破碎围岩锚注加固浆液扩散规律研究.docxVIP

破碎围岩锚注加固浆液扩散规律研究李慎举１，２，王连国３，陆银龙３，张蓓１（１．中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 ２２１１１６；２．霍州煤电集团公司，山西 霍州 ０３１４００；３．中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 ２２１００８）摘要：基于连续介质力学和渗流力学理论，运用渗透张量法得出浆液在破碎围岩中扩散的基本方程；并通过对实际锚注支护工程进行假设与简化，建立锚注加固系统浆液在包含正交裂隙组的 围岩中渗透扩散的数学模型．在此基础上，运用 ＣＯＭＳＯＬ 软件对锚注支护工程进行实时模拟， 研究了不同注浆压力和不同注浆锚杆布置方式对浆液流动扩散规律的影响．结果表明：对于巷道 锚注支护工程，合理的注浆压力约为１．０～４．０ ＭＰａ，合理的钻孔间距约为浆液扩散半径的 １．３ 倍左右．将研究成果用于祁南煤矿新掘大巷锚注支护设计，取得了良好的效果．关键词：锚注支护；注浆时间；注浆压力；浆液；渗透；扩散中图分类号：ＴＤ３１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１９６４（２０１１）０６－０８７４－０７Ｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｒａｃｋｅｄｗａｌｌｒｏｃｋｄｕｒｉｎｇｔｈｅｂｏｌｔ－ｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓＬＩＳｈｅｎ－ｊｕ１，２ ，ＷＡＮＧ Ｌｉａｎ－ｇｕｏ３ ，ＬＵ Ｙｉｎ－ｌｏｎｇ３ ，ＺＨＡＮＦＧ Ｂｅｉ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｏｚｈｏｕＣｏａｌＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＧｒｏｕｐＣｏＬｔｄ，Ｈｕｏｚｈｏｕ，Ｓｈａｎｘｉ０３１４００，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＤｅｅｐＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｍｅｃｈａｎｉｃｓｗｅｒｅｕｓｅｄ ｗｉｔｈｓｅｅｐａｇｅｔｈｅｏｒｙｔｏｏｂｔａｉｎａｂａｓｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｆｏｒｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｒａｃｋｅｄｗａｌｌｒｏｃｋ．Ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｔｅｎｓｏｒｍｅｔｈｏｄ ｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎ ｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ．Ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｏｆｓｌｕｒｒｙ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎａｂｏｌｔｇｒｏｕｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈｉｎａｗａｌｌｒｏｃｋｈａｖｉｎｇｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒａｃｔｕｒｅｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｃｅｒｔａｉｎａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｍｐｌｉ－ ｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｆｉｅｌｄｇｒｏｕｔｉｎｇａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｉｓｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ．Ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｌｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇＣＯＭＳＯＬ．Ｔｈｅｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓａｎｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｌｔｌａｙｏｕｔｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ａｒａｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｆｒｏｍ１．０ｔｏ４．０ ＭＰａｆｏｒｒｏａｄｗａｙｂｏｌｔｓｕｐｐｏｒｔｓ．Ｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅ ｓｐａｃｉｎｇｓｈｏｕｌｄｂｅｎｅａｒｌｙ１．３ｔｉｍｅｓｔｈｅｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒａｄｉｕｓ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏ ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｒｔｓｉｎｔｈｅＱｉｎａｎｃｏａｌｏｆｔｈｅＨｕａｉｂｅｉｍｉｎｅｔｏｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｌｔ－ｇｒｏｕｔｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ；ｇｒｏｕｔｉｎｇｔｉｍｅ；ｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｓｌｕｒｒｙ；ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ；ｄｉｆ－ ｆｕｓｉｏｎ巷道锚注加固技术［１－４］是基于主动支护原理的一种联合支护方式，其基本原理是利用锚杆与注浆 相结合的方法，实现锚、注一体化，将松散破碎的围岩胶结成整体，改变围岩内部松散结构，提高围岩的强度和承载能力，扩大锚杆使用范围．近几十年来，有关注浆浆液扩散规律的研究已收稿日期：２０１０－１１－１４基金项目：国家自然科学基金项目；国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２０１０ＣＢ２２６８０５）作者简介：李慎举（１９６０－），男，山东省菏泽市人，高级工程师，从事采矿工程方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｓｚｘ