煤矿矸石充填材料压实变形中的力学行为研究
发布时间：2021-06-02 19:39
固体充填采煤技术是煤矿绿色开采的重要技术手段,通过矸石充填采空区来控制岩层移动与矿压显现,已在煤矿灾害防控中起到显著作用。矸石充填体在进入采空区后,受顶板压力作用所表现的应力应变等宏细观力学行为直接决定着采场围岩的控制效果,而如何表征矸石压实过程中的这种应力应变力学行为是煤矿矸石充填开采压实率快速检测亟待解决的技术问题。基于此,全文综合选取理论分析、实验室试验与数值模拟等研究手段,对煤矿固体矸石材料压实变形中的力学行为进行分析,系统研究了充填矸石在压实过程中的电敏性与力链传递的细观演化特征。取得以下主要研究成果:（1）利用电镜扫描试验,对固体充填矸石的物化特性开展测试,研究微观构造对材料压实变形特性的影响。通过对煤矿矸石充填材料开展侧限压缩条件下单轴加载试验,研究其应力-压缩量、应力-容重和压实本构关系,分析粒径配比及饱和条件对固体充填矸石压实力学特性的影响。（2）从矸石充填材料压实过程中能量消耗方向入手,建立能量方程并得到应力-应变关系式,从物理意义上证实煤矸石压缩过程中的应力-应变曲线被拟合成对数形式的正确性;结合公式中孔隙度变量和电导率建立关系,推导得到自然与饱和状态下煤矿矸石充...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
矸石）等价采高石充填等价采高Hz采高示意图
该万动化压实之间活塞外侧试验仪器万能压力机化采集系统为实现侧实套筒包括间通过错位塞在塑料套侧设有钢套2器采用 WAW机可以对试样统，可以精准侧限压缩条件括塑料套筒、位扣接，方便套筒内上下活套，钢套筒壁煤矿矸石充W-1000D 型样开展单轴准采集试验件，并考虑钢套、底便拆卸。塑料活动，活塞上壁上钻取螺充填材料物化电液伺服系轴加卸载试验验全过程的应虑电阻率测试座三个部分料套筒内部上设有与压螺丝孔，利用化及力学特性系统万能试验，具有先进应力-应变曲试要求，设分，如图 2-部设有与内壁压力系统相连用螺丝将钢性验压力机，进的伺服控曲线。设计了一圆柱3 所示。塑壁滑动配合连接的传力钢套与塑料套如图 2-2 所控制以及数据柱形压实套塑料套筒与底合的活塞，便力杆。塑料套套筒固定。所示。据自套筒。底座便于套筒
2整本进级-2.2 试验方本试验选整性，在取通过阅读本试验选取进行破碎，级筛对矸石25mm、25-按照泰波式中，P：D：Figur方案和试样选取矿区堆积取样时对样品读相关文献了取自然状态下粒径范围为石进行分级，-30mm。波理论进行级矸石各粒矸石最大图 2-4e 2-4 Dimens样制备积在矸石山品进行密封了解，自然状下的煤矿矸为 0-30mm。颗粒直径级配研究：P 1粒径的百分率大粒径，mm压实套筒尺sion design o的洗选矸石封处理，防止状态下的原矸石试样。在。为将破碎径为：0-5mmn10（0 d /D）率，%；m；尺寸设计f compacted石作为研究止其水分含原始级配煤矿在试验前将选碎矸石进行下m、5-10mmsleeve究对象；为保含量发生变化矿矸石压缩选取的洗选下一步划分m、10-15m保证试验试化。缩特性最小选矸石利用分，设计专mm、15-20m（样破用m
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mass ratio design based on compaction properties of backfill materials[J]. 李猛,张吉雄,黄鹏,高瑞. Journal of Central South University. 2016(10)
[2]三轴压缩条件下胶结充填体能量耗散特征分析[J]. 徐文彬,宋卫东,王东旭,杨宝贵,潘卫东. 中国矿业大学学报. 2014(05)
[3]超声激励低渗煤层甲烷增透机理[J]. 肖晓春,潘一山,吕祥锋,杨新乐. 地球物理学报. 2013(05)
[4]煤块冲击破碎粒度分形特征[J]. 刘瑜,周甲伟,杜长龙. 振动与冲击. 2013(03)
[5]综合机械化固体充填采煤技术研究进展[J]. 缪协兴. 煤炭学报. 2012(08)
[6]含抗转能力散粒体的宏微观力学特性数值分析[J]. 蒋明镜,李秀梅,胡海军. 计算力学学报. 2011(04)
[7]考虑颗粒破碎的堆石体三维随机多面体细观数值模拟[J]. 马刚,周伟,常晓林,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2011(08)
[8]混凝土三维随机凸型骨料模型生成方法研究[J]. 程伟峰. 水利学报. 2011(05)
