防止回采工作面和巷道片帮冒顶的煤岩化学加固技术研究

煤岩化学加固技术是一种应用化学粘结材料固结和加强松散破碎煤岩，防止回采工作面和巷道片帮冒顶的实用技术。通过在现场大量的试验应用．煤岩化学加固技术在技术上、经济上都取得了较好的加固效果。概述如下：     

低成本煤岩化学加固材料的研制

针对目前使用的聚氨酯化学加固材料价格较高的缺点，从涤纶生产过程中产生的ＰＥＴ废料入手，通过它和多元醇在加热条件下发生降解和酯化反应，生成一种分子量适宜的聚酯多元醇，从而研制出适用于煤岩化学加固材料。     

破碎岩块采用有机注浆加固系统设计与应用

由于有机注浆材料的粘度、固结后的强度等参数难以用相似材料直接模拟,很少采用相似材料模拟实验直接研究巷道围岩注浆加固系统。为了在实验室研究巷道围岩特定赋存状态下的注浆固结规律,设计制造了保证注浆结合体粘结试验的注浆模具和可调注浆压力的注浆泵为主构成的注浆加固模拟试验系统,为今后类似实验室研究提供一种切实可行的新实验手段。     

煤岩材料变形过程位移场演化研究

为了更为直观地研究煤岩材料变形破坏过程中表面位移场演化的规律,利用VIC-3D(非接触应变测量系统)观测系统研究单轴压缩状态下煤岩试件破坏的全过程,得到了煤岩试件变形破坏过程中表面位移场的演化特征,直观地反应了试件表面的压缩、剥离、膨胀及剥落的过程。研究结果表明:VIC-3D所表现的数字图像技术在煤岩试件的单轴压缩试验过程中具有明显的优势;可以直观地观测煤岩试件破坏过程的位移场、应变场等演化过程。通过VIC-3D分析软件得到了煤岩试件表面压缩、剥离、膨胀具体演化过程的全场位移云图及试验过程中试件表面位移场的变化曲线,并分析了不同应力阶段位移曲线的变化形式。     

固结软煤层瓦斯抽采钻孔周围裂隙的弹性胶结材料研制

为了固结煤层中钻孔周围的裂隙,以聚二甲基硅氧烷、含氢硅油、聚丙烯纤维和秸秆纤维为原料,制备一种用于煤岩裂隙固结的弹性胶结材料,通过扫描电子显微镜和颗粒分析仪观察聚丙烯纤维和秸秆纤维在弹性胶结材料中的微观形貌,通过万能试验机研究不同掺量的聚丙烯纤维和秸秆纤维对弹性胶结材料力学性能的影响.研究结果表明:掺入一定量的聚丙烯纤...     

影响硅酸盐改性聚氨酯加固材料粘接强度因素的研究

基于硅酸盐改性的聚氨酯加固材料注入到煤岩体中,交联生成的凝胶体在粘接强度方面下降的问题,研究了粘接试样厚度的控制、粘接片的表面处理和胶接时材料的状态等因素对硅酸盐改性的聚氨酯加固材料粘接强度的影响。实验结果表明:使用导线或小玻璃球控制粘接样片厚度的效果相同,粘接强度最高可达4.6 MPa;使用硝酸处理后的铜片作为粘结片时,其粘接强度最高可达4.97 MPa;在粘结试剂混合均匀后40 s内制样,其粘接强度最高可达4.61 MPa。     

煤岩声发射机理初探

利用煤岩损伤理论和煤岩材料的固有缺陷分布特征,推导了煤岩破坏过程中的声发射理论模型,建立了岩石声发射率与应变过程、加载速率、材料均质度、初始损伤、材料固有特性等的理论关系,通过相关实验验证了该模型的正确性;理论推导、计算机模拟和实验室试验证实,均质度不同的岩石等材料应变过程中,声发射率变化规律有3种模式,即随应变增加的声发射率(指数)上升型、先升后降型和平稳型。工程实际应用中,应根据岩石等材料具体分布,掌握岩石等材料破坏前兆规律,才能根据声发射变化特征判断材料破坏动态。     

