裂隙岩体注浆结石体收缩变形与抗剪强度

为了提高裂隙岩体的力学性能,保证工程的质量和安全,采用水玻璃-水泥混合注浆液对裂隙岩体进行加固。通过直剪试验、显微镜实时观测试验,研究注浆结石体的强度与变形特性,以此评价水玻璃-水泥混合液作为注浆材料的可行性。试验结果表明,水玻璃-水泥混合注浆液有效的提高了裂隙岩体的力学性能。水玻璃-水泥注浆溶液不但改变了裂隙岩体的微结构、裂隙率和岩体的物质组成成分,使岩体的致密度和强度增加;而且注浆溶液在岩体结构面中凝固后对结构面进行填充加固,有效的提高了注浆结石体的黏聚力c,增强了注浆结石体抵抗外力破坏的能力。裂隙率对注浆结石体的强度影响显著,随裂隙岩体裂隙率的增加,注浆结石体(裂隙岩体与注浆材料经过物理化学变化后形成的结合体)的抗剪强度减小;在裂隙率相差不大时,裂隙岩体的裂隙条数对注浆结石体的抗剪强度有重大影响,随着裂隙条数的增加,注浆结石体的抗剪强度减小。在注浆结石体抗剪强度减少过程中,注浆结石体的黏聚力c不断减小,内摩擦角φ基本保持不变。注浆结石体在第12 d时达到最佳抗剪强度,而水玻璃-水泥质量比为1.3∶1注浆液工程性能最为理想,期最佳抗剪强度为6.243 MPa。     

新型注浆材料力学特性及微观特征试验研究

为研究水玻璃-聚氨酯复合新型注浆材料的力学特性,基于水玻璃-聚氨酯(S-P)和水泥-水玻璃浆液(C-S)两种浆液的试验结果,对比分析了上述两种注浆材料的黏度时变性、不同龄期固结体强度以及固结体孔隙结构特征。分析表明：S-P、C-S两种浆液黏度与时间均呈非线性关系;S-P浆液固结体强度远高于C-S,可更好地满足地层原位改性要求;不同养护期的S-P浆液固结体孔径分布基本一致,内部孔隙结构稳定。然后,以顾桥矿东区-1 000m车场巷道软岩底鼓注浆治理为工程背景,选用S-P浆液进行注浆,采用瞬变电磁法及震电磁三场法探测注浆效果,结果表明：S-P浆液的渗透性、封水性及固结体强度均优于常规水泥浆液,对岩体微隙空间充填效果良好,可作为应急抢险类工程的优选注浆材料。研究结果可为类似注浆工程浆液材料选取提供一定参考。     

破碎松散围岩巷道壁后注浆实验和效果

通过采用锚注施工工艺,对破碎松散围岩巷道采用壁后注浆加固处理后,使浆液充填和胶结围岩的裂隙,在巷道的外围形成完整的注浆帷幕,并与围岩、锚喷支护共同形成有效承压组合拱。由于注浆使得巷道外围组合拱厚度的加大,有效地提高了支护结构的承载能力,阻止巷道的变形破坏,从而确保巷道的长期安全使用。     

深基坑锚杆改性水泥浆液特性试验研究

为更好地解决深基坑工程中锚杆锚固力不足和养护周期长等问题,对传统纯水泥浆液掺入外加剂进行了改良设计,通过抗压强度测试、收缩特性分析和微观特性研究等手段对改性水泥浆液进行了研究。研究结果表明:①改性浆液7 d抗压强度为23.32 MPa,28 d抗压强度为28.06 MPa,可达同水灰比无外加剂强度的1.434倍。②改性浆液微膨胀特性显著,微膨胀率为0.314%,可达同水灰比无外加剂的1.82倍。③XRD测试结果表明硅酸三钙M3和钙铁石物质成分对改性浆液抗压强度影响显著,两种物质含量之和越大,以及明矾的掺入,抗压强度可显著提高。④SEM测试结果表明加入外加剂后,浆液内部结构出现了"针状"和"丝状"晶体,且相互交织较为紧密,大孔数量大幅减少,整体内部构造更为均匀合理。     

基于复合注浆材料的断层破碎区巷道锚注支护

彬长矿区孟村煤矿中央一号回风大巷因高地应力、DF29大断层和强采动等多因素耦合作用,使得原有锚网索喷支护失效,导致围岩呈现变形大、破坏严重的问题。为此,利用钻孔勘探、地应力原位测量和实验室试验等技术获得断层区域内的地质构造和地应力赋存环境,探明了巷道围岩的变形破坏机理,研发了一种可注性好的反应温度低于95℃、抗压强度大于40 MPa的矿用复合注浆加固材料。并结合数值模拟所得围岩塑性破坏范围和分布特征,提出了一种以中空注浆锚索为核心的锚注补强支护技术,对其支护参数进行了优化。结果表明:该锚注补强支护技术在浅部围岩内形成厚度为4.5 m的注浆加固环,且通过注浆锚索与深部围岩形成一个整体,有效维持巷道围岩的稳定,为新型复合注浆加固材料在断层破碎区巷道围岩的锚注加固工程实践提供参考和技术支持。     

