【碩士】封閉模鑄沿空留巷隔離墻的材料優(yōu)化設計

內(nèi)容簡介

　　早撐、早強、大剛度、嚴密封的巷旁充填材料是沿空留巷成功的關鍵，而現(xiàn)有充填材料大多能夠實現(xiàn)高強度和嚴密封的要求，共同的缺陷是無法實現(xiàn)及時性，不能滿足高效礦井生產(chǎn)需要。針對上述缺陷，本文提出了一種新型封閉模鑄砌體沿空留巷隔離墻技術，其采用預制混凝土砌體作為高強內(nèi)核使墻體具有較高的早期強度，采用注漿充填技術保證墻體既有嚴密的封閉性又能夠及時貼頂支護。本文通過理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬等方法對新型沿空留巷隔離墻的材料性能進行了研究。通過理論分析確定了巷旁充填材料的性能要求，首先對沿空留巷圍巖運動規(guī)律進行了分析，通過“疊加層板”原理進行了巷旁支護阻力的計算，從而確定出巷旁充填體需具有較高早期強度的要求；為達到上述要求，并結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、乙兩種干料加水攪拌后等量混合而成，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性能高度互補的兩種干料，其甲、乙單料可保持長時間的流動性，混合后快速凝固；利用實驗室正交試驗分析了不同配比下雙組份充填材料的物理力學性能，并對雙組份充填材料的配比進行了優(yōu)化，漿液結石體28d抗壓強度可達24.8MPa，然后對封閉注漿砌體的工作性能進行了研究，驗證了雙組份充填材料良好的流動性和填充性，結果表明注漿后砌體相比注漿前具有更高的后期強度。　　通過MIDAS/GTS軟件對雙組份材料巷旁充填和高水材料巷旁充填的支護效果進行了數(shù)值模擬對比，結果表明雙組份材料表現(xiàn)出比高水材料更好的力學性能；后對新型封閉模鑄砌體隔離墻的巷旁支護效果進行了研究，結果表明新型隔離墻技術因其早撐早強的特性能夠適應巷道頂板變形規(guī)律，支護效果顯著，因此具有廣泛的應用前景。　　

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