煤炭学报

作者：王凯, 王连国, 陆银龙, 孙小康, 张凯文,

关键词：微裂隙, 渗滤效应, 水泥粒径, 可视化, 临界裂隙开度,

在微裂隙岩体注浆过程中，水泥浆液的渗滤效应对注浆效果的影响显著。自主研制了一套微裂隙注浆可视化试验系统，该系统由注浆系统、微裂隙模型以及监测系统3个部分组成，监测系统又分为显微监测系统和压力流量监测系统。当水泥浆液进入微裂隙模型后，利用显微监测系统对裂隙入口处的渗滤效应进行实时观测。利用压力流量监测系统对注浆试验过程中的注浆压力以及累计流量进行自动记录。运用自主设计的微裂隙注浆可视化试验系统，对微裂隙中的水泥浆液渗滤过程进行试验研究。采用3种水泥浆材(超细水泥Ⅰ、超细水泥Ⅱ和普通水泥)，研究在注浆压力2.0 MPa、水灰比1.0的条件下，不同水泥颗粒粒径大小在不同裂隙开度下的浆液渗滤效应。通过试验发现，当裂隙开度较小时，在裂隙入口处形成了完整的半圆拱形滤饼;随着裂隙开度的增加，在裂隙入口处形成断续分布状滤饼;当裂隙开度增加到无渗滤发生时，裂隙入口处仅残留少量水泥颗粒附着物。通过试验获得了3种水泥的最小可注入裂隙开度大小bmin和最小无渗滤裂隙开度大小bcrit:超细水泥Ⅰ的bmin和bcrit分别为80和280 μm;超细水泥Ⅱ的bmin和bcrit分别为100和300 μm;普通水泥的bmin和bcrit分别为140和310 μm。研究结果发现水泥粒径的减小对最小可注入裂隙开度大小的影响较大，但对最小无渗滤裂隙开度大小的影响较小。结合渗滤趋势k值，发现随着水泥粒径的减小，相应的kmin和kcrit值会随之增加，水泥浆液更容易在裂隙入口处发生渗滤，这是因为超细水泥比表面积更大，水泥颗粒间易发生团聚。

来源：2020年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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