【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿安全领域，尤其涉及一种地下工程韧性支护材料及设计方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、煤炭开采过程中，围岩完整性及巷道密闭性对于煤炭安全开采具有重要意义。围岩破碎会导致巷道冒顶等事故频发；巷道密闭性差则会使采空区漏风，为采空区煤自燃提供氧条件，容易导致采空区遗煤自燃，严重还可能诱发瓦斯爆炸。随着煤炭开采朝着大型化和深部化发展，围岩破碎情况和巷道的堵漏风情况均不断恶化，在高地应力、高温等复杂地质环境条件下，由于围岩破碎导致的事故和由于漏风引起的煤层自燃的概率急剧增大，井下人员、设备的安全隐患陡增。
3、为解决上述问题，煤矿常采用喷涂的方式以起到防治掉渣、防水、阻气隔风的作用，从而提高围岩完整性，保证巷道的密闭性，但传统的喷层常采用水泥混凝土等，其密封性差、施工成本高且难以与围岩共同变形容易开裂。
4、此外，申请号为“2020102747467”的中国专利，公开了一种复合式支护结构、施工系统及方法，其通过设计钢管混凝土环、弧板环及锚杆来共同对巷道进行支护，该专利虽然不容易变形开裂，但是设计的复合式支护结构在围岩发生变形时，无法随围岩变形而变形，导致围岩变形后，巷道的密封性差。
技术实现思路
1、为了解决上述
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中存在的技术问题，本专利技术提供一种地下工程韧性支护材料及设计方法，本专利技术分别在实验室环境和施工现场制备地下工程韧性支护材料标准样品和地下工程韧性支护材
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种地下工程韧性支护材料。
4、地下工程韧性支护材料，包括：a组分和b组分，按体积比1:1混合而成；所述a组分为：按照重量份数计为，聚酯多元醇65份、阻燃剂36份、发泡剂6份、匀泡剂6份以及催化剂2份；所述b组分为：按照重量份数计为，聚合mdi 85份、阻燃剂12份、稳定剂3份以及增塑剂12份。
5、本专利技术的第二个方面提供一种地下工程韧性支护材料评价设计方法。
6、地下工程韧性支护材料评价设计方法，包括：
7、制作地下工程韧性支护材料标准样品；按照施工要求，采用地下工程韧性支护材料在巷道表面进行喷涂，得到地下工程韧性支护材料样品；
8、比较地下工程韧性支护材料样品与地下工程韧性支护材料标准样品的性能，以此评价喷层施工质量是否合格，若不合格，重新进行喷涂；若合格，对地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能进行评价；根据地下工程韧性支护材料喷层评价结果进行地下工程韧性支护设计。
9、其中，所述地下工程韧性支护材料为第一个方面所述的地下工程韧性支护材料，或聚氨酯类材料。
10、进一步地，所述对地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能进行评价的过程包括：设计室内试验系统，确定定量评价指标的评价标准，以此进行地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能评价。
11、进一步地，所述定量评价指标包括：气体渗透表征系数、水渗透表征系数、裂隙表征系数和材料韧性表征系数，采用以下公式计算：
12、
13、
14、
15、
16、式中， kg为气体渗透表征系数； kw为液体渗透表征系数；为裂隙表征系数；材料韧性表征系数， α为气体渗透的温度补偿系数； h为喷层厚度； qv-a为气体平均渗透速率； tg为气体渗出时间； pmax为喷层内侧最大气压； pmin为喷层内侧最小气压； pa为喷层内侧气压均值； p0为喷层外侧气压； β为液体渗透的温度补偿系数； k为渗透比例系数； qv-a为液体平均渗透速率； tw为液体渗出时间； hmax为喷层内侧最大水头； hmin为喷层内侧最小水头； ha为喷层内侧水头均值； γ为温度补偿系数； i为裂隙数量； a为监测喷层面积； l为裂隙最大长度； r为巷道截面宽度； w为裂隙最大宽度； υ为补偿系数， dt为巷道顶板喷层最大变形量， ds为巷道两帮喷层最大变形量， f为巷道截面高度。
17、进一步地，若气体渗透表征系数小于气体渗透表征系数最大值，且液体渗透表征系数小于液体渗透表征系数最大值，则地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能合格；否则，不合格。
18、进一步地，根据护巷性能评价系数评价护巷性能，其中，护巷性能评价系数为：
19、
20、式中， η为护巷性能整体评价系数； fs-a为各监测断面裂隙表征系数的平均值； td-a为各监测断面材料韧性表征系数的平均值， d为裂隙表征系数最大值， e为材料韧性表征系数最大值。
21、进一步地，所述地下工程韧性支护材料性能测试试验系统包括主体装置、抗拉试验系统和抗渗试验系统，所述主体装置包括：设置在底座上的支架，所述支架上设有左横梁和右横梁，所述左横梁的一端设有液压伺服装置，所述左横梁与右横梁之间设有试验台，用于放置待测试的地下工程韧性支护材料样品。
22、进一步地，所述抗拉试验系统包括：智能终端、集成化无线动态应变仪、以及设置在左横梁与右横梁之间的夹具；所述集成化无线动态应变仪连接智能终端；
