文摘

灌浆总是用于矿山堵水、强化,和其他灾害预防项目。泥浆在岩石破碎的扩散机制是受地质环境和泥浆性能的影响,应披露和更好的特点。基于两相流扩散理论,考虑流动的水泥浆扩散模型的条件建立了一个阻塞区域断裂带在一个案例中,来自中国。在灌浆扩散计算两相流模型的可行性进行了分析。动态水环境中的扩散模型进行了研究,和扩散范围与时间不同灌浆Zhangji煤矿是探索的领域。多灌浆孔的优化方法,提出和讨论了水流的影响。结果表明,泥浆扩散计算两相流模型与实验研究是可行的和一致的。动态水可以改变传统的圆形扩散浆状态,但其模式是椭圆形和叶类型。有不同的穿透距离的方向,和典型的灌浆上游侧和空洞。进行了单孔灌浆时,可以实现预定的价值高度范围,但只有约15米因为水流,不能满足要求。 The optimization scheme of grouting was put forward, which adopted multiple grouting holes in the long side, and grouting in different directions and periods to avoid the possible problems of multihole intersection. The rationality and effectiveness of the proposed optimization method were verified through the calculation of water yield and analysis of cement composition from the drilling core in the grouted zone. In the grouting process, the water flowing has double effects, which has a significant role in promoting and scouring along the flow direction, but there is a significant weakness in the side diffusion. It is very important to realize the rational use of the dynamic water through the optimization scheme. This study is an important basic work of grouting mechanism, and it is expected to promote the development of grouting technology and application of two-phase fluid-solid coupling theory.

1。介绍

作为主要的能源资源,煤炭是广泛用于发电、供热、钢铁等工业生产。中国非常依赖煤炭能源的地质条件多煤少油。考虑到更高的效率和资源枯竭,煤炭开采往往是开采深度和有限的复杂地质条件和开采技术,冲击矿压等事故,瓦斯爆炸,突水,屋顶经常发生(1- - - - - -5),严重威胁安全生产。因此,必须采取相应的预防和控制措施来保持矿业,如被迫屈服,瓦斯抽放,bolt-grouting [6,7]。治理地质骨折、注浆已广泛应用于采矿工程、隧道工程等重大建设项目(8- - - - - -10]。灌浆过程是将水泥或其它泥浆注入与注入螺栓的结构,这将阻止骨折和水泥的身体达到密封和强化11]。特别是在矿井底板承压水的威胁,灌浆、排水的综合方法成为关键技术,确保矿山的安全生产。因此,灌浆设备、材料,他们的流动机制有深入研究12- - - - - -15]。

灌浆工程是一个持续的和复杂的过程。骨折,泥浆是由外部压力和扩散。扩散范围是保证其质量的关键,这是受到泥浆的性质的影响,流动通道和地质矩阵(16]。灌浆浆显示了各种流体与不同的水力特性,适用于不同的施工条件17- - - - - -19]。满足高质量工程的需要,研制了许多化学泥浆以防止泄漏,这通常是由牛顿流体特征。然而,水泥通常用于煤矿的堵水。水泥的流动特性与温度和水灰比( ),它可分为牛顿流体( ),宾汉流体( ),和幂律流体( )(20.,21]。浆的流型在扩散中发挥着关键作用,计算中必须考虑灌浆。牛顿的水泥浆类型总是用于煤矿骨折堵水完全密封,可注入灌浆设备断裂区。因此,牛顿浆液的扩散过程裂缝已被广泛研究,但还需要进一步的研究,以满足工程需求(15,22]。