基于扰动状态概念的煤岩力学模型

为解决岩质地基、边坡与地下岩体工程扰动与失稳、煤岩扰动与突出等实际问题,需要对岩体工程受扰动后的响应规律与特点进行深入研究。基于扰动状态概念理论,通过定义煤岩类准脆性岩石材料的相对完整状态、完全调整状态,从理论上给出了扰动函数公式,建立了煤岩类准脆性岩石扰动本构模型,并给出了模型参数解析式。通过煤岩和砂岩三轴压缩试验,所建本构模型与试验结果较为吻合,证明所建本构模型可以确定煤岩等准脆性岩石在扰动状态结构微调整过程中,任一状态下的扰动函数和应力-应变情况,为研究煤岩类准脆性工程材料受扰动后的力学特性提供了一种新的途径。     

西德固结煤岩体的材料和设备

西德埃森采矿研究院与拜尔化学公司曾于1977～1982年三次来我国进行聚氨酯固结煤岩体的技术交流和井下试验,1985年2月又带3t聚氨酯和部分设备来我国在兖州矿务局兴隆庄煤矿进行技术座谈和井下试验,通过这次技术座谈及有关资料介绍,近三年来西德在聚氨酯加固材料和设备又有了     

临海富水砂层盾尾刷更换聚氨酯环试验研究

在盾构施工中，注浆法更换盾尾刷需要形成封闭且稳定的止水环，包括聚氨酯环和浆液环。本文结合临海富水砂层盾构施工实例，采集原位地下水对聚氨酯初凝时间、发泡倍率、固体强度等进行室内试验，结果表明：亲水型聚氨酯与地下水反应迅速，形成的固结体密实均匀，发泡率不高，且强度较低，疏水型聚氨酯呈相反状态；现场实际注入可考虑二者同时使用，先注入亲水型聚氨酯，后注入疏水型聚氨酯，并按照5∶1的用量进行控制。现场应用证明，形成的包裹体稳定且质量较佳。     

煤岩声发射机理及实验研究

利用煤岩损伤理论和煤岩材料的固有缺陷分布特征，推导了煤岩破坏过程中的声发射理论模型，建立了岩石声发射率与应变过程、加载速率、材料均质度、初始损伤、材料固有特性等的理论关系；通过实验验证了该模型的正确性；理论推导、计算机模拟和实验室试验证实，均质度不同的岩石等材料应变过程中，声发射率变化规律有3种模式，即随应变增加，声发射率(指数)上升型、先升后降型和平稳型，工程实际应用中，应根据岩石等材料具体分析，掌握岩石等材料破坏前兆规律，才能根据声发射变化特征判断材料破坏动态。图4，参8．     

矿用MDI-50型聚氨酯加固材料的制备及性能研究

聚氨酯注浆加固材料在煤矿井下使用过程中需保证其力学强度及降低材料注浆过程的反应温度，因而针对添加阻燃剂和通过化学反应以改变材料结构的阻燃改性方法研究极其重要。为了有效提升聚氨酯加固材料力学性能和阻燃性能，在聚氨酯加固材料B组分中引入异氰酸酯和扩链剂预聚工艺，有效合成MDI-TMP加成物，从而整体提高硬段交联程度。通过红外光谱、万能力学试验机和热重、凝胶渗透色谱研究预聚温度对MDI-50型聚氨酯加固材料力学性能和阻燃性能的影响。研究结果表明：最高反应温度、抗压强度和拉伸强度随预聚反应温度增加而升高，预聚温度为80℃时所制得的聚氨酯加固材料力学性能最佳；极限氧指数主要由阻燃剂添加量决定，预聚体的结构对其影响不大。MDI-50型聚氨酯加固材料的反应速率可调，反应温度上升平缓，凝结后具有较高的力学性能，可满足聚氨酯注浆材料在煤矿加固应用的要求。     

采用聚氨酯快速固结岩石

西德卡博—泰科公司(Carbo-Tech)根据西德矿业联合总公司采用聚氨酯固结地质条件困难的地区的要求,西德煤矿采矿研究中心(采矿研究股份有限公司),对于粘结和密封裂缝及孔隙的冷作硬化树酯系统应用的可行性作了深入的研究。实践证明:无论是技术特征还是经济合理性,采用聚氨酯是理想方法。采用该研究中心研制出的双组     

快速临时密闭技术简介

泡沫塑料是一种新兴的高分子化合物的聚合多孔材料。以聚醚树酯和异氰酸酯为基料,辅以几种助剂,组成甲、乙两个组份。两组份药按一定配比混合,经过强力的搅拌,即可在极短的时间内发泡成型。主要的反应原理:1、异氰酸酯与水反应,生成二氧化碳而发泡。2、异氰酸酯与树酯的多羟基化合物反应生成高分子交链聚合物。聚合物链增长,并交联成网状结构,裹住 CO_2气体,而得到此较稳定的泡沫塑料体。     

