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煤炭行业作为我国国民经济的基础性行业,与整个社会的经济发展息息相关。我国的基本国情注定我国是一个以煤炭作为主要能源的国家,并在未来很长一段时间内煤炭依然是我国的支柱型能源产业。居安思危,我们同样要看到随着经历了行业的“黄金十年”,大部分的浅层煤炭资源已被开采殆尽,我们不得不去选择开采难度大的深层煤炭资源。而众所周知,深部开采最难以解决的问题就是地热高,地温随深度增加而呈线性增涨,无时无刻不在威胁着井下人员的作业安全与身体健康。目前,尽管国内外的专家学者都对深井热害这一世界性难题进行了大量的实验研究,并从不同角度均提出了一些解决办法,但其中都存在着明显的不足与限制条件。本文从材料角度出发,力求实现在围岩与巷道间建立起一道有效的隔热层,从而降低岩层的热传递效率,实现减低深井巷道热害影响的目的。 本文主要从以下几个方面对新型深井隔热材料的性能展开研究: (1)阐述了深井巷道热量传递及喷层支护理论的基理 通过对深井巷道围岩传热的热力学理论展开研究,明确了巷道结构热传递的特点。并结合巷道锚喷支护技术初步建立了以新型隔热材料作为喷层材料的隔热结构理论模型。 (2)新型隔热材料物理力学性能的正交试验研究 为了保证材料性能对巷道结构的适用性,对新型隔热材料进行了基本力学性能正交试验以及相对应的基本力学性能指标的测定。以此获得材料中关于玻化微珠掺量、陶粒掺量、陶粒类型、水泥用量、砂子用量五个主要因素对试验材料抗压强度、抗折强度以及导热性能三个主要指标的影响程度,验证了材料的力学性能。 (3)新型隔热材料物锚喷支护的有限元模拟 利用有限元分析软件ANSYS对采用新型隔热材料的巷道锚喷支护结构进行建模分析,以此校核新型隔热材料强度的可靠性与整体结构的稳定性。 通过本文的研究得出,新型隔热材料在融合了一般混凝土的物理力学性能的同时,兼有了良好的隔热性能,十分符合深井巷道的隔热需要,同时也为以后应用于实际深井巷道工程打下了坚实的理论基础。