冻融循环对饱水岩石纵波波速影响的试验研究

为探究冻融作用对饱水岩石纵波波速与损伤变量的影响规律,在冻结温度为-20℃、融解温度为20℃的条件下,对饱水砂岩、黑云变粒岩、闪长岩和灰岩开展了40次的冻融循环试验。结果表明:在相同的冻融条件下,岩石的矿物成分、胶结类型、孔隙特征、矿物颗粒的排列方式对岩石的纵波波速和损伤变量均产生重要影响;经历40次冻融后,砂岩、黑云变粒岩、闪长岩和灰岩的纵波波速较饱水岩样分别降低了42.12%、14.30%、23.21%和19.24%;纵波波速和损伤变量降低幅度在前5个冻融周期降低较为明显,随冻融次数的增加,纵波波速与损伤变量的降低幅度逐渐减小并趋于稳定。     

立式砂仓尾砂体积分数随砂仓高度变化规律研究

针对现有放砂系统存在的砂浓度波动大、实际放砂浓度较低且不稳定等问题,提出了一种新的有别于立式砂仓传统放砂工作模式的放砂模型,即通过控制给料流量和浓度、放砂流量及尾砂堆积面高度3个条件达到给料、溢流、放砂同时进行的连续放砂模型,之后运用流体力学软件对连续放砂模型进行模拟分析。结果表明：当物料达到进出平衡时,不同尾砂堆积面高度对应的底流放砂浓度不同;砂浆中尾砂体积分数随砂仓高度呈规律性变化,由此提出预测模型。在云南玉溪大红山铜矿进行了连续放砂工业试验,结果表明工业试验效果良好,证实了连续放砂的可行性。     

含锌高炉瓦斯泥浸出过程动力学研究

为研究高炉瓦斯泥硫酸浸出锌过程的动力学,以河北某高炉瓦斯泥为原料进行了硫酸浸出试验,分别考察了浸出温度、硫酸浓度对浸出过程锌浸出率的影响。随着浸出温度的升高和硫酸浓度的增加,锌浸出率逐渐提高,浸出速率降低。采用Avrami动力学模型对锌浸出过程进行模拟,结果表明,浸出过程符合n=0.160 4的Avrami动力学模型,反应表观活化能为10.02 kJ/mol,说明浸出过程受扩散控制,因此要提高浸出效率,应加强扩散效应。提高硫酸浓度或升高反应温度,加速了溶液中的反应过程和传质过程,锌浸出率提高。试验结果为湿法浸出过程动力学以及固废资源化利用后续研究和生产实践提供了一定的理论依据。     

高温后大理岩各向异性响应特征研究

通过对含层理大理岩开展经历不同温度后的纵波波速测试试验,分析高温作用后大理岩纵波波速的变化规律,在此基础上探讨各向异性指数(平行与垂直层理方向波速比值)的变化趋势,研究温度对大理岩各向异性的影响规律。研究结果表明:经历高温后大理岩纵波波速下降,而且随经历温度的升高,大理岩纵波波速持续降低;大理岩纵波波速存在层理效应,主要表现为平行层理方向的波速大于垂直层理方向波速,各向异性指数为1.11~1.19;在30~200℃范围内,大理岩各向异性指数随温度呈现出两边低中间高的"倒U"形变化规律。研究成果在一定程度上反映了经历高温后岩石各向异性的变化,为预测和评估高温工程围岩的长期稳定性和安全性提供理论基础。     

煤自燃加速氧化阶段指标气体优选实验研究及分析

以林南仓矿11~#煤层为研究对象,通过程序升温实验确定了煤自燃加速氧化阶段(100~200℃)各指标气体浓度与温度的对应关系并分析了其变化规律,利用灰色B型关联度分析法对指标气体进行优选筛选,并计算了各指标气与煤自燃氧化温度的关联程度,确定了各指标气体的可信度。结果表明:在加速氧化阶段,林南仓矿11~#煤层的C_3H_8/C_2H_6与温度的关联度最大,其次是C_2H_4/C_2H_6,因此选择C_3H_8/C_2H_6为最优指标气体,C_2H_4/C_2H_6为辅助指标气体。该研究结果对提高煤层自燃预报的准确性具有重要意义。     

