饱水煤岩基本力学性能的试验研究

利用MTS电液伺服岩石试验系统对煤岩试件进行了饱水与自然两种状态下的单轴压缩与拉伸试验,结果发现,与自然状态煤样相比,饱水煤样单轴抗压强度降低了26.71%,弹性模量降低26.85%,轴向应变增大,普氏系数与泊松比均有所降低;饱水煤样抗拉强度平均降低43.86%,且破坏时间大为缩短。此外,煤岩单轴压缩与拉伸试验曲线均呈锯齿状,其中煤岩单轴压缩过程依次经历裂隙压密、表观线弹性变形、弹塑性变形以及断裂破坏4个阶段,拉伸试验中煤岩受力呈线性增加直至弹脆性拉断,失稳破坏瞬间发生。     

含弱面岩石滑移破坏及锚固控制试验研究

为揭示矿山巷道破裂围岩锚固支护作用机理,对含不同角度(30°,45°,60°)弱面的节理岩石试件进行了单轴压缩试验,分析了加锚前后节理岩石破坏形态和强度特征,并采用数字散斑相关方法,研究了加载全过程变形场演化规律及锚固控制机制。研究结果表明:1)节理岩石失稳以弱面滑移为主,加锚后由连续滑动转变为间断式错动,其基体易产生压剪破坏;2)加锚提高了节理岩石峰值强度、弹性模量及极限应变量,且随弱面倾角增大(30°~60°),峰值强度呈下降趋势,而弹性模量呈上升趋势;3)根据节理岩石变形演化的弱面端部破裂、滑移面扩展、滑移变形3个阶段,锚杆支护机制可对应表现为变形协同作用、增韧抑裂作用和阻滑作用。     

黏弹性材料的加速老化与力学性能测试试验研究

针对黏弹夹层结构试验装置中的黏弹性材料特性及其受压作用情形,采用自选黏弹性材料制备了夹层试样、拉伸与压缩试样。采用烘箱,通过高温和氧化2个主要老化因素进行了热氧加速老化试验,获得了不同老化程度的黏弹性材料试样。采用拉伸和压缩试样,进行了黏弹性材料的拉伸和压缩力学性能测试试验,获得了不同老化程度下的拉伸模量和压缩模量性能指标,为黏弹夹层结构的老化状态性能研究提供了有效的试验基础和理论依据。     

基于弹性-脱黏模型的全长锚固锚索支护承载性能分析

全长锚固锚索支护是矿山巷道支护中的一种重要措施,对保障巷道围岩稳定具有重要意义。本论文基于理论分析研究了锚索半径、锚固长度、锚索弹性模量、锚固界面剪切强度等参数对锚索支护承载性能的影响。研究结果表明,锚索半径、锚固长度、锚固界面剪切强度对锚索最大承载性能影响显著;随锚索半径、锚固长度、锚固界面剪切强度增加,锚索最大承载性能显著增加;锚索弹性模量对锚索支护最大承载力影响不显著,但对锚索支护系统刚度有较大影响;随着锚索弹性模量增加,锚索支护系统刚度显著增加,锚索达到最大承载力时对应的拉拔位移显著降低。该研究有助于进一步量化分析锚索支护承载性能,为进一步应用锚索支护技术提供理论依据。     

基于拉拔试验的煤岩组合锚固体分时破裂演化规律研究

为揭示煤岩组合锚固体拉拔过程中分时破裂演化规律，基于数值仿真方法验证倾斜煤岩分界面煤岩组合锚固体存在分时破裂现象的基础上，进行了锚杆拉拔试验，研究了不同拉拔速率和煤岩分界面不同倾角条件下煤岩组合锚固体分时破裂演化规律。结果表明：煤岩分界面倾角为0时，拉拔速率的增大虽然会降低煤岩组合锚固体整体破坏脱黏时间，但对煤体与岩体之间分时破裂并无明显影响。相比于拉拔速率，煤岩分界面倾角对煤岩组合锚固体分时破裂影响显著，当煤岩分界面倾角小于45°时，煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间较长，使得煤体与岩体之间分时破裂差异更加明显，间隔时间约34 s;当煤岩分界面倾角增大至60°时，煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间大幅减小，煤体与岩体之间分时破裂差异性显著减小，间隔时间降低至约24 s。     

