L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究

全尾砂料浆管道输送作业中，料浆管道底部磨损问题比较严重，极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状，以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究，选择灰砂 比为1∶4、1∶6、1∶8，配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象，以3、5、7 m/s为料浆流动速度，采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件，基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情 况下的压力损失，分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明：管道直径越大，45°截面的压力越大，L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系，管道直径减小到70 mm或增大到100 mm，都会 加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间，最大限度减轻管道底部磨损，建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm，料浆流速3 m/s，灰砂比1∶4，质量浓度64%。     

充填料浆固结过程对裂隙岩体力学性能影响的实验研究

为了探究深部工程中充填料浆的固结过程对裂隙岩体力学性能的影响,以某矿深部花岗岩为例,基于含裂隙充填岩石、含裂隙未充填岩石、完整岩石的单轴压缩试验,结合3种岩石脆性评价指数,系统地研究了充填料浆的固结过程对裂隙试件力学指标、应变能转化机制、岩石脆性程度的影响。研究结果表明,3种工况试件的应力-应变曲线大多属Ⅱ型,含充填料浆的裂隙试件,其抗压强度低于完整岩石、高于未充填裂隙试件;随料浆固结时间的延长,裂隙试件的强度呈增加趋势,弹性模量呈现一定的时效性。渗入岩石内部的料浆增强了组合试件吸收应变能的能力,且随着固结时间的延长、料浆浓度的升高,试件的吸收应变能能力逐渐增强;在峰值应力附近,试件的可释放弹性应变能快速转化为耗散应变能,耗散应变能则用于岩石的失稳破坏。随料浆固结时间的延长,组合试件的脆性程度逐渐增强,而当灰砂比为1:8、固结时间为7d时,组合试件脆性程度最低。     

考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究

为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征，建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型，利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明 ：①模型计算结果的相对误差在合理范围内，该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的；②考虑壁面滑移效应的情况下，各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比，管径 增大，壁面剪切作用力减小，颗粒迁移运动变缓，滑移效应减弱，管道输送阻力降低幅度减小；③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同，导致输送阻力随浓度增大的幅度不同；④灰砂比较低时，管道输 送阻力的增长速率较低，随着灰砂比增大，管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟，得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%，灰砂比1∶8。     

露天台阶深孔爆破合理超深数值模拟分析

为了研究露天台阶深孔爆破超深对矿岩破碎效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟的方法对不同底盘抵抗线条件下超深对岩石破碎的影响进行了初步研究。结果表明,台阶深孔爆破存在临界超深,当超过该值后,作用在台阶坡底处应力值的增幅变小,爆破能量利用率显著降低。通过对应力变化规律的分析得到了临界超深值的范围,可为工程实践提供设计参考。     

巷道岩爆过程能量演化特征实验研究

开展双轴加载条件下巷道岩爆声发射监测实验,分析巷道岩爆过程宏观破坏特征,并与现场岩爆发生过程进行对比研究;借助声发射能量参数,分析岩爆宏观破坏过程能量积聚、释放规律及能量的时间效应,重点探讨水平载荷对岩爆过程能量演化规律的影响,进一步从能量的角度揭示巷道岩爆的发生机制。研究结果表明:巷道岩爆存在平静期、颗粒弹射、岩片剥落伴随颗粒弹射、爆裂喷射4个典型阶段特征,但在颗粒弹射、片状剥离现象后会出现"短暂平静期",即巷道岩爆经历了平静期→颗粒弹射→短暂平静期→岩片剥落伴随颗粒弹射→短暂平静期→爆裂喷射的演化过程。巷道岩爆过程平静期对应能量的积聚过程,颗粒弹射、岩片剥离伴随颗粒弹射和剧烈喷射对应能量的释放过程,而"短暂平静期"内能量发生机制与水平载荷有关。一方面,水平载荷增大,岩爆孕育过程积聚的能量显著增加,为岩爆发生提供了足够的动力源;另一方面,水平载荷增大,"短暂平静期"内能量由积聚过程逐渐转变为释放过程,导致颗粒弹射到剧烈喷射阶段能量持续释放,且能量释放速度加快;上述两方面的综合作用致使高水平载荷下岩爆孕育过程聚集的大量能量在短时间内快速释放,从而诱发突发性强、破坏性大的岩爆灾害,同时预测的难度也加大。     

