[發(fā)明專(zhuān)利]一種巖土漿液膠結(jié)再生頂板特性時(shí)空分布預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111006145.9
• 申請(qǐng)日: 2021-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113720683B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張冰;王鵬;王漢鵬;鄭瑞階;余國(guó)鋒;邢嘉鵬;于欣平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發(fā)明公開(kāi)了一種巖土漿液膠結(jié)再生頂板特性時(shí)空分布預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，其技術(shù)方案為：對(duì)純漿體試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，得到再生頂板強(qiáng)度上限；對(duì)排水壓實(shí)條件下注漿體試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，得到含水率對(duì)注漿體的強(qiáng)度影響規(guī)律；對(duì)不排水壓實(shí)條件下注漿體試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，得到壓密效應(yīng)對(duì)注漿體的強(qiáng)度影響規(guī)律；對(duì)破碎巖體進(jìn)行注漿加固相似模擬試驗(yàn)，得到注漿模擬地層含水率數(shù)據(jù)；根據(jù)再生頂板強(qiáng)度上限、含水率對(duì)注漿體的強(qiáng)度影響規(guī)律、壓密效應(yīng)對(duì)注漿體的強(qiáng)度影響規(guī)律和注漿模擬地層含水率數(shù)據(jù)，建立注漿體力學(xué)特性時(shí)空分布預(yù)測(cè)模型。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巖土類(lèi)注漿材料注漿加固物理力學(xué)特性的準(zhǔn)確評(píng)估預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其涉及一種巖土漿液膠結(jié)再生頂板特性時(shí)空分布預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，煤層采空區(qū)破碎巖體很多都采用黃泥等巖土類(lèi)材料加固，其優(yōu)點(diǎn)為在注漿加固的同時(shí)兼有防火作用。破碎巖體注漿后強(qiáng)度主要來(lái)源于巖土類(lèi)漿液在破碎巖體孔隙、裂隙中滲流充填，并通過(guò)黃泥本身的固結(jié)排水作用，與破碎巖體形成密實(shí)穩(wěn)定的膠結(jié)體。為了評(píng)估破碎巖石注漿膠結(jié)體的性能，目前對(duì)于注漿加固技術(shù)、注漿效果檢測(cè)等方面的研究已取得不少的成果。在采空區(qū)或冒落破碎巖層進(jìn)行注漿充填后往往采用布置監(jiān)測(cè)網(wǎng)、物探、鉆探取芯等手段，并通過(guò)對(duì)取得的破碎巖石膠結(jié)體進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)、電鏡掃描觀察、X射線(xiàn)衍射圖譜成分等方法對(duì)注漿體強(qiáng)度和注漿效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，但這種檢測(cè)方法需要在注漿治理一段時(shí)間后進(jìn)行，耗時(shí)較長(zhǎng)，且若注漿效果達(dá)不到預(yù)期，再通過(guò)改變漿液性能參數(shù)或灌漿工藝進(jìn)行補(bǔ)充注漿，則工期會(huì)大大拉長(zhǎng)。因此，就需要在注漿前，采用一定的試驗(yàn)方法對(duì)注漿加固后破碎巖石膠結(jié)體的強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)估計(jì)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，針對(duì)采空區(qū)注漿加固治理效果的預(yù)測(cè)方法有很多，例如：現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種用于模擬老采空區(qū)注漿效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提前對(duì)老采空區(qū)注漿情況進(jìn)行室內(nèi)的相似模擬，通過(guò)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后注漿結(jié)實(shí)體強(qiáng)度，達(dá)到對(duì)注漿加固效果進(jìn)行預(yù)測(cè)的目的。但其在進(jìn)行注漿采空區(qū)的相似模擬時(shí)，僅考慮了破碎巖體粒徑級(jí)配、垮落帶高度等體積比例縮尺，未考慮注漿加固時(shí)間、垮落注漿地層空間分布等相似因素，僅通過(guò)制備成型注漿結(jié)實(shí)體試件，并測(cè)試物理力學(xué)性質(zhì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬注漿地層不同時(shí)間、不同空間分布下破碎巖體注漿加固后物理力學(xué)特性的真實(shí)預(yù)測(cè)。

現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種評(píng)價(jià)不同因素對(duì)破碎巖體注漿加固效果的模擬實(shí)驗(yàn)方法，其通過(guò)對(duì)影響注漿加固效果的各因素設(shè)計(jì)不同水平的正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)各因素進(jìn)行全面的研究；但該方法針對(duì)的是水泥類(lèi)注漿材料，其正交實(shí)驗(yàn)設(shè)置的大部分強(qiáng)度影響因素對(duì)于黃泥等巖土類(lèi)注漿材料并不適用，其研究獲取的影響因素參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)系也無(wú)法應(yīng)用于巖土類(lèi)材料注漿加固地層物理力學(xué)性質(zhì)的評(píng)估預(yù)測(cè)。

現(xiàn)有技術(shù)還公開(kāi)了一種采空區(qū)滿(mǎn)管注漿及效果實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其根據(jù)定量檢查評(píng)判注漿效果的系數(shù)指標(biāo)，精準(zhǔn)的對(duì)采空區(qū)注漿效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。但該方法對(duì)采空區(qū)注漿效果的檢測(cè)主要針對(duì)的是灌漿量、漿液滲漏填充位置高度等參量因素，并未涉及地層注漿加固后物理力學(xué)性質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)注漿強(qiáng)度的預(yù)測(cè)存在以下問(wèn)題：

(1)現(xiàn)有的方法針對(duì)的都是水泥類(lèi)注漿材料，由于加固機(jī)理不同，其強(qiáng)度預(yù)測(cè)機(jī)理與手段不適用于黃泥等巖土類(lèi)注漿材料；

(2)現(xiàn)有方法在短時(shí)間內(nèi)僅可預(yù)測(cè)破碎巖體的短時(shí)(7-30天)加固強(qiáng)度，無(wú)法預(yù)測(cè)破碎巖體長(zhǎng)時(shí)(1-10年)加固強(qiáng)度；

(3)現(xiàn)有方法主要針對(duì)注漿加固成型后的膠結(jié)體強(qiáng)度，無(wú)法開(kāi)展注漿加固過(guò)程(不同注漿體成型階段、不同時(shí)間梯度)的強(qiáng)度演化預(yù)測(cè)；

(4)現(xiàn)有方法僅可預(yù)測(cè)注漿加固地層的整體強(qiáng)度，無(wú)法對(duì)不同空間分布下大采高破碎巖層或采空區(qū)的注漿加固強(qiáng)度展開(kāi)預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種巖土漿液膠結(jié)再生頂板特性時(shí)空分布預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，通過(guò)不同壓實(shí)時(shí)間破碎巖體注漿加固試驗(yàn)及巖土類(lèi)漿液注漿體強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土類(lèi)注漿材料注漿加固物理力學(xué)特性的準(zhǔn)確評(píng)估預(yù)測(cè)。