脆性岩石动态渗流特性试验研究

取三峡永久船闸高边坡花岗岩与山西万家寨水电站高边坡灰岩试样分别进行不同围压条件下全应力—应变过程渗流试验．试验结果表明，岩石变形过程渗透性与变形破坏形式密切相关，岩石在破坏前、后不同变形阶段渗流特性具有明显的不同．在破坏前的弹性变形乃至屈服阶段，渗透性较弱且随变形的变化不明显；岩样破坏至应变软化段，渗透系数急剧增强并达到渗透峰值．在试验的基础上进一步探讨了岩石全应力—应变过程渗流特点之机理。     

煤矸石压实特性研究

通过试验总结出松散煤矸石压实过程中，轴向应变、横向应变、泊松比、弹性模量等变形模量的变化规律，并对压实过程中变形机理进行了分析，为煤矸石的工程应用提供依据。     

浸水饱和松散砂岩压实特性的试验研究

通过用刚性试验机（MTS伺服机）测试不同粒径的浸水饱和松散砂岩压实特性的试验研究,得到浸水饱和松散岩石在压实的过程中控制体增量与轴向应力、体积变化量与轴力、不同粒径相同轴压下的轴力与位移、同一轴压下的控制体增量与粒径的相关规律。试验结果表明,压实过程中控制体增量与轴向应力呈幂函数关系;体积变化量与轴力呈幂函数关系;不同粒径相同轴压下的轴力与位移的呈对数关系;同一轴压下控制体增量与粒径的关系比较复杂,这与岩石为松散饱和特性有关。     

露天边坡滑体冲击下围岩变形特性分析

露天转地下矿山边坡稳定性是一个当前广泛存在的问题,合理评估边坡失稳滑移对边坡底部围岩的影响及破坏效应对地下开采有重要的工程意义。以大冶铁矿露天开挖形成的边坡为工程背景,运用二维数值模拟软件UDEC,对滑体的滑移过程进行了数值模拟分析,从应力场、位移场入手,研究了边坡滑体失稳后其冲击力作用下边坡底部围岩应力应变规律。模拟结果表明：用离散元软件可有效模拟滑体失稳过程,滑体失稳后,其冲击作用影响范围主要集中在北帮边坡坡脚,而对采矿区和南帮边坡影响不大,采矿区和南帮边坡主要受滑体失稳后形成的堆积体的重力作用影响;竖直方向上,围岩受冲击影响程度随深度的增加而减弱;水平方向上,南帮边坡受滑体影响程度远小于采矿区和北帮边坡坡脚。     

饱和煤矸石的压实特性研究

本文利用电液伺服岩石力学试验系统配合自制的压实仪。对饱和煤矸石的压实特性进行了试验研究。结果表明：饱和煤矸石的应力与应变呈指数关系，孔隙率与应力呈三次多项式关系，碎胀系数与应力呈对数关系。变形模量与应力呈线性关系，并且矸石粒径的大小对上述关系均有较大影响。饱和矸石由于水的软化作用，与自然含水矸石产生了一定的差异。以上结论对工程实际有一定的参考价值，为煤矸石的工程应用提供依据。     

煤矸石压实特性的实验研究

利用和开发煤矸石资源一直是人们关注的问题,矿区铁路路基充填是煤矸石利用的一个重要方面.通过所研制的实验装置,对某矿区煤矸石进行了较为系统的压实特性试验研究,测定了煤矸石压实曲线、侧压曲线,讨论了颗粒度对压实特性的影响,为该矿区利用煤矸石进行路基充填提供了试验依据.     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

固体充填材料压实特性及应用

针对目前广泛应用的5种固体充填材料,设计实验方案,对其压实特性展开研究,得出在侧限压缩条件下的应力-应变、应力-密度和压实本构特性规律,为固体充填采煤技术控制岩层及地表变形研究提供基础数据;并基于压实特性,制定了5种充填材料充填采煤工艺标准-夯实力设计指标和充采质量比,为各矿区选用不同充填材料进行固体充填采煤提供指导。     