传统的研究是计算一个泥浆流体的参数navier - stokes方程(NS方程)和达西定律,可以用来估计实际工程消费(23- - - - - -25]。很难满足灌浆过程参数的实际需要由传统简单的公式计算。因此,研究灌浆机理和方法仍然需要进行深度。作为灌浆的基础建设和研究,许多研究已经开展的泥浆扩散单排骨折。泥浆的压力分布和最终范围扩散在断裂派生的简化断裂二维平滑和nondeformable Wittke和Wallner [26]。Funehag和Gustafson发达的渗透模型一维灌浆流动通道与简化参数计算渗透硅溶胶的长度(27]。埃尔塔和Stille简化了硅解决方案和巩固了灌浆平面断裂通道流动,分析了二氧化硅溶液的流动和水泥使用杜松子酒下的宾汉型方法,并建立了一个分析的系统表示灌浆扩散和时间之间的关系(12]。基于通用流变宾汉模型,Funehag和刺研究了灌浆扩散在一个断裂(28]。为了真正反映和模拟站点的实际情况,地质的复杂性,交错,起伏骨折被认为是在灌浆计算。μ等人研究了粗糙度的影响,倾角,耦合程度上泥浆扩散基于单一粗糙骨折模型(29日]。杨等人模拟单一粗糙的岩石的断裂与自行设计的隧道模拟装置(30.]。泥浆扩散过程的数值模拟在一个没有外部环境干扰的单板骨折可以进行了。研究内容可以促进灌浆技术在工程的应用和发展。然而,浆液扩散范围的准确描述,特别是考虑到外部环境,如流水,仍然需要进一步的研究。

灌浆的外部环境是复杂的,灌浆是经常进行的水堵塞,所以有明显的动水注浆过程中的干扰,很多研究已经进行的深度。基于实验、隋等人建立了泥浆扩散模型在单排骨折动水的影响,研究了密封效果的分布特征条件下的水流(31日]。杨等人分析了多种因素对浆液扩散的影响和密封性能的裂缝灌浆扩散在水环境32,33]。王等人指出,泥浆渗透在流水下空间异质性和泥浆水洗下的力学行为进行了研究通过构建一个粗糙的岩石断裂模式34]。郭等人建立了裂缝流灌浆的理论模型,推导出注浆扩散轨迹与流水的流线方程基础上考虑边界条件,并分析了边界效应的影响在灌浆扩散法(35]。刘等人在粗糙的岩石裂缝模拟流水灌浆过程通过一系列物理模拟测试和研究了泥浆成分含量在灌浆的影响流体压力和堵塞效应(36]。水流水力特性有着重要的影响,如压力分布和渗透率砂浆的断裂37]。当水泥砂浆块水流,水流也有多个对水泥浆的影响,如冲刷、稀释,促进扩散。准确描述这个过程的优化具有重要意义灌浆过程和设计。

有显著差异属性和水泥浆和水之间的流动模式。这不是一个单液水泥浆扩散,但浆取代裂隙水流的过程。因此,泥浆扩散可以被视为一个两相流过程的泥浆和水。两相流理论,有两种方法来追踪两相流界面:水平集方法和相场方法(38]。使用这两个方法,我们可以得到的比例计算的两种流体域和得到相应的水力参数。泥浆和水的两相驱动扩散可以解决的水平集方法。通过这种方法,有效扩散特点,水泥在水流的作用下,尤其是流水的情况下,可以获得(37]。获得的结果通过跟踪两相流的扩散边界可以用来分析裂纹边界的影响,对灌浆水速度,和其他因素。同时,在不同情况下可以提出相应的解决方案以满足实际工程的需要。

基于计算流动方程和两相流水平集方法,本文开展的研究工作。COMSOL用于构建泥浆扩散模型的骨折,和动水泥浆扩散特征研究了基于CFD模块。结合工程规模的扩散特点,提出了相应的解决方案,以更好地满足采矿工程的需要。

2。工程案例

2.1。采矿和地质条件

目前的分析基于Zhangji煤矿采矿和地质条件的淮南城市Panxie矿区,如图1。我分为两个层次和20矿区。矿井集中在第一级生产在-492和煤炭开采三组,B和c的雷区地区地层在第四纪沉积先后从上到下,叔,二叠系、石炭系、奥陶系、寒武纪,开采煤炭驻留在二叠纪。的大部分缺点Zhangji矿区是正常的缺点,和罢工主要是确定的。更发达的故障将影响工作面连续推进。矿井水由新生代松散孔隙含水层,二叠系砂岩裂隙含水层,石灰岩岩溶裂隙含水层。

主要水危害矿山开采的石灰石,采空区水、煤层砂岩裂隙水,新生界松散层水,其中石灰石水1 #煤矿的主要威胁来源。煤矿是直接威胁到石炭系灰岩含水层在地板上。奥陶系石灰岩含水层一般煤矿不构成直接威胁,但它可以通过水进行断层和间接威胁到隐藏的沉降柱。

