破裂岩石注浆固结体的剪切力学性能研究进展

 破裂岩石注浆固结后形成的岩-浆-岩结构面呈现较强的剪切力学特性，且其剪切强度及稳定性是衡量注浆加固效果的关键性指标。基于科学研究的常用方法，从3方面阐述了国内外破裂岩石注浆固结体的剪切力学性能的研究进展：注浆固结体剪切力学性能试验研究，包括剪切强度、刚度及蠕变等性能；注浆固结体剪切强度预测模型研究，主要为理论计算模型和经验模型；注浆固结体剪切变形破坏数值研究，涉及有限差分法、有限单元法和离散单元法等。总结分析了目前破裂岩石注浆固结体剪切力学性能研究存在的主要问题，提出应加强注浆固结体的剪切蠕变性能、长期稳定性以及具有普适性的剪切强度预测模型的研究，以完善注浆加固机理和注浆加固强度强化理论。     

一种新型综合注浆加固试验系统的研制及应用

针对现有注浆加固试验装置难以平衡高压注浆所需密封效果和多功能试验所需空间结构的缺点,研制了一套新型多功能综合注浆加固试验系统.该试验系统的优点为:(1)尺寸适中、结构合理,既具有布设监测元件的试验空间又具有良好的密封效果;(2)适用范围广,可针对不同岩土体介质开展多类注浆加固试验;(3)具备多元物理信息并行采集功能;(4)可同时满足加固体宏观物理力学性质测试及浆-岩界面微观耦合机制的研究需求.该系统成功应用于断层角砾介质注浆加固室内模拟试验,分别从应力响应-传递特征、加固体强度增长规律及加固模式等方面探究了断层角砾介质的注浆加固机理,提出了角砾介质强度增长的经验公式,揭示了加固过程中注浆压力的传递分配机制.     

三软煤层沿空掘巷煤柱稳定性分析及支护技术

针对许疃煤矿3238工作面风巷沿空掘进施工位于上一采空区顶板断裂形成的应力集中区,且局部老空区水长期浸泡小煤柱,造成施工巷道变形显著这一现状,通过理论分析,构建了覆岩及煤柱力学模型,揭示了3238风巷围岩破坏特征及控制原则,理论计算了煤柱的塑性区和破裂区范围,并结合数值模拟及现场试验,综合研究表明,3238风巷合理的小煤柱留设为5m;提出了“顶帮同治、治底固帮、整体承载”的控制技术,同时对该巷道施工了一次“强支护”及小煤柱注浆加固等关键技术;结合窥视结果及现场支护应用,一次“强支护”及小煤柱注浆加固措施可满足安全生产要求.     

软岩穿煤巷道底板注浆加固治理方案及效果分析

<正>软岩穿煤巷道底臌是煤矿开采过程中常见的一种现象,严重制约矿井生产,且维护费用较高,通过注浆加固可以有效控制底臌的发生。淮北矿业集团信湖煤矿在软岩巷道注浆治理成熟的基础上,通过调查、分析底板变形特征及注浆机理,针对井底车场软岩穿煤巷道进行专项注浆治理,使巷道底板变形得到有效控制,取得了显著的效果。     

浅埋大采高工作面过陷落柱注浆加固技术

本文针对霍州煤电集团公司某矿504工作面回采过程中强行通过陷落柱时造成工作面大面积片帮、冒顶致使工作面无法正常回采的难题,通过应用注浆加固技术固结松散破碎的岩块,提高围岩的残余强度,改变破碎围岩受力状态,有效控制片帮、冒顶。实践表明,注浆加固技术在工作面顺利通过陷落柱等地质构造过程中具有很好的应用前景。     

邻近隧道施工既有桥桩变形控制及注浆加固方案优化

为了分析隧道在已有桥桩附近施工时对桥桩产生的影响,依托深圳市葵坝路隧道下穿高速公路桥梁段,采用三维有限差分法研究隧道动态施工引起的地表沉降以及桥梁桩基变形的规律,将数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析,验证本文方法的正确性和有效性。为了进一步得到控制地表沉降和桥桩变形的最优注浆加固方案,通过改变注浆范围提出不进行注浆加固、原注浆加固以及优化后的注浆加固3种方案,并对这3种加固方案下地表沉降和桥桩变形进行对比分析。研究结果表明:优化后的注浆加固方案不但能够有效控制地表沉降和桥桩位移,而且能减小注浆范围,是最佳注浆加固方案。     

软岩硐室围岩作用关系分析

在现场锚注加固试验基础上,根据注浆量统计结果,对软岩硐室围岩间空隙分布进行反分析,采用FLAC建立相应数值分析模型,分析了不同支护围岩关系对支护体内力和围岩自承能力的影响以及支护体的变形破坏特征,得出的结论对改进煤矿大断面软岩硐室支护工艺有一定意义.图6,表2,参5.     

