煤炭科学技术

作者：陈军涛, 朱君, 刘磊, 李文昕, 李光强, 张毅, 李昊,

关键词：定向注浆, 三维模拟试验系统, 浆液扩散, 浆液−水驱替, 区域化模拟,

定向区域注浆改造含水层是矿井水害防治的有效途径之一。为研究定向区域注浆浆液扩散规律，自主研制了定向区域注浆三维模拟试验系统。该系统主要由试验台、注浆系统、注水系统及数据监测等子系统组成，可实现定向钻孔注浆模拟、浆液三维扩散模拟、高承压水模拟和区域化注浆模拟等功能。系统可独立控制注浆孔单元，实现多孔、多序次注浆，借助6个注浆孔模拟不同注浆压力、浆液黏度、注浆速率、水灰比等多种参数影响下的浆液流动过程，并可实现动/静（高）水压环境下浆液扩散过程的实时监测。以200、250、300 mm模拟裸孔长度为研究对象，初步探究了定向注浆作用下裸孔注浆浆液扩散的特征及其效果。研究发现：在仅有裸孔长度为变量的情况下，浆液扩散范围不会随裸孔长度的线性增加而同步线性增加；短裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆柱状，长裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆台状；裸孔增加相同的长度，裸孔越长，浆液在裸孔两端的扩散范围差值越大，同时压力损失越多，浆液扩散的距离越小。将试验所得浆液扩散半径与Maag公式计算所得浆液扩散半径进行对比，发现注浆裸孔长度为200 mm时，两数值仅相差2.8%，试验结果符合Maag球形扩散理论规律，验证了本试验系统的科学性与合理性。

来源：2023年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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