1、巷道破碎煤巖體注漿加固的可行性分析摘要：目前相關巷道破碎煤巖體注漿加固已被廣泛使用，但其理論研究較少，巷道破碎 煤巖體注漿機理方面的研究總體來說主要停留在對宏觀顯現定性的總結，缺乏深入的研窕。 文章討論了巷道破碎煤巖體注漿加固的作用，并對巷道破碎巖塊注漿加固后的固結性能與力 學狀態進行了初步分析。關鍵詞：巷道；破碎煤巖體；注漿加固：固結性能：力學狀態文獻標識碼：A高分子材料注漿加固煤巖體技術是近些年來逐步發展起來的一門技術，就是利用專門注 漿設備將新型高分子材料漿液壓入煤巖體，其封閉、充填和固結周圍巖體及周圍煤層裂隙而 提高圍巖的整體性，隔絕透風、滲水、預防瓦斯災害及加固周圍巖體。1巷道破碎煤

2、巖體的注漿加固作用1. 1網狀骨架支撐結構提高體的整體強度在破裂的煤炭巖體程中，漿體的作用下擠壓或滲入到碎煤巖體的裂隙中，漿體凝固后固 態的形式充填在裂隙中并與原有巖體固結，這些充填的材料在原有巖體內形成新的網狀的骨 架式構。注漿后原有巖體增加了由加固材料形成的漿脈，根據現場觀察測量得到的漿脈厚度大約 為0.550nmu這些漿脈在巖體中呈薄厚不均的片狀或帶狀，但彼此相聯系，形成網狀骨架 結構。網狀骨架內側則是均勻密實的巖體，形成網狀骨架式的充填材料具有較好的彈性和粘 結強度。當集中的切向應力高于原有巖體的強度承受極限時，巷道表面的用巖先遭受破壞，產生 裂隙，巖體原有的內應力及內摩擦角下降，巷道

3、周闈的巖體一定范圍內形成圍巖破碎帶，在 這個破碎帶內的巖體仍然具有一定的殘余強度，使抵抗巷道圍巖深部變形的承受能力減小。 注漿加固的作用就是通過注漿使該區域內的破碎巖體的強度及整體性得到加強，當漿液在巖 體內充填，固結強度得到加強，使桂道周闈形成完整的不間斷的承壓體，闈巖應力分布趨向 均勻，減輕了應力集中現象，增強了支架的承載能力，從而加強了周用巖體的穩定程度。注漿有利于改變原巖體弱面的力學性能，從而增強裂隙的粘聚力和內摩擦角，增大巖體 內部塊體間相對位移的阻力，提高圍巖整體的穩定性。根據現場直接觀察測驗和實驗室進行 的模擬實驗結論，對分析注漿前后的巖體力學性能。從結構面力學性能和抗剪強度實驗

4、能夠 發現,注漿后巖體的粘聚力和內摩擦角都有著不同程度的提高，硬度和抗剪強度都得到改善， 其中硬度的變化更為顯著。1.3 充填注漿對壓實作用的影響注漿漿液在注漿泵注漿壓力作用下，不但能夠將相互連通的巖體裂隙充填，還能夠同時在壓力作用下將充填不到的封閉裂隙和空隙壓縮，從而對整個巖體起到壓實作用。壓實作用 的結果是使巖體的彈性模量提高，強度也會隨之相應提高。1.4 有利于破壞機理作用的轉變當巖體中存在較大的裂隙時，裂隙附近的巖石單元處于雙向應力狀態。如果裂隙內充滿 加固材料，則應力發生變化，這些單元將轉變成三向受力的狀態。巖石在三向受力狀態下的 強度極限將比在兩向應力或單向應力時的狀態會有顯著的增

5、強并且脆性減小，塑性加強，注 漿加固從而起到了轉換破壞機理和增加巖體強度的作用。1.5 共同承載作用得以加強在破碎松散巖體中進行注漿加固，可以讓巷道破碎煤巖體重新膠結成整體，形成承載結 構，充分發揮雨巖的自穩能力，并與巷道原有支護體系共同支撐，從而減輕原有支護體系承 受的載荷。1.6 安全作用巷道破碎煤巖體注漿后，凝固后的漿液固結體將封閉圍巖的裂隙，阻止地下水和有害氣 體侵入、滲漏，防止巷道圍巖裂隙引起的透風、滲水現象，從而減少甚至杜絕瓦斯和水害事 故的發生，對減少瓦斯滲入和預防水患具有重要的作用。2對于巷道破碎巖塊注漿加固后的固結性能分析在地質過程中形成和改造過的天然巖體，特別是與人類工程活

