地下含水层帷幕注浆单液水泥浆扩散规律研究

尚宏波，靳德武，柳昭星，王 皓，赵春虎，王晓东，石志远，王治宙

(1.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710054；2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室，陕西 西安 710077)

0 引 言

随着煤炭开采速率的不断提升，矿井水害逐渐成为威胁煤炭安全开采的主要因素之一。统计表明，我国受矿井水害威胁的煤炭资源储量占探明总储量的27%[1]。因此，如何有效治理矿井水害成为现阶段研究的热点和难点问题。矿井水害的主要治理手段有疏干排水、疏堵结合、注浆堵水3种。注浆堵水技术在矿井水害防治工程中被大量运用，该技术对保护水资源和保证矿区持续发展具有重要意义[2-3]。

目前，国内外学者从理论分析、室内试验及数值模拟等方面对注浆堵水工程中浆液扩散规律进行了大量的研究。文献[4]中提到MAAG、RAFFLE等基于达西定律，首先提出了牛顿流体浆液的球形扩散理论与柱形扩散理论，得到了浆液扩散半径、注浆时间及注浆压力之间的关系。随后非牛顿流体的浆液扩散理论得到发展，杨秀竹等[5-6]推导了宾汉体及幂律流体浆液在渗透注浆过程中的扩散半径公式。SAADA[7]、CHUPIN等[8]通过理论分析建立了考虑渗滤效应的多孔介质渗透扩散模型，研究了渗滤效应对浆液扩散范围的影响。隋旺华[9-10]、俞文生等[11]通过理论推导建立了单裂隙动水注浆浆液扩散模型，并结合室内试验与数值计算的方法研究了浆液在单裂隙中的扩散规律。李术才[12-14]、张庆松等[15-17]基于浆液黏度的时变性，通过建立理论模型，并结合室内注浆模拟试验与数值模拟的方法研究了浆液在不同介质中的扩散规律，对隧道开挖工程中指导突涌水灾害治理有一定的实践意义与参考价值。……