發(fā)布時間：2021-05-09 18:19

　　論文提出利用化學膨脹劑代替炸藥等高風險手段對懸頂進行膨脹致裂,并對此進行膨脹劑力學性能測試、膨脹致裂數(shù)值模擬、試件的膨脹致裂實驗研究、工作面頂板膨脹致裂數(shù)值模擬等多種方法,開展綜采工作面堅硬頂板膨脹致裂的研究,并取得如下成果:從化學反應(yīng)的角度分析得出膨脹力產(chǎn)生的力學來源,并建立力學模型揭示了化學膨脹劑的致裂機理;設(shè)計了膨脹力性能測試裝備,并通過多次測試得到最佳水灰比為0.33及膨脹力與孔徑的特征曲線;利用正交方案設(shè)計了2012組不同孔徑、孔距、孔深的FLAC3D模型,通過數(shù)值模擬方法初步確定了膨脹致裂最佳鉆孔參數(shù),得出孔徑為60mm孔距為40cm時的致裂效果最佳,并建立RFPA模型對該參數(shù)進行驗證;設(shè)計了化學膨脹致裂的聲熱-微震實驗,對混凝土試件膨脹致裂過程進行微震、聲發(fā)射及溫度監(jiān)測并分析得出致裂過程分為初始階段、平穩(wěn)階段、驟然膨脹階段及殘余反應(yīng)階段等4個階段,掌握了致裂過程的能量事件規(guī)律;利用3DEC對工作面切頂進行數(shù)值模擬得出鉆孔深度為6m,傾角為10°時切頂效果最佳;最終將以上研究所得參數(shù)結(jié)合現(xiàn)場實際進行工程實踐應(yīng)用,并取得預期效果,成功利用化學膨脹劑對綜采工作面端頭懸頂進行膨脹... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 化學膨脹劑的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 化學膨脹劑的工程應(yīng)用研究現(xiàn)狀
        1.2.3 預裂卸壓技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容及目標
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究目標
    1.4 論文采取的研究方案及技術(shù)路線
        1.4.1 研究方案
        1.4.2 技術(shù)路線
2 化學膨脹劑的致裂機理及性能測試
    2.1 化學膨脹劑的水化反應(yīng)原理
    2.2 化學膨脹劑的破巖力學分析
        2.2.1 有界單孔膨脹致裂
        2.2.2 多孔膨脹致裂
        2.2.3 多自由面膨脹致裂
    2.3 化學膨脹劑的破巖機理
    2.4 化學膨脹劑的力學性能測試
        2.4.1 不同水灰比條件下的體積膨脹率測試
        2.4.2 膨脹力測試方案設(shè)計
        2.4.3 .不同水灰比條件下的膨脹力性能測試
        2.4.4 孔徑對化學膨脹劑性能的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 膨脹致裂效果的數(shù)值模擬分析
    3.1 膨脹致裂效果的正交方案設(shè)計
    3.2 構(gòu)建FLAC3D數(shù)值模型
    3.3 膨脹致裂模擬分析
        3.3.1 膨脹致裂模擬的應(yīng)力分布特征
        3.3.2 膨脹致裂模擬的塑性區(qū)分析
    3.4 正交實驗結(jié)果分析
    3.5 基于RFPA的最佳組合數(shù)值模擬分析
        3.5.1 裂隙發(fā)育特征
        3.5.2 裂隙發(fā)育過程中應(yīng)力分布特征
        3.5.3 同一監(jiān)測點不同計算步下X、Y應(yīng)力特征
        3.5.4 致裂過程中的聲發(fā)射分布特征
    3.6 本章小結(jié)
4 膨脹致裂的聲熱-微震實驗研究
    4.1 實驗設(shè)計
        4.1.1 模型尺寸設(shè)計
        4.1.2 模型砌筑材料配比
        4.1.3 模型試件的砌筑
    4.2 監(jiān)測方案
    4.3 實驗過程及致裂效果
        4.3.1 實驗過程
        4.3.2 膨脹致裂效果
    4.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 60mm孔徑試件微震監(jiān)測結(jié)果及分析
        4.4.2 60mm孔徑試件聲發(fā)射監(jiān)測結(jié)果及分析
        4.4.3 60mm孔徑試件溫度監(jiān)測結(jié)果及分析
        4.4.4 不同孔徑條件下的微震-聲發(fā)射特征分析
    4.5 本章小結(jié)
5 工作面切頂及其礦壓規(guī)律的數(shù)值模擬研究
    5.1 3DEC計算模型設(shè)計與構(gòu)建
        5.1.1 切頂高度及角度的選取
        5.1.2 計算模型的構(gòu)建
    5.2 未切頂時的礦壓規(guī)律
    5.3 切頂高度對礦壓規(guī)律的影響
        5.3.1 切頂高度對覆巖運移的影響
        5.3.2 切頂高度對覆巖應(yīng)力分布特征的影響
    5.4 切頂角度對礦壓規(guī)律的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 膨脹致裂切頂工程實踐
    6.1 試驗地點工程概況
    6.2 膨脹致裂切頂方案及施工
        6.2.1 膨脹致裂切頂所需材料及設(shè)備
        6.2.2 鉆孔布置方案
        6.2.3 切頂孔的鉆孔窺視監(jiān)測分析
        6.2.4 注漿及封孔工藝
    6.3 膨脹致裂切頂效果分析
    6.4 施工設(shè)備的改進
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3177790