【硕士】封闭模铸沿空留巷隔离墙的材料优化设计

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内容简介

　　早撑、早强、大刚度、严密封的巷旁充填材料是沿空留巷成功的关键，而现有充填材料大多能够实现高强度和严密封的要求，共同的缺陷是无法实现及时性，不能满足高效矿井生产需要。针对上述缺陷，本文提出了一种新型封闭模铸砌体沿空留巷隔离墙技术，其采用预制混凝土砌体作为高强内核使墙体具有较高的早期强度，采用注浆充填技术保证墙体既有严密的封闭性又能够及时贴顶支护。 本文通过理论分析、实验室试验、数值模拟等方法对新型沿空留巷隔离墙的材料性能进行了研究。通过理论分析确定了巷旁充填材料的性能要求，首先对沿空留巷围岩运动规律进行了分析，通过“叠加层板”原理进行了巷旁支护阻力的计算，从而确定出巷旁充填体需具有较高早期强度的要求；为达到上述要求，并结合封闭模铸砌体隔离墙的施工工艺，研制出一种双组份注浆充填材料，其由甲、乙两种干料加水搅拌后等量混合而成，甲料以硅酸盐水泥为基材，乙料以硫铝酸盐水泥为基材，两种基材加配粉煤灰、膨润土、河砂以及外加剂组成化学性能高度互补的两种干料，其甲、乙单料可保持长时间的流动性，混合后快速凝固；利用实验室正交试验分析了不同配比下双组份充填材料的物理力学性能，并对双组份充填材料的配比进行了优化，浆液结石体28d抗压强度可达24.8MPa，然后对封闭注浆砌体的工作性能进行了研究，验证了双组份充填材料良好的流动性和填充性，结果表明注浆后砌体相比注浆前具有更高的后期强度。 　　通过MIDAS/GTS软件对双组份材料巷旁充填和高水材料巷旁充填的支护效果进行了数值模拟对比，结果表明双组份材料表现出比高水材料更好的力学性能；后对新型封闭模铸砌体隔离墙的巷旁支护效果进行了研究，结果表明新型隔离墙技术因其早撑早强的特性能够适应巷道顶板变形规律，支护效果显著，因此具有广泛的应用前景。 　　

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