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深部松散媒体巷道流变机理研究及控制对策

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变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景与意义(Background and Significance of Topic Selection)

1.2.1 煤岩体的流变特性研究

1.2.2 煤岩流变模型与参数辨识研究

1.2.3 深部巷道流变控制理论与技术概述

1.3 目前研究存在的不足(Deficiencies in Current Research)

1.4 研究内容与方法(Contents and Methods of Research)

2 煤岩体参数反演的算法及模型

2.1 参数反演的意义及对象(Significance and Object of Parameter Inversion)

2.1.1 煤岩体参数反演意义

2.1.2 本文反演对象及其特点

2.2 支持向量机原理(Principle of Support Vector Machine)

2.2.1 机器学习理论

2.2.2 统计学习理论

2.2.3 支持向量机

2.3 天牛须算法原理(Principle of Beetle Antennae Search Algorithm)

2.3.1 天牛须抽象模型

2.3.2 BAS算法流程

2.4.1 支持向量机参数选择

2.4.2 天牛须算法搜索支持向量机参数步骤

2.5 煤岩参数反演的 BAS-ESVM 模型 (BAS-ESVM Model for Inversion of Coal and Rock Parameters)

2.6 本章小结(Summary of This Chapter)

3 实验室构建等效松散煤体

3.1 典型松散煤层实际赋存状态(Actual Occurrence State of Typical Loose Coal Seam)

3.2 成型煤体等效于现场松散煤体的方法(Equivalent Method of Forming Coal Sample to Field Loose Coal Mass)

3.2.1 煤岩坚固性与强度关系分析

3.2.2 松散煤体坚固性测定方法与结果

3.2.3 松散煤样总孔隙率测定方法与结果

3.3 原煤分筛与含水率测定(Screening of Raw Coal and Determination of Water Content)

3.3.1 煤体组成成分分析

3.3.2 室内散煤粒径级配确定

3.3.3 室外原煤分筛

3.3.4 原煤含水率测定

3.4.1 关键影响参数选取

3.4.2 煤体成型方案设计

3.4.3 煤体成型工艺

3.4.4 煤体成型机理及过程分析

3.4.5 煤体样本数据集构建

3.5 基于 BAS-ESVM 反演模型构建等效型煤(Construction of Equivalent Briquette Based on BAS-ESVM Model)

3.5.1 型煤孔隙率及强度试验结果分析

3.5.2 型煤的“构建参数”及试验结果

3.6 本章小结(Summary of This Chapter)

4 松散煤体流变特性与模型研究

4.1 煤体试样单轴流变试验(Uniaxial Rheological Test of Coal Sample)

4.1.1 煤体试样及单轴流变试验设备

4.1.2 蠕变试验方法及方案

4.2 流变特性试验结果与分析(Test Results and Analysis of Rheological Properties)

4.2.1 单轴流变试验全过程轴向应变规律

4.2.2 单轴流变试验轴向应力-应变曲线规律

4.2.3 等时应力应变曲线规律

4.2.4 瞬时加载煤体变形模量规律

4.3 松散煤体蠕变方程的建立(EstablishmentofCreepEquationfor Soft Coal)

4.3.1 煤岩石流变本构模型分类

4.3.2 松散煤体流变模型选取原则及确定

4.3.3 改进型CVISC蠕变方程建立及其差分形式

4.4 松散煤体流变模型参数辨识(Identification of Creep Parameters of Soft Coal)

4.4.1 改进型CVISC退化的Burgers模型拟合

4.4.2 改进型CVISC模型数值验证及拟合

4.5 本章小结(Summary of This Chapter)

5 深部巷道松散煤体流变参数反演与机理分析

5.1 典型松散煤巷流变工程案例(Typical Case of Rheological Engineering in Loose Coal Roadway)

