0 引 言
我国煤炭资源丰富，是世界产煤最多的国家之一，原煤总产量的95%来自地下开采[1]。 然而我国煤田地质条件十分复杂，突水事故、瓦斯灾害是世界上最严重的国家，据统计，中国受涌水威胁的煤炭储量占探明储量的27%，采矿中频繁发生的突涌水灾害严重威胁着煤矿的安全生产[2-8]。 工程实践表明，注浆加固是治理煤矿突涌水灾害的有效手段，通过注浆封堵岩层涌水通道，驱替岩层地下水，提高围岩抗渗性能，改善岩石的宏观力学性质，有效提高围岩整体性和承载能力[9-12]。 不同地质条件下注浆材料的选择，对煤矿地层突涌水灾害注浆治理效果至关重要，在实际工程中，仅选用一种注浆材料已无法满足注浆要求[13-16]。 往往根据实际工程要求，选择符合要求的多种注浆材料，进行不同配合比的浆液配制，使其对涌水通道和过水断面实现针对性的有效封堵和加固。 因此，有必要开展多种注浆材料不同配比参数下的性能研究和适用性研究。
笔者针对某矿区岩溶裂隙发育地层突水灾害帷幕注浆治理工程，开展适用于岩溶裂隙发育地层帷幕注浆材料的性能及适用性研究。 通过室内试验对硅酸盐水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液基本性能以及最佳配比进行研究，并根据该矿区地层性质及帷幕注浆扩散方式要求，从材料性能、技术可行性、注浆过程控制、治理效果及经济性等方面系统研究了注浆材料适用性，对注浆实际工程材料选择提供参考及指导。
1 注浆材料性能试验
1.1 试验基本参数
1.1.1 试验材料基本参数
根据岩溶裂隙发育地层帷幕注浆材料的要求，进行普通硅酸盐水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液性能试验研究。 试验用硅酸盐水泥采用某矿区生产的32.5R 复合硅酸盐水泥，水泥品质符合 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》标准。
试验用粉煤灰主要来源于该矿区，是火电厂煤粉燃烧后在烟道中收集的废弃物，在其化学成分组成中，Si、Al、Fe、Ca、Mg、K 及 Na 等氧化物占主要成分的85%以上。
试验用黏土为该矿区生产黏土。 3 种原材料组成成分见表1。
表1 材料组成成分
Table1 Material composition
组分/%材料SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O烧失量/%水泥 29.35 11.42 3.37 1.87 45.26 0.22 6.94粉煤灰 39.96 24.10 2.61 0.84 7.29 0.51 22.92黏土 58.24 13.75 4.46 2.29 2.39 2.02 13.43
裂隙岩体的可注性能够充分反映裂隙滤过效应的强弱，从而体现裂隙注浆封堵涌水的效果。 其中，浆液材料粒径分布是影响裂隙岩体可注性的关键因素，也是注浆材料针对性选择的重要标准。 因此，采用激光粒度分析仪对试验用硅酸盐水泥、粉煤灰、黏土等原材料进行颗粒粒度分析，可得3 种原材料粒径分布如图1 所示。
图1 原材料粒径分布
Fig.1 Material particle size distribution
分析图1 可知，复合硅酸盐水泥中3～32 μm 颗粒含量约占62.55%，小于3 μm 颗粒约占8.75%，大于64 μm 的颗粒约占 12.97%，基本满足国内外关于水泥分体性能最佳颗粒级配比例的要求(3 ～32 μm 颗粒含量不低于 65%，小于3 μm 颗粒不超过10%，减少大于 64 μm 颗粒)；黏土粒度成分以 10 ～140 μm 颗粒为主，小于 10 μm 的颗粒成分次之，500～2 000 μm 的大颗粒成分较少，140 ～500 μm 的颗粒成分极少，可以看出黏土颗粒以中细颗粒为主，粗大颗粒占比少；通过分析可以看出，粉煤灰的颗粒粒径主要集中在10 ～250 μm，约占 88%，其次是小于 10 μm 粒径颗粒，大于 250 μm 粒径颗粒占比最少，约占4%。
1.1.2 试验环境温度条件