煤层高压注水渗透特性试验研究

为了研究不同孔隙水压对煤岩渗透特性的影响规律,利用MTS电液伺服岩石试验系统对深部矿井的煤岩试件进行了不同孔隙水压、尤其是高孔隙水压下的煤岩渗透特性试验。结果表明:渗透率以及体积应变曲线具有较好的一致性,均呈现U字形走势;而在外界条件一定的情况下,孔隙水压对渗透性能以及体积应变的作用效果与该煤岩孔隙水压临界阈值有关,高于临界阈值的孔隙水压对煤岩渗透性能起到数倍于低孔隙水压时的改善作用。此外,孔隙水压对煤岩强度极限亦有重要影响,且孔隙水压愈高,煤岩的破坏强度极限愈低,扩容效果愈明显,渗透率峰值亦愈加后延。研究结果对利用高孔隙水压改善煤岩渗透性能、提高煤层注水防灾效果具一定指导意义。     

急冷铜渣矿物学及其综合利用

本文采用化学分析、XRD、SEM等方法,对急冷处理的铜渣的矿物学进行了研究,结果表明:渣中含铜和铁分别为0.8%和40%;铜元素主要以CuS和Cu形成的冰铜相形态存在,同时夹杂有少量的O、Pb、Fe等元素,平均粒度小于5μm;铁元素主要以难还原、熔点低的铁橄榄石形式存在,渣中铜、铁嵌布粒度极细且分布均匀,多种矿物互相包裹,结构致密,铜渣熔化初始温度在1200℃,1250℃以后熔化速度加快,1300℃左右铜渣基本熔化完毕,升温过程发生了晶型转变。通过对铜渣进行还原改性-高温熔分探索性试验,获得了TFe为94.43%的粒铁。在此基础上,结合直接还原工艺应用现状,建议采用含碳球团-转底炉工艺对铜渣进行还原预处理,破坏铁橄榄石结构、促进铁晶粒聚合长大,最后采用高温熔分方法回收有价金属、提铁后的尾渣制备建材的工艺流程。     

某铜渣选矿厂浮选药剂优化试验研究

采用某铜渣选矿厂现场浮选工艺流程,针对捕收剂Z-200价格昂贵,生产成本高的问题,开展不同捕收剂使用效果的探索试验。在相同工艺流程下,采用捕收剂Z-200、KHL500、KHL325、乙硫氮、黄药酯以及黄药酯与Z-200协同混合、黄药酯与Z-200分段混合,分别进行了开路浮选试验。试验结果表明：相对捕收剂Z-200,黄药酯增加用量、黄药酯与Z-200协同混合使用以及药酯与Z-200分段混合使用均获得较好指标。综合药剂用量和价格分析,采用黄药酯与Z-200协同1∶1混合使用处理每吨原矿可节约0.39元,闭路试验下可获得23.21%的铜精矿、0.22％的含铜尾矿,铜回收率为92.96％。     

CaO/SiO_2与MgO含量对镍渣熔融特性与黏度的影响

针对镍渣中铁资源的回收再利用,采用FactSage热力学软件从理论上研究了CaO-SiO_2-FeO-MgO镍渣体系熔融特性与黏度的变化规律。结果表明,CaO/SiO_2在0.1～1.2范围内增大时,渣系的液相线温度呈先减小后增大的趋势,并在0.6处达到最低值;MgO含量在7%～17%范围内增大时,渣系的液相线温度呈逐渐增大的趋势;在1 300～1 380℃范围内,渣系的黏度随CaO/SiO_2的增加呈先减小后增大的变化,而在1 380～1 500℃范围内,渣系的黏度随CaO/SiO_2的增加呈减小的趋势;在1 360～1 480℃范围内,渣系的黏度随MgO含量的增加呈先减小后增大的变化,而在1 480～1 560℃范围内,渣系的黏度随MgO含量的增加呈减小的趋势。实验结果显示,镍渣熔融温度的变化规律与计算结果相一致,表明FactSage热力学软件在计算镍渣熔融特性与黏度方面有指导意义。     

铜炉渣的强化浮选试验研究

针对云南某冶炼厂的铜炉渣,其含铜2.21%,铜主要以硫化铜、氧化铜和金属铜形式赋存。对该铜炉渣采用细磨后,利用Z-200和烃油类药剂KYY进行强化捕收浮选,分析讨论了磨矿细度、药剂种类及用量和扫选次数对铜浮选回收的影响。试验结果表明,当磨矿细度为-45 μm占90%时,采用KYY作为辅助捕收剂与Z-200组合使用,浮选闭路试验获得品位为24.82%、回收率为88.03%的铜精矿产品,选别指标较好。     

