論文提出利用化學(xué)膨脹劑代替炸藥等高風(fēng)險(xiǎn)手段對(duì)懸頂進(jìn)行膨脹致裂,并對(duì)此進(jìn)行膨脹劑力學(xué)性能測(cè)試、膨脹致裂數(shù)值模擬、試件的膨脹致裂實(shí)驗(yàn)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(jiān)硬頂板膨脹致裂的研究,并取得如下成果:從化學(xué)反應(yīng)的角度分析得出膨脹力產(chǎn)生的力學(xué)來源,并建立力學(xué)模型揭示了化學(xué)膨脹劑的致裂機(jī)理;設(shè)計(jì)了膨脹力性能測(cè)試裝備,并通過多次測(cè)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(jì)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(shí)的致裂效果最佳,并建立RFPA模型對(duì)該參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證;設(shè)計(jì)了化學(xué)膨脹致裂的聲熱-微震實(shí)驗(yàn),對(duì)混凝土試件膨脹致裂過程進(jìn)行微震、聲發(fā)射及溫度監(jiān)測(cè)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(gè)階段,掌握了致裂過程的能量事件規(guī)律;利用3DEC對(duì)工作面切頂進(jìn)行數(shù)值模擬得出鉆孔深度為6m,傾角為10°時(shí)切頂效果最佳;最終將以上研究所得參數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行工程實(shí)踐應(yīng)用,并取得預(yù)期效果,成功利用化學(xué)膨脹劑對(duì)綜采工作面端頭懸頂進(jìn)行膨脹... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 化學(xué)膨脹劑的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 化學(xué)膨脹劑的工程應(yīng)用研究現(xiàn)狀
        1.2.3 預(yù)裂卸壓技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 研究目標(biāo)
    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(xué)膨脹劑的致裂機(jī)理及性能測(cè)試
    2.1 化學(xué)膨脹劑的水化反應(yīng)原理
    2.2 化學(xué)膨脹劑的破巖力學(xué)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(xué)膨脹劑的破巖機(jī)理
    2.4 化學(xué)膨脹劑的力學(xué)性能測(cè)試
        2.4.1 不同水灰比條件下的體積膨脹率測(cè)試
        2.4.2 膨脹力測(cè)試方案設(shè)計(jì)
        2.4.3 .不同水灰比條件下的膨脹力性能測(cè)試
        2.4.4 孔徑對(duì)化學(xué)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(jì)
    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(shí)驗(yàn)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(cè)點(diǎn)不同計(jì)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(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.1 模型尺寸設(shè)計(jì)
        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(cè)方案
    4.3 實(shí)驗(yàn)過程及致裂效果
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)過程
        4.3.2 膨脹致裂效果
    4.4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 60mm孔徑試件微震監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析
        4.4.2 60mm孔徑試件聲發(fā)射監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析
        4.4.3 60mm孔徑試件溫度監(jiān)測(cè)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(jì)算模型設(shè)計(jì)與構(gòu)建
        5.1.1 切頂高度及角度的選取
        5.1.2 計(jì)算模型的構(gòu)建
    5.2 未切頂時(shí)的礦壓規(guī)律
    5.3 切頂高度對(duì)礦壓規(guī)律的影響
        5.3.1 切頂高度對(duì)覆巖運(yùn)移的影響
        5.3.2 切頂高度對(duì)覆巖應(yīng)力分布特征的影響
    5.4 切頂角度對(duì)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(shí)踐
    6.1 試驗(yàn)地點(diǎn)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(cè)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(jìn)
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3177790