胶结充填体力学作用机理及稳定性分析

阐述了胶结充填体力学作用的机理,通过工程类比法和理论分析计算法,研究确定了满足安庆铜矿井下采空区所需的胶结充填体强度要求,为矿山充填配比设计提供了强度依据。同时也得出胶结充填体强度与暴露高度和宽度的关系,揭示具有稳定性的胶结充填体力学强度变化特性。     

高阶段采场充填体强度及稳定性研究

从胶结充填体在采空区所起的力学作用入手,借助于经验类比法和数学力学模型计算法,得出了能够满足井下采空区所需的胶结充填体强度的要求,为矿山充填配比设计提供了强度依据。同时也分析了暴露宽度与暴露高度对胶结充填体强度的影响关系,揭示具有稳定性的胶结充填体力学强度变化特性。结合安徽某铜矿的工业性试验情况进行了实例分析,从而验证了上述结论的合理性。     

深部采场胶结充填体力学稳定性研究

为达到完全回采矿石,深部采矿过程中胶结充填体被用来充填回采过程产生的采空区。胶结充填体强度配比设计是基于满足采矿过程充填体应稳定暴露的要求。通过工程类比法和理论分析计算法,确定了能够满足安庆铜矿井下采空区所需的胶结充填体强度要求,为矿山充填配比设计提供了强度依据。同时也得出胶结充填体强度与暴露高度和宽度的关系,揭示具有稳定性的胶结充填体力学强度变化特性。     

试论充填体的力学性态和支撑作用

充填体力学性态和支撑作用的研究日益深入,人们对它的认识也在逐渐加深。文章总结了室内实验和国内外一些矿山实测结果,阐述了尾砂胶结充填体和粗颗粒非胶结充填体的力学特性和对围岩的力学作用。实践证明,充填体是一种有效的支护材料,采矿工作者可以根据它的力学特点、矿岩条件、回采方式等客观因素选择廉价的充填料,提高充填矿山的经济效益。     

考虑空隙非线性变形的胶结充填体损伤软化本构模型研究

充填采矿法在两步骤回采方式中广泛应用，胶结充填体作为人工矿柱，其稳定性至关重要；而胶结充填体力学特性及本构模型是进行稳定性分析与评价的重要内容，因此，亟需开展胶结充填体力学特性及本构模型研究。通过对不同灰砂比的胶结充填体进行单轴压缩试验，试验结果表明：在初始压密阶段因空隙存在而表现出非线性变形特征；在塑性屈服阶段及破坏后阶段刚度和强度均表现出软化特性；破坏后阶段存在较强的承载特性。针对试验结果，采用宏观和细观相结合的方法，将胶结充填体抽象成空隙和细观单元2部分，并引入胶结充填体有效损伤因子，结合统计损伤理论，分别构建空隙本构方程和细观单元损伤软化本构方程，进而得到胶结充填体损伤软化本构模型。最后将本研究理论模型曲线与试验曲线、现有理论基于试验数据和其他学者试验数据得到的曲线进行对比分析，分析结果表明本研究得到的理论曲线与试验曲线有较高的匹配度，各阶段曲线拟合相关系数都达到95%以上，更好地表征了胶结充填体空隙非线性变形特征及软化特性。研究结果可为胶结充填体稳定性分析提供理论依据。     