地层温度是影响注入地层中浆液的黏度、初终凝时间、强度特征等注浆材料性能的主要影响因素，也是实际注浆过程中需要考虑的重要参数。 因此，室内材料性能试验温度模拟实际地层温度及地下水温度，以保证试验结果的适用性及准确性。 根据井下涌水实际探测，确定室内试验过程中温度为30.5 ℃，试验过程中浆液结石体均放置于恒温恒湿养护箱中，以保证试验环境温度恒定，模拟实际注浆过程。
1.2 试验方法
1.2.1 浆液黏度测试
浆液黏度是指浆液流动时，因分子间相互作用而产生的阻碍运动的内摩擦力。 浆液黏度体现了浆液的流动性能，是浆液和易性的重要衡量参数[14]。浆液黏度直接影响浆液的扩散半及沉降速率大小，同时决定着注浆压力、注浆流量等参数的确定，从而影响到注浆堵水及加固的效果。 本试验使用RST应力控制流变仪测定，通过高精密动态驱动系统确定转子绝对位置，从而测得浆液黏度的精确测定值。
1.2.2 浆液凝结时间测试
注浆材料初凝时间、终凝时间是影响注浆方法和施工进度的重要因素，直接影响了注浆材料的可操作性与可泵性，决定了浆液的扩散范围以及注浆工艺的选择。 本试验采用标准法维卡仪测定不同水固比、不同掺合剂配比条件下材料的初、终凝时间。
1.2.3 浆液结石率测试
浆体结石率是影响浆液对岩层含水构造的充填加固及堵水效果的重要因素，浆体结石率越高，浆液在泵送过程中越稳定，越不容易产生析水现象，对岩层裂隙等含水通道的封堵越密实，封堵过水断面的能力越强，堵水加固的效果越好。 因此，在其他因素相同时，结实率越高，浆液性能越好。 本试验中取定量试样浆液置于量筒中，将量筒加盖以保证封闭性，测定3 h 后析水量，并测定浆体结石率。
1.2.4 强度测试
结石体强度指浆液凝结硬化成为结石体后，结石体的抗压强度、抗折强度等力学参数。 浆液结石体强度决定了注浆材料注入岩层后能否抵抗水压及围岩应力，是注浆加固和堵水效果的重要影响因素[19-20]。 设计进行浆液结石体无侧限抗压试验及抗折试验，测定3 种类型材料不同配比浆液结石体3、7、28 d 龄期的单轴抗压及抗折强度。
1.3 试验方案设计
根据某矿区岩溶裂隙发育地层帷幕注浆要求，分别针对不同水固比的硅酸盐水泥单液浆、不同粉煤灰掺量的水泥-粉煤灰浆液、不同粉煤灰掺量及黏土掺量的水泥-粉煤灰-黏土浆液，进行浆液黏度、凝结时间、结石率、单轴抗压强度、抗折强度等浆液参数的测定，开展适用于该煤矿岩层不同构造的注浆材料的性能研究。 试验设计采用国际标准型正交试验设计方法，能够高效、快速、全面的进行浆液性能参数测定。 在试验中，具体考虑了浆液水固比、粉煤灰掺量以及黏土掺量等配比因素对浆液性能的影响，主要试验设计如下。
1.3.1 水泥单液浆性能试验设计
对于硅酸盐水泥单液浆来说，水固比为影响浆液材料性能的最主要因素，因此，设计3.0 ∶1.0、2.0 ∶1.0、1.0 ∶1.0、0.8 ∶1.0、0.6 ∶1.0 五个水固比取值，进行全面试验，试验共设计5 组，分别对不同水固比的水泥浆材料进行性能参数测定。
1.3.2 水泥-粉煤灰浆液性能试验设计
粉煤灰掺量对水泥-粉煤灰浆液性能具有显著影响，因此，设计2 因素5 水平正交试验，共设计25组试验，主要研究浆液水固比和粉煤灰掺量对浆液性能的影响，试验因素及水平见表2。
表2 水泥-粉煤灰浆液正交试验因素及水平
Table 2 Orthogonal experimental factors and levels of cement-fly ash grout
水平因素水固比 粉煤灰掺量/%1 3.0 ∶1.0 20 2.0 2.0 ∶1.0 30 3 1.0 ∶1.0 40 4 0.8 ∶1.0 50 5 0.6 ∶1.0 60
1.3.3 水泥-粉煤灰-黏土浆液性能试验设计
试验中，主要研究水固比、粉煤灰掺量、黏土掺量对水泥-粉煤灰-黏土浆液性能的影响规律，因此，设计3 因素5 水平正交试验，共设计25 组试验，试验因素及水平见表3。
表3 水泥-粉煤灰-黏土浆液正交试验因素及水平
Table 3 Orthogonal experimental factors and levels of cement-fly ash-clay slurry
