本文關(guān)鍵詞：粉煤灰固化充填密閉特性參數(shù)數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整及采礦技術(shù)的不斷發(fā)展,新的生產(chǎn)工藝及技術(shù)給礦井帶來較大經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也使得礦井災(zāi)害防治面臨著新的挑戰(zhàn)。一方面采空區(qū)永久密閉墻受壓、沖擊后破裂損壞嚴(yán)重,致使采空區(qū)遺煤自燃事故頻發(fā)；另一方面井下聯(lián)巷增多,密閉工作量大且受壓后破損嚴(yán)重,漏風(fēng)現(xiàn)象普遍,給礦井正常生產(chǎn)造成了較大的影響。傳統(tǒng)密閉墻的構(gòu)筑工作量大、時(shí)間長、成本高,受壓破裂后容易造成煤自然發(fā)火。近幾年,國內(nèi)外學(xué)者對密閉墻新型充填材料展開了大量理論及實(shí)驗(yàn)研究,提出了一系列高強(qiáng)度、低成本、高彈性充填密閉材料。然而井下施工情況及地質(zhì)條件復(fù)雜多變,密閉墻構(gòu)筑后墻體的密閉效果難以估算,密閉墻穩(wěn)定性、可靠性難以保證,密閉墻受壓或沖擊后破壞性難以估算,這些問題能否解決關(guān)系到井下防滅火工作成效。本文結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外在礦井密閉墻的研究現(xiàn)狀,總結(jié)了防滅火密閉墻在煤礦的應(yīng)用現(xiàn)狀及密閉墻材料研究進(jìn)展；探討了密閉墻的作用機(jī)理和破壞因素、穩(wěn)定性判定指標(biāo)。以粉煤灰為基料,水玻璃及熟石灰組合作為固化劑,通過三因素四水平正交實(shí)驗(yàn)測定了混合漿液流動(dòng)度、初終凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度,結(jié)合井下工程指標(biāo)優(yōu)化了粉煤灰固化充填密閉材料配比。利用單軸、三軸實(shí)驗(yàn)機(jī)對最佳配比進(jìn)行了力學(xué)性能測試,得到了單軸三軸壓縮作用下充填材料的應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律、破壞特征及相應(yīng)的力學(xué)特性參數(shù)。結(jié)合理論力學(xué)基礎(chǔ),基于抗剪強(qiáng)度、最大剪應(yīng)力、最大彎矩理論與密閉墻的關(guān)系推導(dǎo)了密閉墻的理論厚度�；诰虏煽諈^(qū)永久密閉墻的作用機(jī)理和破壞原理,對永久密閉墻進(jìn)行力學(xué)分析并建立了力學(xué)數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)的本構(gòu)模型和邊界條件；針對云岡煤礦8617工作面回風(fēng)巷地質(zhì)條件,結(jié)合理論厚度公式得到了相應(yīng)的不同數(shù)值模擬工況,采用FLAC 3D軟件對各工況下密閉墻的應(yīng)力場、位移場和塑性區(qū)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,從理論上驗(yàn)證分析了該工作面回風(fēng)巷永久密閉墻的合理厚度�；诼�(lián)絡(luò)巷密閉墻的破壞機(jī)理和影響因素,針對云崗礦8617工作面聯(lián)絡(luò)巷密閉段地質(zhì)條件,結(jié)合理論厚度公式得到了相應(yīng)的不同數(shù)值模擬工況,采用ANSYS軟件建立了聯(lián)絡(luò)巷密閉墻三維數(shù)值模型并確立了相應(yīng)的邊界條件,引入了基于ANSYS軟件建模的FLAC 3D導(dǎo)入技術(shù),利用FLAC 3D軟件對不同工況聯(lián)巷密閉墻進(jìn)行數(shù)值模擬后得到了各工況下密閉墻的應(yīng)力場、位移場和塑性區(qū),從理論角度確定了該工作面聯(lián)絡(luò)巷密閉墻的合理位置和墻體厚度。本文基于實(shí)驗(yàn)研究確定了粉煤灰固化材料最優(yōu)配比及其力學(xué)特性參數(shù),根據(jù)理論分析建立了密閉墻力學(xué)模型及數(shù)值模型和邊界條件；通過數(shù)值模擬確定了采空區(qū)永久密閉墻及聯(lián)絡(luò)巷密閉墻的關(guān)鍵參數(shù),為更加有效的確定密閉墻特性參數(shù)提供理論依據(jù),對采空區(qū)及工作面的漏風(fēng)控制和煤自燃防治及類似礦井密閉墻建造具有重大指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：礦井火災(zāi) 粉煤灰固化材料 力學(xué)性能 充填密閉 特性參數(shù) 數(shù)值模擬 本構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 選題背景及研究意義10-11
• 1.1.1 選題背景10-11
• 1.1.2 選題目的及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-18
• 1.2.1 礦井密閉墻充填研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.2 礦井粉煤灰充填研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-16
• 1.2.3 充填密閉數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及趨勢16-18
