归来庄金矿防水型避难硐室防护技术研究

发布时间：2017-10-23 04:11

  本文关键词：归来庄金矿防水型避难硐室防护技术研究

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【摘要】：目前非煤矿山开采深度不断增加,水害威胁逐渐加大,本文在煤矿避难硐室的研究基础上,基于归来庄金矿井下实际,提出了水灾防护型避难硐室的系统组成和构建方法,增加了水压承载和抗渗要求,以及水压条件下保持避难硐室内部气压平衡、维持基本生存环境等技术措施。围绕硐室外部防护技术,开展了防水混凝土结构和空气幕两方面的研究,具体如下：首先通过力学性能试验、抗氯离子渗透性试验、声发射等试验技术,研究分析了高温、应力损伤及掺合料对防水混凝土抗拉性能、抗渗性能的影响规律；利用ABAQUS软件,模拟分析了水压作用下避难硐室防水墙和防水支护结构的应力场、渗流场、损伤因子分布情况,及防水支护结构灾后承压、抗渗性能,提出了相应的抗渗设计原则和灾后维护方法。其次,根据井下应用环境,提出了避难硐室气幕阻隔系统的可靠性、稳定性和封闭性设计原则。基于全尺寸避难硐室防护门通道模型试验和CFD模拟技术,研究分析了气幕射流初始速度、安装角度、安装方式、防护时长、人体扰动等因素对气幕阻隔效果的影响规律,确定了避难硐室气幕阻隔系统优化方案。在上述研究基础上,总结了水灾防护型避难硐室外部防护系统现场施工技术要求和细节；经防水门静水外压力实验、现场打压实验和50人48h载人实验检验,避难硐室防护性能符合要求。本文研究进一步完善了非煤矿山水灾防护型避难硐室技术,对同领域有借鉴和参考意义,同时为相关标准规范的制定提供了科学依据和理论参考。
【关键词】：避难硐室 防护系统 水灾 高温 有毒有害气体
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD77
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 引言15-17
• 1.1 课题来源15
• 1.2 研究意义15-17
• 2 文献综述17-29
• 2.1 非煤矿山安全生产现状17-21
• 2.1.1 非煤矿山危险性分析17-18
• 2.1.2 非煤矿山事故类型及特点分析18-21
• 2.2 井下紧急避险设施发展现状21-26
• 2.2.1 国外研究现状21-25
• 2.2.2 国内研究现状25
• 2.2.3 国内外研究对比分析25-26
• 2.3 课题研究内容和方法26-29
• 2.3.1 研究内容26-27
• 2.3.2 研究方法和技术路线27-29
• 3 避难硐室技术指标与防护性能影响因素分析29-45
• 3.1 归来庄矿区基本情况29-31
• 3.1.1 自然地理条件29-30
• 3.1.2 矿井开拓系统及生产现状30-31
• 3.2 避难硐室选址及技术指标分析31-38
• 3.2.1 硐室选址31-32
• 3.2.2 硐室技术指标分析32-33
• 3.2.3 硐室基本结构及尺寸33-38
• 3.3 自防水结构影响因素分析38-40
• 3.3.1 外部荷载39-40
• 3.3.2 高温40
• 3.4 气幕阻隔性能影响因素分析40-44
• 3.4.1 主气流特性的影响41-43
• 3.4.2 气幕射流参数的影响43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 防水混凝土抗渗性能试验研究45-67
• 4.1 原材料选择及试件制作45-50
• 4.1.1 原材料选择47-48
• 4.1.2 配合比设计48-50
• 4.1.3 试件制作50
• 4.2 损伤控制方法及试验流程50-57
• 4.2.1 应力损伤控制方法确定50-52
• 4.2.2 高温损伤控制方法确定52-53
• 4.2.3 抗渗性能试验方法确定53
• 4.2.4 试验设备及流程53-57
• 4.3 试件力学性能及抗渗性能分析57-65
• 4.3.1 混凝土常规力学性能分析57-60
• 4.3.2 混凝土常规抗氯离子渗透性分析60-61
• 4.3.3 高温后混凝土力学性能及抗氯离子渗透性变化61-64
• 4.3.4 力学损伤对混凝土抗氯离子渗透性的影响64-65
• 4.4 配合比确定65
• 4.5 本章小结65-67
• 5 防水混凝土结构防护性能及损伤影响模拟分析67-85
• 5.1 ABAQUS计算模型67-70
• 5.1.1 支护结构67-69
• 5.1.2 防水墙69-70
• 5.2 水压作用前后结构防护性能70-78
• 5.2.1 普通防水混凝土衬砌70-75
• 5.2.2 钢纤维防水混凝土衬砌75-76
• 5.2.3 防水墙76-78
• 5.3 防水混凝土结构损伤影响78-83
• 5.3.1 可见裂缝位置对防水衬砌的影响78-79
• 5.3.2 高温损伤范围及位置对防水衬砌的影响79-82
• 5.3.3 高温损伤对防水墙的影响82-83
• 5.4 本章小结83-85
• 6 气幕阻隔性能试验研究85-99
• 6.1 研究方法85-93
• 6.1.1 试验设备85-88
• 6.1.2 试验变量88
• 6.1.3 试验方法及数据处理方法88-90
• 6.1.4 CFD建模90-93
• 6.2 气幕射流特性93
• 6.3 气幕阻隔效率93-96
• 6.3.1 安装角度及挡板的影响93-94
• 6.3.2 供气压力及人员扰动的影响94-96
• 6.4 气幕阻隔效果模拟96-98
• 6.5 本章小结98-99
• 7 现场建设与防护性能测试99-110
• 7.1 防护系统现场建设99-104
• 7.1.1 防水门墙99-101
• 7.1.2 支护结构101-102
• 7.1.3 空气幕102-103
• 7.1.4 辅助设施103-104
• 7.2 防护性能测试104-106
• 7.2.1 防水门性能测试104-105
• 7.2.2 正压维持性能测试105
• 7.2.3 气密性能测试105-106
• 7.3 现场载人实验106-109
• 7.4 本章小结109-110
• 8 结论110-113
• 8.1 主要结论110-111
• 8.2 创新点111-112
• 8.3 展望112-113
• 参考文献113-123
• 作者简历及在学研究成果123-127
• 学位论文数据集127

【参考文献】

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1 金龙哲;孟楠;汪澍;杨U，

本文编号：1081522