采矿新技术论文排版模板

1、放顶煤液压支架的选型南北豪(河南工程学院 安全工程系 安全技术管理0801)摘要：通过对放顶煤这一采矿新技术在其开采工艺及开采设备的总结和研究，提出放顶煤开采过程中液压支架选型的一般原则，以及对传统液压支架的改进措施。进入年代以来，一种新的采煤工艺放顶煤开采在全国煤矿推广应用。这种开采方法使采煤工作面单产有了大幅度提高，而且扩大了综合机械化开采的范围，简化了矿井的采掘系统和生产组织，提高了综采工作面的劳动生产率，降低了煤炭关键词：放顶煤；液压支架；选型；Study on creep characteristics of the Anchorage pilotSun Guangzhong(1.H

2、enan institute of technology ，department of safety engineering，451191,Zhengzhou China)Abstract：Anchor pilot-body is the bolt interaction with the surrounding rock. The Creep characteristics of anchor pilot-body have great theoretical significance for the reasonable roadway support. The creep of anch

3、orage pilot study under different stress levels, the creep characteristics was depicted by Burgers mold and the oretically derived the axial deformation of the formula of free surface side of the block reinforced with bolt. Using Burgers model regressed its related parameters, and given the experien

4、ce creep formula, on the basis of features of rock , Using visco-elastic analysis on roadway deformation , for the supporting design established found mental Key words： Creep; Anchorage body; Burgers model 1引 言流变性质和时效特征是岩石材料的固有力学属性，也是用以解释和分析地质构造运动现象和进行岩体工程长期稳定性预测的重要依据。根据大地构造测试结果，地壳目前的平均蠕变速率为10-16mm/

5、s。近年来结合能源开发和环境保护所进行的天然气液化，气油料以及核废料地下储藏课题的研究将岩石材料在不同荷载水平和不同温度条件下的长期变形与稳定问题提到了十分紧迫和重要的地位，而对于煤矿而言，近年来随着煤矿支护技术的不断革新，由原有的岩巷逐步向软弱岩层巷道过渡，很多学者做了大量的工作。周瑞光在某地下工程围岩稳定性研究中, 对粘土岩的流变特性作了全面分析1。许宏发利用单轴压缩蠕变试验, 讨论了软岩强度和弹性模量的时间效应问题2。李青麟介绍了一种根据室内蠕变试验资料确定流变参数的曲线拟合的方法3。吴立新在煤柱设计时考虑了煤的流变性质4。郭志对软岩流变过程与强度进行了研究5。金丰年对流变模型作了讨论和

6、分析6。锚杆支护是煤巷唯一经济、有效的支护技术。但是对于具有明显蠕变特性的围岩进行锚杆支护的研究还需要加深。2锚固体的蠕变试验2.1试验装置和模型模拟试验的原型相当于从巷道一侧或顶板“取尺寸的大小应能代表锚固体的一般状态。考虑锚杆布置方式及岩体的尺寸效应，原型尺寸为3500×3500×3500锚固分离体。其锚固体所处的位置与形状如图2-1所示：图2-1 锚固分离体的位置与形状Fig.2-1 The shape and location of reinforced anchor object实验利用河南理工大学孙玉宁教授设计加工的350mm×350mm×3

7、50mm的实验箱，体积相似比为1：10。由于锚固体的体积所限制，实验设备采用RMT-2000KN的压力实验机。保压控制在上下0.25KN，其大小相当于0.004MPa，最小加载为0.75MPa。所以最大误差为0.005，基本满足实验要求。试验箱其一面打开为自由面，模拟为巷道的边帮，上面为加载面，其它的面为固定约束。以往模型材料有石膏、砂混合物，粘土材料。石膏、砂混合物制作简单、原材料来源广、测试方便、更重要的是它能大范围的模拟各种岩石、地基的变形和破坏状态。但是这种材料的脆性明显、蠕变过程与软岩相差甚远。而且受时间、湿。锚杆相似材料选用15A保险丝，长度180mm，直径2mm，间排距60、80

8、。锚杆采用预先埋入的方式，粘结剂采用1：1的石膏浆。首先将材料混合后，加热到100度，使石蜡熔化，将材料拌均匀，加入到实验箱中，排好锚杆，轧实，制成模型。2.2试验方法本次流变试验，由于制作试样的难度，制作试样有限，加之流变试验时间较长等具体的条件度的影响显著。同样对于粘土材料，受湿度、温度、时间的因素过大，在实验室一般不能满足其要求。实验采用石蜡、砂混合物，此种材料可以具有一定的强度，而且软化性能较好，不受湿度的影响，在室温条件下影响不大。首先对材料进行了配比实验，岩样的单轴抗压强度为1.5Mpa,强度能够满足要求。采用容重相似比为1：1。模型的总质量为68.6千克，其中砂：59.28千克，