2.2。潜在的危险在采场底板突水

不透水层的平均厚度约17米。灰岩承压含水层开采的重要水源。根据驾驶道路中的多个缺点暴露,可能发生滴矿业的脸。水需要采取有针对性的控制措施的影响下采矿扰动。,2018年4月,11 #导向长钻孔的-600煤炭矿区排水巷道出现涌水330米深度。初始水量约为3米³/小时。所有的钻杆都退出后,稳定的水量是220米³/ h,水温为40.5°。为了进一步确保安全的采矿、表面大功率时频电磁勘探和三维地震勘探是用来解释和完善矿区地层,如图2。

检测到敏感地震属性的叠前深度偏移资料。下面的区域水出口呈现属性异常,它反映了地层的连续性差、可能包含地质异常体。地震多属性检测结果提取切片底部边界的太湖灰色。有一个椭圆最大负曲率属性异常附近地区出口点。最小相干属性的低值异常提出了“X”带状路口,可疑的共轭剪切断裂。结合钻孔勘探的结果,结果表明,异常体是一个断层破裂带,而且可能有当地断层交点附近的地层沉降。椭圆不良地质的身体全长约53米,宽35米。因此,有必要进行灌浆项目在该地区和强化水关闭阀和疏水降压,减少在断裂的断层突水的危险。

2.3。灌浆过程

灌浆过程主要依赖于地面注浆站向地层注入水泥浆,如图3。水灰比将改变水泥的特点(21),因此应选择适当的水灰比泥浆现场。灌浆孔的最大直径为350毫米,平均为250毫米。的普通硅酸盐水泥灌浆材料水灰比1.2 ~ 1.7没有早期的硬化剂。根据先前的研究结论,小后第一个高比率的原则,结合连续和间歇灌浆后注浆工程。阻止泥浆注入孔的灌浆方法,分段向下水平分支孔或灌浆,采用。

3所示。方法

当煤炭和其他矿产资源利用,含水通过透水通道工作面临灾难导致容易侵入岩石采场,结果从地质断层和结构的飞机。当灌浆用于阻止水在断层破裂带,泥浆经常传播有两种形式:(1)多孔介质:在岩石的地方严重破坏,水泥浆的流动近似球面扩散模式在外部压力下,如图4(b);和(2)平面断裂:有限的岩石墙壁,近似径向扩散将发生在主要集中在灌浆洞结构的飞机或透水通道(39),如图4(a)。为了简化研究,提高工程的普遍性要求,复杂的工程问题通常转化成二维简化模型,它有更好的代表性(40]。所以,灌浆工程可以简化为二维模型,如图4(c)。

注浆堵水是一个扩散过程的地下水裂缝位移,这通常是在堵注满水,加固工程。浆有阻碍地下水流动时的反应。在忽略其他因素的情况下,完全混合后的泥浆可以认为是单相流。灌浆工程受到水的本质上显示了煤泥水两相流。

3.1。径向流浆

骨折中的泥浆流是由质量和动量平衡方程。基于NS方程、控制方程的单相骨折可以给出如下(29日,41,42]: 在哪里泥浆密度,是时间,流速,的压力,是剪切应力,是重力压力。化学物质如聚氨酯可由牛顿流体模型。剪切应力可由几种类型,说明: 在哪里剪切应力张量,幂律系数,泥浆粘度,幂律指数,是屈服剪切应力,剪切速率可以通过吗

基于 常用的工程,使计算简化,也有一些假设:(1)泥浆和地下水都是牛顿流体不可压缩(2)重力和惯性的影响可以忽略不计(3)孔径比横向尺寸小得多。

单相的质量方程的牛顿流体可以简化为同质性骨折

3.2。两相流

灌浆过程包括非混相两个液体泥浆和地下水的骨折。外部条件的径向裂缝灌浆期间改变了封闭的水。在位移流,它们之间的一个接口,可以跟踪相输运方程。水平集方法可以用来跟踪接口(38),和一个接口方程可以给出如下: 在哪里是水平函数,仅参数,界面厚度控制参数。两相流的控制方程可以给出的情商。6)。 在哪里是体积力,是密度,是密度,是表面张力可以通过情商。7)。 在哪里表面张力系数和吗是单位正常的界面。

