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基本信息

作品名称:
地下工程突(涌)水的物理模拟试验台开发和注浆封堵新技术研究
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:
涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆方法是涌突水封堵治理的有效技术手段。但是动水注浆理论尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下浆液扩散和封堵机理研究不足。针对上述问题,研发了准三维裂隙动水注浆模型试验台,经过试验分析,首次提出水泥浆液的U形扩散规律和分层分区扩散机制,得到浆液的快速析水沉积原理和沉积留核扩散规律。在此基础上,形成了以浆水比为核心控制因素的裂隙涌水注浆封堵新方法。
详细介绍:
团队通过平常的学习和社会实践认识到,涌突水是地下工程的主要地质灾害之一。实践表明,注浆方法是涌突水封堵治理的有效技术手段。但是动水注浆理论尚不成熟,尤其是裂隙动水条件下浆液扩散和封堵机理研究不足,导致现存注浆工艺存在很大的经验性和盲目性。 针对上述问题,本项目: (1)研发了国内外第一台可视化大比例准三维裂隙动水注浆物理模型试验台,能够控制不同的流场条件,实现不同注浆参数下的浆液动水扩散和留存封堵模拟; (2)对浆液的动水注浆扩散规律做了研究,首次提出裂隙动水注浆的U形扩散规律,得出了浆液动水扩散公式,并提出了用浆液扩散开度L和逆水扩散距离N描述浆液扩散范围的方法; (3)通过模型试验的方法,针对水泥浆液的扩散和封堵进行了深入研究; ①首次提出了水泥浆液的分区分层扩散机理,并研究了不同注浆参数与浆液的扩散开度和逆水扩散半径的关系; ②发现了动水注浆中水泥浆液的快速析水沉积现象,分析了裂隙动水对浆液水分的运移袭夺作用,揭示了浆液的快速析水分层原理和沉积留存机理; ③提出了沉积留核的概念,用沉积留核描述水泥浆液的有效封堵区,得到了留核扩散参数L0和N0与浆水比ζ的关系,得出水泥浆液形成有效沉积扩散所对应的浆水比ζ取值范围为ζ∈[0.15,1.5]; ④结合水泥浆液的扩散和留存封堵机理,提出了水泥浆液的动水封堵注浆施工技术,并在室内试验和现场试验中得到了验证。 (4)在龙固煤矿进行了现场试验,首先优选出关键孔,以浆水比ζ为核心调控因素,进行注浆设计,然后通过信息化施工,最终成功封堵涌水,取得了经济效益,并验证了研究结论,具有一定的理论意义和工程推广价值。
获奖情况:
第十二届“挑战杯”作品 一等奖 2011年5月,获第十二届“挑战杯”校大学生课外学术科技作品竞赛特等奖 2011年6月,获第十二届“挑战杯”省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖

作品图片

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