考虑空隙非线性变形的胶结充填体损伤软化本构模型研究

充填采矿法在两步骤回采方式中广泛应用，胶结充填体作为人工矿柱，其稳定性至关重要；而胶结充填体力学特性及本构模型是进行稳定性分析与评价的重要内容，因此，亟需开展胶结充填体力学特性及本构模型研究。通过对不同灰砂比的胶结充填体进行单轴压缩试验，试验结果表明：在初始压密阶段因空隙存在而表现出非线性变形特征；在塑性屈服阶段及破坏后阶段刚度和强度均表现出软化特性；破坏后阶段存在较强的承载特性。针对试验结果，采用宏观和细观相结合的方法，将胶结充填体抽象成空隙和细观单元2部分，并引入胶结充填体有效损伤因子，结合统计损伤理论，分别构建空隙本构方程和细观单元损伤软化本构方程，进而得到胶结充填体损伤软化本构模型。最后将本研究理论模型曲线与试验曲线、现有理论基于试验数据和其他学者试验数据得到的曲线进行对比分析，分析结果表明本研究得到的理论曲线与试验曲线有较高的匹配度，各阶段曲线拟合相关系数都达到95%以上，更好地表征了胶结充填体空隙非线性变形特征及软化特性。研究结果可为胶结充填体稳定性分析提供理论依据。     

金川镍矿充填采矿技术的发展

金川有色金属公司所属地下矿山在高地应力区复杂的地质条件下,坚持以胶结充填采矿为基础,依靠科技进步,不断地探索新的采矿方法和回采方案,提高采矿效率;试验研究充填新工艺、新技术、新材料,完善充填系统;深入研究充填体力学作用机理,强化岩石力学与工程的研讨;发展机械化胶结充填的相关技术;建立现代化的矿山管理方法。经过多年的发展,逐步形成了一整套十分有效的、标准化的开采模式,实现了不留矿柱大面积下向连续回采,并且达到了高产高效和低损失、低贫化的目标。但是,对未来的深部开采仍面临着许多挑战。     

高阶段嗣后分层胶结充填体强度及结构优化研究

为解决高阶段嗣后分层胶结充填体强度设计保守导致充填成本过高的问题,以大冶铁矿矿岩—充填体力学参数为基础,通过3种力学理论模型进行了分层胶结充填体强度需求解析计算。开展了以充填次数与分层结构为影响因素的充填体强度影响规律研究,得到了胶结充填体强度与充填次数之间的数学模型及折减系数。采用FLAC3D软件进行了二步骤采充时序的数值模拟搜索计算,得到了中间层充填体的黏聚力及强度需求的最小数值解,并在此基础上对高阶段嗣后分层胶结充填体的灰砂比及分层结构进行了优化。研究成果有助于大幅减少矿山胶结剂用量,降低充填成本,可为类似矿山进行充填体结构及强度优化设计提供参考。     

块石胶结充填体稳定性研究

采用湿选法进行块石胶结充填体室内力学试验，配合声波法进行现场测试，确定了块石胶结充填体力学参数和力学性能，进而用有限元法进行了稳定性分析，并以回采矿柱揭露充填体及对其进行验证。     

窄长采场胶结充填体强度要求及结构设计

为了解决金厂河多金属矿空场嗣后充填法窄长采场胶结充填体强度要求优化设计问题,以该矿矿岩-充填体力学参数为基础,利用优选3种理论方法,进行了强度要求解析计算。通过构建矿山典型开采区域的三维数值模型,采用FLAC^3D软件开展了两步骤采充时序的数值模拟计算,搜索得出了一步骤窄长采场胶结充填体极限稳定状态下的强度数值解,进而对比分析了充填体强度要求数值解与理论解,确定了一步骤窄长采场胶结充填体所需的强度和结构设计,可为同类矿山胶结充填体强度要求优化设计提供参考。     

试论块石胶结充填体的稳定性

块石胶结充填是我国近年来发展起来的一项充填新技术，并在大厂矿务局铜坑矿首次应用。本文介绍了首创性地采用湿选法对块石胶结充填体进行的室内力学试验，以及配合声波法所进行的现场测试，并由此确定的块石胶结充填体力学参数和力学性能；进而用有限元法进行了稳定性分析，并以回采矿柱揭露充填体对实验和分析结果进行了验证。     

提高矿山充填质量试验研究

介绍了某铁矿山尾砂胶结充填的工艺特点和尾砂特性,进行了胶结充填材料的实验室强度试验和工业试验,并对尾砂胶结充填质量进行了评述。在此基础上,分析了影响胶结充填质量的因素,阐述了提高矿山充填质量的途径和措施,以指导该矿山生产实践。     