水平因素水固比 粉煤灰掺量/% 黏土掺量/%1 3.0 ∶1.0 20 5 2 2.0 ∶1.0 30 10 3 1.0 ∶1.0 40 15 4 0.8 ∶1.0 50 20 5 0.6 ∶1.0 60 25
1.4 试验结果与数据分析
1.4.1 浆液黏度测试
浆液黏度是注浆材料的重要性能指标，主要表征浆液的流动性，直接关系到浆液的可注性及注浆施工的难易程度[17]。 浆液黏度过大，会导致其流动困难，不能很好地充满空洞或裂隙，影响注浆效果，黏度过小，会导致浆液扩散范围难易控制，致使浆液浪费严重，无法有效封堵涌水通道[18]。 根据对水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液黏度试验结果，绘制不同变化曲线，如图2 所示。
图2 黏度变化曲线
Fig.2 Viscosity variation curve
由图2 可知，水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液以及水泥-粉煤灰-黏土浆液黏度随水固比增大均逐渐降低，并且当水固比较大时，浆液黏度的降低速度逐渐减小，黏度变化曲线趋于平缓。 除水固比外，分析粉煤灰、黏土等掺合料对水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液等复合材料浆液黏度的影响规律。 试验结果表明，水泥-粉煤灰浆液黏度随粉煤灰掺量增加而逐渐减小，但整体减小幅度较小，不超过15%。 粉煤灰中多为玻璃态物质[19]，表面较光滑，玻璃体掺合于水泥颗粒之中，会降低浆液颗粒的内摩擦力，同时，粉煤灰会影响水泥的颗粒形成的絮凝结构，释放絮凝结构中水分子，进一步降低浆液黏度。 水泥-粉煤灰-黏土浆液黏度测试采用正交试验设计，因此只能定性分析黏度随粉煤灰、黏土掺量的变化规律，由图2c、图2d 可知，水泥-粉煤灰-黏土复合浆液黏度随粉煤灰掺量增加而逐渐降低，随黏土掺量增加而逐渐增加。 通过极差分析可以发现，对于3 种浆液来说，水固比均为影响浆液黏度的最主控因素，而掺合料组分对复合浆液黏度影响比较微弱。 因此，实际工程中应主要控制浆液水固比来控制浆液黏度。
1.4.2 浆液凝结时间测试
注浆材料凝结时间是影响浆液可注性与扩散范围的重要影响因素，浆液凝结时间过长，不利于浆液扩散范围的有效控制，造成浆液浪费、成本过高，浆液凝结时间过短，不利于浆液扩散，导致注浆堵水范围较小，无法有效封堵涌水通道。 因此，根据注浆工艺条件掌握浆液材料的凝结时间对于注浆控制具有重要的作用。 通过正交试验，分别研究3 种浆液凝结时间随水固比、掺合料配比、温度等因素的变化规律，从而指导现场施工注浆参数设计。 工程及试验表明，初凝时间是限制浆液可泵性、扩散范围的主要因素，因此，由于篇幅限制，笔者主要研究初凝时间的变化规律，变化曲线如图3 所示。
由图3 可知，3 种浆液初凝时间均随水固比的增大而增大。 水泥单液浆初凝时间增长速度随水固比的增加而逐渐减小，即初凝时间变化曲线趋于平缓。 水泥-粉煤灰浆液同一水固比下的初凝时间随粉煤灰掺量的增加而基本呈线性增加，在粉煤灰掺量不变的情况下，随水固比的增大，初凝时间随之增大，而且增长速度不断降低。 分析图3c、图3d 可知，水泥-粉煤灰-黏土浆液随粉煤灰掺量以及黏土掺量的变化规律基本相同，均随掺量的增加呈线性增加。 一定水固比下，粉煤灰、黏土等掺合料的掺加，一定程度上减少了水泥颗粒的相对数量，导致水泥水化反应变慢，凝结时间增长。 通过极差分析可以发现，水泥-粉煤灰浆液的初凝时间影响因素敏感性排序为：水固比＞粉煤灰掺量；水泥-粉煤灰-黏土浆液的初凝时间对影响因素敏感性排序为水固比＞粉煤灰掺量＞黏土掺量，因此水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液的初凝时间主要受控于水固比的大小，其次是粉煤灰掺量的影响。
图3 初凝时间变化曲线
Fig.3 Initial setting time variation curve
1.4.3 浆液结石率测试
