浆液扩散半径是注浆充填工程的一个重要指标。工作面局部区域注浆充填条件下,粉煤灰浆液流动范围较大,会超出所需充填区域,导致无效注浆与材料浪费。针对该问题,论文提出通过添加适量水泥对粉煤灰浆液进行改性,利用水泥的固结性,以期达到减小浆液扩散半径、缩短固结时间、加快充填体沉积的效果。通过理论分析、实验研究等方法,测定了改性浆液参数,开展了浆液扩散半径实验研究,确定改性浆液扩散半径控制效果,并探讨了扩散半径控制的作用机理。实验测定了改性浆液密度、粘度、稳定性等参数。结果表明,水泥掺比对于改性浆液的密度影响较小;水泥掺比的增加导致了改性浆液沉析速率加快;改性浆液存在粘度时变性,且与粉煤灰浆液相比更为明显。粘度时变性减弱了流动性、增强了固结性,能够有效减小改性浆液扩散半径。设计了无压条件下浆液扩散半径实验系统,并进行了模拟研究,在恒流量注浆条件下,分别对粉煤灰浆液和改性浆液的流动情况进行72h连续监测。分析了2种浆液在泌水、扩散半径、灰体厚度、优势流动通道和固结等方面的异同点,重点分析了2种浆液的扩散半径和灰体厚度的变化特点。研究表明,两浆液扩散半径均随时间呈阶梯式增长,而改性浆液有着明显的减小扩散半径、加快厚度累积的作用,在72h的注浆过程中,改性浆液的扩散半径比粉煤灰浆液减小了24.15%,且达到相同厚度减少的时间百分比平均值在17%左右。结合实验结果,研究发现了改性浆液控制扩散半径的2个阶段,分析了2个阶段的作用机理。初期阶段为稳定性控制阶段,由于改性浆液的稳定性变好,导致其扩散半径有所增大,该阶段时长很短;第二阶段为固结性控制阶段,由于改性浆液开始固结,其扩散半径大幅降低。研究表明,与粉煤灰浆液相比,改性浆液能够减少浆液扩散半径、快速形成注浆压力、更快地发挥支撑作用,可以节省注浆原料,降低工程成本。本论文含有图36幅,表格6个,参考文献85篇。