静态破碎剂在回采工作面端头悬顶处理中的应用与研究

论文摘要

静态破碎剂是一种膨胀粉末,水化反应后产生固体膨胀及膨胀压,可广泛应用于岩石、混凝土和石材等脆性材料的破碎切割和开采。破碎过程中无震动、无噪音、无飞石、无毒气,对传统的爆破技术是一项重要的发展和补充。本文通过理论研究和实验室试验相结合的方法对静态破碎剂的破岩机理进行了研究,并就其在井下施工中的应用进行了探讨。用弹塑性力学和断裂力学理论详细分析了静态破碎剂的破岩机理,并用试验的方法进行验证。直接对圆形孔眼开设尖角切槽,观察切槽孔的尖角对裂纹发展的导向作用；观察有多个孔眼试块上的空孔对装药孔破坏裂纹的导向作用。最后在试验的基础上,应用静态破碎剂于下LM煤业回采工作面端头悬顶处理中,设置了不同的破碎参数,制定了相应的施工工艺,并取得了成效,证明其性能可靠,破碎效果好,施工简单方便,安全性更高,经济效果显著,有广阔的实用意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题提出的背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 静态破碎法的发展现状及存在的问题
• 1.2.1 概论
• 1.2.2 国外静态破碎剂的研究与应用现状
• 1.2.3 国内静态破碎剂的研究与应用现状
• 1.2.4 静态破碎剂存在的主要问题及发展方向
• 1.3 课题的主要研究内容与研究方法
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 课题的研究方法
• 1.4 研究的技术路
• 第二章 静态破碎剂作用原理及力学分析
• 2.1 静态破碎剂组分及种类
• 2.2 静态破碎剂的作用原理
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 原理
• 2.2.3 化学机理
• 2.2.4 物理机理
• 2.3 静态破碎剂膨胀性能的力学分析
• 2.3.1 有界单孔破碎研究
• 2.3.2 多孔破碎研究
• 2.3.3 单孔多自由面破碎研究
• 2.3.4 裂缝孔破坏力学分析
• 2.3.5 静态破碎剂破岩机理
• 2.4 小结
• 第三章 静态破碎剂的膨胀压力测试
• 3.1 前言
• 3.2 静态破碎剂膨胀压力测试及分析
• 3.2.1 膨胀压力的测试方法
• 3.2.2 静态破碎的膨胀压力测试及分析
• 3.3 静态破碎剂耐候性测试及分析
• 3.3.1 耐候性能测试
• 3.3.2 数据分析
• 3.4 小结
• 第四章 静态破碎剂物理实验及LM煤矿9+10+11号煤层顶板数值模拟
• 4.1 前言
• 4.2 物理实验
• 4.2.1 实验设备
• 4.2.2 静态破碎剂试件开裂试验准备
• 4.2.3 单孔（切槽孔）试件物理实验
• 4.2.4 多孔试件物理实验
• 4.3 数值模拟
• 4.3.1 数值模型的基本思路
• 4.3.2 初次来压规律的数值分析
• 4.3.3 周期来压规律的数值分析
• 4.4 小结
• 第五章 静态破碎剂在LM煤矿9+10+11号煤层回采工作面端头悬顶处理中应用与研究
• 5.1 前言
• 5.2 静态破碎工程一般设计取值
• 5.3 工程概况及顶板处理方法确定
• 5.3.1 工程概况
• 5.3.2 静态破碎技术在回采工作面端头悬顶处理工艺
• 5.4 顶板弱化方案
• 5.4.1 顶板破碎高度
• 5.4.2 预裂爆破方案
• 5.5 放顶工程施工工艺
• 5.6 工程实验结果
• 5.7 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文和参加的科研项目