金川镍矿的下向胶结充填采矿法及其围岩控制

金川镍矿由于地质构造运动作用,矿岩被挤压得十分破碎,通过二十多年的生产实践和科学试验,采用下向分层胶结充填采矿法是一种安全、高效、高质量回采的最好方法. 金川镍矿的工程地质分成六个岩带,并进行了岩体力学参数试验工作,针对井巷围岩掘进中变形特点,根据岩体稳定分析,采用不同支护形式和二次联合支护方法。由于采用下向倾斜分层胶结充填法及机械化下向胶结充填采矿法,围岩移动是由小—大—小的规律,因而能在厚大富矿体内进行全面、安全的开采,采用密实充填就可有效的控制围岩移动。     

磷石膏废石胶结充填体强度特性正交试验研究

基于正交试验法设计了磷石膏废石胶结充填体强度测试方案,对9组不同配比、不同浓度、不同组合方式的废石胶结充填体进行了28 d龄期的单轴抗压试验。通过对试验结果的直观分析和方差分析,发现黄磷渣对磷石膏废石胶结充填体抗压强度起决定性作用,料浆浓度是影响抗压强度的显著因素,废石质量比例和废石与料浆的排列方式是影响抗压强度的非显著性因素,废石与料浆的排列方式会一定程度的影响充填体的破坏模式。废石胶结充填体强度试验结果进一步验证了矿山采用磷石膏废石胶结充填方案的合理性和可行性。     

不同养护温度下充填体-围岩胶结面剪切破坏特征

针对深井矿山高地温影响充填体 围岩胶结面剪切破坏特征的问题,开展了养护温度20℃、40℃、60℃和80℃,法向应力为0、0.3MPa、0.6MPa的充填体 围岩胶结面剪切试验,并利用三维激光扫描系统对剪切断面进行扫描,获取断面的破坏特征和参数。研究结果表明：养护温度和法向应力均对充填体 围岩胶结面剪切强度和破坏特征有明显影响。养护温度增大,法向应力不变时,胶结面的抗剪强度先增大再减小,40℃时剪切强度最高;养护温度不变,法向应力增大时,胶结面抗剪强度呈线性增大;断面三维形貌特征参数Sp、Sv、Sz、Sa和Sq的大小与法向应力的变化呈反比,养护温度变化时其变化趋势与强度变化规律相反,40℃时达到最小值,而Ssk的大小与养护温度、法向应力大小无明显关联,Sku的大小随法向应力的增大而增大,养护温度变化时其变化趋势为与抗剪强度变化规律相同。研究结果可为深部矿山井下充填体强度设计和顶板稳定性分析提供理论依据。     

尾砂胶结充填体裂纹演化多尺度特征

为了研究尾砂胶结充填体在单轴压缩作用下的裂纹演化特征,利用电子万能试验机、声发射、扫描电镜和DIC技术开展单轴受载胶结充填体损伤试验,探究胶结充填体从微裂纹的萌生、扩展、贯通,直至宏观裂纹产生的多尺度演化过程。研究表明：(1)试样单轴压缩过程中破坏模式属于延性破坏,裂纹贯通形式为剪切贯通。(2)胶结充填体内部微裂隙、孔洞呈弥散、随机分布,内部形态多以块状、团状、片网状存在,内部结构较致密,整体性较好。(3)加载初期试样裂纹扩展为张拉裂纹,后期裂纹扩展为剪切裂纹,二者共同作用产生了宏观主裂纹与次裂纹,裂纹间的贯通最终导致试样破坏。(4)同一时刻不同监测点的应变变化与其所处的试样空间位置有关,越靠近试样下端面,应变越大,应变变化幅度也越大;试样存在临界破坏区域,使得弹性与塑性应变、应变增幅之间存在明显的差异性。     

胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制研究

为探究胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制,将龄期3,7,14,21 d的充填体施加4种不同程度的静载损伤,养护28 d后开展单轴压缩试验、超声波测试、电镜微观结构扫描,从宏–细–微三个尺度探讨充填体早期损伤对后期力学性能影响机制。结果表明：损伤对龄期3和7 d充填体后期抗压强度影响较小,在一定压损条件下充填体后期抗压强度上升,对龄期14和21 d充填体后期抗压强度均产生弱化作用,对各个龄期充填体后期弹性变形能力起到强化作用;基于波速变化建立损伤程度与充填体力学特性之间的定量关系,发现损伤龄期3和7 d充填体存在损伤阈值和修复阈值;随着损伤程度的增大,充填体内部结构由数量较多的细小裂隙逐渐扩大为单一裂隙,裂隙断面处的连接物质主要为水化产物C-S-H网状凝胶;龄期3和7 d充填体内部存在大量未完全水化的水泥颗粒,养护后期产生的凝胶产物足以填充大部分损伤裂隙,故损伤对其后期抗压强度影响较小,而龄期14和21 d充填体未完全水化的水泥颗粒减少,后期产生的凝胶产物不足以填充损伤裂隙,内部结构颗粒之间联系较差,故损伤对其后期抗压强度弱化作用显著。研究结果可为矿山充填体工作提供指导意义。     

