煤层底板加固中浆液充填套管的空间受力特征及其应用

李见波，许延春，尹尚先

(1.华北科技学院 安全工程学院，北京 101601; 2.中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京 100083)

注浆加固是大水矿区防治水的重要手段，像肥城[1]、焦作[2]、邯邢矿区[3]、峰峰[4]和淮北[5]等，都使用注浆加固技术解决底板水防治问题。注浆过程中，套管作为注浆工具，用来辅助注浆和及时封堵钻孔施工中的出水。注浆完成后，高压封孔，套管被浆液充满，凝固浆液和套管成为底板岩体的组成部分，增强了岩体的性能。当加固深度较大、含水层水压高时，需要施加多级套管，套管长度加大，如赵固矿区施加3级套管，长度40～80 m，沿工作面推进方向上每500 m开采单元消耗套管长度累计8 000余米。现场实践中，注浆套管破断形态表明浆液充填套管发挥抵抗岩层变形的作用，实验也表明浆液充填套管具有很好的抗弯刚度。为研究浆液充填套管对岩层变形影响机制，以套管为研究对象，建立分布支承压力作用下注浆加固套管在底板岩层空间中的力学作用模型，对浆液充填套管作用机制进行理论分析并验证。

底板注浆加固方面的研究成果很多，注浆加固技术也很成熟。注浆设计时以浆液扩散半径和底板破坏深度为依据，相关理论成果围绕这些重要问题开展，相对而言，关于浆液充填套管对岩层变形影响的研究较少[6-8]。一些关于注浆套管的研究，大多是针对套管的布置方法等[1,9]。在功能上，浆液充填套管类似混凝土钢管和微型桩等结构，而这方面的研究较多，如钢管高强混凝土构件的抗弯性能实验[10-13]，可提供很好的研究基础。……