水泥基浆液在结石时体积都会收缩，并且浆液在凝结过程中伴随析水现象，因此浆液结石体积一般会小于浆液体积，结石率即为结石体积与浆液体积的百分比。 结石率是影响注浆效果的重要因素，结石率高浆液对岩体裂隙填充率便高，提高注浆封堵效率，节省注浆材料。 结石率低会造成岩体裂隙填重率低，注浆效果较差。 通过对水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液进行结石率试验，得到不同配比、不同粉煤灰和黏土掺量下的结石率变化曲线，如图4 所示。
由图4 分析可得，水泥单液浆结石率与水固比呈负相关关系，并且随着水固比的增加，结石率的降低速度减小，曲线趋于平缓。 水泥-粉煤灰浆液结石率随粉煤灰掺量的增加而减小，但减小幅度较低，不超过10%；水泥-粉煤灰-黏土浆液结石率在粉煤灰掺量为50 时%存在结石率峰值，当粉煤灰掺量小于50%时，结石率随粉煤灰掺量增加而增加，粉煤灰掺量大于50%时，结石率降低。 根据图4d 可知，水泥-粉煤灰-黏土浆液结石率与黏土含量呈正相关关系，且基本呈线性关系。 粉煤灰和黏土中的SiO2、Al2O3等化学成分与水泥水化反应生成的Ca(OH)2发生二次水化反应，生成硅酸钙、铝酸钙等化合物，消耗大量多余的水，大幅提高浆液结石率。 通过极差分析可以发现，水泥-粉煤灰浆液的结石率影响因素敏感性排序为：水固比＞粉煤灰掺量；水泥-粉煤灰-黏土浆液的结石率对影响因素敏感性排序为水固比＞粉煤灰掺量＞黏土掺量，因此水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液的结石率主要受控于水固比的大小，其次是粉煤灰掺量的影响。
1.4.4 浆液结石体强度测试
浆液结石体强度决定了注浆材料注入岩层后能否抵抗水压及围岩应力，是注浆加固和堵水效果的重要影响因素[20]。 设计进行浆液结石体无侧限抗压试验及抗折试验，测定3 种类型材料不同配比浆液结石体3、7、28 d 龄期的单轴抗压强度及抗折强度。 对不同龄期浆液结石体试样利用压力试验机进行抗折强度和抗压强度试验，获得不同龄期抗折载荷和抗压载荷，通过计算得到不同龄期抗折强度和无侧限抗压强度。
1)单液水泥浆结石体强度。 试验测得的不同龄期不同水固比的水泥单液浆单轴抗压强度及抗折强度见表4 及图5。
图4 结石率变化曲线
Fig.4 Calculus rate curve
表4 水泥单液浆结石体强度
Table 4 Strength of cement single slurry stone
水固比3.0水固比2.0水固比1.0水固比0.8水固比0.6龄期/d 抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗压强度/MPa抗折强度/MPa 3 4.45 0.90 2.18 1.50 5.61 2.43 5.57 2.38 13.14 4.21 7 4.56 1.10 3.59 1.67 7.28 2.73 7.99 3.96 15.99 4.85 28 5.89 2.08 5.18 2.19 10.85 3.48 16.57 4.43 20.83 6.04
图5 水泥浆结石体强度随水固比变化曲线
Fig.5 Curves of strength change of cement slurry stone body with water-solid
通过试验数据和强度变化曲线可以看出，水固 比是影响水泥单液浆抗压及抗折强度的重要因素。水泥单液浆力学性能与水固比大小呈负相关，抗压强度和抗折强度均随水固比的增大而降低。 同时也可看出，浆液结石体强度也随龄期的增长而提高。
2)水泥-粉煤灰浆液结石体强度。 试验测得的不同龄期、不同水固比以及不同粉煤灰掺量的水泥-粉煤灰浆液单轴抗压强度及抗折强度变化曲线如图6 所示。
图6 结石体强度变化曲线
Fig.6 Curves of strength change of stone body
