綜采工作面由于煤壁松軟和頂板破碎,回采過程中,液壓支架頂梁前方易出現(xiàn)大面積冒頂,致使支架無法推移,嚴(yán)重影響綜采工作面的安全生產(chǎn),為此,常采用化學(xué)漿液加固松軟煤壁和破碎頂板。目前采用的化學(xué)漿液有馬麗散、固邦特和固安特等,由于其施工工藝復(fù)雜,并且價格昂貴,需研制一種新型的注漿加固材料。本文針對安徽大學(xué)研制新型化學(xué)注漿材料,試驗研究了新型化學(xué)注漿材料物理力學(xué)性能；并通過大型物理模型試驗,研究了新型化學(xué)注漿材料加固松軟煤體注漿工藝。 由常用化學(xué)漿液物理力學(xué)性能試驗可知,漿液用量為6：1、5：1和4：1時固邦特固砂強度均高于其他四種雙液化學(xué)注漿材料,其強度分別為5.56MPa、8.85MPa和12.40MPa。煤矸石與漿液質(zhì)量比為5：1時,矸石固結(jié)強度最高的亦是固邦特,其抗壓強度為4.15MPa,抗拉強度為0.47MPa,因此常用化學(xué)注漿材料優(yōu)先選用固邦特。通過新型注漿材料的力學(xué)性能試驗發(fā)現(xiàn),漿液用量為6：1、5.5：1和5：1時,砂固結(jié)體強度分別為35.3MPa、39.62MPa和43.48MPa。在密閉加壓條件下,漿液與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為1：3.4時,固結(jié)體強度高達63.64MPa�？傊�,無論是密閉加壓固結(jié)還是無壓固結(jié)試驗,新型化學(xué)注漿材料力學(xué)性能均優(yōu)于常用雙液化學(xué)注漿材料。 研制了新型化學(xué)注漿材料加固松軟煤體的注漿試驗裝置。通過新型化學(xué)注漿材料大型物理模型試驗,揭示了注漿過程中煤體內(nèi)壓力隨時間變化規(guī)律,即上升、下降和上升并趨于平緩三個階段；漿液在模型內(nèi)部以劈裂方式擴散距離為700mm,以滲透的方式擴散至整個鋼管筒模型內(nèi),表明漿液的流動擴散是以劈裂注漿為主,滲透注漿為輔。注漿后煤固結(jié)體強度最高可達11.77MPa,最低強度為2.04MPa,煤固結(jié)體抗壓強度差別較大,表明漿液在模型內(nèi)部擴散是不均勻的。 本文可為后續(xù)新型化學(xué)注漿材料的注漿工藝設(shè)計、注漿參數(shù)確定等提供依據(jù)。

 

頁數(shù)：70

 

【學(xué)位級別】：碩士

 

文章目錄

 

摘要

Abstract

1 概述

    1.1 論文選題的依據(jù)及研究意義

    1.2 注漿技術(shù)的國內(nèi)外研究動態(tài)

        1.2.1 注漿技術(shù)的發(fā)展

        1.2.2 注漿材料的研究現(xiàn)狀

        1.2.3 化學(xué)注漿方法及工藝

    1.3 巖體注漿理論及模擬實驗的研究狀態(tài)

        1.3.1 巖體注漿技術(shù)理論

        1.3.2 注漿模擬實驗研究現(xiàn)狀

    1.4 煤巖體化學(xué)注漿加固的理論基礎(chǔ)

        1.4.1 漿液與煤巖體的潤濕性

        1.4.2 化學(xué)注漿中吸濕性及其存在的條件

        1.4.3 被注煤巖體強度增長機理

    1.5 論文研究內(nèi)容及方法

2 工程背景

    2.1 潘一礦1602(3)綜采面基本概況

    2.2 水文地質(zhì)條件

    2.3 地質(zhì)構(gòu)造

    2.4 水文地質(zhì)條件分析

    2.5 本章小結(jié)

3 雙液化學(xué)漿液的物理力學(xué)性質(zhì)

    3.1 雙液化學(xué)漿液的基本性能

    3.2 常用化學(xué)注漿材料的物理力學(xué)性能試驗

        3.2.1 物理性能測試

        3.2.2 力學(xué)性能試驗

    3.3 新型化學(xué)注漿材料的物理力學(xué)性能試驗

        3.3.1 物理性能測試

        3.3.2 力學(xué)性能試驗

    3.4 本章小結(jié)

4 新型注漿材料模型試驗及作用機理

    4.1 試驗裝置研制

        4.1.1 研制思路

        4.1.2 試驗?zāi)Ｐ脱b置

        4.1.3 試驗裝置的功能

        4.1.4 試驗的測試方法

        4.1.5 注漿設(shè)備

    4.2 模型安裝及試驗

        4.2.1 模型安裝要點

        4.2.2 模型試驗步驟

    4.3 實驗結(jié)果

        4.3.1 漿液用量與煤的關(guān)系

        4.3.2 注漿口壓力隨時間變化

        4.3.3 化學(xué)漿液反應(yīng)溫度

        4.3.4 注漿過程中壓力變化規(guī)律

    4.4 漿液加固煤壁的效果

        4.4.1 劈裂滲透擴散效果

        4.4.2 力學(xué)性能分析

    4.5 本章小結(jié)

5 結(jié)論及展望

    5.1 主要結(jié)論

    5.2 展望與不足

參考文獻

致謝

作者簡介及讀研期間主要科研成果