【碩士】封閉模鑄沿空留巷隔離墻的材料優(yōu)化設(shè)計(jì)

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內(nèi)容簡介

　　早撐、早強(qiáng)、大剛度、嚴(yán)密封的巷旁充填材料是沿空留巷成功的關(guān)鍵，而現(xiàn)有充填材料大多能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度和嚴(yán)密封的要求，共同的缺陷是無法實(shí)現(xiàn)及時(shí)性，不能滿足高效礦井生產(chǎn)需要。針對(duì)上述缺陷，本文提出了一種新型封閉模鑄砌體沿空留巷隔離墻技術(shù)，其采用預(yù)制混凝土砌體作為高強(qiáng)內(nèi)核使墻體具有較高的早期強(qiáng)度，采用注漿充填技術(shù)保證墻體既有嚴(yán)密的封閉性又能夠及時(shí)貼頂支護(hù)。 本文通過理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法對(duì)新型沿空留巷隔離墻的材料性能進(jìn)行了研究。通過理論分析確定了巷旁充填材料的性能要求，首先對(duì)沿空留巷圍巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析，通過“疊加層板”原理進(jìn)行了巷旁支護(hù)阻力的計(jì)算，從而確定出巷旁充填體需具有較高早期強(qiáng)度的要求；為達(dá)到上述要求，并結(jié)合封閉模鑄砌體隔離墻的施工工藝，研制出一種雙組份注漿充填材料，其由甲、乙兩種干料加水?dāng)嚢韬蟮攘炕旌隙?，甲料以硅酸鹽水泥為基材，乙料以硫鋁酸鹽水泥為基材，兩種基材加配粉煤灰、膨潤土、河砂以及外加劑組成化學(xué)性能高度互補(bǔ)的兩種干料，其甲、乙單料可保持長時(shí)間的流動(dòng)性，混合后快速凝固；利用實(shí)驗(yàn)室正交試驗(yàn)分析了不同配比下雙組份充填材料的物理力學(xué)性能，并對(duì)雙組份充填材料的配比進(jìn)行了優(yōu)化，漿液結(jié)石體28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)24.8MPa，然后對(duì)封閉注漿砌體的工作性能進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了雙組份充填材料良好的流動(dòng)性和填充性，結(jié)果表明注漿后砌體相比注漿前具有更高的后期強(qiáng)度。 　　通過MIDAS/GTS軟件對(duì)雙組份材料巷旁充填和高水材料巷旁充填的支護(hù)效果進(jìn)行了數(shù)值模擬對(duì)比，結(jié)果表明雙組份材料表現(xiàn)出比高水材料更好的力學(xué)性能；后對(duì)新型封閉模鑄砌體隔離墻的巷旁支護(hù)效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明新型隔離墻技術(shù)因其早撐早強(qiáng)的特性能夠適應(yīng)巷道頂板變形規(guī)律，支護(hù)效果顯著，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 　　

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