本项目以矿山突水溃砂灾害注浆治理的工程实践为背景，构建二维可视化裂隙通道突水溃砂注浆试验平台，开展了水砂混合物在垮落带溃砂通道的运移规律试验，并针对裂隙突水溃砂通道进行了注浆封堵试验，揭示了浆液在突水溃砂通道中的堵水固砂机理。研究发现：（1）水砂混合物的在垮落带溃砂通道中的运移模式可划分为渗流型和驱动型，并提出计算突水溃砂量的公式（图1）。（2）浆液在裂隙溃砂通道运移过程中出现“水-浆-砂”分层的现象，提出了浆液的分层扩散机制，指出加速砂颗粒沉积是快速封堵突水溃砂通道的关键。（3）浆液在突水溃砂通道的扩散可以划分为固砂和堵水两个阶段（图2），建立了浆液在裂隙溃砂通道堵水固砂的动态演变模型。本项目对浆液在溃砂条件下在通道内的分层扩散规律、以及固砂堵水封堵机理2个科学问题有了深入的认识，为改善突水溃砂注浆工艺设计奠定科学基础。
图1不同因素影响下的突水溃砂速度的运移规律
图2 化学浆液在裂隙溃砂通道固砂堵水阶段
