千米深井围岩控制新策略：微纳米无机注浆材料的研发与应用

随着现代煤矿开采深度不断加深，千米深井巷道面临严峻的围岩稳定性挑战，这使得传统的支护技术难以满足控制大变形的需求。针对这一问题，科研人员提出了一种创新的支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术，其中关键的“改性”环节即依赖于高性能的注浆材料。本文以硫铝酸盐水泥熟料、石膏和石灰为主要原料，着重研发了一种具有高渗透性和早强性的微纳米无机注浆材料。 研发团队通过对原材料的比例进行优化，结合超细粉磨技术，成功降低了材料粒径至6.7微米，显著提高了比表面积至1200平方米/千克。这种精细加工不仅有助于改善材料的微观结构，增强其与煤体的粘接力，还能加快浆液在岩层中的渗透速度，从而实现更有效的加固效果。测试结果显示，当硫铝酸盐水泥熟料、石膏和石灰的质量比达到10:8:2时，该注浆材料表现出最佳性能，抗压强度和泌水率都达到了理想的水平，且凝结时间适中，便于施工操作。 为了验证微纳米无机注浆材料的实际效果，研究者设计并使用自制的注浆模拟系统进行了一系列实验，模拟了注浆过程中的煤体加固情况。实验数据显示，这种新型注浆材料能够显著增强煤体的稳定性，提高其承载能力，对于千米深井巷道的稳定性控制起到了积极的支撑作用。 此外，这项研究成果还被应用于中煤新集口孜东矿的实际生产中，通过现场应用验证了理论研究的可行性。实践证明，微纳米无机注浆材料不仅提升了巷道的安全性，而且节省了资源，降低了维护成本，是解决深部矿井巷道围岩控制问题的有效手段。 文章还提及了其他与煤炭开采相关的研究，如地应力、岩体力学、冲击危险评估、废石风砂胶结体强度试验、微震信号处理、岩爆研究、渗透率演化模型等，这些都是深入理解煤矿开采复杂环境下的工程技术问题的重要组成部分。 张海波等人在《煤炭学报》发表的研究论文详细介绍了微纳米无机注浆材料的研发过程、性能优化以及在千米深井巷道的实际应用，为解决深部煤矿开采中的岩体稳定性问题提供了新的解决方案和技术支持。随着科技的进步，此类创新材料和技术将在煤矿安全开采领域发挥越来越重要的作用。