基于混沌优化的高阶段充填体可靠性分析

对高阶段充填体进行了力学分析,推导了分层充填力学计算公式,用可靠性理论研究了高阶段充填体稳定性。考虑高阶段充填体可靠性分析的状态函数求导困难,提出了基于混沌优化的可靠性计算方法,为工程中复杂函数计算可靠性指标提供了一种新的方法。高阶段充填体力学研究表明:缩短采场长度和增大采场宽度有利于充填体稳定性和降低充填成本。为了评价高阶段充填体稳定性,分别在实验室配制充填料浆和采场取样试验了尾砂胶结充填体强度,分析了采场原位充填体强度与实验室试验强度的差异。研究认为:采用实验室力学参数进行充填设计,最小设计安全系数为1.6～1.8,最小可靠性指标为1.8～2.0比较合理。用本文方法对安庆铜矿3号高阶段采场充填体进行了可靠性分析,并评价了充填设计的可行性。     

矸石胶结充填体单轴压缩损伤破坏尺寸效应研究

为了研究尺寸对矸石胶结充填体损伤破坏的影响,制备尺寸为70.7,100,150,200和300 mm的立方体试件进行单轴压缩试验,监测试件在受载过程中的声发射及电阻率变化,并采用扫描电镜观测充填体的微观形貌,探讨不同尺寸矸石胶结充填体的损伤演化规律及破坏特征.结果 表明:矸石胶结充填体的单轴抗压强度随尺寸的增大而减小,...     

不同纤维作用下尾砂胶结充填体早期力学特性及损伤本构模型研究

为了提高某金矿尾砂胶结充填体材料的稳定性,保障矿山采空区充填效果,对加入不同纤维(聚丙烯腈纤维(JBX)、玻璃纤维(BL)、聚丙烯腈和玻璃混合纤维(HJB))的尾砂胶结充填体的早期力学性能和损伤特征进行研究,通过单轴压缩试验得到了不同纤维作用下充填体损伤本构模型.试验结果表明:在不同纤维作用下尾砂胶结充填体单轴抗压强度...     

煤矸石似膏体胶结充填采场数值模拟优化研究

采用ANSYS有限元分析软件,以孙村煤矿似膏体充填为工程背景,建立了三维数值模型,对其地下采场结构参数进行了数值模拟研究,并对模拟结果进行了详细地分析,最终确定了合理的充填步距,对矿山安全生产有一定的参考价值.     

广西盘龙铅锌矿多中段层叠采空区尾砂胶结充填法的应用

全尾砂干排胶结充填法,其充填系统由四条生产线组成：①尾砂干排处理及输送线;②水泥输送线;③供水线;④充填料浆制备及料浆输送线。充填原料主要是尾砂、水泥（添加和易剂）、水,采用螺旋计量秤自动化计量配比,通过双轴搅拌机与高效活化搅拌机组成的两级搅拌形成高质量的充填料浆。充填料浆由料浆输送线和充填钻孔输送至充填区,完成充填工作。经过对采空区的充填处理能够有效遏制因采空区引发的大面积冒顶、片帮、地表下沉等重特大安全事故的发生,消除重大事故隐患,实现金属非金属地下矿山安全生产。     

深部隔离煤柱对岩层与地表移动的影响规律

焦坪矿区大采深、厚煤层综放开采条件下,地表下沉量较小,呈现非充分的采动影响现象。通过相似材料模型试验,分析了本区地质开采条件下工作面宽度、隔离煤柱尺寸、上覆岩层岩性与地表移动的内在关系,揭示了岩层移动的基本特征。研究证实了深部开采条件下工作面间留设一定宽度的隔离煤柱对地表沉降起到有效的控制作用,这可为本区及类似条件的其他矿井提供参考。     

厦门海底隧道地表沉降控制效果分析及其预测

厦门市翔安隧道是我国首条海底隧道,其五通端右线隧道在采用CRD法施工过程中出现了较大的地表沉降变形,故欲更改采用双侧壁导坑法进行该段的施工开挖。结合现场实际施工和监测情况,就目前开挖段采用CRD法施工引发大面积地表沉降的问题给出了合理地剖析,寻求其可能发生的机制。同时,对目前更改后的双侧壁导坑法在地表沉降的控制效果方面进行了合理有效的分析和预测,得出2种不同施工工法在控制地表沉降及地表变形规律方面的差异,为现场实际施工提供借鉴,希望对以后相关工程具有一定的理论参考价值。     

