深井巷道树脂锚固体热力耦合特性研究

【摘要】树脂锚杆是煤矿巷道快速掘进的主要支护方式,其支护作用主要通过树脂锚固层的应力传递来实现,因此树脂锚固层的力学可靠性是影响巷道支护效果的重要因素之一。随着煤矿深部开采的推进,高地应力、高地温巷道不断增多,锚杆、树脂锚固层和围岩组成的锚固体力学行为将与浅部不同,而目前国内外关于树脂锚固体在热力耦合作用下的力学特性研究较少涉及,深井高温巷道支护设计普遍未考虑热力耦合效应,对其影响机理认识仍不够成熟。论文采用室内实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,在以下几个方面开展了相关研究：(1)开展了热力耦合作用下树脂锚固材料力学性能实验,定量分析了温度对树脂锚固材料热力学性能的影响。实验结果表明：20℃至60℃区间内,树脂锚固材料的强度、弹性模量随温度升高而热衰减的速率分别近似为0.94MPa/℃、0.144GPa/℃；泊松比、热膨胀系数则随温度升高而增长的速率分别约为3.14×10-3/℃、0.559×10-6／℃。(2)进行了热力耦合作用下树脂锚固材料的流变实验,建立了树脂锚固材料的热力耦合流变本构模型。实验结果反映出：树脂锚固材料的流变特性受应力水平和温度影响较大。应力水平和温度越高,则树脂锚固材料流变变形、稳态流变速率越大；当热力耦合荷载超过某一临界值时,稳定流变向粘塑性加速流变发展,小于此临界值时,流变按粘弹性稳定流变发展；恒载10MPa、20MPa、30MPa和40MPa作用下,树脂材料发生热粘弹性向粘塑性变形转化的临界温度分别约为52.5℃、44℃、33℃和30℃。(3)通过热力耦合作用下树脂材料与钢筋粘结拉剪实验及相关数值分析,指出了树脂锚固层的拉剪强度、刚度是影响锚固系统性能发挥的两项重要因素；揭示了树脂锚固材料的粘锚性能热衰减规律；即在26℃至80℃区间内,树脂锚固层的拉剪强度、刚度随温度升高而热衰减的速率分别约为0.428MPa/℃、1.38GPa*m-11/℃。(4)对砂岩、泥岩两种典型的深部工程岩石进行了热力耦合作用下的变形特征实验,获得了相应变形参数。与树脂锚固材料相比,26℃至80℃区间内,砂岩和泥岩的变形特性受温度影响较小。建立了围岩与全长粘结锚杆相互作用的简化模型,根据实测深井高温巷道围岩温度场变化规律对围岩与树脂锚固相互作用进行了数值计算分析,揭示了高地温对深井巷道树脂锚固体力学行为的影响机制。(5)考虑热力耦合作用下树脂锚固层的荷载传递效果,对树脂锚固层拉剪失效进行了弹塑性理论分析,结合数值计算结果,提出了高温矿井锚固参数设计方法。
【作者】黎明镜；
【导师】程桦；
【作者基本信息】安徽理工大学，采矿工程，2013，博士
【关键词】树脂锚固；深井高温巷道；热力耦合特性；相互作用；

【参考文献】
[1]宣颖颖.基于GIS的上海市社区型购物中心区位评价研究[D].华东师范大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[2]张虹.中国茶叶企业品牌营销问题与对策的研究[D].北京交通大学,2014.
[3]李海驻.个人卫生护理机器人建模及仿真研究[D].河南科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[4]张岐鑫.正当防卫时间要件探究[D].烟台大学,刑法学,2014,硕士.
[5]李斌.川芎油软胶囊治疗偏头痛急性发作期（血瘀证）即刻止痛作用的临床研究[D].成都中医药大学,中医内科学,2012,硕士.
[6]吴卓超,宋英,宋必卫.NF-κB介导线粒体依赖的神经细胞凋亡途径[J].癌变.畸变.突变,2014,01:75-78.
[7]解文静.DL-精氨酸/石墨烯修饰电极测定铅[J].广州化工,2014,02:88-89+123.
[8]朱文清.公共建筑内外过渡空间的设计研究[D].苏州大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[9]潘阳春.我国金融业稳定性的评估及其对宏观经济的影响[D].华东交通大学,产业经济学,2013,硕士.
[10]苗乃耕,陈青松,沈江.基于虚拟企业的技术创新模式及其应用[J].中国工程机械学报,2005,04:494-499.
[11]马琳,叶剑波,黄国创,王臻,周鑫发,武敏,陈卫祥.SnS_2-SnO_2/石墨烯复合材料的合成及其电化学储锂性能的研究[J].表面技术,2015,01:8-14.
[12]陈百会.采用预应力基础梁的大跨度钢结构施工控制关键技术研究[D].安徽建筑工业学院,结构工程,2012,硕士.