基于扩孔锚固的参数优化分析及力学性能试验研究北大核心

针对软弱煤岩体锚固性能差、锚固力低的技术难题,提出采用锚固孔扩孔锚固的方法提高锚固力;采用数值模拟方法分析了钻孔围岩、锚固剂及锚杆的力学特征,并对扩孔参数进行优化分析;结合实验室树脂锚固剂的锚固效果试验,确定了扩孔段长度120 mm,最大扩孔直径58mm为最佳扩孔参数,并研发了扩孔装置。实验室锚杆拉拔对比试验表明:扩孔锚固所能提供的抗拔力显著高于正常锚固,平均锚固力增大1.63倍,且在锚固剂与钻孔围岩脱粘后,锚固力衰减较小;扩孔段锚固体对钻孔围岩具有“压密-破坏-压密”的循环过程,表现出“延性破坏”特性,避免锚固力出现较大幅度的衰减。     

煤岩截割综合试验系统的研究

介绍煤岩截割的综合试验系统能用于截齿割过程的各种性能参数的检测，为截齿，煤岩破碎机理的研究愉及采掘机械工作机构的研究提供了一个有效的试验手段。     

树脂锚固剂搅拌参数与锚固效果试验研究

论文对树脂锚固剂搅拌进行理论分析得出,转速、搅拌时间和推进速度对树脂锚固剂混合体的黏度、均匀度存在影响.基于正交试验原理,确定3项主控因素,分别对超快速、快速、中速树脂锚固剂进行试验设计,通过实验室锚杆拉拔试验结果分析因素敏感性,获得不同类型树脂锚固剂对应的最佳搅拌动力参数搭配与影响因素的显著性顺序.结果表明:针对长度...     

煤岩单轴压缩试验研究

通过对杨庄煤矿煤层的采样及试验，系统地研究了在单轴压缩条件下煤岩的变形、破坏和强度特征，分析了强度和变形特征差异性的影响因素。     

煤岩蠕变特性试验研究

为研究大平煤业煤岩蠕变特性,采用HSW-200R手动三轴蠕变试验仪对煤样进行了单轴、三轴蠕变试验。根据试验数据,利用origin软件进行线性回归,得出了本构方程,并对该本构方程进行蠕变参数的辨识。研究表明,用西原加速模型可以很好的对大平煤业煤岩蠕变特性进行描述。该试验方法对于类似煤岩蠕变研究具有一定借鉴意义。     

不同速率树脂锚固剂组合的拉拔力学性能试验

为确定不同速率树脂锚固剂的合适组合比例,满足现代矿井煤巷快速掘进速度与质量的较高要求。采用FLAC~(3D)软件,建立了锚杆拉拔试验计算模型,通过对不同时间下锚固剂强度参数赋值,模拟得到不同速率树脂锚固剂在不同组合比例下锚杆拉拔力随时间的增长情况。结果表明:各组合比例下,前30 min是拉拔力增长的主要时间段,之后较为平缓;随着时间的增长,不同锚固剂组合比例下拉拔力的区别逐渐减小,区别主要集中在前20 min之内;在拉拔力增长时段内,较其他组合比例,快速与中速树脂锚固剂在3∶2组合时,锚杆拉拔力均为最大,拉拔力增长速率最慢,能有效解决锚杆支护质量和速度间的矛盾,为最合适组合比例。     

煤岩单轴与三轴压缩试验研究

在电液伺服岩石力学试验系统上进行了煤岩的单轴和三轴压缩试验。结果表明:在单轴压缩时,大部分试件表面出现剥落并发生X状共轭斜面剪切破坏或劈裂破坏;不同试样煤岩的强度离散性较大,对于强度较高的试件,其弹性模量也较大。三轴压缩时,煤岩的变形增加并沿某一斜面产生剪切破坏,变形表现出塑性材料的特征;煤样弹性模量相对单轴压缩时提高,离散性降低;三轴强度大于单轴强度,而且三轴强度和残余强度随围压的增加而增大。     

锚杆锚固特性试验研究

对不同的锚杆类型在不同条件下进行锚固力拉拨试验,得出了不同类型锚杆的锚固特性,特别是对影响砂浆锚杆锚固力的各种因素,如水灰比、灰砂比、龄期、杆体强度进行了试验研究,为巷道及采场进行锚杆支护提供了试验参数。     

锚杆锚固试验与检测

据《TunnelsandTunnellingInternational》2 0 0 3年9月报道 ,英国Aberdeen和Bradford大学经过 10年的研究 ,开发出一种叫GRANIT的无破损锚杆完整性试验系统 ,可用于直径 10～ 75mm、长度达 4 .0m的锚杆的质量管理、特殊试验、荷载和自由长度确定、粘结检验和故障排除等方面。采用GRANIT无破损锚杆完整性试验系统进行现场检测的方法和原理如下 :先将一特制的气动冲击装置连接到已安装好的锚杆头上 ,然后用气动冲击装置冲击锚杆 ,使锚杆产生振动 ;锚杆振动响应信号由加速器和数据收集系统接收并处理后 ,反馈给便携式计算机 ,对信号特…     