3.3。地下水的骨折

渗透形成的地下煤矿通常可以分为采空区水、地表水,承压水,等,和地板很容易由承压水突水灾难。在中国,石灰石地板水开采控制是一个关键问题,尤其是对于斯特普与透水通道等缺点。在地层高压下,水流入工作面通过裂缝或潜在地质的身体。也就是说,裂缝是装满水的速度和压力。从最初的阶段,灌浆取代地下水流动和熊的反应。的压力梯度和流量是情商。8)。 在哪里地下水的压力,灌浆压力,是传播半径。

灌浆压力应大于地下水压力扩散。当灌浆压力或速度小于地下水,0距离流将发生逆转的方向扩散,导致灌浆失败,甚至突水事故。因此,必须考虑地下水水力参数的大小和方向在注浆堵水,它是一个重要的参数影响扩散。

4所示。结果

4.1。灌浆计算

流体的计算可以通过一些软件,和COMSOL软件可用于multifield-coupling计算领域,涵盖流体流动、传热、结构力学等物理领域。流和扩散可以计算基于流动方程和耦合方程在计算流体动力学(CFD)模块。

根据先前的研究,模型可以简化为一个二维模型,如图5。注浆扩散模型是建立在COMSOL,这有两种中间的孔边界的边界和开放边界的四个面,和中间的边界有null元素形成的灌浆孔布尔运算表示。两者之间的区域边界的计算域流体扩散 。流体域分为15525个元素,near-boundary地区灌浆孔密实。注入孔的入口模型计算泥浆:砂浆的流量 ,泥浆的粘度 ,和泥浆密度 。边界是出口:出压强 。最初的流体域包含流水:水的流量 ,水的粘度 ,和水的密度 。根据两相流的计算原理,初始区域水流,这是一个默认;泥浆流入流从fluid-2灌浆孔。两者之间的界面液体的体积比和压力可以追溯到fluid-2实现时变特征的动态扩散痕迹。

以下4.4.1。流水的影响

描述水流变化对灌浆扩散的影响,数值模拟分析了在两种条件下浆液扩散界面(没有水流,水流),如图6。相比之下,结果表明,浆的扩散半径在任何方向随时间没有水流的影响,提出了一个标准磁盘扩散模型。随着时间的推移从T1、T2、T3,扩散半径变化均匀,这与实验结果是一致的,如第一个图所示6 (c)。当灌浆的扩散受到水动力条件下,灌浆在每个方向上的扩散状态显然是不同的。首先,它不再是对称的破坏与灌浆洞为中心在X方向上,但两种扩散半径 与灌浆孔为中心。随着时间的推移和两者的区别。与此同时,它可以发现扩散半径上游方向不随时间变化的。以灌浆孔为边界(Y方向),有一个明显的空白区注浆浆液扩散逆流。然而,在下游方向,T3的扩散已经完成。在Y方向上,最大扩散半径浆液扩散半径在初始状态基本上是对称的灌浆孔为中心。随着时间的推移,T2,灌浆孔周围的扩散半径并没有明显增加。但最大扩散半径沿着流动方向扩散,使泥浆扩散状态椭圆形扩散。在Y方向上边界地区,附近有一个对称扩散白人乐队。在T3,最大扩散半径在Y方向不再是显而易见的。当泥浆第一次扩散边界在X方向上,泥浆从X扩展边界Y方向,和空白的乐队在Y方向上开始逐渐填满的边界。

同时,为了验证仿真结果的合理性,选择先前的研究结果来验证。通过比较前面的实验结果,可以发现,两相流理论计算的结果与实验结果一致,如图6 (c)。然后进一步表明,扩散过程和扩散有显著差异的泥浆条件下不流动水和流水。两相流的时变模型可以用来模拟泥浆扩散及其时变过程。

