10.13272/j.issn.1671-251x.17862
基于CT扫描的受载破裂煤样注浆封堵效应量化研究
针对现有注浆煤岩体裂隙结构和注浆效果研究不能定量表征的问题,利用自主搭建的受载煤岩体注浆试验系统开展了不同受载破裂煤样(单轴和劈裂)的注浆试验,采用工业CT扫描设备对破裂煤样注浆前后的裂隙结构进行了 CT扫描,应用图像分析软件VG Studio MAX对CT扫描数据重建模型所得到的数字煤样进行裂隙精准提取,对受载破裂煤样注浆前后三维裂隙形态和结构进行了数字化定量分析.结果表明:①单轴加载破裂煤样主裂隙由煤样顶部两侧贯穿至煤样底部并汇聚,裂隙宽度基本保持不变,煤样主要在剪切应力作用下破裂,整体破碎程度较大,主裂隙网络伴生较多的小裂隙;注浆前后50mm以上裂隙由1条转为0,总裂隙体积由12 000 mm3减小为5 700 mm3,降幅为52.5％,表明单轴破裂煤样裂隙结构相对不利于浆液扩散流动.劈裂破坏煤样主裂隙由顶部沿竖直方向向下延伸至煤样中下部,裂隙宽度较大,然后向一方倾斜45.继续延伸,裂隙宽度逐渐变小;注浆前后50 mm以上裂隙由2条转为0,总裂隙体积由3 430 mm3减小为312 mm3,降幅为90.9％,表明劈裂破坏煤样裂隙结构有利于浆液的流动和充填.②注浆前后单轴加载破裂煤样渗透率由57×10-14m2下降到1.2×10-14m2,下降了 97.9％;注浆前后劈裂破坏煤样渗透率由75×10-14m2下降到1.3×10-14m2,下降了 98.3％,表明注浆对不同破坏形式煤样均具有显著的堵漏降渗效果.③对比2种煤样注浆前后裂隙体积和渗透率变化情况可以看出,虽然单轴加载破裂煤样注浆浆液仅充填了部分裂隙,但渗透率与原始煤样差别很小,表明通过阻隔漏气通道的连通性,即可有效封堵裂隙并取得良好的注浆封孔效果.研究结果可为破裂煤体注浆量化分析及煤层注浆封堵效果评价提供有益参考.
受载破裂煤体、裂隙结构、单轴加载、劈裂破坏、注浆封堵、煤体渗透性、CT扫描
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TD265(矿山设计与建设)
江苏省高校自然科学研究重大项目;河南省自然科学基金
2022-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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