聚合物水泥浆液-煤体界面过渡区力学性能研究

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提出了超前深孔注浆加固技术;利用VAE乳液对水泥基材料进行改性,通过轴拉试验及立方体抗压试验,研究了不同掺量VAE乳液对水泥基材料与煤体界面黏结强度及水泥基材料固结煤体的抗压强度的影响;结合微观电镜扫描,分析了VAE改性水泥基材料结石体与煤体界面过渡区的微观结构特征。研究结果表明:复合浆液水灰比随聚灰比的增大呈现出先降低后增长的趋势,VAE乳液提高了浆液与煤体界面黏结强度及浆液固结煤体试块的抗压强度;掺入VAE乳液,使水泥浆液的孔隙率降低,提高了强效应层结构的密实性;VAE乳液会扩散至普通水泥浆内部形成聚
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针对采空区破碎围岩下巷道围岩变形控制问题,提出了“U型棚+注浆”的半圆拱体支护技术,并基于拱体的基本力学性能,构建了半圆拱巷道承载能力力学模型,分析了半圆拱体强度对巷道围岩破坏的影响规律,理论推导了拱体破坏的极限厚度。研究结果表明:半圆拱体的破坏位置发生于拱体顶部,以拉破坏为主;拱体的承载性能与上覆岩层载荷、拱体的厚度以及注浆拱体的抗拉强度密切相关,与上覆岩层载荷、拱体抗拉强度呈线性关系,与拱体的厚度呈非线性关系。研究成果应用于贵州湾田煤业湘桥煤矿11702工作面过采空区巷道,有效地控制了巷道围岩变形
深井透水问题是煤矿安全生产的关键性影响因素之一,通过自主研发的微裂隙三轴应力渗流机理模型试验系统,采用单因素敏感度分析法,揭示粗糙度JRC、裂缝开度b、围压σ、渗透水压p0等因素对微裂隙渗流的影响;同时运用数值模拟手段再现了微裂隙渗流过程,分析了水压作用下水力扩缝演化过程.研究结果表明:对微裂隙渗流影响由强到弱的因素分别为渗透水压、粗糙度、裂缝开度、围压;水压作用下水力裂缝扩展演化过程可划分为应力累积阶段、微裂隙稳定扩展阶段.
以沁水盆地南部无烟煤为研究对象,基于X-ray CT和FIB-SEM扫描成像试验,构建了无烟煤孔裂隙网络结构模型并提取了关键特征参数,进而对无烟煤孔裂隙发育特征与连通关系开展了定量研究。结果表明:沁水盆地南部无烟煤以孔径小于50 nm的中孔为主,大孔数量较低,显微裂隙和割理对孔隙体积具有较高的贡献;孔隙截面以不规则形状为主,毛管阻力较大;孔隙具有较好的连通性,连通路径较丰富,有利于气体运移和产出;随孔裂隙发育尺度的减小,孔裂隙连通性和渗透率随之降低;对连通性起主要作用的是中孔、显微裂隙和割理;显微裂隙和割
为研究突出孔洞构造煤与原生结构煤孔隙特征对瓦斯吸附特性的影响,以三甲煤矿突出孔洞构造煤和原生结构煤为研究对象,运用压汞和液氮吸附实验相结合的方法对不同结构煤体孔隙结构进行研究;结合Menger几何模型分析不同结构煤体孔隙分形特征,进一步阐述孔隙结构分形特征对瓦斯吸附特征的影响。结果表明:原生结构煤与突出孔洞构造煤均存在滞后环,且突出孔洞构造煤的滞后环明显大于原生结构煤的滞后环;突出孔洞构造煤分形维数大于原生结构煤,突出孔洞构造煤孔隙复杂程度比原生结构煤高,突出孔洞构造煤孔隙复杂程度为瓦斯的吸附准备了良好条