综采工作面过断层超前深孔注浆技术应用研究

分析了块裂结构块体滑落破坏和碎裂结构散体漏冒破坏的注浆加固机理,并结合张集煤矿1413(3)工作面的地质及开采条件,提出了预防断层破碎带顶板垮落的超前深孔注浆加固技术,分析了注浆加固材料的力学性能、注浆加固工艺及加固参数。现场实践表明,超前深孔注浆技术具有较好的技术经济效果。     

闽南小净距隧道中夹岩力学特性与加固措施

为研究山区浅埋偏压小净距隧道开挖对中夹岩力学特性的影响,以福建三明莆炎高速公路布盂隧道为工程背景,采用Midas GTS有限元软件建立三维数值模型,分析了浅埋偏压小净距隧道中隔壁法施工条件下中夹岩柱的力学特性,并提出了采用中空注浆锚杆的中夹岩注浆加固技术。结果表明,隧道浅埋偏压条件下采用中隔壁法施工,围岩与初支变形相对较小,但拱腰位置中夹岩变形应加强监控;小净距隧道开挖施工,中夹岩柱会产生水平位移,拱腰位置左右线隧道平均水平位移为 4.25 mm;采用小导管注浆加固的中夹岩柱正应变和塑性区显著减小,左右线隧道拱腰位置中夹岩应变分别减小77%和81%,拱脚位置应变分别减小85%和80%;结合数值模拟分析结果和现场设计,采用 5 m长中空锚杆对小净距段中夹岩进行注浆加固,提高了中夹岩柱的整体稳定性,保证了隧道施工安全,为后期类似工程提供了较好的借鉴意义。     

潘一矿副井马头门锚注联合修复加固技术

针对潘一矿东区副井马头门位于花斑泥岩和砂质泥岩中,并受F32大断层影响,造成马头门衬砌结构的变形和破坏严重,出现开裂、掉块现象和监测结果:衬砌结构收敛变形大,收敛速率达到0.2mm/d,采用注浆加锚索梁联合支护方式,对副井马头门进行了修复加固处理,修复加固后马头门衬砌结构变形趋于稳定。修复加固措施提高了马头门围岩承载能力,有效地控制了围岩变形,取得良好的效果,确保了马头门的安全运营。     

破碎围岩注浆加固技术研究现状及发展趋势

破碎围岩注浆加固对于巷道支护、煤矿安全生产具有重要意义,对破碎围岩注浆加固围岩分类方法、注浆加固材料的类型、注浆加固理论与注浆理论、注浆工艺、注浆加固效果检测进行了较为详细的论述与分析。同时提出了目前破碎围岩注浆加固技术存在的问题,并针对目前存在的问题,提出了破碎围岩注浆加固围岩分类、注浆材料、注浆工艺、注浆加固效果检测的发展趋势。     

断层带巷道壁后及底板锚注工程技术实践

巷道穿断层施工,围岩变形破碎严重,采用巷道壁后及底板锚注方式对巷道围岩进行加固,能有效控制围岩变形,取得较好的控制效果。     

深井巷道围岩滞后注浆加固的合理时间

合理滞后注浆时间的确定是深井巷道围岩加固支护技术的关键,在分析深井巷道最佳支护时间原理的基础上,以望峰岗矿-817 m水平巷道为研究背景,通过现场实测及UDEC数值模拟对巷道掘进后围岩变形及裂隙发育特征进行深入研究,获得了深井巷道围岩滞后注浆加固的合理时间。结果表明,注浆加固应在巷道剧烈变形阶段后的缓慢变形阶段初期,在巷道围岩裂隙发育相对稳定时,合理时间为巷道掘进后15～20 d。工程实践表明,合理时间的滞后注浆有效地控制了深井巷道围岩稳定性。     

断层破碎带注浆加固稳定性综合测试

断层破碎带岩性复杂、节理发育,为维护破碎带影响范围内巷道围岩稳定性,降低突水风险,常对其进行超前注浆加固。以淮南潘二煤矿F1断层为例,提出采用钻孔光纤及电法测试技术,对巷道掘进过程中断层破碎带注浆加固稳定性进行动态监测和分析。根据巷道掘进速度,定期采集钻孔应变和电阻率数据,分析了应变及电阻率分布特征及演化规律,指出断层破碎带注浆加固后场源变化特征与正常岩层区段具有明显差异性,表明注浆加固将有效改善破碎区段岩层物性。根据光缆应变分布及电阻率分布特征,结合巷道围岩地质属性,认为断层破碎带注浆加固后稳定性得到有效提升,断层活化变形程度较小。     