煤岩瓦斯扩散特性试验研究

为研究不同破坏程度煤岩瓦斯扩散特性,分别采用原生煤、碎粒煤、糜棱煤等不同粒径煤样开展了瓦斯解吸试验,并利用变扩散系数瓦斯扩散模型分析了各扩散实验的初始扩散系数及其衰减系数。分析结果表明,当粒径在某范围内,煤岩瓦斯解吸率和初始扩散系数将趋于相同。在某粒径范围内的煤岩瓦斯解吸率随破坏程度增加而增大。随破坏程度增加,煤岩瓦斯初始扩散系数依次增加,而衰减系数依次减小,孔隙更加发育。高破坏程度煤岩瓦斯解吸量大,且瓦斯扩散阻力小,在短时间内能够涌出大量瓦斯从而产生较高的瓦斯压力,更容易引起煤与瓦斯突出。     

高温下树脂锚固材料细观结构与力学性能实验分析

树脂锚固材料广泛应用于煤矿巷道支护与结构加固等。但其高温下具有热解特性,会直接影响材料的力学性能。利用显微CT、电镜扫描及高温力学性能实验等手段,对加温（20～600 ℃）过程中树脂锚固材料内部孔隙结构演化特征及其力学性能进行分析。① CT分析表明：锚固材料固化后常温下平均灰度5.68;350～500 ℃平均灰度衰减20.7%,孔隙团数量增幅47.5％,孔隙团大小增幅达201.5％;树脂有机物衰减系数闽值区间为0.016 3～0.037 3,该区间物质的高温热解直接导致孔隙增加。② SEM扫描显示：在20~200 ℃锚固材料内部随着树脂固化反应充分而变得致密,350 ℃以后树脂体分解炭化加剧,锚固材料松散。③ 高温力学实验表明：200 ℃时锚固材料强度达到峰值,较常温增幅32％;350 ℃后强度衰减加剧,600 ℃时强度较常温衰减98％。     

全长粘结式锚杆粘结滑移的力学性能分析

通过引入无厚度接触面和过盈量概念的计算模型,对锚杆与粘结剂接触界面的粘结滑移力学性能进行了数值计算,得到了锚杆拉拔过程中最大滑移量—过盈量、最大滑移量—摩擦系数、最大滑移量—初始拉拔长度和荷载—滑移量之间的关系,为进一步确定锚杆的抗拉拔力奠定了基础。     

锚固系统应力传递影响因素正交优化试验研究

为研究锚固系统应力传递规律的影响因素,基于正交试验研究方法,采用数值模拟软件FLAC对不同钻孔直径、锚杆直径、锚杆材质和间排距条件下的锚固剂和钻孔围岩界面的剪力进行了数值模拟计算,并对试验结果进行了极差分析。结果表明:锚固系统应力传递的影响因素排序由大到小依次为锚固长度、锚杆间距、钻孔直径、锚杆直径和锚杆材质。为提高锚固效果,锚杆直径与钻孔直径要合理匹配,锚固长度和锚杆间距也要合理匹配。经过现场实践,验证了锚杆支护设计方案的可行性。     

钢筋网力学性能试验分析

为了解决金属网的选择及网片间的连接形式等方面随意性比较大的问题,采用数理统计方法分析金属网直径对折断次数的影响,并采用万能机对钢筋网单元进行试验。研究表明:弯曲是影响钢筋承载能力的重要因素;钢筋网的强度利用率比较低,网片间的连接强度是影响支护效果的主要因素,得出了改善金属网的力学性能及网片间的连接方式是提高支护效果有效措施之一的结论。     

新型耐水锚固剂锚固试验研究及工程应用

选取本身强度高,水域环境内能稳定引发固化的改性聚酯为主体,研制成功耐水锚固剂。研究表明:PM-Ⅰ和固化剂-Ⅰ反应体系,常温固化效果最好、锚固强度最高;无水条件下24h后抗拔力达到240k N以上,有水条件下24h后抗拔力达到200k N以上;内径28mm、长800mm无缝钢管模拟钻孔中,自制2330锚固剂2支,锚固锚索24h后锚固强度可达273k N。新型耐水锚固剂于蒋家河煤矿二号采区回风大巷底鼓段试验成功,且提高施工效率、缩短工期,减少了水对底板锚索锚固力降低的影响。