注浆材料优化配比与注浆试验研究

论文摘要

我国许多煤矿在深部开采过程中,受到煤层底板下部灰岩水害的严重威胁。由于煤层底板处在高承压、动水位等复杂的条件下,如何优化配比注浆材料并开展裂隙岩体的注浆试验研究,对于现场注浆工程具有重要实际意义。论文在查阅国内外有关煤层底板注浆材料和注浆试验资料的基础上,分析了煤层底板岩体裂隙特征,选用超细水泥、粉煤灰、硅粉、粘土和Ca(OH)2作为浆液配比的原材料。通过单因素试验、正交试验、耐久性试验优化制配出稳定性好、结石率高、强度高、耐久性好的注浆材料。研究自制注浆加固模型装置,包括注浆容器、控压供水装置、注浆设备和量测系统四部分,并以此开展注浆模拟试验研究。采用地震CT、抗压强度测试、渗透性及渗水量测定等方法检测注浆效果;运用均匀设计方法,选取注浆压力、试件裂隙宽度和浆液水灰比为影响因素,并以浆液扩散半径、注浆后试件的抗压强度、注浆量、注浆后渗透系数为判断注浆加固效果的参数,利用统计方法分析了影响因素和注浆效果之间的关系；最后结合室内试验所获得的注浆参数,选择某煤矿为例,进行了实际应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 注浆材料的发展与应用状况
• 1.2.2 注浆技术及理论研究现状
• 1.2.3 注浆模拟试验研究现状
• 1.2.4 注浆效果检测
• 1.2.5 存在的问题
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 裂隙岩体注浆机理
• 2.1 裂隙的可注性分析
• 2.1.1 浆液的可注性
• 2.1.2 裂隙可注性理论
• 2.2 裂隙岩体注浆机理分析
• 2.2.1 牛顿流体的注浆理论
• 2.2.2 宾汉流体的注浆理论
• 3 注浆材料的优化配比试验
• 3.1 超细水泥浆液基本性质
• 3.1.1 超细水泥化学成分指标
• 3.1.2 超细水泥浆液性能
• 3.2 单因素影响试验
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验仪器
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 正交试验及性能分析
• 3.3.1 正交试验设计
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 浆液耐久性影响试验
• 3.4.1 耐久性试验
• 3.4.2 试验结果及分析
• 3.5 微观结构分析
• 3.5.1 样品制备
• 3.5.2 试验结果与分析
• 4 裂隙岩体注浆模拟试验
• 4.1 试验装置
• 4.1.1 试验装置简介
• 4.1.2 试验装置功能与特点
• 4.1.3 试验过程
• 4.2 试件的模型
• 4.2.1 岩体裂隙的基本特征
• 4.2.2 试验试件设计
• 4.3 试验设计
• 4.3.1 试验因素及水平
• 4.3.2 试验内容及其步骤
• 4.4 注浆效果
• 4.4.1 地震波CT波速评价
• 4.4.2 抗压强度评价
• 4.4.3 渗透系数评价
• 4.4.4 渗水量评价
• 4.5 试验数据分析
• 4.5.1 试验数据处理的数学模型
• 4.5.2 浆液扩散半径及其影响因素分析
• 4.5.3 注浆量及其影响因素分析
• 4.5.4 注浆后试件强度及其影响因素分析
• 4.5.5 注浆后试件渗透系数及其影响因素分析
• 4.5.6 注浆效果的影响综合分析
• 5 现场试验及工程应用
• 5.1 水文地质概况
• 5.2 现场注浆试验研究
• 5.2.1 注浆方案设计
• 5.2.2 注浆材料
• 5.2.3 注浆试验效果
• 5.3 现场注浆试验结果与室内试验计数值比较
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 附图
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果