破碎煤岩体注浆加固材料的选择研究!
张
淑同
1，2
（ 1．
中煤科工集团重庆研究
院 瓦斯分院
，
重庆
400037； 2．
瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室
，
重庆
400037）
摘
要
：
基于煤岩体为刚性材料的实际情况
，
在分析目前现有注浆材料性质的基础上
，
研究了不同煤
岩体注浆加固材料的作用机理
，
并将煤岩体岩性与注浆材料的特性组合分为刚性
—
塑性
、
刚性
—
刚性两
种物理组合模型
，
简化为力学模型并进行了力学分析
，
总结出不同注浆要求的注浆材料合理选择原则
，
可为注浆加固的可行性和有效性研究提供科学依据
。
关键词
：
煤岩体岩性
；
加固材料
；
注浆加固
；
组合模型
中图分类号
： TD350. 4
文献标志码
： A
文章编号
： 1008 － 4495（ 2012）
04 － 0052 － 03
收
稿日期
： 2011 － 10 － 08； 2012 － 03 － 02
修订
作者简介
：
张淑同
（ 1979—）
，
男
，
山
东新泰人
，
硕士
，
工程
师
，
长期从事矿井瓦斯灾害治理的研究工作
。Tel： 023 －
65239041，E － mail： zstsdust@ 163． com 。
1
问
题的提出
近
年来
，
随着大采高综采工艺的推广和矿井开
采深度的增加
，
软岩和破碎围岩中大断面巷道和硐
室掘进加剧了冒顶和坍塌事故的发生
，
成为困扰煤
矿安全生产的突出问题
。
目前钻孔注浆加固破碎煤岩体技术已广泛应用
于煤矿中
，
是防治煤岩体垮落事故的有效措施
。
强
度特征是衡量煤岩体抵抗破坏的最重要的指标
。
注
浆材料凝固后能大大提高煤岩体强度
，
因此在注浆
加固技术中注浆材料的选择是注浆成功的关键
。
针
对不同注浆工艺
、
方法以及注浆要求
，
国内外专家学
者以及现场技术人员根据不同应用范围相继研发了
不同的注浆材料
，
按其种类分为单一注浆材料和双液
（
或多液
）
注浆材料
，
按照注浆材料性质分为普通注浆
材料和化学注浆材料
，
这些注浆材料的研发与应用
，
在矿井灾害防治中起到了重要作用
。
上述众多种类的注浆材料
，
在工程应用中存在
注浆材料选择的盲目性以及不合理的问题
，
降低了
注浆加固的成功率
。
笔者针对注浆材料的特性和
加固对象
，
开展了不同应用条件下注浆材料的选择
研究
。
2
破碎煤岩体岩性以及注浆材料特性分析
2. 1
破碎煤岩体岩性分析
由于煤矿井巷
工程的施工
，
围岩
（
煤
）
遭受集中
支承应力的破坏而形成一定范围内的煤岩体破碎
区
，
如图
1
所示
。
破碎区内的煤岩体失去或降低了
支承能力
，
整体变为裂隙较多的塑性体
，
但对于被裂
隙割裂的岩块
（
体
）
则继续呈现出脆性特征
。
图
1
破碎煤岩体示意图
2. 2
注浆材料特性分析
注
浆加固是采用一定的注浆压力将注浆材料
（
浆液
）
输送或压入破碎煤岩体的裂隙或孔洞内
，
在
该过程中岩粒相互位置不变
。
浆液进入岩石孔隙后
将岩粒包住
，
或者浆膜胶体首先将煤岩颗粒黏结在
一起
，
形成胶结体
，
然后再变成坚硬体
。
目前的注浆材料主要有水泥浆
、
水泥
—
水玻璃
浆
、
水泥砂浆
、
脲醛树脂类
、
聚氨酯类
、
环氧树脂类
、
丙烯酸盐类等
，
其主要特性见表
1。
表
1
常用注浆材料特性
材
料类别 渗透性 其
他
水
泥浆 差
得到最广泛的应用
，
是最基本的材料
，
源
丰价廉
，
结实体强度高
，
注浆工艺简单
，
但
对于
0. 2 mm
以下的细裂隙难以注入
；
纯
水泥浆流动性好
，
有一定的稳定性
［1］
水
泥
—
水玻璃浆 差 强度高
，
凝结时间可准确控制
水泥砂浆 差
适用于大裂隙或孔洞注浆
，
输送性与压入
性较差
［2］
·25·
2012
年
8
月
矿业安全与环保
第
39
卷
第
4
期
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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