• 1.3 研究內(nèi)容和研究目標(biāo)18-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容18
• 1.3.2 研究目標(biāo)18-19
• 1.4 研究方案和技術(shù)路線19-21
• 1.4.1 研究方案19
• 1.4.2 技術(shù)路線19-21
• 2 密閉墻的作用機(jī)理及可靠性、穩(wěn)定性分析21-33
• 2.1 密閉墻概述21
• 2.2 密閉墻的分類21-22
• 2.3 防滅火密閉墻的功能及力學(xué)機(jī)理22-24
• 2.4 密閉墻的可靠性指標(biāo)24-28
• 2.4.1 抗壓強(qiáng)度24-25
• 2.4.2 氣密性25-26
• 2.4.3 耐火性26-27
• 2.4.4 抗爆、抗沖擊性27-28
• 2.5 密閉墻穩(wěn)定性影響因素28-32
• 2.5.1 區(qū)段煤柱穩(wěn)定性28
• 2.5.2 墻體材料28-29
• 2.5.3 墻體厚度29
• 2.5.4 墻體位置29
• 2.5.5 施工條件29-30
• 2.5.6 開采擾動(dòng)30-31
• 2.5.7 礦山壓力31
• 2.5.8 沖擊災(zāi)害31
• 2.5.9 開采條件31
• 2.5.10 其他因素31-32
• 2.6 密閉墻的破壞模式及穩(wěn)定性指標(biāo)32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 3 粉煤灰固化充填材料配比及力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究33-54
• 3.1 充填材料、配比原則及測試項(xiàng)目33-37
• 3.1.1 充填材料33-35
• 3.1.2 充填材料配比原則35
• 3.1.3 基本測試項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)方法35-37
• 3.2 基于正交法的粉煤灰復(fù)合配比優(yōu)化37-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)方案37
• 3.2.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析38-45
• 3.3 粉煤灰固化材料力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)45-52
• 3.3.1 試件制備與養(yǎng)護(hù)45
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及性能參數(shù)45-46
• 3.3.3 粉煤灰固化充填材料單軸壓縮實(shí)驗(yàn)46-50
• 3.3.4 粉煤灰固化充填材料三軸壓縮實(shí)驗(yàn)50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 4 采空區(qū)永久密閉力學(xué)分析及合理厚度數(shù)值模擬54-78
• 4.1 密閉墻理論厚度分析54-57
• 4.2 密閉墻受力分析與解算57-59
• 4.2.1 自重57-58
• 4.2.2 礦山壓力58-59
• 4.2.3 空氣沖擊力59
• 4.2.4 約束條件59
• 4.3 工程背景及模擬條件59-63
• 4.3.1 工程背景及密閉參數(shù)59-61
• 4.3.2 充填材料力學(xué)參數(shù)及相關(guān)假設(shè)61-62
• 4.3.3 受力計(jì)算及邊界條件62-63
• 4.3.4 本構(gòu)模型63
• 4.4 數(shù)值模型建立及結(jié)果分析63-77
• 4.4.1 FLAC3D軟件簡介63-66
• 4.4.2 數(shù)值模型建立及網(wǎng)格劃分66
• 4.4.3 模擬結(jié)果分析66-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 5 工作面聯(lián)絡(luò)巷密閉墻合理參數(shù)數(shù)值模擬78-96
• 5.1 工程背景及力學(xué)參數(shù)78-80
• 5.1.1 工程背景78-79
• 5.1.2 巖體及充填材料力學(xué)參數(shù)79-80
• 5.2 模擬工況、方案與模擬條件80-82
• 5.2.1 開挖聯(lián)絡(luò)巷后支撐壓力分析80-81
• 5.2.2 密閉墻理論厚度及模擬工況81
• 5.2.3 模擬假設(shè)81-82
• 5.2.4 數(shù)值模擬方案82
• 5.2.5 本構(gòu)模型82
• 5.3 數(shù)值模型建立與結(jié)果分析82-95
• 5.3.1 基于ANSYS軟件建模的FLAC~(3D)導(dǎo)入技術(shù)研究82-85
• 5.3.2 邊界條件、數(shù)值模型及網(wǎng)格劃分85-86
• 5.3.3 模擬結(jié)果分析86-95
• 5.4 本章小結(jié)95-96
• 6 結(jié)論與展望96-99
• 6.1 結(jié)論96-97
• 6.2 展望97-99
• 致謝99-101
• 參考文獻(xiàn)101-105
• 附錄105
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果105
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目105
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)105