含裂纹岩石试件注浆模拟测试系统研制及试验研究

针对当前注浆实验多使用相似模拟材料制备类岩石试样,导致注浆加固效果评价不准、机理探析困难等问题,设计研发一种含裂纹岩石试件注浆性能测试系统,该系统由三联同步注浆加压系统、岩石测试系统以及数据采集系统组成。首先,对同一岩性的多个岩石试件进行单轴压缩试验获得基准参数,并得到含裂纹岩石试件;然后,利用三联同步注浆加压系统进行注浆加固,并再次开展力学性能测试获得对比参数;通过对注浆前后岩石试件力学性能及破坏形态进行对比,获得围岩注浆加固效果。利用该系统对淮南谢桥煤矿某巷道岩石进行测试分析,结果表明:注浆岩石试样强度性能取决于岩石强度和浆体材料中的较小值,注浆试件强度约为原岩力学性质的70~85%。本试验系统能够进行岩石裂隙注浆试验并对揭示围岩注浆加固机理、指导现场注浆效果具有重要意义。     

寺河矿特殊地质区域注浆加固技术研究

以寺河矿大采高工作面回采过程中遇到的特殊地质区域为背景,介绍了煤岩体注浆加固机理。分析了水泥浆液注浆技术和化学浆液注浆技术的应用情况,并对比分析了两种注浆材料的优缺点。实践证明,围岩注浆加固技术能有效改善特殊地质区域的煤岩体强度,对特殊地质区域的顶板管理起到良好效果,确保了工作面的安全生产。     

注浆锚杆对围岩加固作用机理及应用案例分析

不良地质条件下进行隧道开挖时,隧道围岩原有应力平衡状态遭到破坏,若控制不当,可能会引起隧道大变形等不良现象的发生。为进一步研究注浆锚杆在隧道开挖过程中的支护作用机理,以圆形隧道开挖过程为例,对其围岩塑性变形区域、围岩潜在破裂面等进行了分析计算,同时对锚杆阵列布置、锚杆有效长度等进行了优化设计,推导出了对应的计算公式。结合一个圆形开挖隧道的锚杆布设方式实例,考虑三种锚杆加固方案,对理论研究成果进行了验证,研究结果表明：(1)隧道围岩的拉应力会通过注浆锚杆向周围进行转移,以增强其开挖隧道围岩的抗压强度和弹性模量;(2)提高隧道围岩的抗压强度、弹性模量,可以有效地降低隧道的土压力和沿径向的变形,且可提高隧道开挖效率;(3)注浆锚杆对围岩的加固作用,受到锚杆材质、长度、抗拉强度、直径以及布设方式等多种因素的影响。     

曹跃公司2005工作面下巷掘进预注浆加固技术实践

针对曹跃煤矿2005工作面地质条件复杂,下巷区段顶板砂岩富水、断层裂隙发育造成支护困难,冒顶事故频发的问题,本文提出采用水泥-水玻璃双液浆材在巷道迎头掘进面预先打设钻孔注浆加固破碎岩体的方案。详细阐述了注浆钻孔的布置形式、注浆工艺流程、特征参数以及施工过程,为类似条件下巷道支护难题的解决提供了有利参考,具有良好的应用前景和推广价值。     

潘三矿软岩巷道锚注支护研究及实践

运用软岩巷道支护弹塑性圈状模型理论,分析锚注工艺对巷道松动圈应力状态的改变,锚注支护结构体共同作用机理及参数作用.提出了软岩巷道的最佳支护时间、注浆压力、锚杆布置等参数,并通过对潘三矿西一采区石门修复工程的实践,探讨了软岩巷道的加固(修复)方案,提出的巷道加固(修复)技术在工程实践中得到了验证,并取得了较好的技术经济效果.     

浅层压力注浆法加固风化岩质边坡及加固效果分析

阐述了采用浅层压力注浆法加固强风化岩质边坡和岩堆的成功工程实例，借助弹塑性有限元分析方法，研究了岩质边坡实施浅层压力注浆后，边坡中的位移场变化、边坡的安全系数、岩土体强度参数的增长程度以及压力注浆法取得显著加固效果的原因．分析结果表明，经注浆加固后边坡表层岩土体的力学性质得到了明显改善，同时改变了边坡失稳时潜在滑动面的位置，提高了边坡稳定安全系数；经注浆加固后岩土体的强度指标明显增长．