分层因素作用下充填体力学特性变化规律及破坏特征分析

井下尾砂胶结充填体多表现为分层数量多、分层角度小,因此研究分层因素对充填体力学特性及破坏特征的影响势在必行。通过对水平分层、角度分层充填体开展单轴抗压试验,实现分层因素与充填体抗压强度、割线模量间数量关系表征。研究结果表明：充填体抗压强度与分层数、分层角度,以及割线模量与分层数之间均呈指数型负相关,而割线模量与分层角度间更符合多项式函数关系;分层数对水平分层充填体强度的影响效果比固体质量浓度更显著,而角度分层充填体强度对固体质量分数的敏感度高于分层角度。分层充填体试样多表现为贯穿与半贯穿破坏,分层数对充填体破坏形态影响效果最显著,研究结果为矿山分层充填研究提供了理论基础和科学依据。     

云南某矿膏体充填物料缓凝特性实验研究

针对尾砂中白云石含量过高和水玻璃选矿药剂残留2个因素对缓凝的影响进行了实验研究。结果证明,随白云石含量的增加(20%～40%),膏体凝结时间缩短约30%。水玻璃低添加量(小于0.15%)时,膏体凝结时间增加约一倍;当添加量大于0.3%时,膏体凝结时间缩短约50%。因此,白云石具有一定的促凝作用,而选矿残留的低含量的水玻璃能够造成膏体的长期不凝固。可通过提高水玻璃含量的办法达到促凝效果,添加量为水泥量的0.3%～0.5%。     

赞比亚某铜矿全尾砂膏体充填物料特性与优化

在水泥卖方市场条件下的膏体充填材料特性和配比优化是我国海外资源战略面临的新问题。本文以赞比亚某铜矿膏体充填系统为背景,开展膏体流变参数和强度检测实验,计算管道输送阻力和目标抗压强度,优化膏体配比。结果表明,在安全生产的前提下,充填体目标强度为0.5MPa,沿程阻力损失应小于3.92MPa;满足上述条件的膏体配比为灰砂比1：12,膏体浓度70%;该配比可降低水泥用量28.52%,按32.5N散装水泥价格210美元/t计算,年节约充填成本可达373.8万美元(年充填量46.7万m3),为我国海外类似矿山提供借鉴。     

AEL乳化炸药在谦比希铜矿的应用试验及其优势

对海外现场混装乳化炸药的技术、经济优势进行了研究。针对谦比希铜矿原防水炸药使用中存在的易丢失、安全性差的问题,结合AEL乳化炸药便于存放和管理的特点,对两种炸药进行掘进爆破实验和技术经济比较。结果表明,使用AEL乳化炸药的平均班台炮效为3.155 m,比使用原炸药炮效提高了0.218 m,提高幅度为7.4%;AEL乳化炸药的年使用成本降低约123042美元,仅为4616580美元。因此,与原炸药相比,AEL乳化炸药具有较好的技术经济优势。     

基于NMR技术的玄武岩纤维喷射混凝土韧性演化规律

随着煤矿开采深度的增加,普通喷射混凝土支护结构易开裂脱落。玄武岩纤维(BF)的加入可以有效地提升喷射混凝土韧性与抑制围岩变形的能力。通过弯曲韧性试验研究了BF对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)韧性的影响规律,通过核磁共振试验(NMR)研究了孔隙分布对BFRS韧性的影响,并进行了井下现场支护试验。结果表明:BF掺入后,BFRS 7 d与28 d试块抗弯强度分别提高了9.8%,6.8%,且BF对早龄期抗弯强度提升效果更为明显;分别采用DBV与JSCE标准对BFRS韧性进行评价,实验发现最优纤维掺量为4.5 kg/m~3,此时D■和D■分别为29.5 N·m和57.9 N·m,试件弯曲韧性比同时达到最大值0.875;对比可知,DBV多值韧性标准更适合评价BFRS抗弯韧性。通过NMR试验发现纤维掺量对BFRS孔隙结构影响较大,纤维掺量达到3 kg/m~3时,BFRS大孔径孔隙占比仅为0.25%,当纤维掺量超过临界掺量4.5 kg/m~3,BFRS大孔径孔隙占比增加,喷射混凝土基体内部缺陷增多,韧性降低。进行井下支护试验发现BFRS抑制变形能力优于普通喷射混凝土,其中纤维掺量为4.5 kg/m~3时,支护段巷道35 d收敛位移最小,仅为0.21 mm,此时支护效果最好。分布在BFRS基体内部的纤维可以形成稳定的三维承力结构,有效改善BFRS基体内部孔隙结构,增加BFRS韧性,提高被支护巷道抗变形能力。高韧性BFRS可以有效地满足深部大变形巷道支护要求,达到"变形不开裂,开裂不掉落"的效果。     

深厚冲积层多圈孔冻结壁温度场发展研究

冻结壁温度场发展是人工冻结法施工在井筒建设过程中最重要的组成部分,对井筒开挖和安全施工有重要的影响。因在地下进行大面积、长时间冻结,土体会发生复杂变化,无法进行相似模拟实验,数值模拟软件成为最直接的辅助工具。本文通过合理的多圈孔布孔方式,考虑钻孔偏斜、冻结过程中水的相变潜热、不同温度下导热系数及热容等影响因素,结合实测数据,运用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 建立多物理场耦合对温度场发展进行研究。以某矿西风井深厚冲积层为研究对象,针对91 d冻结壁温度场发展进行模拟。模拟交圈时间为44 d,冻结壁平均发展速度为25.36 mm/d,与实测交圈时间50 d、冻结壁平均发展速度22.72 mm/d相比有微小的误差,模拟结果与实际情况符合程度良好,并推论出以最外圈为主冻结孔对冻结壁发展速度的影响及利弊。综合前人模拟结果,此模拟方法更具有理论意义及工程指导价值。     

基于H-B指数的谦比希铜矿全尾砂浆临界浓度确定

基于H-B流变模型预测谦比希铜矿全尾砂浆重力脱水极限浓度。利用桨式转子流变仪检测不同浓度浆体流变曲线,然后采用H-B模型回归浆体流变参数,最后分析得到流动指数n=1时的浆体浓度为极限浓度。结果表明,流动指数n值随浓度增大而单调减小;浓度为69%、70%左右时,n值最接近1,n=1时的回归浓度为69.11%;全尾砂浆脱水的工业预测值最大约为69%。     

谦比希铜矿膏体充填井下工业试验研究

考察了膏体充填系统在谦比希铜矿15^#采场长距离、长时间运行状态，结合工业试验，推荐充填浓度66%~68%、充填管道压力不高于1 MPa，此时可保证浆体流动性较好，能满足采矿生产要求。     

新型高效增强剂对喷射混凝土性能研究

针对普通喷射混凝土泵送条件差、强度低及耐久性差等问题,采用新型高效增强剂对其进行改性.研究了新型高效增强剂对坍落度、力学性能及碳化性、渗透性的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对其作用机理进行分析.结果表明:当高效增强剂掺量为15％时,28 d龄期混凝土强度为52 MPa较基样提高47.7％,碳化深度比基样平均降低11％,渗水深度降低9.30 mm.新型高效增强剂对喷射混凝土孔隙进行充填使得其内部更加密实,且消耗氢氧化钙生成水化产物增强喷射混凝土的粘结性,从而提高了喷射混凝土强度、抗碳化性及抗渗透性.