6、動密切相關的地殼表層巖 體，是由軟弱而切割成的巖石塊體所組成的復雜介質。軟弱面是具有強度低和易變形特性的 各種地質界面，如裂隙、層而、斷裂的統稱。由一些軟弱巖面將巖體切割成為巖石塊體，這 種巖石塊體被稱為結構體。結構面對原位巖體的強度、變形性、滲透性、各項異性、力學上的不間斷性以及巖體中 應力分布等均有顯著影響。一般來說，結構而是影響巖體力學問題的控制性因素。不同類型 的結構面具有不同的工程地質特征，這些不同特征直接取決于結構面的自然特性以及造成它 們自然特性差異的地質成因和力學成因。不同類型的巖體結構單元在巖體組合和排列形式構 成了不同的巖體結構。各類巖體結構的典型圖如圖1所示：a.整體結構

7、圖：b.塊狀結構圖；c.層狀結構圖：d.薄層狀結構圖示；e.鑲嵌破碎結構圖 示；£層狀破碎結構圖示：g.破碎結構圖示：h.散體結構圖示圖1各類巖體結構圖破裂巖石注漿固結體是由不規則巖塊、各種孔隙構成的弱而、滲入到深部分弱面中的漿 液凝膠體等共同組成的多項復合材料，在宏觀層次上可將其視為均勻不間斷材料，分析研究其整體力學性能，便于在工程層次上研究巷道圍巖注漿加固機理和整體效果：在細觀層次上 可將其視為不均勻間斷材料，分析漿液滲入裂隙而后的固結性能，適合選擇巖塊進行力學性 能及固結性能分析：在微觀層次上時和研究注漿材料凝膠體及其和巖石的粘結性。由于化學 和力學的原因，高分子類漿液與巖石裂

8、隙而之間產生一定的粘結力，它通常取決于組成界而 的實際接觸面積及界面自由能的強弱程度和其他因素影響，包括注漿材料品種、裂隙而粗糙 起伏度及表面結構、巖塊強度等。對水泥類注漿材料，界面的粘結強度小于巖塊本身的強度， 也小于凝膠體的強度，表現為結構中最薄弱的環啰，是固結體最容易破壞的地方。而對化學注漿材料，由于化學漿液凝膠體的抗壓強度達到80MPa,高于巖石試塊本身的強度，并且 化學凝膠體與巖石裂隙表面的粘結強度也較高，甚至高于試塊巖石本身的抗剪強度，因而對 化學注漿而言，注漿固結體容易破壞的環節應在漿液沒滲透進的巖石裂隙或弱而。破裂巖塊注漿加固后力學性能有一定的改善，強度恢復系數1，即經過注漿固

9、結后，巖 塊的強度較之于原試塊承載能力有所提高，抗壓強度也隨之提高，并且固結體大都沿新產生 的裂隙面破壞，破裂機理有一定改變，反映了德克因材料與巖體的破裂而的粘結力較高，改 變了巖塊的破壞方式。破裂巖石注漿固結體的穩定性主要在于固結強度，因此破裂巖體的注 漿固結效果尚需在整體固結性能上加以分析。3影響注漿效果的因素破裂巖體和松散煤巖體注漿固結實驗都表明注漿固結效果的影響因素包括三個方面：巖 石材料性能、注漿材料性能、注漿參數。3.1 注漿材料對注漿效果的影響對德克因材料而言，影響材料性能的主要是漿液的放置時間、漿液粘度、漿液凝膠體的 抗強度等參數，一般來說，漿液放置時間越長，其粘度也就越大，粘度越大漿液的滲透性越 低。漿液的粘度是漿液材料的重要注漿參數，它與漿液的放置時間、溫度等因素相關，而凝 膠體抗壓強度則與漿液的膨脹倍數有關。漿液的粘度降低漿液的滲透性能增加，漿液能夠注 入更細微的裂隙中，有利于對巖體的固結。3.2 注漿壓力對注漿效果的影響注漿壓