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巷道支护混凝土潮式喷射喷头优化设计及实验研究

发布时间:2018-03-10 16:05

  本文选题:喷射混凝土 切入点:潮式喷射 出处:《山东科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:针对煤矿巷道的工程背景,坚持机具改革、材料优选与工艺优化相结合的方法,综合运用现场调研、数值分析、实验测定和工程应用等多种手段,研究满足煤矿井巷行业标准、规范要求的科学、安全、高效的矿用喷射混凝土支护技术体系:针对巷道支护喷射混凝土回弹高、粉尘浓度大的核心技术问题,确定影响喷射效果的喷头结构三因素:入水口数量、入水口角度、混合区段长度,采用正交实验设计方法得到符合结构参数的九种新型喷头设计,通过采用FLUENT软件对设计得到的九种新型喷头模型进行流场数值模拟,分析气-液-固三相流在喷头处体积分数、速度、压力变化情况,确定三因素对喷射效果的影响程度,得到效果最优的新型喷头模型。根据相关标准要求,结合煤矿条件和推链式混凝土喷射机具特点,从材料优选、配比质量的角度研究确定了新型喷头效果检测实验混凝土配比。通过效果检测实验数据分析,从回弹率、抗压强度两方面与现有普通喷头效果进行对比,实验结果证明新型喷头在减尘降弹方面效果优异。利用考虑作业条件的回弹率测定方法作为喷射参数的判断标准,研究工作风压、工作水压、喷射距离、喷射角度、初喷厚度等潮式喷射工艺参数对喷射过程回弹率的影响程度,最终确定施工工艺最优参数,为巷道支护潮式喷射混凝土技术在矿山行业的推广提供理论基础。通过研究围岩稳定性判定方法,完善煤矿巷道混凝土分区支护技术,将现场煤矿巷道试验段按照围岩稳定性分为三个区域,根据各分区对喷层要求进行支护。通过对巷道支护混凝土潮喷技术施工效果的现场测定,检测结果表明采用新型喷头减少了物料回弹,降低了锚喷工作面粉尘浓度,提高了喷射质量,为矿工创造了良好的工作环境,有力促进了巷道支护混凝土潮式喷射技术在煤矿行业的推广和应用。
[Abstract]:In view of the engineering background of coal mine roadway, we insist on the method of combining machine and tool reform, material optimization and process optimization, and comprehensively use various means such as field investigation, numerical analysis, experimental measurement and engineering application to study and meet the industry standards of coal mine shaft and roadway. Scientific, safe and efficient technical system of mine shotcrete support: aiming at the core technical problems of high springback and high dust concentration in roadway support, Three factors affecting the nozzle structure are determined: the number of nozzle, the angle of inlet, the length of mixing section, and the design of nine new types of nozzle which accord with the structure parameters by orthogonal experimental design method. By using FLUENT software to simulate the flow field of nine new nozzle models, the volume fraction, velocity and pressure of the gas-liquid-solid three-phase flow at the nozzle are analyzed, and the degree of influence of three factors on the jet effect is determined. A new type of spray head model with optimal effect is obtained. According to the requirements of relevant standards, combined with the coal mine conditions and the characteristics of the push-chain concrete ejector, the material is selected optimally. From the angle of mixing quality, the experimental concrete ratio of new type sprinkler head effect detection is determined. Through the analysis of the experimental data, the effect of the new type sprinkler head is compared from two aspects of springback rate and compressive strength. The experimental results show that the new nozzle has excellent effect in reducing dust and dropping bullets. By using the springback measurement method considering the working conditions as the criterion for judging the injection parameters, the working wind pressure, the working water pressure, the injection distance, the injection angle, and the working wind pressure, the working water pressure, the injection distance and the injection angle are studied. The effect of the initial jet thickness on the springback of the jet process, and the optimal parameters of the construction process are determined. This paper provides a theoretical basis for the popularization of tidal shotcrete technology of roadway support in mining industry. By studying the method of judging the stability of surrounding rock, the concrete zonation supporting technology of coal mine roadway is improved. According to the stability of surrounding rock, the test section of roadway on the spot is divided into three regions, and the shotcrete layer is supported according to the requirements of each zone. The test results show that the new nozzle reduces the rebound of materials, reduces the dust concentration, improves the spray quality, and creates a good working environment for the miners. It has promoted the popularization and application of roadway supporting concrete tide spray technology in coal mine industry.
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD353

【参考文献】

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本文编号:1594062

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