一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法技术

一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，首先获取覆岩岩层裂隙空间分布规律，建立三维地质模型、注浆岩体单元地质模型；再根据目标岩层各个钻孔岩芯的RQD指标、节理数量、节理粗糙度、节理倾角，计算目标岩层的岩体质量标准Q；然后对多组注浆固结体进行压缩试验，计算多组注浆固结体应变软化指数D

【技术实现步骤摘要】
一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法


[0001]本专利技术涉及矿山
，具体涉及一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法。

技术介绍

[0002]在大规模、高强度煤炭开采中存在着采区大范围顶板切落和溃水溃砂等重大地质灾害、以及水土流失等环境损伤问题，尤其是溃水溃砂问题将造成财产损失及人员伤亡、严重影响矿井安全生产。
[0003]溃水溃砂是近松散层采掘时含砂量较高的水砂混合流体溃入井下工作面的一种矿井地质灾害；造成的原因主要是在覆岩破坏带影响下，含水层及基岩风化带容易发生渗透变形与破坏，因此为保证开采的安全，通常对工作面、覆岩实施注浆改造治理工程。
[0004]注浆改造工程实施后，相关的水文地质条件、覆岩岩土体工程地质条件以及溃水溃砂危险性等均发生明显变化，注浆加固后岩体完成程度较好，呈现强胶结状态，岩体强度明显提高，同时不同于岩石本身脆性变形破坏，注浆加固岩体具有一定的抗变形能力，可以很好的适应采动过程中产生的大变形，减少溃水溃砂的危害，因此注浆加固岩层抗变形能力直接关系到矿井安全生产；
[0005]然而，目前针对预防溃水溃砂区超前治理进行的注浆岩体抗变形能力的评价较少，一些评价方法只是考虑注浆材料、岩体岩性等因素，而忽略其之间相互作用等因素，影响因素的缺失将直接造成评价的不准确，并且一些评价方法无法对注浆岩体抗变形能力的结果进行量化，无法准确的评价注浆加固后覆岩岩土体抗变形能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，不仅综合多种因素实现对注浆岩体抗变形能力得评价，避免影响因素的缺失将造成评价的不准确，而且实现对评价结果的量化，更加可靠合理。
[0007]为实现上述目的，本一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，具体包括以下步骤：
[0008]步骤一，获取覆岩岩层裂隙空间分布规律，建立包括裂缝宽度、水平倾角的覆岩裂隙三维地质模型，建立注浆岩体单元地质模型；
[0009]步骤二，根据目标岩层各个钻孔岩芯的RQD指标、节理数量J
n
、节理粗糙度J
r
、节理倾角α，计算目标岩层的岩体质量标准Q；
[0010]步骤三，选择合适得注浆材料，以应变软化指数作为评价注浆固结体抗变形能力的参数，对多组注浆固结体进行压缩试验，计算每组注浆固结体应变软化指数D
s
，并得到多组固结体应变软化指数D
s
的平均值D
s
'；
[0011]步骤四，以失稳断裂韧度作为评价目标岩石的抗变形能力的参数，选取多组所注浆的目标岩石，计算每组岩石的失稳断裂韧度并获得多组失稳断裂韧度的平均值
[0012]步骤五，获取注浆岩体的渗透系数K1,判定其渗透强度Jw；
[0013]步骤六，计算得到注浆岩体抗变形能力评价指数R，其计算公式为
[0014][0015]根据计算值确定注浆岩体抗变形能力评价指数R的等级。
[0016]进一步的，步骤二中目标岩层的岩体质量标准Q值的计算公式为
[0017][0018]其中，N为目标岩层的钻孔数量。
[0019]进一步的，步骤三中每组注浆固结体应变软化指数s，计算公式为
[0020][0021]其中：
△
ε1为轴向应变增量，指应力应变曲线的峰值强度后3％应变；
△
q是偏应力的相应增量；
[0022]多组注浆固结体应变软化指数D
s
的平均值D'
s
的计算公式为：
[0023][0024]其中：M为获取注浆固结体压缩试验的组数。
[0025]进一步的，步骤四失稳断裂韧度的计算公式为：
[0026][0027][0028][0029]其中，F
Hmax
为最大水平荷载；t为注浆岩体厚度；h注浆岩体高度；α0为注浆裂隙有效长度；A、B、C为试验参数；
[0030]多组失稳断裂韧度的平均值计算公式为：
[0031][0032]其中：n为选取所注浆的目标岩石的组数。
