煤壁柔性加固工藝參數優化試驗研究
摘要：近年來,工作面煤壁柔性加固技術的提出豐富了煤壁破壞防治技術理論。為了進一步揭示煤壁柔性加固技術中柔性棕繩的作用機制,明確漿液和柔性棕繩的耦合關系,降低柔性加固技術的技術成本和應用難度,通過物理實驗、理論分析、設備開發、工程應用等研究手段,優化了煤壁柔性加固工藝。通過三維相似模擬實驗,對比研究了煤壁無加固、煤壁注漿加固和煤壁柔性加固條件下煤壁的破壞特征,從宏觀上揭示了煤壁柔性加固機理和柔性棕繩作用機制;將鉆孔直徑與柔性棕繩直徑的比值定義為孔徑比,通過“柔性棕繩、漿液、煤體”拉拔試驗,研究了孔徑比、漿液類型對柔性加固效果的影響,從而確定了漿液和柔性棕繩的數量耦合關系,開發了低成本的柔性加固注漿材料;通過設備開發,研制了半環形注漿管。研究表明:煤壁采用柔性加固可有效提高煤體的整體性并減小煤壁破壞深度;當孔徑比介于1.6~1.9時,煤壁柔性加固效果最佳,且越接近1.9,柔性加固效果越好;采用“超細水泥、礦粉、水玻璃”混合材料作為柔性加固注漿材料,礦粉添加量不超過30%,水玻璃的添加量不超過10%,可降低柔性加固技術應用成本;研制的半環形注漿管可有效減小所需鉆孔直徑,降低技術應用難度;最后通過在瑞隆煤礦仰斜開采工作面應用煤壁柔性加固技術,有效的緩解了煤壁破壞的發生,提高了煤壁的穩定性。本文通過一系列實驗研究,系統的優化了煤壁柔性加固工藝,為煤壁柔性加固技術的科學應用提供了借鑒。
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