煤矿胶结充填材料性能需求设计

本书针对煤矿胶结充填材料性能需求设计进行系统阐述。内容包括煤矿胶结充填开采技术进展、煤矿胶结充填材料输送与力学性能、胶结充填料浆屈服应力和分层指数等管输性能指标、煤矿胶结充填管道输送性能需求设计方法、煤矿胶结充填体早期强度需求与标定方法、胶结充填体后期强度需求及其对采空区充实率的影响机制、煤矿胶结充填材料配比超目标优化方法以及工程实例等。

目录
“博士后文库”序言
序
前言
主要符号表
第1章 绪论 1
1.1 充填开采技术发展历程 1
1.1.1 矿山充填开采技术分类 1
1.1.2 国外充填开采技术发展历程 2
1.1.3 国内充填开采技术发展历程 4
1.2 煤矿胶结充填开采方法 7
1.2.1 煤矿胶结充填材料及制备输送系统 7
1.2.2 煤矿综采长壁胶结充填开采方法 14
1.2.3 煤矿巷式胶结充填开采方法 16
1.3 煤矿胶结充填材料全周期性能需求设计工程与科学问题 21
1.3.1 胶结充填材料全周期性能需求设计工程问题 21
1.3.2 胶结充填材料全周期性能需求设计科学问题 24
1.4 国内外研究现状 25
1.4.1 胶结充填开采技术 25
1.4.2 胶结充填材料及性能 29
1.4.3 粗骨料充填料浆管道输送原理与性能需求 32
1.4.4 胶结充填材料强度设计 37
参考文献 43
第2章 煤矿胶结充填材料输送与力学性能 51
2.1 试验材料与主要设备 51
2.1.1 试验材料 51
2.1.2 主要设备 54
2.2 试验方案与测试方法 57
2.2.1 试验方案 57
2.2.2 测试方法 59
2.3 多因素影响下胶结充填材料输送性能 62
2.3.1 基于正交试验的试验结果分析 62
2.3.2 充填料浆坍落度试验结果 63
2.3.3 料浆扩展度试验结果 65
2.3.4 充填料浆泌水率试验结果 68
2.3.5 充填料浆流变试验结果 71
2.3.6 流变指标多元回归分析 75
2.4 多因素影响下胶结充填材料力学性能 79
2.4.1 单轴压缩试验结果 79
2.4.2 侧限压缩试验结果 84
2.4.3 力学性能多元回归分析 88
2.5 胶结充填材料微观结构分析 89
2.6 胶结充填材料关键指标性能数据库 92
参考文献 93
第3章 煤矿胶结充填料浆输送性能需求设计原理 95
3.1 胶结充填料浆管道输送性能指标 95
3.1.1 输送性能指标相关性分析 95
3.1.2 输送性能指标综合评定 100
3.2 胶结充填料浆管道输送力学模型 104
3.2.1 流体区域划分 104
3.2.2 管输煤矸石基充填料浆流核区力学特征 107
3.2.3 管输煤矸石基充填料浆剪切流动区力学特征 108
3.2.4 管输煤矸石基充填料浆边界层力学特征 111
3.3 胶结充填料浆管道输送性能设计方法 117
3.3.1 胶结充填料浆管输性能需求设计总体思路 117
3.3.2 胶结充填料浆管输性能需求设计 117
3.3.3 胶结充填料浆管道输送性能需求设计流程 118
参考文献 120
第4章 煤矿胶结充填体早期强度需求与标定方法 121
4.1 煤矿胶结充填体早期强度定义 121
4.1.1 综采长壁胶结充填体早期强度 121
4.1.2 巷式胶结充填体早期强度 121
4.2 煤矿胶结充填体早期强度需求设计原理 122
4.2.1 综采长壁胶结充填体早期强度设计原理 122
4.2.2 巷式胶结充填体早期强度设计原理 128
4.3 基于贯入法的充填体凝结时间标定方法 139
4.3.1 胶结充填材料自稳凝结时间标定 140
4.3.2 胶结充填材料自稳凝结时间测试 141
4.4 早期强度需求设计方法 146
参考文献 146
第5章 胶结充填体后期强度需求及其对采空区充实率的影响机制 148
5.1 煤矿胶结充填采空区充实率的内涵 148
5.1.1 充实率的定义 148
5.1.2 充实率的影响因素 149
5.1.3 充填体受力及其压缩率 149
5.2 煤矿胶结充填采空区充实率表征模型 150
5.2.1 胶结充填体强度与压缩率的关系 150
5.2.2 充实率表征模型 152
5.2.3 多因素对充实率的影响作用机制 156
5.3 充实率表征模型参数敏感性分析 162
5.3.1 Sobol敏感性分析方法 162
5.3.2 参数敏感性结果分析 164
5.4 煤矿胶结充填目标充实率 168
5.4.1 控制顶板下沉的目标充实率 168
5.4.2 控制导水裂隙带的目标充实率 170
5.4.3 控制地表沉陷的目标充实率 171
5.5 充实率表征模型的数值模拟验证 172
5.5.1 数值模拟参数 172
5.5.2 模型及模拟方案 175
5.5.3 模拟结果分析 176
5.6 胶结充填体后期强度需求设计方法 184
参考文献 186
第6章 胶结充填材料配比优化方法 188
6.1 超目标优化改进算法 188
6.1.1 NSGA算法 188
6.1.2 NSGA-Ⅲ超目标算法 189
6.2 胶结充填材料配比优化方法 190
6.2.1 控制目标及优化参数 190
6.2.2 胶结充填材料多目标配比优化流程 191
6.3 煤矿胶结充填体性能与配比智能化设计平台 192
6.3.1 性能与配比智能化设计原理 192
6.3.2 智能化设计平台编写与实现工具 194
6.3.3 智能化设计平台实例 197
参考文献 198
第7章 工程实例 200
7.1 综采长壁胶结充填全周期性能需求设计实例 200
7.1.1 煤矿综采长壁胶结充填工程背景 200
7.1.2 长壁胶结充填输送性能需求设计 204
7.1.3 长壁胶结充填体强度性能需求设计 207
7.1.4 长壁胶结充填材料配比优化设计 210
7.1.5 综采长壁胶结充填实例应用效果 212
7.2 巷式胶结充填全周期性能需求设计实例 213
7.2.1 煤矿巷式胶结充填工程背景 213
7.2.2 巷式胶结充填输送性能需求设计 219
7.2.3 巷式胶结充填体强度性能需求设计 221
7.2.4 巷式胶结充填材料配比优化设计 224
7.2.5 巷式胶结充填实例应用效果 225
参考文献 227
编后记 228