高粘性泡沫煤尘捕收剂的研制及其效果分析

文章重点从发泡性能、浸润性能和粘结性能三方面对发泡剂进行了优选,确定了α-烯基磺酸钠是一种理想的发泡物质。以此为基础,提出了一种具有高粘捕性的煤尘抑制剂的配方和合成方法,并对其性能作了对比性分析和实践验证。     

聚氨酯树脂加固煤岩新技术

近年来,西德拜尔化学公司与埃森采矿研究中心曾数次来我国座谈聚氨酯树脂加固煤岩新技术。1982年5月带来一套泵注设备和少量聚氨酯树脂,在开滦范各庄矿厚煤层综采工作面中进行技术表演,取得了一定的效果。今后拟在综采工作面的煤、岩层加固方面进行扩大试验。     

原煤胀裂微震信号特征分析

通过设计煤岩式样胀裂实验,监测到煤岩式样胀裂破坏过程中的微震信号。结合煤岩式样胀裂过程中裂纹发展规律,分析了煤岩胀裂破坏微震信号与裂纹生成之间的关系,同时分析了煤岩胀裂过程中微震信号频谱特征。     

颗粒煤岩破裂过程声发射与电荷感应试验

考虑颗粒间摩擦和黏结力作用,建立了基于颗粒物质力链失稳的煤岩体破裂判据。分析颗粒煤岩单轴压缩试验结果,得到了颗粒煤岩抗压强度、弹性模量随颗粒煤岩粒径增加而降低的变化规律,从细观尺度证明了煤岩单轴压缩张拉破坏的根源为剪切破坏。分级和循环2种加载试验研究结果表明：颗粒煤岩破裂过程中的声、电荷信号与力链中颗粒摩擦及粘结情况密切相关,声、电荷信号的产生机理存在本质上的差别。从破裂类型看,微裂隙的张拉破坏和颗粒摩擦错动均可导致声发射出现,而煤岩颗粒间的摩擦和微破裂面的相互错动是产生大量自由电荷、发生电荷感应现象的主要原因。可以利用声信号高-低-高的周期变化次数预测采动煤岩体经历的分级和循环加卸载次数;电荷信号首次突变-平稳-突变的出现时间是采动岩体应力阶段的划分标准。声、电荷信号幅值突变的剧烈程度是采动煤岩体失稳的重要前兆物理信息,可由此预测煤岩体稳定性,以便及时做出预警和相应的防护措施。     

煤岩单轴压缩破坏PFC2D数值反演模拟研究

煤岩材料作为一种天然非均匀不连续材料,实验室里很难获得其可重复性实验结果.文章基于PFC2D离散元软件,采用数值实验反演煤岩材料参数,得到煤岩材料变形破坏的主控参数.利用软件模拟煤岩单轴压缩变形破坏过程,对比数值模拟结果和实验室实验结果,验证了数值反演模拟对于研究煤岩类天然材料变形破坏的可行性数值模拟结果,可以为工程实际应用提供理论及数据支持.     

湿磨时间对钢渣泥碳化固结特性的影响机理研究

磁选回收铁是钢渣利用的有效方法之一,但由此产生的钢渣泥水化活性低,目前尚无有效利用手段。加速碳酸化养护技术对提高钢渣产品的早期强度和体积稳定性有积极作用,通过碳化养护方法研究了不同湿磨时间下钢渣泥碳化块体材料的抗压强度和碳酸化程度,并利用XRD和热重-差热分析阐明强度增强机制。结果表明：① 钢渣泥具有碳化固结特性,其中湿磨60 min钢渣泥碳化固结特性最好,钢渣湿磨有最优的时间,过长时间粉磨不利于碳酸化固结。② 钢渣泥强度与碳酸化程度成正比,在压制成型与碳化养护过程中,水化反应作用微乎其微,碳化产物的生成带来强度的提升。③ 钢渣在湿磨成为钢渣泥的过程中发生了水化反应,且部分水化产物容易与空气中的CO₂发生碳酸化反应,生成碳化产物。碳化养护可以使碳酸化反应进行得更为彻底,且碳化产物晶型更为稳定。研究成果为钢渣泥的综合利用提供参考。