?深部圍巖地質(zhì)環(huán)境復雜，巖體軟弱破碎，在強采動作用下，極易發(fā)生失穩(wěn)、冒頂?shù)却笞冃螢暮?。注漿加固是控制破碎煤巖體巷道穩(wěn)定性的主要技術手段之一，能快速有效提高圍巖完整性、恢復巖體整體強度。目前，注漿理論相比注漿材料及設備的發(fā)展明顯滯后，亟需開展深部破碎煤巖體注漿控制機理及方法研究。

????為此，中國科學院武漢巖土力學研究所地下工程研究團隊自主研發(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)理巖體直剪試驗與微觀漿-煤界面納米壓痕與電鏡掃描試驗，研究揭示了煤巖體注漿加固微觀機理，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)寬度和強度定量表征方法，并建立了相應的數(shù)值分析模型。結果表明：不同注漿材料注漿加固體強度特性存在較大差異，HGC漿液加固體峰值強度最大為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)值模擬結果表明，隨著煤粒徑的增加，試樣峰值強度和聲發(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）寬度和強度的不同，并通過膨脹粘結、充填壓密和界面膠結效應使得膠結體在宏觀上表現(xiàn)為加固體力學特征的差異。

????研究成果發(fā)表于土木工程領域TOP期刊《Construction and Building Materials》和《巖石力學與工程學報》，得到了國家自然科學基金區(qū)域聯(lián)合重點基金(U22A20234)和湖北省重點研發(fā)計劃項目(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度

圖2. 不同漿-煤界面SEM試驗結果

圖3. ITZ性質(zhì)確定方法及演化規(guī)律

圖4. 注漿加固機理示意圖