回采巷道锚注加固浆液渗流规律研究

为了获得回采巷道锚注加固工程中合理的注浆压力,首先将回采巷道围岩破碎区看作连续介质,并应用渗流理论得出了浆液在破碎围岩中扩散的基本方程,并建立了COMSOI数值计算模型,研究了不同注浆压力条件下的浆液流动扩散特征。结果表明:对于回采巷道锚注支护工程,浆液在垂直于钻孔方向的扩散深度明显大于浆液在垂直于钻孔方向的扩散半径,合理的注浆压力约为1.0~3.0MPa,并将研究成果用于桃园煤矿回采巷道锚注支护设计,取得了良好的效果。     

锚固工程早强型普通硅酸盐水泥浆液的试验研究

在分析各种外加剂作用机理的基础上,选用氯化钠、三乙醇胺、水玻璃等价格比较低廉的水泥外加剂,对锚固工程普通硅酸盐水泥浆液进行改性的研究。通过室内水泥浆液配制试验优选出水泥外加剂类型及加量比例,使普通硅酸盐水泥浆(2—3d)凝期的抗压强度得以提高,加快了锚固工程施工速度。     

水泥水化作用对硬性浆液变形特性的影响

通过选用不同水灰比和不同水化时间的硬性浆液,利用自制的浆液变形试验装置,针对盾构壁后注浆施工中常用的硬性浆液变形特性进行研究,探讨了水泥水化作用对硬性浆液变形的影响规律.结果表明:压缩应力越高,浆液产生的压缩变形量越大;随着浆液水灰比增加,水泥水化作用明显减弱,浆液的压缩变形量也随之增大;随水泥水化时间的延长,浆液的变形量呈减小趋势.在满足壁后注浆施工便利性和成本控制的条件下,适当地降低硬性浆液的水灰比,有利于控制由盾尾空隙闭合产生的地层沉降.     

巷道注浆加固浆液扩散数值模拟

通过注浆能较好地解决开挖后巷道修复和长期稳定的问题,然而注浆参数的确定往往需要借助工程类比。为探索注浆浆液扩散过程和注浆位置、注浆压力之间的关系,采用数值模拟软件UEDC对不同的注浆位置以及注浆压力,进行了数值模拟分析。通过注浆数值模拟试验,分析了注浆孔位置和注浆压力等因素对浆液扩散半径的影响规律,并将模拟试验结果应用于巷道注浆工程设计与施工中。结果表明:浆液扩散的形状随注浆位置的变化而变化;注浆压力对浆液扩散面积有一定影响。调压注浆是提高注浆效果的有效措施。     

DL水泥减阻剂的研制与应用

DL减阻剂是一种新型水泥外加剂,具有降低水灰比,大幅度改善浆液流动性和增强等优点。既能满足地质钻钻探水泥护壁堵漏用硫铝酸盐地勘水泥的需要,又能用于油井固井注水泥满足泵送减阻的要求,并与CaCl_2复合对普通硅酸盐水泥全面改性有广泛的应用效果。     

用可控浆液浓度的注浆锚杆加固巷道围岩

提出用可控浆液浓度的注浆锚杆加固岩体的新工艺。该工艺可根据岩体中裂隙开度不同,沿锚杆孔深度改变水泥浆液的浓度,从而在巷道周围形成胶结密实的岩石砼拱,提高巷道的稳定性。     

水泥-红黏土注浆堵水性能试验及现场应用研究

为解决纯水泥浆注浆成本高、结石率低及凝结时间长等问题，对水泥-红黏土注浆材料进行研究。通过试验，分析水固比和红黏土掺量对浆液析水率、结石率、流动度、黏度及凝结时间的影响规律。结果表明，水固比一定时，浆液中红黏土掺量与析水率呈负相关，与结石率呈正相关；纯水泥浆液中掺入红黏土，流动度减弱，掺入红黏土可有效降低浆液凝结时间，浆液凝结时间与红黏土掺量呈负相关。浆液水固比为0.8,红黏土掺量为50%时，效果较优，初始黏度低，流动度接近纯水泥浆液，与传统水泥浆液相比，凝结固化时间低，析水率低，结石率达95%以上；通过现场工业试验，单孔每米注浆可节省水泥量约213 kg,大大减少水泥用量，降低注浆成本，检查孔检测注浆后透水率为3.52 Lu,防渗堵水效果较好，对地下水进行有效拦截，保证矿山安全可持续开采。     

全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。     

U型钢与喷网支护壁后充填注浆加固

介绍U型钢支架的应用特点及及巷道修复工程中存在的问题，提出采用水泥－粉煤灰浆液和水泥－水 玻璃浆液对支架壁后进行充填和注浆加固，取得了较好的技术经济效果，为壁后存在较大空隙巷道的稳定提供了一种较好的支护与加固手段。     

