采空区多孔介质中气化灰渣凝胶渗流特性研究

摘要

为了探索气化灰渣凝胶应用到采空区的可行性，采用自主搭建的可视化三维注浆模拟试验系统开展了注浆试验，研究气化灰渣凝胶在多孔介质中的渗流行为，分析不同水灰比气化灰渣凝胶流变规律，构建浆液流动本构方程，并利用Ansys进行数值模拟，分析浆液渗流特性。结果表明：气化灰渣凝胶浆液在渗流时呈现出三阶段特征，包括自由渗流期、空隙通道渗流期和阻力突变渗流期，其间渗流速度呈现上下波动式降低态势；随着注浆量的增加，浆液渗流半径增大幅度缓慢减小；增加注浆压力能促进浆液在多孔介质空间中的贯通效果，从而加快渗流速度，扩大渗流半径，注浆压力从0.05 MPa增加到0.30 MPa时，浆液平均渗流速度增长了7.84 L/min,横、纵渗流半径分别增加了71.4%和85%;数值模拟的浆液渗流形态与注浆试验结果相似，最大误差不超过5.89%。研究结果可为指导注浆工程设计提供一定参考价值。

关键词

矿井防灭火 / 试验模拟 / 气化灰渣凝胶渗流 / 多孔介质