地下含水層帷幕注漿單液水泥漿擴(kuò)散規(guī)律研究

尚宏波，靳德武，柳昭星，王 皓，趙春虎，王曉東，石志遠(yuǎn)，王治宙

(1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.陜西省煤礦水害防治技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710077)

0 引 言

隨著煤炭開采速率的不斷提升，礦井水害逐漸成為威脅煤炭安全開采的主要因素之一。統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)受礦井水害威脅的煤炭資源儲(chǔ)量占探明總儲(chǔ)量的27%[1]。因此，如何有效治理礦井水害成為現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。礦井水害的主要治理手段有疏干排水、疏堵結(jié)合、注漿堵水3種。注漿堵水技術(shù)在礦井水害防治工程中被大量運(yùn)用，該技術(shù)對(duì)保護(hù)水資源和保證礦區(qū)持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2-3]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值模擬等方面對(duì)注漿堵水工程中漿液擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了大量的研究。文獻(xiàn)[4]中提到MAAG、RAFFLE等基于達(dá)西定律，首先提出了牛頓流體漿液的球形擴(kuò)散理論與柱形擴(kuò)散理論，得到了漿液擴(kuò)散半徑、注漿時(shí)間及注漿壓力之間的關(guān)系。隨后非牛頓流體的漿液擴(kuò)散理論得到發(fā)展，楊秀竹等[5-6]推導(dǎo)了賓漢體及冪律流體漿液在滲透注漿過程中的擴(kuò)散半徑公式。SAADA[7]、CHUPIN等[8]通過理論分析建立了考慮滲濾效應(yīng)的多孔介質(zhì)滲透擴(kuò)散模型，研究了滲濾效應(yīng)對(duì)漿液擴(kuò)散范圍的影響。隋旺華[9-10]、俞文生等[11]通過理論推導(dǎo)建立了單裂隙動(dòng)水注漿漿液擴(kuò)散模型，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算的方法研究了漿液在單裂隙中的擴(kuò)散規(guī)律。李術(shù)才[12-14]、張慶松等[15-17]基于漿液黏度的時(shí)變性，通過建立理論模型，并結(jié)合室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)與數(shù)值模擬的方法研究了漿液在不同介質(zhì)中的擴(kuò)散規(guī)律，對(duì)隧道開挖工程中指導(dǎo)突涌水災(zāi)害治理有一定的實(shí)踐意義與參考價(jià)值。……