采煤沉陷區治理時高濃度漿液流變時效特性研究

朱世彬，王曉東，武博強

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710000)

0 引 言

隨著城市化、工業化、現代化進程的快速推進，采煤沉陷區上覆土地亟待激活[1]，實現采空區治理后結構穩定和經費節約，在采空區充填治理中迫在眉睫。已有學者提出采用高濃度充填治理技術治理采空區[2-3]，利用價格低廉的材料制備高濃度充填漿液，采用注漿方法，使高濃度漿液在采空區中形成墩柱狀堆積體，達到有效支撐頂板的作用。高濃度漿液主要由膠凝劑、惰性骨料以及改性添加材料構成，具有含砂率高、濃度高、可塑、流動等特點[4-5]。漿液注入采空區后，將由下而上、由內而外堆積擴展。膠凝材料因水化反應作用而逐漸凝結，漿液黏度和屈服應力等流變參數將隨著時間增加而改變，這一過程將直接影響高濃度漿液在采空區中堆積體大小與形態，研究高濃度漿液流變特性隨時間變化規律對于采空區注漿充填具有重要意義。

目前，關于水泥基漿液的黏度時變特性已有一定研究。阮文軍[6-7]證明了水泥漿、水泥黏土漿和水泥復合漿液的黏度存在時變性，其規律符合指數函數分布；李術才等[8-9]發現水泥-水玻璃材料存在低黏度期，隨后在較短的時間內迅速增長至凝固，漿液前期黏度時變性符合冪指函數形式，而高聚物改性材料混合后黏度便快速上升，無低黏度期，隨后成膏狀，黏度維持在一個穩定值，最后凝結固化；楊志全等[10]建立了考慮時變性的賓漢姆流體的流變方程與滲流運動方程，推導了相應的球形及柱形滲透擴散模型；……