煤岩体突水通道中骨料沉积运移规律研究

先行灌注骨料后注浆可有效控制煤岩体突水.骨料在煤岩体突水通道中沉积运移规律的研究是确定骨料粒径、骨料灌注量以及骨料灌注孔间距的重要前提,但目前在该方面的理论和试验研究甚少,实际施工主要依赖经验,带有较大的盲目性.鉴于此,基于浆体管道输送理论和泥沙运动力学,结合牛顿第二定律,将骨料从灌注孔进入突水通道的全运移过程划分为:自由落体,类平抛以及滑移 3个运动阶段,并分别对其进行受力分析,建立由单颗骨料到骨料颗粒群的沉积运移扩散模型,得出表征骨料颗粒群在水平方向上的沉积运移规律;自行设计煤岩体突水通道骨料沉积运移可视化的模型试验平台,借助该平台开展在不同动水流速、骨料粒径、灌注高度等多因素影响下的骨料沉积运移模型试验,分析骨料在突水通道内的沉积运移规律,得到在不同试验方案下骨料沉积运移区的总长度.试验结果表明:骨料实际运移过程与理论 3个运动阶段的假设吻合,骨料沉积运移距离的试验值与理论计算值平均误差为 7.34%;在控制投注高度与动水条件一致的前提下,相较细骨料(粒径≤5 mm)而言,理论公式对于粗骨料(粒径>5 mm)更具适用性;在工程中解决煤岩体突水问题时,若骨料粒径>5 mm,利用本文理论公式可计算得到骨料颗粒群在水平方向上的运移距离,从而确定骨料灌注孔的间距,降低实际施工过程中的盲目性.