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奥陶系灰岩顶部劈裂注浆裂隙起裂机制PFC数值分析
被引量：
6
1
作者
柳昭星
张旗
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期72-85,共14页
超前区域注浆是煤层底板灰岩水害防治的有效手段,而注浆工程中的劈裂注浆过程是决定注浆效果的关键环节,但由于对受注灰岩地层裂隙起裂机制认识不清,致使劈裂注浆过程中注浆压力、浆液水灰比等参数缺少有效控制,难以保证注浆效果。针对...
超前区域注浆是煤层底板灰岩水害防治的有效手段,而注浆工程中的劈裂注浆过程是决定注浆效果的关键环节,但由于对受注灰岩地层裂隙起裂机制认识不清,致使劈裂注浆过程中注浆压力、浆液水灰比等参数缺少有效控制,难以保证注浆效果。针对上述问题,利用颗粒元(Particle Flow Code,PFC)数值模拟软件,考虑浆液水灰比、地应力水平、弱面和裂隙的倾角和宽度等因素,开展奥陶系灰岩顶部劈裂注浆数值模拟计算。结果表明:在弱面和裂隙条件下起裂压力均随浆液水灰比(1∶1、2∶1、3∶1)的增大而减小,随最大主应力与最小主应力差值(9、12、15 MPa)的减小而增大,随弱面或裂隙宽度(3、8、15 mm)及其与最大主应力夹角(30°、60°、90°)的增大而减小;起裂裂隙沿平行于最大主应力方向延展;起裂压力值随弱面与基质强度比(0.30、0.03)的减小而减小,当弱面强度较高时,起裂压力大于裂隙条件下的起裂压力,而且沿着基质起裂;当注浆孔置于弱面两端或裂隙中间时,起裂裂隙沿弱面或裂隙的两端起裂,当注浆孔置于弱面中间位置时,起裂裂隙沿中间位置的基质起裂。研究结果有助于底板水害超前区域改造劈裂注浆的有效控制,指导注浆参数的选取,为解放深部煤炭资源提供技术支撑。
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关键词
底板区域治理
奥陶系
灰
岩
顶部
劈裂注浆
裂隙起裂机制
PFC数值分析
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职称材料
奥灰顶部含水层注浆改造浆液扩散主要影响因素试验研究
被引量：
20
2
作者
张二蒙
沈星宇
+2 位作者
苗葳
马子民
田雨果
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第11期3536-3549,共14页
为探究浆液黏度、溶蚀裂隙及岩溶孔洞对注浆改造过程中浆液在奥陶系顶部灰岩裂隙含水层中扩散、充填影响规律,自行研制一套可考虑裂隙分布、动承压水和注浆工艺因素的裂隙岩体动水注浆改造模型实验台。利用该装置模拟了3种黏度浆液在4...
为探究浆液黏度、溶蚀裂隙及岩溶孔洞对注浆改造过程中浆液在奥陶系顶部灰岩裂隙含水层中扩散、充填影响规律,自行研制一套可考虑裂隙分布、动承压水和注浆工艺因素的裂隙岩体动水注浆改造模型实验台。利用该装置模拟了3种黏度浆液在4类含岩溶裂隙、孔洞分布条件下的承压含水层中的扩散过程,总结了浆液扩散及充填规律;结合数值计算得到了11组注浆实验充填过程中应力分布及变化规律;最后通过超声波探测,分析了不同条件下浆液改造后岩体弹模变化规律。结果表明:①均布裂隙中浆液扩散形态接近“∩”形,考虑不同条件作用后的浆液扩散形态呈现出非标准圆弧形;含有岩溶优势裂隙的浆液扩散形态呈现“Λ”形,裂隙开度越大,“Λ”形顶角越小;含岩溶孔洞的裂隙区浆液扩散形态出现“M”形,存在“︹”形的过渡形态。②注浆改造后的裂隙岩体具有分区特性,可将其分为完全充填(FF)、部分充填(PF)、裂隙二次发育(DeF)和原岩裂隙(OF)4个区域;极差结果显示裂隙开度对S_(FF)影响最大,浆液黏度对S PF影响最大;③溶蚀裂隙和岩溶孔洞经注浆改造后弹性模量明显增强,裂隙中的浆液压力分布呈现非线性递减,且裂隙岩体基质受到的应力大小和作用时间影响与改造后岩体动弹模成正比。
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关键词
奥陶系顶部灰岩
裂隙含水层
注浆改造
浆液扩散
岩
体弹性模量
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职称材料
题名
奥陶系灰岩顶部劈裂注浆裂隙起裂机制PFC数值分析
被引量：
6
1
作者
柳昭星
张旗
机构
中煤科工西安研究院(集团)有限公司
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
武汉大学土木建筑工程学院
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期72-85,共14页
基金
