南水北调中线煤矿采空区注浆材料配比优化设计.pdfVIP

第47卷 第 13期 人 民 长 江 Vo1．47．No．13 2016年 7月 Yangtze River July， 2016 文章编号：1001—4179(2016)13—0066—05 南水北调中线煤矿采空区注浆材料配 比优化设计 刘 国 正 ，朱 飞 一，赵 文 强 ， (1．青海省环境地质勘查局，青海 西宁 810007； 2．青海省环境地质重点实验室，青海 西宁 810007) 摘要 ：为避免建设在煤矿采空区上的南水北调 中线总干渠在运行过程 中发生不均匀沉 降变形，需对采空区进 行注浆处理 ，基于田口方法对所用注浆材料配比进行 了优化设计 。首先在 3因素4水平正交表 中确定的试验 方案下进行 了注浆结石体 的无侧 限抗压强度试验 ，随后基于试验结果进行 了无侧 限抗压强度 的信噪 比和贡 献率分析 ，在此基础上定量分析 了粉煤灰、膨胀土掺量和硅粉掺量3种可控 因素对注浆结石体无侧 限抗压强 度的影响，据此得 出了注浆材料最优配 比。最后 ，利用田口方法对最优配 比条件下 的注浆结石体 的无侧 限抗 压强度进行预测 。验证试验表 明，注浆材料最优配 比条件下的试验值与田口方法的预测值 比较吻合 ，确认 了 田口法在注浆材料配 比优化设计 中的有效性 。 关 键 词：注浆材料；田口方法；信噪比分析；参数优化 ；煤矿采空区 中图法分类号：P642 文献标志码 ：A DOI：10．16232／j．enki．1001—4179．2016．13．015 近 30a来 ，由于我国大量开发煤炭资源 ，在一些 处理。采空区面积达 69．9万 m ，注浆量极大 。大面 矿山及其周边留下 了大量的采空区，对采空 区进行注 积煤矿采空区的注浆材料应具备价廉、来源广、可控性 浆加固已成为采空区治理的主要手段。 目前为止 ，不 和可注性好等优点，同时结石体应具有较高的强度 。 少学者对注浆材料进行 了研究，Borinaga—Trevio等利 该地区周围有若干火力发 电厂和水泥生产厂家 ，水泥 、 用炉渣 、砂 、水泥等材料配置 出一种密封用注浆材 粉煤灰和膨胀土等料源丰富。因此 ，在初步设计阶段 料…；张戎令等用水泥 、黄土 、细砂和粉煤灰研制 了湿 选取的注浆材料以水泥 、粉煤灰和硅粉为主，外加膨胀 陷性黄土路基注浆材料 ，在路基病害处置中取得了较 土等掺料 。如何科学合理地确定上述4种材料的配 比 好 的效果 ；刘人太等研究了水泥基动水注浆材料 的 将直接影响注浆处理的效果 ，本文引入 田 口方法对注 主要性能参数及其在动水条件下的材料特性 ；丁庆 浆材料配 比试验方案进行优化设计 ，在分析试验数据 军等对水玻璃激发矿渣 一钢渣 一粉煤灰注浆材料 的凝 的信噪比和贡献率的基础上，利用数理统计的方法优 结时间进行了研究H 。Wang等研制 了一种帷幕注浆 选出最佳配 比组合 ，为注浆材料配 比的合理确定提供 用黏土 一水泥浆液 ，并对影响其凝结时间和强度的因 了一种实用的方法 ，有关结论对于南水北调 中线工程 素进行了分析 ；Masumoto等研究了黏土注浆材料封 禹长段煤矿采空区的注浆治理研究具有一定的参考价 堵岩石裂隙的效果 [63；Butr6n等研究 了二氧化硅胶体 值 。 注浆材料 的性能及其强度影响因素 ；Duan等研制 了 1 试验过程 一 种用于裂隙注浆 的双组分复合注浆材料 。但这 些研究大多关注高性能注浆材料 ，而对大面积采空区 1．1 试验方法的选择 使用的低成本、消耗量 巨大的注浆充填材料关注较少。 田口方法 (Taguchimethod)由日本著名质量工 穿越禹州市境内的南水北调中线总干渠是国内首