针对淮南矿区复杂地层顶板高位定向钻孔施工及瓦斯抽采中存在的钻孔坍塌造成瓦斯抽采通道堵塞问题,研究复杂地层顶板高位定向长钻孔全程下筛管技术;在张集煤矿进行了现场试验,通过对下筛管施工过程中遇到的复杂地层易塌孔、PVC筛管强度低、钢制筛管对测量系统影响、下管工艺流程复杂、遇阻后难处理等问题的分析,针对性的提出确保轨迹平滑、使用钢制筛管、单个钻孔施工完成后及时下管、可切割式导向头及辅助下筛管变径等技术措
为了解决煤层开采下行裂隙造成的生态脆弱矿区浅表生态恶化和水资源量下降等问题,通过微生物诱导碳酸钙(MICP)技术对下行裂隙试样进行修复加固;采用无侧限抗压强度试验和直接剪切试验测定不同浓度微生物菌液加固后试样物理力学性质的变化,进而揭示微生物矿化对下行裂隙的修复机理。结果表明:随着微生物菌液浓度升高,试样无侧限抗压强度和抗剪强度均逐级提升,菌液对裂隙土体的修复能力增强,可一定程度上改善土体的物理力学性质。
为解决榆横北区富水煤层巷道掘进过程中的2号煤层水患问题,以巴拉素煤矿为例,结合以往采掘经验,首先进行岩巷内超前钻探工程(短钻+长钻)、水化学分析,而后提出针对于本区特殊的煤层水害巷道掘进的疏放水探查思路。结果表明:前期对2号煤层的钻探工程疏放水效果显著,各钻孔水量、水压衰减明显,说明2号煤层水体补给条件差,总体属于静态水赋存状态。经水质全分析测试发现:2号煤层水的水质类型基本为SO4-Na·(Ca)型水,p H值在7.63~8.04之间,总矿化度在5 820.88~6 202.99 mg/L之间,认为其水
为减薄冻结井筒设计井壁的厚度,同时避免大体积混凝土水化热造成的井壁开裂问题,赵固二矿西风井采用了C100高性能混凝土作为井筒深部井壁材料。经过多次、多地原材料比选后,确定了P.II52.5硅酸盐水泥、抗压强度为148 MPa的玄武岩碎石、细度模数为2.8的机制砂、低温早强保坍型聚羧酸盐高性能减水剂作为C100高性能混凝土的原料。通过配合比试验,确定了水泥∶砂∶碎石∶掺合料∶矿粉∶水∶减水剂为395∶600∶1 100∶120∶100∶105∶29的配合比。经过现场实际应用,最终C100冻结段井壁未出现任何
为提高煤矿开采过程中对底板水的监测能力,在现有的采场底板水监测系统的基础上进行改进.选用具有多通道数据采集和多装置数据联合反演的超高密度电法,最大程度上提高数据采集能力,提供更为丰富地质信息;反演过程中同时施加光滑约束与背景约束提高反演的稳定性,构造的反演方程引入正则化因子提高方程泛化能力,以此使反演效果更加精确.同时利用工作面巷道钻孔内埋设的电极、电缆,按一定的时间间隔进行监测获取不同时间工作面底板电阻率变化情况,以此推测地下体水运移情况;结合矿压周期变化及钻孔注浆资料分析底板水运移的原因,实现煤矿回采
边坡岩体内岩桥对边坡稳定性具有控制作用,为探究节理岩桥变形破坏特征及裂隙扩展机制,通过在完整试样端部预制裂隙以形成中部岩桥,并结合数字图像相关技术,分析了岩桥裂隙起裂、扩展、贯通规律及微观损伤演化特征,同时利用断裂力学理论揭示了岩桥裂隙扩展机制。结果表明:岩桥试样破裂过程划分为5个阶段,且应力-应变曲线出现“峰前波动”和“峰后阶梯式”下降特征;岩桥试样破坏过程为下部倾斜裂隙首先起裂,而后偏转一定角度向上扩展,且裂隙是逐级扩展的;岩桥试样的破坏都是由其前期的损伤累积所导致,裂隙尖端形成的局部高应变区