[9]基于数字图像技术的混凝土细观层次力学建模[J]. 秦武,杜成斌,孙立国. 水利学报. 2011(04)
[10]椭圆形颗粒堆积体模拟颗粒材料力学性能的离散元数值方法[J]. 李立青,蒋明镜,吴晓峰. 岩土力学. 2011(S1)
博士论文
[1]固体密实充填采煤的矿压控制理论与应用研究[D]. 黄艳利.中国矿业大学 2012
[2]单轴压缩与冻融作用下粉质粘土电阻率特性试验研究[D]. 付伟.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
本文编号：3210633
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
矸石）等价采高石充填等价采高Hz采高示意图
该万动化压实之间活塞外侧试验仪器万能压力机化采集系统为实现侧实套筒包括间通过错位塞在塑料套侧设有钢套2器采用 WAW机可以对试样统，可以精准侧限压缩条件括塑料套筒、位扣接，方便套筒内上下活套，钢套筒壁煤矿矸石充W-1000D 型样开展单轴准采集试验件，并考虑钢套、底便拆卸。塑料活动，活塞上壁上钻取螺充填材料物化电液伺服系轴加卸载试验验全过程的应虑电阻率测试座三个部分料套筒内部上设有与压螺丝孔，利用化及力学特性系统万能试验，具有先进应力-应变曲试要求，设分，如图 2-部设有与内壁压力系统相连用螺丝将钢性验压力机，进的伺服控曲线。设计了一圆柱3 所示。塑壁滑动配合连接的传力钢套与塑料套如图 2-2 所控制以及数据柱形压实套塑料套筒与底合的活塞，便力杆。塑料套套筒固定。所示。据自套筒。底座便于套筒
2整本进级-2.2 试验方本试验选整性，在取通过阅读本试验选取进行破碎，级筛对矸石25mm、25-按照泰波式中，P：D：Figur方案和试样选取矿区堆积取样时对样品读相关文献了取自然状态下粒径范围为石进行分级，-30mm。波理论进行级矸石各粒矸石最大图 2-4e 2-4 Dimens样制备积在矸石山品进行密封了解，自然状下的煤矿矸为 0-30mm。颗粒直径级配研究：P 1粒径的百分率大粒径，mm压实套筒尺sion design o的洗选矸石封处理，防止状态下的原矸石试样。在。为将破碎径为：0-5mmn10（0 d /D）率，%；m；尺寸设计f compacted石作为研究止其水分含原始级配煤矿在试验前将选碎矸石进行下m、5-10mmsleeve究对象；为保含量发生变化矿矸石压缩选取的洗选下一步划分m、10-15m保证试验试化。缩特性最小选矸石利用分，设计专mm、15-20m（样破用m
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mass ratio design based on compaction properties of backfill materials[J]. 李猛,张吉雄,黄鹏,高瑞. Journal of Central South University. 2016(10)
[2]三轴压缩条件下胶结充填体能量耗散特征分析[J]. 徐文彬,宋卫东,王东旭,杨宝贵,潘卫东. 中国矿业大学学报. 2014(05)
[3]超声激励低渗煤层甲烷增透机理[J]. 肖晓春,潘一山,吕祥锋,杨新乐. 地球物理学报. 2013(05)
[4]煤块冲击破碎粒度分形特征[J]. 刘瑜,周甲伟,杜长龙. 振动与冲击. 2013(03)
[5]综合机械化固体充填采煤技术研究进展[J]. 缪协兴. 煤炭学报. 2012(08)
[6]含抗转能力散粒体的宏微观力学特性数值分析[J]. 蒋明镜,李秀梅,胡海军. 计算力学学报. 2011(04)
[7]考虑颗粒破碎的堆石体三维随机多面体细观数值模拟[J]. 马刚,周伟,常晓林,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2011(08)
[8]混凝土三维随机凸型骨料模型生成方法研究[J]. 程伟峰. 水利学报. 2011(05)
[9]基于数字图像技术的混凝土细观层次力学建模[J]. 秦武,杜成斌,孙立国. 水利学报. 2011(04)
[10]椭圆形颗粒堆积体模拟颗粒材料力学性能的离散元数值方法[J]. 李立青,蒋明镜,吴晓峰. 岩土力学. 2011(S1)
博士论文
[1]固体密实充填采煤的矿压控制理论与应用研究[D]. 黄艳利.中国矿业大学 2012
[2]单轴压缩与冻融作用下粉质粘土电阻率特性试验研究[D]. 付伟.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
本文编号：3210633
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