4.1.2。从体积分数在扩散跟踪

根据注浆工程的设计,水泥砂浆的水灰比0.8:1到1.5:1,这种泥浆的水力特性是牛顿类型。假设单板骨折周围的泥浆扩散和取代水流。设置水流速度是0.004米/秒,灌浆孔直径是0.35米。当灌浆浆的平均速度是0.03米/秒,水灰比是1:1,灌浆浆液的密度是1400公斤/米³。测试粘度测量的平均约0.04 Pa。为了更好地代表水泥浆在计算域的时变特性,实时的范围50% - -100%的比例液2(水泥)选择描述其扩散,结果如图所示7。0.5 h内扩散计算,扩散跟踪几乎没有区别,双方沿着流动方向。这时,下游扩散距离是9.5米,和双方的最大扩散距离约7米。在1 h,它在下游方向扩散约20米,两边和最大扩散距离是大约10米。1.5 h,下游方向蔓延超过25米,和双方的最大扩散距离约12米。2.0 h,下游方向蔓延超过30米,和双方的最大扩散距离约13米。时间为3.5 h,泥浆达到左出口边界,并转移到双方扩散计算。同时,回流将蔓延至大部分地区。在这个过程中,泥浆增加迅速沿着流动方向,但没有泥浆扩散回流的方向。在扩散区下游两岸的流,泥浆的范围增加缓慢。

从数值计算可以看出,地下水的影响下,泥浆基本上达到30米的扩散半径大约3个小时,但这只是约15米。结果表明,存在巨大差异的扩散距离泥浆骨折,和叶式扩散模型需要中间的一行中间的灌浆孔最大扩散距离。随着时间的推移,注浆浆液扩散到下游边界时,泥浆开始扩散。灌浆地区受水影响速度,泥浆扩散路径是不规则的,基本上没有泥浆上游侧的灌浆孔。在相当一段时间,泥浆在单个孔的扩散范围主要是沿着流动方向,所以它不能由泥浆和逆流区。根据解释的地质情况下,结构的宽度约52米。因此,在宽度方向上可以实现扩散,和三个灌浆孔可以建立在长度方向上达到注浆堵水和加固的目的。

4.1.3。灌浆压力和简化流区

为了清楚地了解水流之间的交互和泥浆在扩散过程中,选择绝对压力和流线分布的计算,结果如图所示8。恒定的速度影响泥浆的灌浆孔,流体的流线可以分为三个分布特征。O1群地区流线是发散的,有典型的弧角和断点。O2地区,简化向左延伸从灌浆孔,通常浆液的扩散区。O3地区流线扩展最初从左向右,和偏转横扫O1群地区的地区。这三个阶段的变化趋势反映泥浆和水。它可以发现浆逆流地区失踪的原因是,简化分离的界面,如图8(一)。

当泥浆流体注入灌浆孔的流场,它会干扰原水压场和简化,如图8(b)和8(c),当位移流浆注入后不断扩散,流线的曲率方向逆流一边将扭转,如图8(c),简化灌浆压实。同时,下游的压力分布的灌浆孔变化明显与浆液的扩散,而不改变上游侧的压力分布。有一个大的流体压力场在泥浆和水之间的界面,和信封面积较大的压力是泥浆的扩散区。因此,煤泥水界面的边界最大压力分布、特征和浆液扩散范围可以通过灌浆压力在两相流模型。

4.2。灌浆过程控制

4.2.1。准备灌浆孔设计的优化

根据骨折的泥浆扩散机制与动态水工程规模,如果单孔灌浆过程中实现破碎的灌浆区域,浆液扩散距离很难满足灌浆需求,因此有必要采用多孔multisection灌浆施工方法。根据数值模拟结果,当灌浆操作很长一段时间,有明显的优势水流的方向。然而,有明显的灌浆空洞的方向上游流和双方,所以这个功能时应该考虑安排灌浆孔,如图9。当两个以上的灌浆孔扩散在水流下,预灌浆区域的复杂性和弧区O1-O3扩散跟踪,如图8(一)被认为是。有泥浆损失区域弧角交叉区域的扩散区域,和裂缝的尖端领域扩大上行的可能性,进一步渗透。

