超细硫铝酸盐矿物基注浆材料的实验研究与工程应用

摘要

随着煤炭开采深度日益增加，软岩巷道支护问题逐渐显现。注浆技术可以从本质上改善围岩性质，已经成为软岩巷道的一种行之有效的支护方式。注浆材料是注浆技术中重要组成部分，其性能好坏直接关系到注浆支护效果。
　　在简要分析总结了目前注浆材料研究现状的基础上，对超细硫铝酸盐矿物基注浆材料的浆液流变性能和力学性能开展了深入研究，并进行了工程应用。得到如下结论：
　　（1）对注浆材料浆液流变性能进行实验研究，采用回归分析法处理数据。对于黄料而言，掺加乳胶粉、水灰比≤1.2、减水剂掺量≤2.0％、缓凝剂掺量≤1.5%，浆液粘度均随时间呈指数函数增长，细度越小，粘度增长越快；增大水灰比或外加剂掺量，粘度随时间呈线性函数增长。对于白料而言，水灰比≤1.5、减水剂掺量≤1.0%，浆液粘度随时间呈线性函数增长；普通细度、增大水灰比或减水剂掺量，粘度随时间基本保持不变；早强剂 A、B、C的加入分别使得浆液粘度随时间呈线性函数、指数函数和对数函数增长。
　　（2）注浆材料水化反应生成大量 AFt，存在少量的AFm。峰值应力随着龄期延长而逐渐增大；增大水灰比，峰值应力降低；减水剂和缓凝剂的加入降低了早期峰值应力，提高了后期峰值应力；早强剂的加入均显著提高了早期峰值应力，但后期峰值应力倒缩；乳胶粉的加入降低了峰值应力，增大了峰值应变。掺加适量的矿物掺合料可以改善材料的后期强度，粉煤灰、硅灰和矿粉最优掺量分别为10%、5%、5%。
　　（3）现场工业性试验表明，采用该注浆材料加固软岩巷道可以取得较好的支护效果。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2软岩巷道支护研究现状

1.3注浆支护技术研究现状

1.4研究内容与技术路线

2实验原料与实验方法

2.1实验原料

2.2测试手段与实验方法

3注浆材料浆液流变性能研究

3.1材料细度对浆液流变性能的影响

3.2水灰比对浆液流变性能的影响

3.3外加剂对浆液流变性能的影响

3.4本章小结

4注浆材料力学性能研究

4.1注浆材料水化反应定量计算

4.2注浆材料应力应变分析

4.3矿物掺合料对注浆材料强度的影响

4.4注浆材料固结煤岩体强度分析

4.5本章小结

5现场工业性试验

5.1巷道地质情况及支护现状

5.2注浆参数设计

5.3注浆工艺过程

5.4注浆过程存在问题及改进

5.5支护效果观测

5.6本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

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