北二风井平顶山砂岩注浆材料及机理研究

论文摘要

煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量，恶化工人的劳动环境，增加矿井的排水设施及排水费用，给煤矿生产带来了不安全因素，严重者甚至发生淹井事故，造成生命和财产的重大损失。中国平煤神马能源化工集团天安六矿三水平北二进风井在建设过程中，平顶山砂岩段出现大量涌水现象，采用注浆进行堵水。本文的实验研究中，根据平顶山砂岩注浆工程的需求和对注浆材料的要求，分析了水泥浆液的可注性；重点研究普通硅酸盐水泥浆和MJ-1型改性脲醛树脂两种注浆浆液的一些基本性能，主要包括：凝胶时间、粘度、流动性、析水率、结石率、结石抗压强度和抗折强度等7项指标；分析两种注浆材料不同配比与各种不同性能的关系，以反映浆液流变性的一般特性。依据平顶山砂岩的工程地质与水文地质特征，确定适合注浆材料的配比，设计了注浆堵水方案；并将水泥浆和MJ-1型改性脲醛树脂两种浆液应用于天安六矿三水平北二回风井立井工作面预注浆工程中，取得了良好的效果；对平顶山砂岩段注浆浆液流动机理进行分析，并提出了平顶山砂岩注浆的裂隙-孔隙双介质注浆理论，为类似于平顶山砂岩地质条件的注浆工程提供注浆材料选择可靠理论依据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的提出
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 注浆技术发展及现状
• 1.3.1 注浆的概念
• 1.3.2 注浆法的产生与发展
• 1.3.3 注浆技术研究现状
• 1.4 注浆理论研究现状
• 1.4.1 注浆理论概述
• 1.4.2 水泥浆液在岩体裂隙中流动机理
• 1.4.3 高压注浆力学机理研究
• 1.5 注浆材料的研究进展
• 1.5.1 注浆材料分类
• 1.5.2 一般理想浆液的要求
• 1.5.3 注浆材料的发展方向
• 1.6 岩体注浆技术的发展方向
• 1.7 主要研究内容和方法
• 1.7.1 研究内容
• 1.7.2 研究方法
• 2 水泥质量指标检测实验
• 2.1 水泥的密度测定
• 2.1.1 测定步骤
• 2.1.2 测定结果
• 2.2 水泥细度测定
• 2.2.1 负压筛析仪测定过程
• 2.2.2 检测结果确定
• 2.2.3 激光粒度分析仪测定过程
• 2.2.4 测定结果及分析
• 2.2.5 水泥细度对浆液可注性影响分析
• 2.3 本章小结
• 3 水泥浆液流变性能研究
• 3.1 水泥浆液的流型分类
• 3.1.1 粘性流体
• 3.1.2 塑性流体
• 3.2 水泥浆液的流变性
• 3.2.1 水泥浆液流型的时变特性
• 3.2.2 水泥浆液渗流参数的时变特性
• 3.3 影响水泥浆液流变性能的因素
• 3.4 水泥浆液流变性能的实验研究
• 3.4.1 研究方法
• 3.4.2 水泥浆液粘度测定及分析
• 3.4.3 水灰比对水泥浆液扩散半径的影响
• 3.5 本章小结
• 4 影响水泥浆液稳定性因素的实验研究
• 4.1 测定水泥净浆凝胶时间
• 4.1.1 实验目的
• 4.1.2 实验仪器及设备
• 4.1.3 实验步骤
• 4.1.4 数据及分析
• 4.2 测定水泥净浆析水率
• 4.2.1 实验器具
• 4.2.2 实验步骤
• 4.2.3 数据及分析
• 4.3 水泥净浆结石率
• 4.3.1 实验的目的
• 4.3.2 实验原理
• 4.3.3 实验仪器及设备
• 4.3.4 实验过程
• 4.3.5 实验结果及分析
• 4.4 析水率与结石率的关系
• 4.5 水泥净浆结石体抗折、抗压强度
• 4.5.1 抗折强度实验
• 4.5.2 抗压强度实验
• 4.5.3 抗折、抗压强度结果处理
• 4.6 本章小结
• 5 MJ-I 型改性脲醛树脂浆液性能研究
• 5.1 MJ-I 型改性脲醛树脂简介
• 5.2 MJ-I 型改性脲醛树脂 A 液配制
• 5.2.1 配比计算
• 5.2.2 配制方法
• 5.2.3 注意事项
• 5.3 MJ-I 型改性脲醛树脂粘度测定分析
• 5.3.1 粘度测定仪器
• 5.3.2 改性脲醛树脂单液粘度的测试
• 5.3.3 MJ-1 型改性脲醛树脂浆液粘度测定
• 5.3.4 实验数据及分析
• 5.4 MJ-I 型改性脲醛树脂凝胶时间测定
• 5.4.1 实验目的
• 5.4.2 实验器材
• 5.4.3 测定方法及过程
• 5.4.4 测定结果及分析
• 5.5 MJ-1 型改性脲醛树脂浆液结石率测定
• 5.5.1 实验器材及材料
• 5.5.2 实验方法及过程
• 5.5.3 实验结果
• 5.5.4 实验数据分析
• 5.6 MJ-1 型改性脲醛树脂抗压强度和抗折强度
• 5.6.1 实验方法及过程
• 5.6.2 抗折强度测试结果
• 5.6.3 抗压强度数据
• 5.6.4 实验结果分析
• 5.7 本章小结
• 6 平顶山砂岩段注浆堵水
• 6.1 平顶山砂岩段基本情况
• 6.2 注浆堵水方案的设计
• 6.2.1 注浆前工程地质与水文地质调查
• 6.2.2 注浆材料的选用
• 6.2.3 注浆段高
• 6.2.4 注浆布孔
• 6.2.5 注浆方式
• 6.2.6 注浆压力
• 6.2.7 浆液扩散范围
• 6.2.8 浆液用量
• 6.2.9 注浆基本程序
• 6.3 注浆效果
• 6.4 注浆机理分析
• 6.4.1 浆液在岩体裂隙网络中的流动规律研究
• 6.4.2 平顶山砂岩注浆的注浆机理
• 6.5 本章小结
• 7 结论及展望
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 学位论文数据集