[0033]进一步的，步骤五中注浆岩体的渗透强度Jw，取值范围为
[0034][0035]进一步的，所述注浆岩体抗变形能力评价指数R的等级划分如下：
[0036]当R的计算结果范围为0≤R<0.25时，则表明注浆岩体抗变形能力好；
[0037]当R的计算结果范围为0.25≤R<0.5时，则表明注浆岩体抗变形能力较好；
[0038]当R的计算结果范围为0.5≤R≤4.5时，则表明注浆岩体抗变形能力较差；
[0039]当R的计算结果范围为R>4.5时，则表明注浆岩体抗变形能力差。
[0040]与现有技术相比，本专利技术提供的一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法由于采用注浆岩体质量参数来表征岩体的完整性及注浆体在岩体中所占比重，采用注浆固结体的抗变形能力来表征注浆体的韧性，采用完整岩石的断裂韧度来表征岩石本身的失稳强度，采用注浆岩体的渗透强度来表示岩石与注浆体之间的相互作用，综合上述多种因素将注浆岩体抗变形能力作为评价对象，能够准确的评价注浆加固后覆岩岩土体抗变形能力，避免影响因素的缺失造成评价的不准确；另外对注浆岩体抗变形能力评价指数R的计算结果进行四个等级划分，能够形象使得数据与结果进行对等，实现对评价结果的量化，更加可靠合理。
附图说明
[0041]图1是本专利技术的整体示意图；
具体实施方式
[0042]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0043]如图1所示，本一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，具体包括以下步骤：
[0044]步骤一，获取覆岩岩层裂隙空间分布规律，建立包括裂缝宽度、水平倾角的覆岩裂隙三维地质模型，建立注浆岩体单元地质模型；
[0045]具体的为，比如采用钻孔、现场调查等方法获取覆岩岩层裂隙空间分布规律；
[0046]三维地质模型可为后续目标岩层提供数据，比如计算岩层的RQD平均值，同时也可以根据三维地质模型中岩层破碎程度划分不同区域，分别评价不同区域的注浆岩体的柔性等级；
[0047]注浆岩体单元地质模型则为后续测试注浆岩体的渗透系数、渗透强度提供地质模型。
[0048]步骤二，根据目标岩层各个钻孔岩芯的RQD指标、节理数量、节理粗糙度、节理倾角，获得目标岩层平均RQD指标、平均节理数量、节理粗糙度、平均节理倾角，并计算目标岩层的岩体质量标准Q；
[0049]具体的为，岩芯的RQD指标是指岩芯中长度等于或大于10cm的岩芯的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比；
[0050]对目标岩层进行多孔钻孔以进行注浆，对各个钻孔取样进行统计，获得每个钻孔的钻孔岩芯的RQD指标、节理数量J
n
及粗糙度J
r
、节理倾角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一，获取覆岩岩层裂隙空间分布规律，建立包括裂缝宽度、水平倾角的覆岩裂隙三维地质模型，建立注浆岩体单元地质模型；步骤二，根据目标岩层各个钻孔岩芯的RQD指标、节理数量J
n
、节理粗糙度J
r
、节理倾角α，计算目标岩层的岩体质量标准Q；步骤三，选择合适得注浆材料，以应变软化指数作为评价注浆固结体抗变形能力的参数，对多组注浆固结体进行压缩试验，计算每组注浆固结体应变软化指数D
s
，并得到多组固结体应变软化指数D
s
的平均值D
s
'；步骤四，以失稳断裂韧度作为评价目标岩石的抗变形能力的参数，选取多组所注浆的目标岩石，计算每组岩石的失稳断裂韧度并获得多组失稳断裂韧度的平均值步骤五，获取注浆岩体的渗透系数K1,判定其渗透强度Jw；步骤六，计算得到注浆岩体抗变形能力评价指数R，其计算公式为根据计算值确定注浆岩体抗变形能力评价指数R的等级。2.根据权利要求1所述的一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，其特征在于，步骤二中目标岩层的岩体质量标准Q值的计算公式为其中，N为目标岩层的钻孔数量。3.根据权利要求2所述的一种预防溃水溃砂区域超前治理注浆岩体韧性评价方法，其特征在于，步骤三中每组注浆固结体应变软化指数D
...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋旺华，周昌，袁世冲，杭远，汤双成，解保磊，
申请(专利权)人：江苏煤炭地质勘探二队，
类型：发明
国别省市：