23、在测试时，通过将应力片黏贴在地下工程韧性支护材料样品上，通过夹具拉伸地下工程韧性支护材料样品，通过集成化无线动态应变仪测量应力片多点动静态应力，并发送至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.地下工程韧性支护材料，其特征在于，包括：A组分和B组分，按体积比1:1混合而成；所述A组分为：按照重量份数计为，聚酯多元醇65份、阻燃剂36份、发泡剂6份、匀泡剂6份以及催化剂2份；所述B组分为：按照重量份数计为，聚合MDI 85份、阻燃剂12份、稳定剂3份以及增塑剂12份。
2.地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述对地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能进行评价的过程包括：设计室内试验系统，确定定量评价指标的评价标准，以此进行地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能评价。
4.根据权利要求3所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述定量评价指标包括：气体渗透表征系数、水渗透表征系数、裂隙表征系数和材料韧性表征系数，采用以下公式计算：
5.根据权利要求4所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，若气体渗透表征系数小于气体渗透表征系数最大值，且液体渗透表征系数小于液体渗透表征系数最大值，则地下工程韧性支护材
6.根据权利要求4所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，根据护巷性能评价系数评价护巷性能，其中，护巷性能评价系数为：
7.根据权利要求4所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述地下工程韧性支护材料性能测试试验系统包括主体装置、抗拉试验系统和抗渗试验系统，所述主体装置包括：设置在底座上的支架，所述支架上设有左横梁和右横梁，所述左横梁的一端设有液压伺服装置，所述左横梁与右横梁之间设有试验台，用于放置待测试的地下工程韧性支护材料样品。
8.根据权利要求7所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述抗拉试验系统包括：智能终端、集成化无线动态应变仪、以及设置在左横梁与右横梁之间的夹具；所述集成化无线动态应变仪连接智能终端；
9.根据权利要求8所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述抗渗试验系统，包括：智能终端和气渗透试验系统，所述气渗透试验系统，用于通过将地下工程韧性支护材料样品放置于密闭的气囊内，不断增压，分析试验结果；
10.根据权利要求2所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述根据地下工程韧性支护材料喷层评价结果进行地下工程韧性支护设计的过程包括：现场韧性支护需满足封闭性能合格、护巷性能合格以及整体性能优异；若评价结果不满足，首先增加喷层厚度调整，若调整喷层厚度无法设计要求，对材料及施工方法进行优化。
...【技术特征摘要】
1.地下工程韧性支护材料，其特征在于，包括：a组分和b组分，按体积比1:1混合而成；所述a组分为：按照重量份数计为，聚酯多元醇65份、阻燃剂36份、发泡剂6份、匀泡剂6份以及催化剂2份；所述b组分为：按照重量份数计为，聚合mdi 85份、阻燃剂12份、稳定剂3份以及增塑剂12份。
2.地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述对地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能进行评价的过程包括：设计室内试验系统，确定定量评价指标的评价标准，以此进行地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能和护巷性能评价。
4.根据权利要求3所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，所述定量评价指标包括：气体渗透表征系数、水渗透表征系数、裂隙表征系数和材料韧性表征系数，采用以下公式计算：
5.根据权利要求4所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，若气体渗透表征系数小于气体渗透表征系数最大值，且液体渗透表征系数小于液体渗透表征系数最大值，则地下工程韧性支护材料喷层的封闭性能合格；否则，不合格。
6.根据权利要求4所述的地下工程韧性支护材料评价设计方法，其特征在于，根据护巷性能评价系数评价护...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，孙凌锋，江贝，高红科，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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