9、石蜡：8.47千克，凡士林：0.85千克。锚杆间排距600mm、800mm两种，长度1800mm，直径20mm的树脂全长锚固GPa，满足现场要求，根据单轴抗压强度以及蠕变实验的应力水平级，确定出各级应力水平的应力大小。如表2-1所示。表2-1土层不同深度Cl- / SO42-比值统计表Table 2-1.Statistics of Cl- / SO42- ratio at different depth土样编号不同深度Cl- / SO42-比值0.0-0.2(m)0.2-0.5(m)0.5-0.7(m)0.7-1.0(m)1#0.4740.790.9421.2042#0.7241.5361.2

10、780.9943#0.440.590.460.464#0.4180.891.0420.9365#1.861.7082.551.7443试验数据分析锚杆的数目增加，也使其时间缩短；无锚杆试样在1.5倍的水平时，其变形趋势一直增加，在上升到下面的水平时，其变形较大。趋于不稳定，实验停止，说明无锚杆试样在较高的应力水平下，应变软化能力差；锚固体的最终破坏的长期强度（即岩石出现蠕变破坏的最低应力值）要比无锚杆试样的长期强度大，且锚杆数目的增加（针对实验的试样来说）也使长期强度增大。不难发现，岩石流变变形具有如下几个特点：(1)施加某一应力水平后，立即产生瞬时弹性应变，因此流变模型中应包含有弹性元件；(

11、2)从流变曲线可知，应变随时间增大而增加，模型中应包含粘性元件；(3)低应力水平时，应变速率随时间增大而减小，应变最终将趋于一稳定值；较高应力水平时，应变速率将趋于一恒定值，表现为等速蠕变。4锚固体流变模型研究如何建立流变本构模型是岩石流变研究中的关键所在，只有建立正确的流变本构模型，即应力、应变、时间三者之间的关系，才能充分、准确的描述岩石的流变特性。目前建立岩石流变本构模型主要有两种方法：经验模型理论和元件模型理论7。基于流变曲线特征的分析，可以看出，岩石表现出典型的粘弹性特性。本文采用四元件Burgers模型对上述流变曲线进行辨识，以获得锚固体试样的蠕变参数。由于柏格斯模型是由开尔文模型

12、和马克思威尔模型串联而成的，因此在受到剪应力作用时，柏格斯体产生的应变应该是二者分别产生的应变之和，即 （1）式中：分别是开尔文模型的剪应变马克思威尔模型的剪应变。根据试验情况，轴向应力为，侧向应力为，且。经过理论推导，可以到得试件在受轴向应力作用下的轴向应变为 (2)式中： K为体积模量，GPaGK为开尔文模型的弹性模量，GPaK为开尔文模型的粘性模量，GPa·sGM为马克思威尔模型的弹性模量，GPaM马克思威尔模型的粘性模量，GPa·s根据试验的数据和公式的推导，得到锚固体的Burgers体参数。5结论通过对锚固体的蠕变试验的研究分析，得到了试样在不同应力水平下的蠕变规

13、律。锚杆在一定程度上改善了围岩的蠕变性质，改变了围岩的参数。对阻挡围岩变形起到了积极的作用。同时用burgers体进行描述，并得到了其参数。并进行了合理支护时间的计算，为以后的巷道合理支护提供了参考。并为数值计算提供了参数。参考文献(References)1 刘新荣, 孙辉, 陈晓江, 等.黄土连拱隧道中墙结构的数值模拟研究J. 采矿新技术, 2005, 5(6): 837-840. 2 谭卓英，蔡美峰，岳中琦，等.钻进参数用于香港复杂风化花岗岩地层的界面识别J.岩石力学与工程学报，2006，25(增1)：2 9392 945.3 Lavrov A, Vervootr A, Wevers M.

14、, et al. Experimental and numerical study of the Kaiser effect in cyclic brazilian tests with disk rotationJ. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2002, 39(3): 287-302.4 孙辉. 黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究D. 重庆:重庆大学, 2005. 5 张三. 爆炸力学在工程中的应用R. 武汉: 中国科学院武汉岩土力学研究所, 2000.6 马德芹, 蔺安林. 地下铁道与轻轨交通M. 成都:西南交通大学出版社, 2003.7 重庆市重点公路建设指挥部, 西南交通大学. 公路隧道纵向通风研究文集C/ 张三, 李四, 王老五,等编. 第5次*会议论文集. 成都: *出版社, 1998: 125-129.8 中华人民共和国交通部. 公路隧道设计规范S. 北京: 人民交通出版社, 2004.9 谢希德. 创造学习的新思