流变参数时变性幂律型水泥浆液的柱形渗透注浆机制研究

幂律型水泥浆液的流变参数时变性特征对注浆效果具有非常重要的影响。采用理论分析与实验研究等方法,研究时变性幂律型水泥浆液的流变方程与渗流运动方程,推导流变参数时变性幂律型水泥浆液的柱形渗透注浆扩散机制,分析其适用范围及参数的确定方法,探讨注浆管侧面注浆孔的设计依据。通过设计注浆实验对其进行验证,结果表明:实际测量计算的幂律型水泥浆液在被注砾(砂)石体中的等效横向扩散半径值与由流变参数时变性幂律型水泥浆液的柱形渗透注浆扩散机制公式计算出的扩散半径理论值间虽有20%~30%的差异,然都处于可接受的范围内,因此能较好地说明幂律型水泥浆液在被注材料中随时间变化的柱形渗透注浆特征与规律。该研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。

基于浆液流变参数时变性的超细水泥风氧化带注浆加固技术

以顾北煤矿13116工作面风氧化带回采为工程背景,在分析煤层赋存条件和基岩风氧化带特征的基础上,测定了超细水泥浆液的时变性流变参数和风氧化带顶板岩层的渗透特性参数,建立了针对顾北矿风氧化带顶板岩层渗透特性的基于浆液流变参数时变性的浆液扩散方程,进行了注浆工程设计。研究结果表明:水灰比0.6的超细水泥浆液是典型的流变参数时变性幂律型浆液,在可泵期内有较好的流变性,其流变参数可以通过高分散性纳米SiO2和聚羧酸减水剂来调控。对风氧化带注浆,必须在综合考虑岩体的有效渗透率Ke,孔隙率φ和浆液的时变性流变参数c0,k和n的基础上,合理地设计注浆压力和浆液扩散时间,才可以实现浆液在被注煤岩体中的高效扩散,切不可过度增加注浆扩散时间。