铜坑锡矿磨砂胶结充填质量评估

根据大厂铜坑锡矿磨砂胶结充填料物理力学性质的测试结果和充填材料与充填工艺的现场调查，对现场充填强度进行了评估与分析，对充填材料制备和输送工艺提出相应的建议。     

喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体配比研究

充填体强度是影响地下采场稳定性的重要参数。本文以喀拉通克铜镍矿为研究对象,通过理论计算分析确定了喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体胶结充填体强度要求,即3 d强度不小于0.7 MPa,同时通过对矿山胶结充填体进行抗压强度试验,得到了不同浓度、不同配比的28 d抗压强度,并对数据进行拟合,得到了不同浓度条件下砂灰比与充填体强度关系,最后,根据试验结果,获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

孟家岗铁矿开采方案及地表铁路安全研究

根据孟家岗铁矿实际地质情况,有铁路、公路于矿区之间穿过,为最大限度地回收资源和保证上部公路的安全运行,确定了房柱法与胶结充填两种采矿方案。通过岩体宏观结构凋查分析、取样、室内岩石力学试验和工程类比,综合确定岩体及充填体力学参数;并采用有限元力学分析软件Comsol Multiphysics对2种不同的开采方案引起公路地表的沉降高度进行了数值计算,模拟计算结果表明:采用"尾砂+普通水泥+粉煤灰+水"配比方案进行胶结充填采矿法采矿时,5#、6#勘探线范围内铁路处的沉降值均小于30 mm,符合安全规程要求,不会影响地表铁路的正常运营,后期地表位移监测结果也较好地验证了尾砂胶结充填采矿方法的正确性。     

“三下”开采胶结充填体强度对地表沉降的影响

针对“三下”采矿引起的地表沉降问题,结合全尾砂胶结充填材料试验,运用FLAC^3D,对某“三下”铁锌矿充填采矿过程中不同强度的充填体引起的地表沉降变形情况进行综合分析。根据矿山岩体力学参数及相关试验结果,分别模拟不同充填体强度情况下的地表沉降变形情况,根据相关规范再对模拟结果进行优化。得出：当充填体强度为0.9 MPa时,可以保证地表沉降满足公路和河流的正常运行,能够保证采矿工作的顺利进行。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

倾斜薄矿体块石胶结充填模拟试验与分析

近年来块石胶结充填法以其充填效率高、充填成本低等优点,迅速在国内外得到广泛应用。但该充填工艺尚主要用于急倾斜厚大矿体,充填料为垂直下放。中国倾斜薄矿体在金属矿山中占有较大的比例,而此类矿床应用块石胶结充填时其充填料下放特性和充填工艺与厚矿体的相比,有很大的差别。本文针对所述问题,在峪耳崖金矿采用正交试验方法,进行了现场模拟试验,并对试验结果及主要影响因素进行了分析,在此基础上,推荐了合适的材料配比与合理的充填工艺。     

铁矿全尾矿胶结充填强度正交回归试验研究

采用标准正交回归设计试验方法对河北某铁矿全尾矿进行了胶结充填强度的试验研究,分析了水砂比和灰砂比等因素与胶结充填强度的关系,得出了28 d 胶结充填强度的回归方程,从而为优化胶结充填料浆的配比和胶结充填系统的自动控制提供了理论依据。     

超细全尾砂胶结充填体强度特性研究

甲玛铜矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,采用超细全尾砂胶结充填,为掌握该类型的尾砂胶结充填体在高寒地区的强度特性,本研究通过设计砂灰比(4、6、8、10、12)、料浆浓度(60%、62%、64%、66%)和养护龄期(7 d、14 d、28 d)3种因素,分别在平原和高原地区两种环境下开展单抽抗压强度试验,获得了超细全尾砂胶结充填体试件在室内标准养护条件和井下硐室低温条件下的强度发展规律,并分析了两种养护条件下强度差异产生的原因,有效指导了高寒高海拔环境下甲玛铜矿的充填作业。