工作面煤体超前注胶防片帮技术研究

发布时间：2017-07-17 10:34

  本文关键词：工作面煤体超前注胶防片帮技术研究

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【摘要】：随着煤矿开采深度的加大以及大采高综采和大采高综放开采的大面积应用,大采高工作面煤壁片帮问题越来越严重。为保证厚煤层工作面生产的安全高效,防止煤壁片帮尤为必要。本论文针对煤体加固防片帮中应用的水泥材料粒径大、难以注入细微裂隙以及化学浆液成本高、易放热等缺点,提出了渗透性效果较好、成本低、安全性高并具有一定粘结性能的新型注胶材料—胶体,并依次做了胶体的粘度-浓度试验、胶体的粘结性试验、胶体的渗透扩散试验、胶体-煤体混合体的直剪试验、现场注胶试验,具体的研究内容及成果如下：(1)通过胶体材料的粘度试验,得出了这五种胶体材料各自的“粘度-浓度规律”,发现不同的胶体材料与水配置成的胶体溶液的“粘度-浓度”规律不同,即其粘度对浓度变化的敏感程度不同；同种材料在不同的浓度分段内,其粘度对浓度变化的敏感程度也不同。(2)通过胶体材料对松散煤体的粘结性试验,得出了这五种胶体材料各自对松散煤体强度的提高程度,其中冷水速溶胶粉对松散煤体的粘结性能最佳；2%浓度的冷水速溶胶粉胶体溶液可使1～2mm粒径的松散煤体的抗压强度达到1.36MPa。(3)自制一套检验胶体溶液在松散煤体中渗透性能的受注模型进行胶体材料的渗透扩散试验,通过该试验发现胶体溶液在松散煤体中的渗透性能主要与其粘度大小有关,而与其其他性质关系不大；对于同一种材料,其浓度越大即其粘度越大,则其渗透过煤粒介质的总的时间越长；对不同种材料,当其浓度不同但粘度相近时,其渗透经过煤粒介质的时间几乎一样。(4)通过胶体材料与松散煤粒混合体的直接剪切试验,得出了五种胶体材料各自对松散煤体剪切强度的提高情况,其中冷水速溶胶粉对松散煤体的抗剪强度的提高效果最好；2%浓度的冷水速溶胶粉胶体溶液可使1～2mm和3～4mm混合粒径的松散煤体的内聚力达到80.45kPa。(5)通过孟家窑现场试验,检验了冷水速溶胶粉胶体防止煤壁片帮的效果,并形成了一套完整的工作面超前注胶工艺；初步形成了一套与注水泥浆、化学浆不同的防止煤壁片帮的方法,由此得出防止煤壁片帮的亲水凝胶注入技术是可行的。
【关键词】：煤壁片帮 胶体 粘度试验 粘结性试验 渗透扩散试验 直剪试验
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD771
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 研究背景及问题提出9-10
• 1.1.1 论文研究背景9
• 1.1.2 问题的提出9-10
• 1.2 煤壁片帮规律及防治研究现状10-15
• 1.2.1 煤壁片帮规律的研究现状10-14
• 1.2.2 煤壁片帮防治技术现状14-15
• 1.3 注浆技术的研究现状15-22
• 1.3.1 注浆材料的研究进展15-21
• 1.3.2 注浆方法的现状及进展21-22
• 1.3.3 注浆工艺的现状及进展22
• 1.4 论文主要研究内容及研究方法22-23
• 1.5 本章小结23-25
• 2 胶体材料的粘度-浓度规律研究25-35
• 2.1 粘度的概念及测试意义25-26
• 2.1.1 粘度的概念与影响因素25
• 2.1.2 粘度的分类与单位25-26
• 2.1.3 粘度的测试方法26
• 2.2 胶体材料的粘度试验26-31
• 2.2.1 粘度的测试方法确定及仪器选择26-27
• 2.2.2 粘度试验中的注意事项及原则27-28
• 2.2.3 胶体溶液的粘度测定实验28-31
• 2.3 粘度测试试验结果及分析31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 胶体材料对煤体粘结性研究35-41
• 3.1 胶体材料对煤体粘结性试验意义及介绍35-36
• 3.1.1 胶体材料对煤体粘结性试验意义35
• 3.1.2 胶体材料对煤体粘结性试验35-36
• 3.2 胶体材料对煤体粘结性试验步骤36-38
• 3.2.1 胶体溶液的配置36-37
• 3.2.2 煤粒试样的制备37
• 3.2.3 实验步骤37-38
• 3.3 胶体材料对煤体粘结性试验结果及分析38-40
• 3.3.1 实验结果38-39
• 3.3.2 实验结果分析39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 胶体溶液在煤体中渗透规律研究41-49
• 4.1 胶体溶液在煤体中的渗透扩散试验41-42
• 4.1.1 实验目的41
• 4.1.2 实验所需材料41-42
• 4.2 胶体溶液在煤体中试验步骤42-44
• 4.2.1 胶体溶液的配置42
• 4.2.2 煤粒试样的制备42
• 4.2.3 实验步骤42-44
• 4.3 胶体溶液在煤体中的渗透扩散试验结果及分析44-45
• 4.3.1 实验结果44-45
• 4.3.2 实验结果分析45
• 4.4 冷水速溶胶粉在煤体中的渗透扩散试验45-48
• 4.4.1 胶体溶液的配置46
• 4.4.2 煤粒试样的制备46
• 4.4.3 实验结果46-47
• 4.4.4 实验结果分析47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 胶体对煤样抗剪强度影响研究49-70
• 5.1 直接剪切试验的原理49-50
• 5.2 煤样抗剪强度的胶敏性试验50-62
• 5.2.1 试验目的50-51
• 5.2.2 试验仪器及流程介绍51-53
• 5.2.3 试验结果53-57
• 5.2.4 试验结果分析57-62
• 5.3 煤样抗剪强度与含胶量关系研究62-69
• 5.3.1 试验结果62-65
• 5.3.2 试验结果分析65-69
• 5.4 本章小结69-70
• 6 现场试验70-81
• 6.1 工作面概况70
• 6.2 煤层注胶概述70-71
• 6.2.1 煤层注胶特点70-71
• 6.2.2 煤层注胶适用条件71
• 6.3 煤壁注胶工艺71-76
• 6.3.1 工艺参数确定71-72
• 6.3.2 注胶系统72-73
• 6.3.3 注胶工艺73-76
• 6.4 现场注胶76-77
• 6.5 现场注胶效果分析77-80
• 6.5.1 胶体溶液渗透半径77
• 6.5.2 注胶前后煤壁片帮情况77-79
• 6.5.3 注胶前后工作面煤体物理力学参数79-80
• 6.6 本章小结80-81
• 7 结论与不足81-84
• 7.1 结论81-83
• 7.2 不足83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士学位期间参加科研项目及发表论文情况89

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本文编号：553209