多场前兆信息辨识粉砂岩巷道突水模拟实验研究

采用高速照相机、红外热像仪和声发射系统对巷道掘进面突水过程进行监测,总结加载过程中可见光图像、红外辐射温度以及声发射参数变化规律,寻找粉砂岩巷道突水的前兆信息。研究结果显示,突水发生前,巷道掘进面的渗水面积因渗水量增大而出现扩大情况。随载荷的增加,突水呈现2种模式,即"渐变型"和"突增型"。2种模式的突水发生前均存在多场信息变化的前兆。"渐变型"突水发生前红外最低温曲线呈现"降转升"波动,声发射出现大量低能率事件。"突增型"突水发生前红外最低温曲线为"突升转平静"变化,声发射表现为大量高能率事件。经统计分析,3种监测手段对突水前兆响应顺序为:红外可见光声发射。由于巷道突水的复杂性,建议采用多场联合监测方法,为突水监测提供更可靠的预警信息。     

远程卸压瓦斯抽采特征与采动裂隙演化的数值模拟

为了解远程卸压开采中的瓦斯抽采特征及裂隙演化过程,以朱集矿首采工作面综合抽采为例,对比分析了各措施抽采参数变化规律。研究结果表明:留巷埋管和地面钻井抽采瓦斯浓度较高,穿层钻孔因顶板运动可能造成钻孔错断,尚不能准确实现远程定点抽采,各孔瓦斯抽采纯量和浓度差异较大,在钻孔布位和维护方面仍有较大的优化空间。运用UDEC软件模拟了采动裂隙的演化进程,模拟结果与瓦斯抽采参数的监测结果和来压规律较为吻合,可辅助查明留巷内穿层钻孔的损毁原因。     

一维动静组合加载下充填体动力学性质试验研究

充填采矿法二步回采时，充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象，选取不同轴压水平，开展不同应变率的SHPB动载单轴冲击试验，对一维动静组合加载下充填体的动静组合加载强度、变形特性、能量传递规律和破坏模式进行了分析。研究表明：①在应变率近似相同的情况下，充填体试样的动态强度会随着轴向载荷的施加而呈现先增大后减小的趋势，而在轴向载荷相同的情况下，充填体试样的动态强度随着应变率的增加而增加，两者显现了较强的相关性；②充填体试样冲击试验应力-应变曲线主要分为3个阶段：弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，没有明显体现出压密阶段，并且充填体试样在低应变率条件下并不敏感；③吸收能随入射能的增加，整体呈现增加趋势，但是增加幅度略有降低，单位体积吸收能随应变率的增加而逐渐增加，透射能的增量随入射能的增加逐渐减小；④常规SHPB情况下，充填体试样的破坏模式为拉伸破坏，组合加载条件下，充填体试样的破坏模式主要为压剪破坏。     

类水滑石制备及其功能改性的研究进展

目的 为了探索类水滑石的低成本制备方法及插层改性增加其新功能的方法,提出类水滑石制备及其功能改性的环保新方向。方法 基于类水滑石的常规制备方法以及矿物原料和固废制备类水滑石的方法,综述类水滑石常规制备方法的优缺点,同时综述增强阻燃性能、吸附性能、催化性能、润滑性能、光催化、抗菌抗肿瘤、抗紫外线等性能的类水滑石的功能改性方法。结论 认为目前类水滑石制备及改性应加强2个方面的研究：利用矿物原料和钢渣、矿渣、粉煤灰等固体废弃物直接制备类水滑石,以降低其制备成本;利用水滑石和类水滑石的层状结构,以及层间阴离子的可交换的特性,加强其多种性能的改性。     

方铅矿氧化过程中温度和氧化物浓度的影响研究

通过采用硫酸铁作氧化剂,在pH=2、温度50 ℃和25 ℃时对不同浓度氧化介质中方铅矿进行氧化试验。通过试验计算出反应速率常数与反应级数、反应活化能并确定反应动力学方程。分析温度和氧化介质浓度对方铅矿氧化速率的影响,在50 ℃条件下,用Fe₂(SO₄)₃作为氧化剂时,溶液的浓度为100 mg/L时反应进行很快。当溶液的浓度越高时,溶液中硫酸根离子的浓度就越高,越容易生成PbSO₄沉淀,阻碍反应的进行。而在25 ℃时,反应非常缓慢甚至不进行。