高水材料结石体抗压强度环境效应试验研究

借助MTS力学试验系统、SEM电子扫描电镜和X射线衍射等分析设备,对在不同环境下高水速凝结石体的主要物理力学指标、结构特征及内部物质组成进行测试,研究高水结石体强度特征的环境效应。结果表明：高水结石体在不同PH值水环境中强度差异并非由其物质成分变化引起的,PH值主要通过影响结石体的微观结构而使其体现出不同的强度特征;空气环境中,结石体抗压强度值、变形常数及泊松比均大幅减小,力学性质差;水环境中,PH值=5.5时试样的抗压强度值最大,变形常数和泊松比在不同PH值环境中均减小,泊松比呈现随环境酸度或碱度的增大而迅速减小的趋势;不同环境中结石体应力-应变关系曲线相似,应力增长较快且体现蠕变特性。     

不同采空区处理方式上覆岩层活动规律研究

运用弹性薄板理论及能量法原则,建立了全部垮落法和全部充填开采顶板断裂前的位移方程。同时,根据相似原理,分别对上述两种方法处理采空区的工作面上覆岩层移动及破坏规律进行模拟研究。结果表明：充填开采与垮落法开采顶板未断裂之前其位移理论模型与试验结果吻合较好,能反映顶板断裂前的移动规律;垮落法开采地面下沉与关键层移动在下沉量及下沉时间上具有同步性;垮落法导致高层位覆岩产生不均匀的水平位移,易产生挤压或拉裂变形,对覆岩整体结构稳定性影响大;充填开采高层位覆岩未产生不均匀的水平位移,同时,充填开采能使覆岩中较低层位的亚关键层转化成主关键层,减小了覆岩应力重分布的范围,能有效地控制地面下沉。     

人工再生顶板大跨度切眼联合支护技术

在人工再生顶板大跨度切眼支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,且随着地压和巷道 断面的增大,存在一般锚网索支护难以克服的困难。根据人工再生顶板巷道的地质特点及矿压显 现特征,在大断面人工再生顶板条件下采用“木架棚+锚索”联合支护。此种支护结合主动支护 和被动支护的优点,减少顶板离层冒落,实现了对大断面切眼的有效控制,防止了切眼强烈变形 、断裂,保持了切眼的稳定性,达到了良好的支护效果,为人工再生顶板下的煤炭开采提供了可 靠的安全保证。在充填开采下,采用钢梁和单体液压支柱不便于回收,而木材价格低廉,减少了 支护材料的丢失浪费,取得了显著的经济效益。“木架棚+锚索”联合支护技术对于充填开采大 跨度巷道具有借鉴作用。     

基于摩擦滑动的峰后断续灰岩力学特性的研究

利用MTS815 Flex Test GT电液伺服岩石力学试验系统对完整灰岩及断续(裂隙、断裂)灰岩进行三轴压缩试验,研究不同围压下完整灰岩及断续灰岩的强度及变形特征。基于试验结果建立断裂灰岩圣维南体力学模型模拟岩石破裂形成断续结构后失稳摩擦滑动,在此基础之上,采用单结构面理论研究限定其发展的条件。试验结果表明:完整灰岩及断续灰岩试样峰前弹性模量随围压的增大并没有产生明显的变化,且裂隙灰岩峰前弹性模量与完整灰岩基本一致;完整灰岩表现为低围压下的脆性向高围压下的塑性破坏转化的变形特征,而裂隙灰岩在不同围压条件下均表现为塑性破坏,断裂灰岩则表现为理想弹塑性变形;完整灰岩及断续灰岩峰值强度都随着围压的增大而增大,相同围压下裂隙灰岩强度低于完整灰岩强度,但相差不大,循环加载对断裂灰岩强度影响较小;灰岩破坏形成断裂结构后,破裂面间的摩擦决定断裂灰岩承载能力,当破裂面剪应力超过摩擦力时,将发生塑性滑移,通过增大围压可以增强破裂面间摩擦进而提高断裂灰岩承载能力,抑制塑性滑移。     

聚乙烯塑料用于高水充填材料改性试验研究

随着对环保问题的日益重视,有关高水充填材料的废弃物掺杂改性也成为当下研究的热点问题。为了回收利用废弃塑料,将废弃塑料处理后进行高水材料掺杂改性试验。研究结果表明:掺聚乙烯(PE)塑料粉后高水充填材料的初凝时间、析水率和含水率有所增加;而高水充填材料的湿容重和干容重随着PE粉掺量的增加有所降低;结石体的抗压强度随PE粉掺量的增加呈抛物线降低趋势,PE粉掺量为5%时,高水材料的强度略微提高;试件均呈现劈裂破坏的形式,但破碎程度不同,掺PE粉的试件破碎后块体小且多。因此,高水充填材料适当掺加PE粉能够满足工程要求,具有一定的应用价值。