通过试验数据和强度变化曲线可以看出，浆液结石体抗压及抗折强度与粉煤灰掺量及水固比均呈负相关关系，当水固比逐渐增大时，结石体强度随之减小；当粉煤灰掺量逐渐增多时，结石体强度随之减小。 同时也可看出，浆液结石体单轴抗压强度与抗折强度均随龄期的增长而提高。 随着粉煤灰掺量的增加，水泥相对含量减小，浆液初期的水化作用减弱，水泥浆体的水化产物减少，且相互胶结性较差，导致复合浆液结石体的抗压及抗折强度均有所减弱。 根据极差分析结果，水固比仍然是水泥-粉煤灰浆液结石体强度变化影响的主控因素。
3)水泥-粉煤灰浆液结石体强度。 试验测得的不同龄期、不同水固比以及不同粉煤灰、黏土掺量的水泥-粉煤灰浆液单轴抗压强度及抗折强度变化曲线如图7、图8 所示。
图7 浆液结石体抗压强度柱形图
Fig.7 Slurry stone compressive strength histogram
图8 浆液结石体抗折强度柱形图
Fig.8 Slurry stone flexural strength bar chart
根据图7 和图8 可以看出，水泥-粉煤灰浆液中添加黏土后浆液结石体强度明显降低，而且水泥-粉煤灰-黏土浆液结石体强度性能随水固比的增大而降低。 说明粉煤灰及黏土的掺入均影响水泥颗粒水化反应，降低浆液内水化物胶结性质，降低浆液结石体的抗压及抗折强度。 根据极差分析结果可以得到，水泥-粉煤灰-黏土浆液结石体抗压强度在3、7、28 d 龄期时受控因素排序为：水固比＞粉煤灰掺量＞黏土掺量，结石体的抗折强度在3、7 d 龄期时受控因素排序为：水固比＞粉煤灰掺量＞黏土掺量，在28 d 龄期时受控因素排序为粉煤灰掺量＞水固比＞黏土掺量。 因此，水固比对于水泥-粉煤灰-黏土浆液的强度性能起到决定性作用，其次是粉煤灰掺量，黏土掺量对强度性能起到降低作用，水泥-粉煤灰-黏土浆液强度性能主要取决于浆液水泥含量。
2 注浆材料适用性分析
某矿区矿井均为新生界松散层所覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、古近系、新近系和第四系，岩性以砂岩和灰岩为主。 本区范围内基岩软弱层主要包括风化带岩石，断层破碎带岩石及碳质泥岩。 破碎带岩层主要分布在断层带及构造裂隙带其附近，由于受构造破坏及应力挤压作用的影响，破碎带层段裂隙发育，RQD 值极小。矿区“五含”覆盖面积约为9 km2，井田范围内为2.8 km2。 “五含”地层大面积压覆于 8 煤、10 煤等煤系地层、太灰及奥灰含水层之上，呈角度不整合接触关系。 “五含”的岩溶发育具有明显的垂向分带性。标高-350 m 以上，岩溶率为8.82%～13.20%；-350 m 以下，岩溶率小于1%。 煤层浅部“五含”地层富水性好，导水通达发达，水压达到3 ～4 MPa。 2015年1 月30 日，此矿“五含”压覆下的 866-1 工作面发生突水水害，造成重大损失，最大涌水量达到359.3 m3/h。 煤矿开采扰动造成顶板破坏裂隙沟通上覆“五含”岩层，导致“五含”储水快速涌入工作面，同时牵动“四含”、太灰及奥灰水位联动，其他主要含水层形成对“五含”补给的趋势。 涌水流量巨大，严重影响煤炭正常开采以及人身安全。 针对煤矿“五含”水害治理问题，根据已有的地质、水文地质成果，通过大量的计算、分析和研究，提出了“帷幕截流、疏干开采”的综合治理方案，针对“五含”岩层中裂隙、岩溶发育地层进行帷幕注浆封堵。 该地层地质条件复杂，岩层性质时空分布不均。 因此，针对不同岩层选用适用性高的注浆材料，可以有效提升注浆堵水加固效率以及效果。 根据对水泥基注浆材料颗粒粒度分析结果，以及水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液和水泥-粉煤灰-黏土浆液在不同配合比条件下的性能测试结果，提出水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液和水泥-粉煤灰-黏土浆液适用性评价方法，从而指导注浆方案设计及注浆参数设定，有效封堵煤层突涌水灾害。