国家自然科学基金项目(52104240)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JQ-320)。
文摘
超前区域注浆是煤层底板灰岩水害防治的有效手段,而注浆工程中的劈裂注浆过程是决定注浆效果的关键环节,但由于对受注灰岩地层裂隙起裂机制认识不清,致使劈裂注浆过程中注浆压力、浆液水灰比等参数缺少有效控制,难以保证注浆效果。针对上述问题,利用颗粒元(Particle Flow Code,PFC)数值模拟软件,考虑浆液水灰比、地应力水平、弱面和裂隙的倾角和宽度等因素,开展奥陶系灰岩顶部劈裂注浆数值模拟计算。结果表明:在弱面和裂隙条件下起裂压力均随浆液水灰比(1∶1、2∶1、3∶1)的增大而减小,随最大主应力与最小主应力差值(9、12、15 MPa)的减小而增大,随弱面或裂隙宽度(3、8、15 mm)及其与最大主应力夹角(30°、60°、90°)的增大而减小;起裂裂隙沿平行于最大主应力方向延展;起裂压力值随弱面与基质强度比(0.30、0.03)的减小而减小,当弱面强度较高时,起裂压力大于裂隙条件下的起裂压力,而且沿着基质起裂;当注浆孔置于弱面两端或裂隙中间时,起裂裂隙沿弱面或裂隙的两端起裂,当注浆孔置于弱面中间位置时,起裂裂隙沿中间位置的基质起裂。研究结果有助于底板水害超前区域改造劈裂注浆的有效控制,指导注浆参数的选取,为解放深部煤炭资源提供技术支撑。
关键词
底板区域治理
奥陶系
灰
岩
顶部
劈裂注浆
裂隙起裂机制
PFC数值分析
Keywords
floor regional treatment
top of Ordovician limestone
fracture grouting
fracture initiation mechanism
Particle Flow Code(PFC)numerical analysis
分类号
TD754 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
奥灰顶部含水层注浆改造浆液扩散主要影响因素试验研究
被引量：
20
2
作者
张二蒙
沈星宇
苗葳
马子民
田雨果
机构
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第11期3536-3549,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(51934008)
中央高校基本科研业务费资助项目(2020YJSNY15)。
文摘
为探究浆液黏度、溶蚀裂隙及岩溶孔洞对注浆改造过程中浆液在奥陶系顶部灰岩裂隙含水层中扩散、充填影响规律,自行研制一套可考虑裂隙分布、动承压水和注浆工艺因素的裂隙岩体动水注浆改造模型实验台。利用该装置模拟了3种黏度浆液在4类含岩溶裂隙、孔洞分布条件下的承压含水层中的扩散过程,总结了浆液扩散及充填规律;结合数值计算得到了11组注浆实验充填过程中应力分布及变化规律;最后通过超声波探测,分析了不同条件下浆液改造后岩体弹模变化规律。结果表明:①均布裂隙中浆液扩散形态接近“∩”形,考虑不同条件作用后的浆液扩散形态呈现出非标准圆弧形;含有岩溶优势裂隙的浆液扩散形态呈现“Λ”形,裂隙开度越大,“Λ”形顶角越小;含岩溶孔洞的裂隙区浆液扩散形态出现“M”形,存在“︹”形的过渡形态。②注浆改造后的裂隙岩体具有分区特性,可将其分为完全充填(FF)、部分充填(PF)、裂隙二次发育(DeF)和原岩裂隙(OF)4个区域;极差结果显示裂隙开度对S_(FF)影响最大,浆液黏度对S PF影响最大;③溶蚀裂隙和岩溶孔洞经注浆改造后弹性模量明显增强,裂隙中的浆液压力分布呈现非线性递减,且裂隙岩体基质受到的应力大小和作用时间影响与改造后岩体动弹模成正比。
关键词
奥陶系顶部灰岩
裂隙含水层
注浆改造
浆液扩散
岩
体弹性模量
Keywords
the top Ordovician limestone
fracture confined aquifer
grouting reconstruction
grout diffusion
elasticity modulus of rock
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
奥陶系灰岩顶部劈裂注浆裂隙起裂机制PFC数值分析
柳昭星
张旗
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
6
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职称材料
2
奥灰顶部含水层注浆改造浆液扩散主要影响因素试验研究
张二蒙
沈星宇
苗葳
马子民
田雨果
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
20
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