针对区域扩散问题引起的多个灌浆孔,以下提出优化方案:(一)所有灌浆孔应安排接近水的摄入量以确保所需的断裂带的主要扩散区域,和泥浆扩散可以覆盖所有地区在垂直方向,如图9 (c)(b)在该地区除了单孔浆液的扩散范围,第二个灌浆孔是在考虑其扩散半径的前提下安排在这个方向,确保两个灌浆孔的扩散范围交叉。同样,第三个灌浆孔是安排实现完全覆盖整个地区的泥浆在这个方向(c)由于水流对浆液扩散的影响,灌浆孔的布局不采用统一的高度协调价值水流的方向但是应该呈现交错布局高度,使一个或两个灌浆孔产生较大的灌浆扩散痕迹。灌浆区域将涵盖失踪的电浆(d)过去的灌浆孔,由于之前已完成的部分裂缝灌浆洞堵塞,它显示了广泛的扩张在低水流速的影响;然后深层渗漏充填灌浆可以完成,如图9 (c)。

4.2.2。灌浆工程

根据仿真结果,考虑到危险地区的地质分布,平面的长度和宽度约52米、30米,并进行了灌浆封堵水导电结构(Y1 ~ Y2图10 (b))。三个灌浆孔排列在灌浆施工的长边,如图10 ()。泥浆扩散的范围应该超过52米长度和30米宽。其中,主洞IH-1位于藏水通道,控制范围是C₃^{3 - 1}~ C₃¹¹(-694米)。灌浆孔IH-2位于北部的主洞,范围和深度是C₃⁹(-655米)。灌浆孔IH-3位于南部的主要洞,范围和深度是C₃⁶- c₃⁹,如图10 (b)。每个钻孔交错在空间的位置。

根据前面的裂缝水泥浆的流动机制,狭窄的裂缝的缺点在低压灌浆和扩散范围的分布特征在动水条件下,灌浆阶段注入的空间。首先,主洞(IH-2)用于不断向地层注入水泥,和预期灌浆效果如图9。然后,灌浆孔IH-3用于泥浆注入到地层深处,同时,它的角色在IH-2密封nondiffused裂缝。最后,灌浆孔IH-1用于石灰石11 #注入液体的扩散范围扩大工作面附近的水泥,提高岩层的强度和紧密性。根据数值模拟的结果,每个钻孔在其控制地区通过不断注入超过2小时达到预定的扩散范围。同时,主洞是用来密封破碎区域顶部的部分,和堵水效果。

4.3。验证控制灌浆效果和水

在-600米灰排水巷道西3号矿区金矿Zhangji, 11 #井的水位定向长钻孔是C₃³较低的石灰石。废水是奥陶系灰岩水的水源。因此,确定治疗目标层C₃³~ C₃¹¹灰块水出口通道。如果水的输出验证孔小于3米³/ h,它表明,灌浆效果是可行的。中小断层和裂缝的分布从地质调查获得基于灌浆孔的连通性;从10.08提出了钻孔和实现。地板的有效密封水地区截面封闭灌浆后实现。一个节段密封采用灌浆方法(七段)处理地板的疏水性。实时的观察孔H-11 #透露,涌水量减少到7米³第三灌浆后/ h,然后继续降低为0,如图11。进一步验证的影响灌浆方案,几个检查孔被安排在灌浆的上层部分断裂区,如th) #。基于图11重复灌浆,水流在测试孔保持在一个稳定的小值后灌浆(12.15)。

进行取心的隧道后,发现灌浆静脉是广泛分布的。主裂缝组成的宽、窄裂缝里满是水泥和多级灌浆后压碎岩合并,如图12。基于研究发现,原理可以解释为改变水泥浆液的扩散在上级伪劣裂缝和填充下裂缝与灌浆塞达到封堵裂缝的影响条件下的低水的压力。定向长钻孔在巷道是35米远离相邻孔灌浆分支。许多水泥岩屑被发现在长钻孔的施工,这表明,灌浆的扩散范围不小于35米。

5。讨论

基于这项研究,水流的影响泥浆扩散起着重要的作用。因此,五组数值试验旨在讨论水流对泥浆的影响机制。在数值计算中,默认的泥浆入口速度是0.03米/秒,和其他属性符合本文的研究基础。计算模型的大小 。获得的设计方案和数据表中所示1。