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。     

不同含铜炉渣选矿对比试验研究

针对大冶冶炼厂的两种不同含铜炉渣—转炉渣和诺兰达炉渣进行了浮选对比试验研究,查清了两种炉渣的工艺矿物学性质。在确定最佳磨矿制度、药剂制度和工艺流程的基础上分别进行了全流程浮选开路试验,试验结果表明转炉渣开路浮选所得的铜精矿品位为40%,回收率为87%,尾矿品位0.37%;诺兰达炉渣浮选所得的铜精矿品位为30.94%,回收率为94.16%,尾矿品位0.29%。     

油煤浆管道输送特性研究

根据流变学理论、流体和流动类型假定以及实验数据,证实油煤浆的管内流动通常属幂律流体层流。据此提出了可用于油煤浆流变参数测定的管道输送实验方法,以及可用于油煤浆管道设计的管内流速分布、 黏度、雷诺数、沿程阻力系数和直角弯头阻力系数计算公式,并在本研究条件下得到油煤浆的管道输送特性：稠度系数随煤粉浓度显著增大,随温度显著减小;流变指数主要取决于油的性质,与煤粉浓度关系不大,但随温度有所增大;表观黏度和表观沿程阻力系数随煤粉浓度显著增大,随温度显著减小,并与管径与流速有关;直角弯头阻力系数是同条件下表观沿程阻力系数的10－20倍。     

攀枝花钛渣流化焙烧实验研究

针对用于生产特种焊接材料的钛系原料对其品质要求,进行了流态化焙烧攀枝花钛渣的试验研究。考察了焙烧温度为950℃,空气流量为3.3 m3/h,螺旋推料器频率为45.4 Hz条件下,流化焙烧对钛渣品质的影响。结果表明,由于焙烧过程中细颗粒直接被吹出流化床腔体而被冷却水吸收,流化焙烧后,钛渣颗粒变粗,粒度增大;XRD及Raman分析显示,攀枝花钛渣经流化氧化焙烧后,钛渣中发生晶型转变,610 cm-1处振动特征峰发生红移,低价钛转变成高价钛,金红石型Ti O2长大增多。     

加卸载条件下煤岩变形特性与渗透特征的试验研究

以原煤为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验系统,采用加轴压、卸围压的应力控制方式开展煤岩加卸载试验,分析加卸载条件下煤岩变形特性和渗透特征的演化规律。研究结果表明：① 加卸载试验峰值强度明显低于常规三轴压缩试验峰值强度,在加卸载过程中,主应力差有一个明显增加趋势,卸载第2阶段速率越大,其曲线斜率也越大,但峰值强度越小,对应的径向应变ε3 、体积应变εV增加速率也越快,而到峰值后破坏阶段,均呈下降趋势。② 加卸载过程中,煤岩渗透率、应力差与应变关系可以分为3个阶段,初始压密和屈服阶段、屈服后阶段、破坏失稳阶段。试件达到峰值后瓦斯渗透率出现突然小幅度上升,持续一段时间后,渗透率出现急剧陡增趋势。③ 煤岩渗透率的变化与煤岩的变形损伤演化过程密切相关,渗透率随变形的增大均呈二次多项式函数递增。     

固废焚烧炉渣的压缩破碎特性试验研究

对上海市某固废焚烧厂产生的炉渣进行了不同最大竖向压力下(即200~3 200 k Pa)的压缩试验,对所有试样在试验前后进行了颗粒大小分析试验。由试验结果可知,施加的最大竖向压力小于试样的屈服应力时,压力对压缩后试样的颗粒级配曲线影响不大;若最大竖向压力大于试样的屈服应力,炉渣颗粒会发生较明显的破碎,压力对压缩后试样的颗粒级配曲线影响较大。此外,炉渣试样在试验过程中易发生破碎的粒径主要集中在最大粒径组。最后,用Hardin模型对试验炉渣的破碎特性进行了分析。