[13]吴双魏紫.贝多芬与他的《英雄变奏曲》Op.35的解析与诠释[D].西安音乐学院,钢琴演奏,2012,硕士.
[14]吴单丹.新生代农民工体面劳动问题研究[D].长春工业大学,社会保障,2013,硕士.
[15]安晶晶.探究优秀语文教师的反思智慧[D].首都师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[16]张纪英.动力学退耦合方法在生成簇态和自旋压缩态中的应用[D].中国科学技术大学,光学,2014,博士.
[17]郑亚敬.钛酸锶钡（Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3）电介质陶瓷制备及介电性能研究[D].大连工业大学,材料学,2008,硕士.
[18]张扬.高校思想政治理论课评价研究[D].西安科技大学,思想政治教育,2014,硕士.
[19]贺清碧.BP神经网络及应用研究[D].重庆交通学院,2004.
[20]孙二娟.基于隐私保护的数据挖掘技术与研究[D].浙江理工大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[21]武兴伟.HIV/AIDS湿热内蕴证转录组学研究[D].河南中医学院,中医临床基础,2013,硕士.
[22]覃彦.现有技术抗辩研究[D].中国政法大学,知识产权法（专业学位）,2014,硕士.
[23]董婕.《白鹿原》底层民众世界解读[D].西北师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[24]葛新民,范宜仁,杨东根,胡海川,邓少贵.基于等效岩石组分理论的饱和度指数影响因素[J].石油地球物理勘探,2011,03:477-481+488+500+331.
[25]陈弯弯.基于公共品理论的小型农田水利设施供给研究[D].安徽大学,产业经济学,2013,硕士.
[26]陈斌.L气体公司电子气体业务本土化经营策略研究[D].华东理工大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]刘佳.大型声乐交响曲《绿色的呼唤》音乐学分析[D].西安音乐学院,中国近现代音乐史,2013,硕士.
[28]刘林,王锡凡,丁晓莺,张钦.最优潮流内点割平面的鲁棒算法[J].电力系统自动化,2007,09:1-5+77.
[29]范钦爱.提高我国线路道床清筛作业的慢行速度[J].中国铁路.2002(08)
[30]孙启梦.战略导向对国际新创企业绩效的影响机制研究[D].浙江大学,创业管理,2012,硕士.
[31]夏永红.英汉词汇的文化观照[D].华中师范大学,应用语言学,2003,硕士.
[32]王忠.在华跨国公司经理层薪酬战略研究[D].华南师范大学,2003.
[33]崔丹凤.集成垂直耦合结构的光波导电光调制器研究[D].中北大学,2014.
[34]言大伟,韦钢,胡吟,张鑫.可靠性与经济性相协调的微电网能量优化[J].电力系统自动化,2012,08:18-23+51.
[35]李林.考虑装箱约束的集散货物路径问题研究[D].南京农业大学,物流工程,2013,硕士.
[36]张立明,张智军.石墨烯量子点的合成及光谱特性研究[A].中国物理学会光散射专业委员会.第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C].中国物理学会光散射专业委员会:,2011:1.
[37]杨新武,刘椿年.遗传归纳逻辑程序设计中规则的位串表示法[J].北京工业大学学报,2001,03:297-302.
[38]代丽君.法律视角下网络团购消费者权益保护问题研究[D].山西财经大学,经济法,2014,硕士.
[39]陈瑜萍.厦门H饮料公司营销策略研究[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[40]张莹.中国当代书媒广告研究[D].华中师范大学,新闻与传播,2014,硕士.
[41]韩蕾.蕤核叶黄酮类化合物提纯及抗氧化活性研究[D].山西师范大学,植物学,2013,硕士.
[42]萨茹拉.中国蒙文少年儿童报刊研究[D].内蒙古大学,新闻学,2013,硕士.
[43]覃剑,彭莉萍,王和春.基于小波变换技术的输电线路单端行波故障测距[J].电力系统自动化,2005,19:62-65+86.
[44]陈玲娜.历史教学实施合作学习模式的理论与实践初探[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[45]郄文科.矿热炉电量数据采集系统的研究与开发[D].太原科技大学,系统工程,2014,硕士.
[46]朱瑞华.中纤板多层压机液压系统配置方案比较[J].林产工业.2004(02)
[47]贾宇.哈尔滨市邮政公司集邮管理软件开发项目质量管理研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[48]罗娟.双亲性纳米TiO_2复合粒子改性聚偏氟乙烯超滤膜的研究[D].湖南工业大学,材料学,2012,硕士.
[49]张冉.BC地产集团运营绩效管理优化研究[D].兰州理工大学,工商管理,2013,硕士.
[50]姚荣江.不同生态农业模式对流域环境生态经济效应的研究[D].西南农业大学,水土保持与荒漠化防治,2004,硕士.