煤田地质与勘探

作者：陈军涛, 周浩宇, 喻军健, 李果, 范铭今, 李露, 王云昊,

关键词：煤矿, 裂隙数量, 注浆加固, 渗流特性, 数值模拟, 破裂特征, 灾害防治,

背景矿井巷道围岩注浆治理灾害是常规手段，裂隙发育程度对注浆加固与封堵效果影响显著。方法为明晰裂隙围岩注浆前后抗渗性能变化，选取煤矿沉积岩中最常见的砂岩为研究对象，通过室内试验、数值模拟等综合研究方法，探究不同围压条件下含不同裂隙数量砂岩试样渗透率变化特性，评估注浆处理对其渗流性能的影响特性；借助Rock Top多场耦合试验仪，对标准岩石试件进行三轴压缩–渗流试验，研究围压分别6、8和10 MPa情况下不同裂隙数量(1、2、3条)注浆/未注浆砂岩应力−应变行为与渗透率变化过程。结果与结论(1)将裂隙砂岩注浆后与注浆前的渗透率之比定义为裂隙砂岩注浆修复系数Zs，试验表明裂隙砂岩注浆修复系数越小，试件渗透率的修复程度越高；在相同围压条件下，未注浆试样渗透率随裂隙数量增多提高至原岩的27.6~283.4倍，注浆后试样渗透率比原岩降低了64.32%~98.47%，且裂隙砂岩注浆修复系数呈幂指数下降趋势；裂隙数量相同条件下，围压从6 MPa增加到8、10 MPa，注浆前后砂岩试样渗透率分别降低48.42%~85.30%、53.89%~90.14%。(2)随着裂隙数量的增加，注浆前后砂岩破坏特征表现为砂岩裂隙逐渐从裂隙端部向相邻裂隙扩展并相互连接，形成更复杂的破裂形态和更多的次生裂纹。(3)通过引入工程实际，利用COMSOL、Matlab软件对1、2、3条裂隙呈1∶100生成随机裂隙，通过分析工作面顶板和砂岩含水层底界面水流速度及注浆后效果，验证了在一定范围内砂岩裂隙数量越多，注浆后渗透率修复程度越高的结论，研究结论可为煤炭资源的安全开采和灾害防治提供重要的技术支持和科学指导。

来源：2025年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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