開展西部地區(qū)泥質(zhì)弱膠結巖體注漿漿液滲流及其所注加固體力學特性研究對改善泥質(zhì)巷道圍巖穩(wěn)定性具有重要意義。本書以內(nèi)蒙古五間房煤田西一礦3-3號煤層底板弱膠結泥巖注漿為研究對象, 開展了水泥基注漿材料與弱膠結泥巖物理力學參數(shù)特征、承壓狀態(tài)下粗糙裂隙注漿漿液非線性流動特性、承壓狀態(tài)下破碎泥巖注漿加固及其宏觀-細觀破壞特性、巷道底板泥巖注漿漿液擴散機制及加固控制效應研究。
我國西部地區(qū)特殊的成巖環(huán)境和沉積過程,形成廣泛分布的泥質(zhì)弱膠結地層,其強度低、易破碎,又因其富含黏土礦物,遇水易軟化、崩解,部分呈強膨脹特性,導致此類泥質(zhì)巷道圍巖的完整性和強度大幅降低;加之地下采礦活動造成圍巖應力重分布,進一步加劇圍巖破裂損傷,極易造成圍巖失穩(wěn)破壞,引發(fā)工程災害,給煤炭資源安全高效開采帶來嚴峻挑戰(zhàn)。注漿是改善此類破裂泥巖穩(wěn)定性的有效手段,目前對注漿加固體力學特性研究較多,而對破裂泥巖注漿漿液滲透特性的相關研究較少,尤其缺乏泥巖注漿漿液非線性滲流方面的研究,因此亟待開展泥巖注漿漿液非線性滲流及其加固特性研究。作者科研組以破裂泥巖注漿為研究對象,通過自主研發(fā)的泥巖注漿試驗系統(tǒng),采用室內(nèi)試驗、理論分析和數(shù)值模擬相結合的方法,對破裂泥巖注漿漿液非線性滲流機制及其加固特性進行研究,為泥巖注漿方案設計提供理論和技術支撐。
書中大部分內(nèi)容是作者近年來的學術研究成果,這些成果的獲得離不開他人的幫助,感謝華潤電力(錫林郭勒)煤業(yè)有限公司西一礦提供地質(zhì)資料和試驗巖樣,同時對書中所引用文獻的作者致以崇高的敬意!
感謝江蘇省自然科學基金青年科學基金項目(BK20220234)、江蘇高校哲學社會科學研究項目(2021SJA1103)、國家自然科學基金面上項目(51574223)等的資助;此外,編寫過程中得到了蘇善杰老師、王圣程老師、黃蘭英老師、仇培濤老師、畢曉茜老師、馬仁偉老師、許昌毓博士等的幫助,在此一并表示感謝。
本書由徐州工程學院學術著作出版基金資助出版,在此謹表感謝!
限于作者水平,書中在觀點和方法上可能會存在片面性,懇請各位專家和讀者批評指正。
1 緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 存在的問題
1.4 研究內(nèi)容和方法
2 水泥基注漿材料與泥巖物理力學特性分析
2.1 水泥基注漿材料特性分析
2.2 泥巖特性分析
2.3 本章小結
3 承壓狀態(tài)下粗糙裂隙漿液非線性流動特征
3.1 承壓狀態(tài)下裂隙巖體注漿漿液流動可視化試驗系統(tǒng)
3.2 承壓狀態(tài)下不同水灰比對漿液流動特性影響
3.3 承壓狀態(tài)下裂隙不同粗糙度對漿液流動特性影響
3.4 承壓狀態(tài)下粗糙多裂隙注漿漿液流動特性
3.5 本章小結
4 承壓狀態(tài)下破碎泥巖注漿加固及宏觀-細觀破壞特性
4.1 承壓狀態(tài)下破碎泥巖注漿可視化試驗系統(tǒng)及試驗方案
4.2 承壓狀態(tài)下破碎泥巖注漿加固體力學及宏觀-細觀破壞特性
4.3 本章小結
5 巷道底板破裂泥巖注漿漿液擴散機制及加固控制效應
5.1 工程概況
5.2 巷道底板泥巖裂隙-基質(zhì)微孔注漿漿液擴散特性
5.3 巷道底板破碎泥巖注漿加固及穩(wěn)定控制
5.4 本章小結
6 結論與展望
6.1 主要結論與創(chuàng)新點
6.2 研究展望
參考文獻