5.1.1 工程地质概况

5.1.2 巷道现有支护及变形监测设置

5.1.3 现场监测结果及分析

5.2 基于BAS-ESVM模型的巷道煤体流变参数反演(Inversionof Rheological Parameters of Roadway Coal Mass Based on BAS-ESVM Model)

5.2.1 巷道煤体流变模型及参数的初步选取

5.2.2 参数样本设计

5.2.3 FLAC3D数值模型建立

5.3 流变参数反演结果分析(Analysis of Rheological Parameters Inversion Results)

5.3.1 反演结构的确定

5.3.2 结果及评价

5.4 松散煤体巷道失稳演化机理研究(Evolution Mechanism of Instability in Rheological Roadway)

5.4.1 巷道围岩变形演化规律

5.4.2 巷道围岩应力分布变化特征

5.4.3 巷道塑性区的演化规律

5.5 本章小结(Summary of This Chapter)

6 高压旋喷加固松散煤体现场试验研究

6.1 高压旋喷注浆破煤与加固机理 (Coal Breaking and Reinforcement Mechanism of Jet Grouting)

6.1.1 高压射流破煤机理

6.1.2 高压射流在煤体中扩孔范围及影响因素分析

6.1.3 高压旋喷注浆成桩(柱)及改性固结机理

6.2.1 旋喷试验前可行性分析

6.2.2 试验地点工程地质概况

6.2.3 初步试验目的与实施步骤

6.2.4 相关设备选型

6.2.5 高压射流影响因素分析及井上试验

6.2.6 井下旋喷成桩方案设计及要求

6.3.1 巷道开挖支护与煤层条件观测

6.3.2 高压旋喷扩孔注浆岩石段成桩效果

6.3.3 高压旋喷扩孔注浆煤层段成桩效果

6.3.4 旋喷效果整体分析

6.4 本章小结(Summary of This Chapter)

7 煤巷旋喷加固数值模拟研究

7.1 煤浆固结体物理力学性质测试(Test of Physical and Mechanical Properties of Coal Cement Composite)

7.1.1 煤与浆比例的确定

7.1.2 煤浆混合物的设计及坍落度测试

7.1.3 水泥浆液对煤体的改性分析

7.1.4 煤浆固结体力学参数确定的试验设计

7.1.5 煤浆固结体力学试验结果分析

7.2 高压旋喷加固技术方案初步设计(Design of Jet Grouting Reinforcement Scheme)

7.2.1 设计思路

7.2.2 设计原则

7.2.3 控制方案

7.2.4 关键技术分析

7.2.5 主要工序及技术参数

7.3 旋喷加固巷道数值模型建立(Numerical Model of Roadway Strengthened by Jet Grouting)

7.3.1 模型建立及测点布置

7.3.2 本构及参数设置

7.4 旋喷加固控制巷道流变机理分析(Analysis of Jet Grouting on Controlling Roadway Rheology)

7.4.1 旋喷加固巷道围岩变形规律

7.4.2 旋喷加固巷道围岩应力分布变化特征

7.4.3 旋喷加固巷道塑性区的演化规律

7.5 旋喷加固技术方案优化及控制效果分析(Optimization of Jet Grouting Scheme and Analysis of Control Effect)

7.5.1 旋喷加固技术方案问题分析

7.5.2 旋喷加固控制方案优化

7.5.3 旋喷加固优化方案控制效果及机理分析

7.6 支护方案的综合对比分析(Comparative Analysis of Support Schemes)

7.7 本章小结(Summary of This Chapter)

8 结论与展望

8.1 结论(Conclusions)

8.2 创新点(Innovations)

8.3 展望(Expectation)

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

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著录项

  • 作者

    孙元田;

  • 作者单位

    中国矿业大学中国矿业大学(江苏);

  • 授予单位 中国矿业大学中国矿业大学(江苏);
  • 学科 采矿工程
  • 授予学位 博士
  • 导师姓名 李桂臣;
  • 年度 2020
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类
  • 关键词

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