1)强度要求。 为有效封堵及加固被注岩层，注浆结石体应满足规范中混凝土7 d 龄期强度要求，以及不同孔段处注浆终压要求和帷幕墙体最低承受水压要求。 根据该矿区注浆区域水压实测值，提出分区域结石体强度标准，规定直孔段三隔四含段结石体强度大于2 MPa，直孔段五含段结石体强度大于4 MPa，水平孔段结石体强度大于4 MPa。 根据水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液强度性能测定结果，综合筛选符合以上几项强度要求的浆液水固比及掺合料配比等参数。
2)可注性要求。 根据被注地层具体基本物理性质，选取适合的可注性强的注浆材料。 裂隙岩体注浆过程中，岩层裂隙开度应大于注浆材料最大颗粒直径的3 倍以上。 同时，在满足裂隙开度要求时，对于裂隙开度较小岩层的升压注浆阶段，须采用纯水泥浆液，以降低注浆浆液粒度，增大裂隙注浆量，提高注浆效果，并可根据结石率、扩散范围及凝结时间对水固比进行选择。 对于岩溶发育的孔洞，注浆可掺入颗粒较大的粉煤灰、黏土进行无压充填灌注，并选取结石率较高的水固比，以提高充填效率，减少水泥量，降低注浆成本。 注浆区域分段地质情况见表5。
表5 注浆区域地质条件
Table 5 Grouting area geological conditions table
注浆治理区段 岩层地质条件直孔段三隔四含段 孔隙率低，裂隙不发育，富水性较弱，可注性差直孔段五含段岩溶极为发育，分布有大量孔洞，孔洞深度在1～10 m，岩溶分布不均，主要发育带位于-350 m 以上，深部较弱水平孔段 岩层为半胶结状态，岩溶率较低，岩体较完整密实，富水性差，可注性中等
3)注浆过程控制要求。 注浆过程中，需实时监测注浆参数并进行有效控制。 根据注浆压力、注浆量、和注浆扩散范围以及注浆帷幕厚度要求，进行浆液黏度、结石率、密度等基本浆液参数设计，并通过浆液性能试验结果，选择合适配比、合适种类浆液进行灌注。 根据以上适用性评价方法以及该矿注浆帷幕方案设计，结合三种水泥基浆液不同水固比、不同掺合量条件下性能参数，可得到浆液参数适用性表格，见表6。
表6 浆液参数适用性
Table 6 The applicability of slurry parameter
浆液种类 浆液配比参数水固比 粉煤灰掺量/% 黏土掺量/%适用注浆层位水泥单液浆 0.6、0.8、1.0、2.0、3.0 0 0 直孔段三隔四含、直孔段五含和水平孔段3.0 30 2.0 20、30、40、50 1.0 20、30、40、50、60 0.8 20、30、40、50、60 0.6 20、30、40、50、60 2 20、30、40 0直孔段三隔四含水泥-粉煤灰浆液20、30、40、50 0.8 20、30、40、50 0.6 20、30、40、50、60 1 0直孔段五含和水平孔段水泥-粉煤灰-黏土浆液0.6 20、30 5、10 0.6 30 5直孔段三隔四含直孔五含和水平孔段
3 结 论
1)针对某矿区岩溶裂隙发育地层突水灾害帷幕注浆治理工程，开展适用于岩溶裂隙发育地层帷幕注浆材料的性能及适用性研究。 通过室内试验对硅酸盐水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液基本性能以及最佳配比开展了研究，分析了3 种浆液结石体强度、黏度、结石率、凝结时间等性能指标与浆液水固比、粉煤灰及黏土掺量的影响规律。
2)根据浆液材料性能试验结果分析可得，水固比是影响浆液结石体强度、黏度、结石率、凝结时间等基本性能指标的主控因素。 同时，粉煤灰、黏土等掺合料配比也会对材料性能产生影响，但其影响程度小于水固比对材料性能的影响。
3)根据结石体强度、可注性、注浆过程控制、经济环保性、治理效果等要求，根据对水泥基注浆材料颗粒粒度分析结果，以及水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液和水泥-粉煤灰-黏土浆液在不同配合比条件下的性能测试结果，提出了水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液和水泥-粉煤灰-黏土浆液适用性评价方法，从而指导注浆方案设计及注浆参数设定，有效封堵煤层突涌水灾害。
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