地下工程水害的防治不仅对地下工程自身和工人的生命财产安全具有重要现实意义,而且对于国家资源的充分开发利用、生态环境保护和国民经济可持续性发展有着极其重要的意义。注浆法作为一项实用性强、应用范围广的技术,是我国地下工程水害防治的一种重要方法。因此,系统研究动水作用下浆液在裂隙煤—岩体中的扩散机制和封堵机理,并将理论成果应用于工程实际,具有重要的价值。本文通过理论分析、室内试验及数值模拟等方法,对动水注浆的封堵机理和扩散机制进行了深入的研究,主要开展了以下方面的研究:1、基于宾汉流体的本构关系,建立单一裂隙动水注浆多因素运移模型。根据注浆过程中浆液的受力特征,利用流体质量守恒方程和运动方程进行理论推导,建立考虑多因素的动水注浆模型,分析浆—水两相流场中浆液的扩散半径、扩散形态与注浆时间、注浆压力、注浆材料特性参数等因素之间的关系,为煤—岩体裂隙浆—水运移扩散行为研究奠定理论基础。2、多功能动水注浆模拟试验平台研发与应用。自主设计研发一套综合试验平台,包含裂隙模拟系统,动水水源系统,注浆系统,水流速度、压力数据采集系统,模拟粗糙结构面装置,试验框架系统,浆液流动可视化装置等。通过试验平台与理论研究相结果结合,研究并记录在不同注浆压力、水流速度、注浆材料、裂隙开度等试验条件下的注浆效果以及浆液的扩散机制。3、不同注浆因素与注浆效果的试验研究。通过试验手段,重点分析水泥浆液在不同水灰比、不同注浆压力下对注浆效果的影响,观察纯水泥浆液(不同水灰比)在模拟裂隙中不同试验条件下的扩散规律;在不同开度的条件下进行试验,比较各个情况下的注浆效果及浆液扩散规律;研究水泥浆液析水分层现象;研究并分析投放骨料降低动水流速的工艺方法。4、结合理论推导与室内试验的结果,采用FLUENT流体力学软件,使用软件多相流模型中的VOF模型,模拟和分析在浆—水两相流体场中,水泥浆液的扩散形态、规律以及不同注浆条件下的流场细部规律等,并将模拟得到的结果与试验结果和理论分析结果进行对比分析。