煤矿封闭火区渗透注浆过程中浆液扩散半径的影响因素分析及应用.docx

煤矿封闭火区渗透注浆过程中浆液扩散半径的影响因素分析及应用

陈琛;王孟飞;屈英杰;刘振乾

【摘要】Groutdiffusionradiusisanimportantparameteringroutingfirepreventingandextinguishingtechnology,thathadgreatinfluenceongroutingdrillinglayout,groutconsumptionandothertechnicalparameters.Baseduponslurrydiffusiontheorymodelofslabgrouting,calculationprocedureofdrillinggroutingwasdesigned,whichcalculatedthediffusionradiusesindifferentconditions,andanalyzedinfluencefactorsofgroutdiffusionradius.Theresultsshowedthatfissuresdegreehadthegreatestinfluenceongroutdiffusionradius,groutingpressuretookthesecondplace,thentheratioofsoilandwaterofgrouthadlessinfluence,andthedrillingdiameterhadthelestinfluence.TheresultshadbeenappliedsuccessfullyingroutingandfireextinguishinginfireareaofYanyaerCoalMine.%浆液扩散半径是灌浆防灭火技术中的一项重要参数,决定着灌浆钻孔的布置、浆液的消耗量等其他技术参数.本文基于平板注浆浆液扩散理论模型,编制钻孔灌浆计算程序,对各种条件下的扩散半径进行了计算,并对影响浆液扩散半径的因素进行了分析.结果表明,裂隙度对浆液扩散半径的影响最大,灌浆压力次之,浆液土水比再次之,钻孔孔径对扩散半径的影响最小.研究成果在雁崖儿煤矿火区注浆灭火中进行了成功应用.

【期刊名称】《中国煤炭》

【年(卷),期】2018(044)006

【总页数】4页(P101-104)

【关键词】封闭火区;渗透注浆;浆液扩散半径;数值计算;影响因素

【作者】陈琛;王孟飞;屈英杰;刘振乾

【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京市海淀区,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京市海淀区,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京市海淀区,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京市海淀区,100083

【正文语种】中文

【中图分类】TD752

矿井火灾是矿山五大灾害之一，对矿工的健康和生态环境造成了严重的威胁。据统计资料显示，我国正在开采的煤层中，有大约80%为容易自燃煤层。目前我国矿井的主要防灭火方法有灌浆防灭火技术、均压防灭火技术等。其中，灌浆技术由于其成本低、工艺简单等优势，在我国得到了广泛的应用。通过灌浆，不仅可以充填采空区和煤岩中的裂隙，还可以对煤体起到一定的降温作用，使防灭火效果更好。但在以往的灌浆过程中，只突出了一个“灌”字，浪费了大量的灌浆材料和人力资源，同时也影响了矿井的安全生产。浆液扩散半径表征的是以灌浆钻孔为原点的浆液充填范围的大小，决定着灌浆钻孔的布置、浆液消耗量等其他参数。因此，良好的灌浆技术，依赖于对影响扩散半径的因素进行深入研究。朱俞仿基于平板裂隙灌浆模型，考虑了裂隙倾角对浆液扩散半径的影响；韩磊等进行了大坝灌浆过程模拟，得出渗透系数和孔隙度对扩散半径均有影响。但是现有研究均是对影响扩散半径的某一因素进行分析，与实际工程应用中多影响因素相互作用不相适应。因此，本文根据浆液扩散半径计算的基础理论，对多影响因素相互关联下的扩散半径进行了数值计算，以期获得土水比、灌浆压力、灌浆钻孔半径、裂隙度等对浆液扩散半径的影响，并提出了具体的灌浆技术参数，为灭火实践提供理论参考。

1浆液扩散半径计算的理论基础

在灌浆过程中，浆液的扩散半径在很大程度上受浆液粘度的影响。粘度不同，计算出的扩散半径差别很大。在计算扩散半径的过程中，可以分为在注浆过程中浆液粘度不变或者变化很小和浆液粘度显著变化两种情况。

1.1注浆过程中浆液粘度不变或变化很小

根据平板注浆模拟试验台，并应用牛顿流