动水条件下裂隙粗糙度对浆液扩散影响研究

刘伟韬; 鲍传瑶; 孟祥喜; 孙易达; 徐传亮

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.04.001

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (04) : 1 -12. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.04.001

动水条件下裂隙粗糙度对浆液扩散影响研究

刘伟韬, 鲍传瑶, 孟祥喜, 孙易达, 徐传亮

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摘要

裂隙的产状和特性对于矿井注浆效果影响较大，且矿井动水条件的影响使浆液扩散机理更为复杂。本研究利用COMSOL Multiphysics软件中的两相流数值计算方法，采用节理粗糙度系数(JRC)表征裂隙粗糙度，研究了不同JRC对浆液扩散形态、压力、流速、截面流量及封堵率等参数的影响。研究结果表明：JRC的增加会使浆液沿水流方向的扩散距离缩短，浆液压力升高，但对横向扩散方向和远离注浆孔区域的浆液压力影响较小；同时JRC增加会降低浆液流速，浆液堆积会使两侧水流通道变窄导致动水流速增加；JRC减小可以提高注浆效率，降低出口出水流量，提升堵水效果，JRC为18～20时达到最大封堵率所用时间是JRC为14～16时的1.18倍，是JRC为8～10时的1.43倍。采用相似试验对浆液在不同粗糙程度裂隙内的扩散形态和封堵率进行了验证，试验结果与数值模拟结果基本吻合，进一步验证了数值模拟试验的可行性，研究结果可为裂隙动水注浆理论和工程实践提供参考。