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董梅云;;數(shù)值模擬中對標(biāo)儲(chǔ)量的確定方法[J];長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版);2013年14期

2 程林松,李春蘭,陳月明;CO_2在水中溶解的數(shù)值模擬方法[J];石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年02期

3 吳超;吳楠;宗營;;洞庫收油作業(yè)油氣排放數(shù)值模擬研究[J];中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2011年03期

4 許軍，，宋培基;數(shù)值模擬在埕4南塊調(diào)整方案中的應(yīng)用[J];油氣采收率技術(shù);1994年01期

5 張鶴譽(yù);趙曉明;鄭振榮;;織物熱傳遞的數(shù)值模擬研究進(jìn)展[J];山東紡織科技;2014年01期

6 袁益讓,趙衛(wèi)東,程愛杰,王文洽,韓玉笈;多層油資源運(yùn)移聚集的數(shù)值模擬和實(shí)際應(yīng)用[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2002年08期

7 吳言高,李午申,鄒宏軍,馮靈芝;焊接數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];焊接學(xué)報(bào);2002年03期

8 劉曉爽;肖鈞;畢昆;楊光華;何樂;;火災(zāi)數(shù)值模擬技術(shù)在核電廠防火設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2013年06期

9 何世明;周小君;龍平;孫洪亮;敬承杰;;井噴后硫化氫擴(kuò)散數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2013年07期

10 陳友蓮,楊洪志;Desk-Top VIP垂管流計(jì)算在氣藏?cái)?shù)值模擬研究中的應(yīng)用[J];天然氣勘探與開發(fā);2004年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉慈群;郭白奇;;有彌散和吸附的徑向滲流的數(shù)值模擬[A];第五屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十五屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2001年

2 袁帥;張漢昭;古成鋼;;爆炸密封的初步數(shù)值模擬研究[A];第五屆全國強(qiáng)動(dòng)載效應(yīng)及防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議暨復(fù)雜介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

3 孫遠(yuǎn)翔;徐琳;;混凝土和鋼筋混凝土沖擊試驗(yàn)的數(shù)值模擬[A];第22屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅲ冊[C];2013年

4 陳剛;陳忠富;;45鋼Taylor撞擊變形的數(shù)值模擬[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

