固渗流机理及其应用研究[D]. 苏培莉.西安科技大学 2010
[7]孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究[D]. 吕兆兴.太原理工大学 2008
[8]复合注浆技术在地基加固中的应用研究[D]. 韩金田.中南大学 2007
硕士论文
[1]水平高压旋喷桩在隧道软弱围岩加固中的应用研究[D]. 任鹏.西南交通大学 2017
[2]小开度裂隙注浆封堵扩散规律及控制参数研究[D]. 徐程.山东大学 2016
[3]旋喷桩地基加固方案及效果研究[D]. 余东辉.西安工业大学 2016
[4]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
[5]某金属矿山高应力破碎岩体巷道喷锚支护技术研究[D]. 闫永波.西南科技大学 2016
[6]破碎回采巷道围岩注浆加固机理与工艺研究[D]. 邢敏.太原理工大学 2015
[7]深埋煤岩体注浆加固效应与控制参数研究[D]. 文圣勇.中国矿业大学 2015
[8]劈裂灌浆技术在心墙坝加固中的应用及其效果评价[D]. 刘海林.长江科学院 2009
[9]高压喷射注浆法防渗加固机理与施工技术应用研究[D]. 杨震.中南大学 2008
[10]水平旋喷注浆超前加固机理及在隧道工程中的应用[D]. 唐亮.北京交通大学 2008
本文编号：3228690
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3228690.html