矿用锚索预紧效应分析及锁定计算

预紧力是影响锚固效能发挥的重要指标,为查明其关键作用与锚索张拉锁定的预紧机制,以ANSYS软件模拟方法,探讨了锚索预紧力高低对于锚固串群效应的影响机制,对比了张拉力与预紧力的区别与联系,通过构建拉簧串联模型,推导了锚索由张拉至锁定过程中各元件的受力变形,得出了预紧力形成的计算公式并给出了具体算例。研究表明：持压力越大、围岩越软、自由段长度越长、夹片跟进性能越好,预紧力越高,张拉力损失也越小。工程应用中应兼顾高预紧力的锁定形成及长期保持,综合采取超张拉、补偿张拉、优化自由段长度、匹配限位距离和改进限位方式、锚索注脂等措施,从而全面发挥锚索的支护性能。     

浸水时间对饱水岩石损伤破坏过程中声发射特征影响的试验

为研究不同浸水时间饱水岩石损伤破坏过程中的力学特性和声发射特征,对天然及不同浸水时间的饱水闪长岩进行单轴压缩力学试验和声发射试验,研究单轴应力状态下其力学特性和声发射特征,结合累积声发射数与损伤变量一致的观点,建立了基于浸水时间的饱水岩石声发射损伤模型。结果表明:饱水岩石的单轴抗压强度和弹性模量随浸水时间的增加呈指数的变化规律逐渐减小,浸水60 d后其值均趋于稳定;在加载的各个阶段不同浸水时间的饱水岩样均有声发射事件产生,声发射事件率与岩样的应力-应变关系趋势均具有较好的一致性;声发射累积数的变化规律与岩样内部损伤演化规律具有一致性。     

岩石声发射振铃累计计数与损伤本构模型的耦合关系探究

为探讨岩石不同破坏模式下声发射特征及其参数与应力、应变、损伤变量之间的关系,通过RMT-150C型测试系统及SAEU2S声发射系统对砂岩、变粒岩、花岗岩和石灰岩4类岩石单轴压缩下声发射特征进行实验研究。研究表明:在峰值应力之前,脆性破坏、脆-延性破坏模式的岩石声发射振铃累计计数均有剧烈增加的现象,延性破坏模式的岩石声发射振铃累计计数则是先激增而后有一段"平静期",可作为岩石即将进入破坏阶段的前兆信息。以时间为中间变量,建立了脆性破坏、脆-延性破坏及延性破坏模式下岩石声发射振铃累计计数与应变的关系模型;基于威布尔分布岩石损伤本构模型,进一步推导出声发射振铃累计计数与损伤变量、应力的耦合关系。经实测数据与所建模型对比验证,延性破坏、脆性破坏模式本构模型精度较高,可为岩石损伤评估提供依据。     

露天台阶深孔爆破合理超深数值模拟分析

为了研究露天台阶深孔爆破超深对矿岩破碎效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟的方法对不同底盘抵抗线条件下超深对岩石破碎的影响进行了初步研究。结果表明,台阶深孔爆破存在临界超深,当超过该值后,作用在台阶坡底处应力值的增幅变小,爆破能量利用率显著降低。通过对应力变化规律的分析得到了临界超深值的范围,可为工程实践提供设计参考。     

从煤矸石中回收黄铁矿的选矿工艺研究

在对煤矸石矿石性质分析的基础上,采用摇床和浮选对煤矸石中的黄铁矿进行了可选性试验研究。结果表明,当磨矿至-0.074 mm占60.00%,采用摇床粗选、中矿再选的工艺流程,可以得到品位36.70%,回收率51.90%的硫精矿。浮选试验采用石灰为抑制剂,硫酸为p H调整剂,硫酸铜为活化剂,丁基黄药为捕收剂,2#油为起泡剂,经浮选预先处理、1次粗选、2次精选的浮选闭路实验流程后,最终获得了硫分39.67%,回收率82.50%的硫精矿。