基于低彈減塵性能的礦用噴射混凝土技術(shù)研究.pdf

1、本論文結(jié)合煤礦巷道的工程背景和錨噴作業(yè)特點(diǎn)，通過調(diào)研錨噴工藝現(xiàn)狀，指出在煤礦巷道狹窄作業(yè)空間條件下，降低錨噴作業(yè)面噴射料回彈和粉塵濃度，是推廣和改善煤礦錨噴作業(yè)的主要方向，運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室測定和現(xiàn)場應(yīng)用等多種手段，堅(jiān)持機(jī)具革新、材料優(yōu)化與工藝改進(jìn)相結(jié)合的方法，研究滿足煤礦井巷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求的科學(xué)、安全、高效的礦用濕噴混凝土技術(shù)。
　　基于流變學(xué)原理，結(jié)合賓漢姆體模型，分析了濕噴混凝土的管道流動(dòng)狀態(tài)，指出混凝土的配

2、合比是影響噴射混凝土工作性和強(qiáng)度的主要因素;結(jié)合射流理論分析擴(kuò)散射流的流動(dòng)特點(diǎn)及射流參數(shù)，分析了施工工藝參數(shù)對噴射混凝土性能的影響;重點(diǎn)研究了濕噴混凝土的回彈過程，結(jié)合混凝土材料顆粒相與液體相劃分的研究，建立了濕噴混凝土液體相和顆粒相的碰壁回彈模型，指出混凝土特性和壁面特性是影響濕噴混凝土回彈的主要因素，為濕噴混凝土技術(shù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　調(diào)研國內(nèi)外濕噴混凝土速凝劑研究現(xiàn)狀，從材料優(yōu)化的角度綜合考慮實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方

3、法的影響，通過單摻試驗(yàn)、優(yōu)化復(fù)配試驗(yàn)及適應(yīng)性測試，采用正交分析法進(jìn)行配比優(yōu)選，研發(fā)了滿足JC477-2005標(biāo)準(zhǔn)要求且具備增粘減彈效果的新型高性能無堿液體速凝劑配方，并根據(jù)研發(fā)的速凝劑特點(diǎn)及施工需要，堅(jiān)持機(jī)具改革相配套，進(jìn)行了速凝劑泵選型和輸送方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　通過考慮影響濕噴混凝土性能的因素，確定了礦用濕噴混凝土的強(qiáng)度、工作性及可噴性設(shè)計(jì)指標(biāo)，應(yīng)用正交—綜合評定全面系統(tǒng)進(jìn)行基于低彈減塵性能的礦用噴射混凝土配合比設(shè)計(jì);確定了

4、纖維長度、纖維摻量、水灰比及砂率變化對噴射混凝土工作性和力學(xué)性能的影響，確定了符合工作性和強(qiáng)度性能的配合比集合;設(shè)計(jì)了考慮噴射壓力、噴射距離和噴層厚度的回彈率綜合測定方法，并進(jìn)行綜合評定。
　　針對噴射混凝土作業(yè)氣—粒兩相流動(dòng)特點(diǎn)，建立掘進(jìn)工作面氣體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，利用基于同位網(wǎng)格的SIMPLE算法作為氣體—顆粒兩相流的數(shù)值解法，應(yīng)用FLUENT軟件對掘進(jìn)工作面濕噴混凝土作業(yè)形成的粉塵顆?！?dú)怏w兩相流動(dòng)的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，重點(diǎn)分析

5、了噴射混凝土的粉塵運(yùn)移規(guī)律，為濕噴混凝土作業(yè)的工序配置和勞動(dòng)組織的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供研究方法及依據(jù)。
　　根據(jù)礦用濕噴混凝土機(jī)具特點(diǎn)及工藝特性，結(jié)合對礦用濕噴混凝土作業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)分析，研究確定了濕噴混凝土作業(yè)的勞動(dòng)組織及配套施工技術(shù)，研發(fā)了礦用濕噴混凝土管路快速清洗方法及礦用濕噴混凝土快速清洗裝置，并對礦用濕噴混凝土技術(shù)及工藝施工效果的現(xiàn)場測定評價(jià);現(xiàn)場試驗(yàn)表明基于性能設(shè)計(jì)的礦用濕噴混凝土的粉塵濃度、回彈率及強(qiáng)度完全符合支護(hù)規(guī)范的相關(guān)設(shè)計(jì)