新聞科研進(jìn)展
?深部圍巖地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，巖體軟弱破碎，在強(qiáng)采動(dòng)作用下，極易發(fā)生失穩(wěn)、冒頂?shù)却笞冃螢?zāi)害。注漿加固是控制破碎煤巖體巷道穩(wěn)定性的主要技術(shù)手段之一，能快速有效提高圍巖完整性、恢復(fù)巖體整體強(qiáng)度。目前，注漿理論相比注漿材料及設(shè)備的發(fā)展明顯滯后，亟需開展深部破碎煤巖體注漿控制機(jī)理及方法研究。
????為此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所地下工程研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了深部煤系地層水泥基注漿材料(HGC)，材料的主要組成礦物成分包括普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰以及減水劑等添加劑。通過開展宏觀破碎煤巖注漿加固體單軸壓縮、注漿節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)與微觀漿-煤界面納米壓痕與電鏡掃描試驗(yàn)，研究揭示了煤巖體注漿加固微觀機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了不同注漿材料漿-巖界面顯著差異。由此提出了漿-煤界面過渡區(qū)寬度和強(qiáng)度定量表征方法，并建立了相應(yīng)的數(shù)值分析模型。結(jié)果表明：不同注漿材料注漿加固體強(qiáng)度特性存在較大差異，HGC漿液加固體峰值強(qiáng)度最大為17.65MPa，相比傳統(tǒng)OPC和SAC注漿材料分別增加了54.42%、35.25%。此外，HGC漿液顯著減小了ITZ寬度并提升了ITZ的平均壓痕模量。數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著煤粒徑的增加，試樣峰值強(qiáng)度和聲發(fā)射b值均呈現(xiàn)降低趨勢，試樣的破壞區(qū)域逐漸由ITZ演化到煤塊內(nèi)部。因此，不同注漿材料在微觀上表現(xiàn)為漿-巖界面過渡區(qū)（ITZ）寬度和強(qiáng)度的不同，并通過膨脹粘結(jié)、充填壓密和界面膠結(jié)效應(yīng)使得膠結(jié)體在宏觀上表現(xiàn)為加固體力學(xué)特征的差異。
????研究成果發(fā)表于土木工程領(lǐng)域TOP期刊《Construction and Building Materials》和《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》，得到了國家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)基金(U22A20234)和湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2023BCB121)資助
????論文1：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061824004690
????論文2：http://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/abstract/abstract43211.shtml
圖1 破碎煤巖注漿加固體單軸壓縮強(qiáng)度
圖2. 不同漿-煤界面SEM試驗(yàn)結(jié)果
圖3. ITZ性質(zhì)確定方法及演化規(guī)律
圖4. 注漿加固機(jī)理示意圖