裂隙注浆浆液浓度分布试验研究与机制探讨 论文

水泥基注浆材料是煤矿防渗与加固工程中最为常用的注浆材料，其配置而成的水泥单液浆属于悬浊液。对于煤矿裂隙注浆而言，悬浊液自身特性影响着注浆扩散过程，并导致扩散后浆液浓度沿扩散路径上的分布存在一定差异，影响注浆治理效果。为研究裂隙注浆中浆液沿扩散路径上的浓度分布规律，基于自主研发的裂隙注浆模拟试验平台开展了注浆扩散模拟试验，以浆液完全析水沉降后的固相体积占总体积的比例作为浆液在裂隙内浓度的表征，获得了不同裂隙开度与水灰比条件下浆液沿扩散路径上的浓度分布特征。基于非牛顿流体力学理论，探讨了浆液沿扩散路径上的浓度分布形成机制。研究结果表明:各水灰比浆液在裂隙扩散运移后的浆液浓度随着浆液扩散距离的增加而降低，并呈现出流动稀化趋势，靠近注浆孔位置浆液浓度高，浆液扩散运移锋面处浆液浓度最低;相同裂隙开度条件下，低水灰比浆液沿扩散路径上的浓度大于高水灰比浆液沿扩散路径上的浓度;裂隙开度越大，浆液在裂隙扩散后的浆液浓度越高;浆液在裂隙流动扩散中显现的沉降渗滤特性导致了浆液在裂隙扩散后的浓度分布差异。结合上述研究结果，对于裂隙注浆工程而言，可先注入水灰比较高的浆液以保证浆液扩散距离达到设计值，然后，注入水灰比更低的浆液以增强裂隙内的加固效果。