5 沈成康;吳建成;翁智遠(yuǎn);趙永言;;混凝土板在彈體沖擊下的響應(yīng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬[A];第八屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

6 劉仁培;董祖玨;魏艷紅;;焊接凝固裂紋數(shù)值模擬前處理系統(tǒng)[A];第十次全國焊接會(huì)議論文集（第1冊）[C];2001年

7 余春祥;;彈丸穿鋼靶姿態(tài)變化的數(shù)值模擬[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

8 買買提明·艾尼;;現(xiàn)代數(shù)值模擬方法與工程實(shí)際應(yīng)用[A];第22屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊[C];2013年

9 劉瑞祥;陳立亮;周建新;廖敦明;;鑄造數(shù)值模擬技術(shù)在重機(jī)行業(yè)的應(yīng)用[A];首屆中國大型鑄鍛件制造技術(shù)發(fā)展論壇論文集[C];2006年

10 張勛;徐豐;;數(shù)值模擬倒三角腔內(nèi)分層流體的瞬態(tài)對流[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 蔣文雯 通訊員 羅耀華;寶鋼數(shù)值模擬研究和應(yīng)用領(lǐng)跑鋼鐵行業(yè)[N];中國冶金報(bào);2012年

2 通訊員 朱江　馮明農(nóng);風(fēng)能項(xiàng)目組研討數(shù)值模擬產(chǎn)品共享[N];中國氣象報(bào);2010年

3 楊雄飛;煉鋼與環(huán)境技術(shù)的研究方法[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

4 上海交通大學(xué) 潘健生;材料熱處理過程的數(shù)值模擬[N];科技日報(bào);2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 楊文彬;幾類反應(yīng)擴(kuò)散模型的動(dòng)力學(xué)行為及其數(shù)值模擬[D];陜西師范大學(xué);2015年

2 郄思遠(yuǎn);多級(jí)環(huán)流裝置的流體力學(xué)研究與其在分離過程中的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2014年

3 黃利忠;庫特兩相流中固粒運(yùn)動(dòng)與碰撞的數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2015年

4 Mohammed Aman Ullah（阿曼）;用守恒型跟蹤算法數(shù)值模擬流體中的介質(zhì)界面[D];上海大學(xué);2011年

5 楊堅(jiān);縫洞型碳酸鹽巖油藏縫洞單元數(shù)值模擬理論與方法研究[D];中國石油大學(xué);2007年

6 張立文;數(shù)值模擬技術(shù)在金屬材料固態(tài)加工中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2004年

7 史鋒;野外風(fēng)沙躍移運(yùn)動(dòng)的觀測實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬[D];蘭州大學(xué);2010年

8 王志東;三維自由面湍流場數(shù)值模擬及其在水利工程中的應(yīng)用[D];河海大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏月友;基于數(shù)值模擬的離心浮選機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

2 吳中元;基于數(shù)值模擬的隧道窯能耗優(yōu)化方法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

3 薛洪亮;熱電自冷卻系統(tǒng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2016年

4 李?yuàn)?O_2/CO_2氛圍下天然氣燃燒數(shù)值模擬及熱物性檢測研究[D];長江大學(xué);2016年

5 李海濤;粉煤灰固化充填密閉特性參數(shù)數(shù)值模擬研究[D];西安科技大學(xué);2015年

6 王譚;立交橋與地鐵站共站位條件下施工順序?qū)囌咀冃渭皟?nèi)力的影響[D];華南理工大學(xué);2016年

7 孫光明;圓球粒子沉降的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2006年

8 齊殿軍;大慶長垣高臺(tái)子油田葡萄花油層精細(xì)油藏描述及數(shù)值模擬一體化研究[D];吉林大學(xué);2012年

9 屈春葉;離心泵的內(nèi)部三維流場數(shù)值模擬研究[D];太原理工大學(xué);2013年

10 鄒星;結(jié)構(gòu)物出水過程的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：粉煤灰固化充填密閉特性參數(shù)數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：484943