处理后的数据,它可以发现随着时间的增加,水的流量有一个良好的促销效果的泥浆沿流动方向在一定时期内,也就是说,它基本上线性增加,如图(13日)。高水速度,此外,模型中扩散边界将达到。我们也知道,34]水流冲刷和稀释效应在泥浆的扩张,这是不利于裂缝上的泥浆的密封效果。甚至在某些情况下,会有泄漏,错位的灌浆和其他事故。与此同时,旁边的灌浆区域,浆液的扩散范围增加慢慢地随着时间的推移,如图13 (b)。泥浆增长斜率在不同条件下浆液扩散范围。通过比较,可以发现斜率变化率增加线性流下游一侧。然而,泥浆扩散速率的降低线性流,如图13 (c)和13 (d)。有三个不同的泥浆的影响下水流状态:第一,增加水的速度有很大的线性沿着水流对浆液扩散的影响。其次,它有一个线性抑制效应泥浆扩散。然而,它没有影响反向流浆。因此,它是非常重要的协调水流速和水泥浆扩散之间的关系,特别是水流的优势可以实现通过修改灌浆洞。

在实际的灌浆操作,动态的影响水是伟大的。除了开发新的灌浆材料、灌浆孔之间的空间关系和岩石裂缝应不断优化。通过合理使用水流对浆液扩散密封应该减少其负面影响,及其在泥浆扩散应发挥积极作用。尤其是能源生产的煤矿,普遍采用水泥基浆。所以,灌浆孔的合理布局变得动水条件下的一个至关重要的因素。本文的研究目的是这个。这项研究是进行基于模型的开放边界条件和两相流理论。然而,在实际工程应用中,仍有显著的固耦合。流固耦合的影响,未来的研究工作将集中在两相流固耦合泥浆的扩散机制。本研究的内容可能是一个重要的基础灌浆的扩散机制,它将发挥重要的作用在促进灌浆技术的发展和两相流和流固耦合理论的发展和应用。

6。结论

在这项研究中,针对的问题不清楚所面临的灌浆过程的扩散机制和优化打破地区灌浆工程情况下,煤泥水的灌浆机理接口代表扩散跟踪研究了基于两相流理论,和浆液的扩散特征揭示了动水条件。以下可以从当前的研究得出的结论。

传统的基于NS方程单流式模型不准确预测浆液的扩散范围。因为外部环境的流水在灌浆地质的身体,砂浆的界面特征和流体性质和地下水在灌浆过程不同。泥浆的径向流和裂隙水流对泥浆和水可以用来建立方程流,分别。考虑界面的阶段特征,建立了两相流计算模型,水平集方法是用来跟踪泥浆和水之间的界面。浆液的扩散范围的特点是体积比50% - -100%的浆。与实验结果相比,两相流研究泥浆扩散的可行性验证。

在动态水环境下,浆液的扩散形式变化是由于水速度的影响,而不再是一个简单的平圆形失败。相反,它提供了一个“椭圆”或“叶子”扩散模式以灌浆孔线为轴,发展扩散的“半椭圆形的”模式。不再是一个标准的扩散半径,但不同的扩散距离向四面八方扩散。有一个最大的扩散距离沿着流动方向,随着时间的推移和它增加显著。扩散距离的第二位,随着时间的推移慢慢增加。相反,扩散范围在上游端不扩大一定距离后,有一个大的扩散白色腰带。

基于地球物理勘查工程灌浆面积测量的数据情况下,泥浆扩散建立的计算模型。根据体积分数的比例,扩散形状和扩散距离的泥浆在不同时期进行了分析。提出了灌浆速率下,灌浆后可以完成预定的距离内连续灌浆时间超过3个小时,一般和横向扩散距离约15米。同时,煤泥水相互作用下的流线分布特征进行了分析,灌浆压力是用来描述泥浆扩散痕迹。

根据泥浆的扩散机制和空区分布特征的单孔灌浆,灌浆孔设计的优化方案提出,在灌浆和灌浆机制应用Zhangji矿。灌浆工程的合理性和有效性验证了水流入该地区的实时监控和提议的核心钻探灌浆区。此外,灌浆机理和优化设计的正确性在两相流计算验证了。浆液扩散距离的变化特征与不同的流速,灌浆研究和技术优化未来的动态水环境进行了讨论。两相流耦合模型下的泥浆扩散机制将进一步研究。

数据可用性

数据请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作进行的支持安徽省自然科学基金(2008085 me145),国家科学基金会(批准号51879041),中国的中央政府安徽省引导本地开发项目(2019 b12030027),和安徽科技具体项目(17030901023)。