CFG桩与高压旋喷桩联合加固软弱地基

利用多种桩联合加固软弱地基的方法是一种地基处理的新技术。对已采用CFG桩处理过的复合地基进行分析,再次采用高压旋喷桩进行地基加固,极大提高了地基承载力,减小了地基的压缩性,并在开封东京银座工程中取得了成功应用。提出的地基处理方法适合于在软弱地基上建造高层建筑物采用。     

底层框架砖房振动测试与分析

本文通过对底层框架砖房的房屋质量检测和振动实测,分析了房屋损坏以及晃动的原因,并对该房屋进行可靠性分析及提出相应的加固处理措施。     

厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术

 为减少厚煤层开采的区段煤柱损失,提出巷内预置充填带无煤柱开采技术,即在上区段回采工作面前方的运输平巷内,紧靠下一区段的巷帮煤壁,预置一条矸石混凝土巷内充填带,下区段回风平巷掘进时,沿预置的充填带进行掘进,实现厚煤层工作面无煤柱开采,用预置充填带把上下2个区段间应留设的区段煤柱置换出来。若上区段运输平巷为普通断面,如要实施此项新技术,首先,对上区段运输平巷靠近下区段工作面侧的煤壁,实施扩帮和支护;然后,在工作面前方扩帮位置处紧靠煤壁实施充填,预置巷内充填带。此项技术的关键是巷内充填材料的选择与配比,在保证充填体和巷道围岩稳定性的前提下,要尽可能减小充填体的宽度。充填材料选用的是以矸石渣为主辅以少量水泥、河沙加水混合而成的胶结体,水泥、河沙、矸石渣按1∶1∶4.7质量比例进行配比。现场工业性试验表明,该项技术的应用是成功而有效的,可实现厚煤层无煤柱开采,提高煤炭资源采出率,该成果已取得明显的经济效益。     

软岩巷道支架壁后充填与围岩关系的研究

支架的高阻和可确保软岩巷道稳定性的关键,受力条件恶凶制着软岩巷道支架支撑能力的发挥,实施支架壁后充填使支架及早承载和均匀受力,可大幅度提高支架的工作阻力,有效地控制巷道围岩地强烈变形,     

地裂缝对地铁明挖整体式衬砌隧道影响机制的模型试验研究

 以西安地铁2号线穿越地裂缝带为研究背景,采用几何缩比1∶5的大比例尺地裂缝与地铁隧道结构模型试验,研究了地裂缝活动对地铁明挖隧道整体式衬砌结构的影响机制。试验结果表明：随地裂缝位错量的增加,隧道顶部土与结构接触压力上盘明显增大,下盘减小,底部接触压力上盘减小直至为0,下盘则明显增大;当地裂缝位错量达到20 cm时,位于地裂缝上盘的隧道结构底部出现脱空现象,下盘2.5 m处衬砌出现开裂,对隧道底部脱空区应及时进行注浆等地基处理;隧道底板基本处于受压状态,而顶板受力较复杂,下盘受拉,上盘则先受拉后受压。地裂缝作用下隧道变形破坏模式为拉张破坏,且隧道衬砌开裂主要出现在下盘距地裂缝14.0 m范围内,而位于上盘的隧道衬砌基本完好,这与地裂缝活动引起土体和地表建(构)筑物的变形破坏主要发生在上盘刚好相反。研究结果可为西安地铁穿越地裂缝的隧道结构设计与防治措施制定提供一定参考。     

土压力作用下邻近基坑地表沉降计算分析

相邻基坑间的土条地面沉降量与土体性质、围护结构、基坑深度、地面荷载等有关,其中因土压力引起的围护结构变形影响最大,且规范中尚未有现成的计算公式,通过采用叠加的方法计算土压力,计算围护结构变形,再根据围护结构变形的体积等于地表沉陷的体积计算地表沉降,并与现场监测对比分析,发现二者吻合较好,说明该计算方法有较好的适用性。     

浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义

根据3个不同条件的浅埋煤层工作面矿压实测，得出了中国特大浅埋矿区顶板破断规律与普通采场不同，主要特征是顶板切落式破断和台阶下沉，顶板垮落一般形成冒落带和裂隙带。并初步提出了以关键层、基载比和埋深为指标的浅埋煤层定义，为正确建立顶板结构模型和进行顶板控制奠定了基础。     

含工业废料加固土的特性研究

工业废料粉煤灰中掺适量水泥或石灰等固化剂来加固土壤,不仅可以降低工程造价、改善环境,而且可以增加加固土体的强度,使之能应用于工程实践。参考了大量国内外文献资料后,对粉煤灰、炉渣等工业废料在岩土工程领域中的运用背景及作用机理等作了探讨,并以大量的试验进行了初步的研究,得出不同胶凝材料、不同掺量对不同复合土强度的影响规律。