水泥/粉煤灰碱改性对废弃粉质土砂配制盾构壁后注浆性能的影响

盾构废弃粉质土砂矿物组成复杂、泥质含量高,易引起水化反应不彻底及团聚现象,导致浆液性能的劣化,然而,使用废弃粉质土砂配制壁后注浆浆液,替换商品砂比例只能在30%～40%才能满足现场及通用指标要求。依托实际工程现场开展高掺量废弃粉质土砂部分替换商品砂(60%)配制壁后注浆实验,分析水泥及粉煤灰碱改性策略对高掺量废弃粉质土砂壁后注浆浆液性能影响规律。结果表明,当改性水泥替换比例不超过50%时,对粉质土砂壁后注浆具有积极的影响,可以在缩短凝结时间和降低泌水率的同时,使流动度与抗压强度依然符合通用指标;改性粉煤灰相较于改性水泥对浆液的影响比较小,但在小幅降低浆液抗压强度的同时,仍可以有效缩短浆液的凝结时间和泌水率。分析原因在于,水泥进行碱性改性,加速了水泥的水化反应,进而可以缩短浆液的凝结时间且对于用水量也会有所影响,进而也会影响浆液的流动度以及稠度;而粉煤灰减改性则破坏了粉煤灰中莫来石和石英原本有序的玻璃相结构,虽然后期产生的C-A-S-H(水化硅铝酸钙)对力学性能有一定的影响,但由于粉煤灰转化为沸石样物质的原因,仍然可以优化浆液的凝结过程及用水量。     

注浆水泥代用材料在丁集矿井巷道充填加固中研究与应用

丁集煤矿煤层埋藏深,巷道地压大,显现快。为提高巷道的抗压性,巷道进行注水泥浆作为充填和加固材料,效果显著,但成本大。为降低成本,合理选用材料,使用多种材料进行试验。试验证明,黄石粉与水泥配比代替纯水泥作为注浆加固、充填材料,效果显著,工程费用降低。     

破碎岩体快速注浆加固地聚合物注浆材料试验研究

地聚合物材料本身具有快凝和早期强度高等优点。为进一步探究该材料早期(≤24 h)性能特点及其应用于破碎岩体快速注浆加固中的可能性,以改性水玻璃溶液为激发剂,以偏高岭土内掺矿渣为前驱体,通过正交试验对地聚合物注浆材料的流动度、初凝/终凝时间和析水率等工作性能以及早期(≤24 h)力学性能等指标进行研究。试验结果表明:相比传统纯水泥浆液,地聚合物注浆材料具有凝结时间快、流动度高、稳定性好以及结石体早期强度高的优点,可适用于部分快速注浆加固工况中;当矿渣替代率为45%,改性水玻璃激发剂模数和浓度分别为1.5和75%以及液固比为1.5时,地聚合物综合性能最佳;矿渣替代率和改性水玻璃激发剂浓度是对浆液影响相对较大的两个主要因素。     

破碎围岩注浆加固扩散机理及应用研究

煤层回采过程中,上个工作面的回风巷通常需作为接替工作面进风巷,是典型的重复采动影响巷道,受采动影响围岩破碎,对于工作面的回采存在较大隐患。针对从破碎围岩采用传统注浆加固工艺的不足,提出层次注浆工艺进行围岩加固,对其注浆加固机理进行了探讨,并对其进行了应用和效果检验。研究结果表明,浆液快速硬化的特性,使得浆液短时间内可在煤体表面形成止浆层,后期漏浆逐渐较少,浆液向深部扩散,注浆量较大,扩散半径和扩散深度均得到保证;煤体裂隙基本被浆液充满,注浆效果较好;两帮累计移近量最大约294 mm,顶底板累计移近量最大539 mm,均小于注浆前,注浆对巷道变形起到了很好的控制作用。     

不同土体中水泥-水玻璃浆液的扩散规律

为研究不同土体中水泥-水玻璃浆液扩散规律,基于浆液劈裂土体形成的裂缝形状和宾汉流体在平板裂缝中的流变方程,推导出不同土体中水泥-水玻璃浆液黏度、流量、注浆压力差、浆液扩散距离的计算公式,计算分析不同土体中水泥-水玻璃浆液的黏度、注浆压力以及裂隙高度对浆液扩散距离的影响。研究结果表明:浆液扩散距离随浆液黏度的增大呈非线性减小,随注浆压力的增大呈非线性增大,裂隙高度增大使浆液扩散距离迅速增大;通过注浆后工程现场取芯试验对计算结果进行分析,验证了不同土体中浆液扩散距离和劈裂缝高度的关系。     

深浅孔喷注浆加固小煤柱技术研究

针对淮南矿业集团张集矿1132（3）沿空侧回采巷道围岩变形较大的问题,在围岩控制方面进行了探索,为解决注浆压力问题,采用了先注浅孔（1米眼深）、再注深孔（2．5米眼深）的办法,现场施工完毕,并和一次注浆效果进行对比后发现此方案能够较好的控制沿空侧巷道围岩。取得了良好的经济技术效果,为其他类似条件下的巷道围岩控制提供了良好的借鉴意义。