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大面積冒頂,致使支架無法推移,嚴重影響綜采工作面的安全生產,為此,常采用化學漿液加固松軟煤壁和破碎頂板。目前采用的化學漿液有馬麗散、固邦特和固安特等,由于其施工工藝復雜,并且價格昂貴,需研制一種新型的注漿加固材料。本文針對安徽大學研制新型化學注漿材料,試驗研究了新型化學注漿材料物理力學性能；并通過大型物理模型試驗,研究了新型化學注漿材料加固松軟煤體注漿工藝。 由常用化學漿液物理力學性能試驗可知,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注漿材料,其強度分別為5.56MPa、8.85MPa和12.40MPa。煤矸石與漿液質量比為5：1時,矸石固結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,因此常用化學注漿材料優先選用固邦特。通過新型注漿材料的力學性能試驗發現,漿液用量為6：1、5.5：1和5：1時,砂固結體強度分別為35.3MPa、39.62MPa和43.48MPa。在密閉加壓條件下,漿液與標準砂的質量比為1：3.4時,固結體強度高達63.64MPa。總之,無論是密閉加壓固結還是無壓固結試驗,新型化學注漿材料力學性能均優于常用雙液化學注漿材料。 研制了新型化學注漿材料加固松軟煤體的注漿試驗裝置。通過新型化學注漿材料大型物理模型試驗,揭示了注漿過程中煤體內壓力隨時間變化規律,即上升、下降和上升并趨于平緩三個階段；漿液在模型內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,表明漿液的流動擴散是以劈裂注漿為主,滲透注漿為輔。注漿后煤固結體強度最高可達11.77MPa,最低強度為2.04MPa,煤固結體抗壓強度差別較大,表明漿液在模型內部擴散是不均勻的。 本文可為后續新型化學注漿材料的注漿工藝設計、注漿參數確定等提供依據。

 

頁數：70

 

【學位級別】：碩士

 

文章目錄

 

摘要

Abstract

1 概述

    1.1 論文選題的依據及研究意義

    1.2 注漿技術的國內外研究動態

        1.2.1 注漿技術的發展

        1.2.2 注漿材料的研究現狀

        1.2.3 化學注漿方法及工藝

    1.3 巖體注漿理論及模擬實驗的研究狀態

        1.3.1 巖體注漿技術理論

        1.3.2 注漿模擬實驗研究現狀

    1.4 煤巖體化學注漿加固的理論基礎

        1.4.1 漿液與煤巖體的潤濕性

        1.4.2 化學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 水文地質條件

    2.3 地質構造

    2.4 水文地質條件分析

    2.5 本章小結

3 雙液化學漿液的物理力學性質

    3.1 雙液化學漿液的基本性能

    3.2 常用化學注漿材料的物理力學性能試驗

        3.2.1 物理性能測試

        3.2.2 力學性能試驗

    3.3 新型化學注漿材料的物理力學性能試驗

        3.3.1 物理性能測試

        3.3.2 力學性能試驗

    3.4 本章小結

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 試驗模型裝置

        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 實驗結果

        4.3.1 漿液用量與煤的關系

        4.3.2 注漿口壓力隨時間變化

        4.3.3 化學漿液反應溫度

        4.3.4 注漿過程中壓力變化規律

    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 力學性能分析

    4.5 本章小結

5 結論及展望

    5.1 主要結論

    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