复杂采空区充填开采对地面建筑的影响研究

矿山地下开采引起的围岩应力变化及地表变形影响着地面建筑物的安全。采用ABAQUS有限元软件对金属矿山充填开采引起的岩体变形及地表移动规律进行了研究。以矿山实际开采现状及实测数据为基础，建立了具有复杂空间结构的三维地层模型，利用子程序SIGINI编程施加地应力，采用修正Mohr-Coulomb模型模拟岩体，计算得出：由于围岩力学强度较高，开采引起顶板下沉量相对较小，充填对于控制底鼓具有一定抑制作用；预留矿柱主要承受较大竖向压应力，矿柱尺寸越小压缩量越大；地表充填站位于采空区边缘位置，水平及竖向位移相对较小，地表变形主要集中在采空区中部位置。研究成果可为矿山安全开采提供依据，为地面监测点的选择提供参考。     

锗废渣对膏体流变性能及自流输送规律研究

将工业固体废弃物锗废渣作为膏体充填物料充填于井下,以期实现资源综合利用.首先研究了锗废渣以不同比例掺入到膏体中对膏体流变性能的影响,在此基础上利用三因素六水平的均匀设计方案,通过回归分析和参数优化分析了锗废渣掺入膏体后对膏体管道自流输送的影响.最终确定了锗废渣在膏体中最佳掺量为15％、膏体在管道输送中的最大输送速度u、膏体的优化配比(浓度75％,砂灰比8∶1)及锗废渣对膏体管道输送的影响规律.     

短切玄武岩纤维对混凝土的增强效果及机理

混凝土具有抗压强度高,抗拉强度低的特点,玄武岩纤维的掺入能够显著提高其抗拉强度,提高混凝土的综合力学性能。通过改变纤维的种类、长度、掺量,对比纤维混凝土与素混凝土的各项力学性能。试验结果表明:20 mm长(长径比为1 538.46)、掺量为3 kg/m3的玄武岩纤维掺入时,与素混凝土相比,抗压、抗拉、抗折性能分别增加了33%、23%、40%,具有显著的增强效果;随着纤维长度与掺量的增加,纤维混凝土力学性能下降,当玄武岩纤维掺量为12 kg/m3时,抗压强度增加了5%,抗拉和抗折强度降低了4%和8%。扫描电子显微镜扫描结果表明:玄武岩纤维的掺入能够降低混凝土孔隙率和初始裂隙;同时玄武岩纤维能够传递荷载,使应力均匀分布,控制裂隙发育。玄武岩纤维能够显著增强混凝土的抗拉强度,具有良好的效果。通过对玄武岩纤维掺量的控制,可以最大程度地改善混凝土的力学性能。     

锗废渣作为水泥掺和料活性激发机理研究

锗废渣作为矿产资源开发利用过程中的固体废弃物,长期堆存不仅造成资源浪费,而且严重影响周边环境。对锗废渣的物化性质进行了研究,结果表明,锗废渣可以作为水泥掺和料,Na2CO3、AlCl3·6H2O、Ca(OH)2、NaAlO2均可以作为激发剂,增强试件的抗压强度,其中,NaAlO2的化学激发效果最佳,NaAlO2是通过与水化产物Ca(OH)2反应生成八面体[Al(OH)6]2-,与石膏在碱性环境中生成钙矾石,增强试件强度。     

高应力破碎围岩超大断面切眼支护技术

采用深基点位移观测和锚杆锚索阻力监测等现场观测实验研究方法,系统分析了围岩移动变形规律和切眼支护工作状态,得出1105工作面的矿压显现规律。运用FLAC数值模拟软件研究了高应力破碎围岩超大断面切眼巷道顶板及两帮的位移和应力分布特征,结合数值模拟结果和赵固二矿地质条件及支护技术现状,提出了超长锚杆锚索协调支护技术方案,技术经济效益显著。     

基于L型流槽法的全尾砂膏体屈服应力检测

采用L型流槽法和桨式转子流变仪检测某矿全尾砂膏体流变参数,计算管道输送沿程阻力,并对L型流槽法结果进行验证。结果表明,浓度72%~80%时,物料的屈服应力从约68.87~70.35Pa增加至212.4~225.06Pa,料浆的屈服应力随浓度的上升呈现指数形态上升。当浓度从76%增加至78%时,屈服应力迅速增加;L型流槽法与浆式流变仪法检测结果基本相同,流变仪检测结果平均略大于L型流槽结果,差距为0.65%~11.89%,平均为7.18%;当充填流量为60m3/h,管道为DN150,输送浓度为74%~78%时,管道沿程阻力计算值为3.39~6.6 MPa/km。     

聚合物-水泥基复合注浆材料研究现状及展望

近年来,聚合物-水泥基复合注浆材料在岩土工程中得到了较为广泛地应用.与普通水泥基材料浆体相比,聚合物可显著提高水泥基复合材料的抗拉强度、抗折强度、柔韧性、密实性和耐久性,对工程的适应性更广.介绍了聚合物-水泥基复合材料的发展历史,从力学性能、抗渗性能、减水性和保水性、凝结时间等方面总结了聚合物水泥基复合注浆材料的工作性能,分析了聚合物中官能团对水泥基材料浆体的作用机理.最后,归纳了聚合物-水泥基复合注浆材料在应用中存在的问题,并对聚合物-水泥基复合注浆材料的应用进行了展望.     

早强剂在膏体充填中的作用机理及其应用研究

缩短充填料浆的凝结时间是提高充填体早期强度、降低充填成本的有效途径之一。为此,开展了早强剂在膏体充填中的应用研究。试验表明,充填料浆中添加水玻璃能满足采场对膏体凝结的要求。工业试验表明,添加10%水玻璃后膏体最终初凝时间为450 min,采场终凝时间为3 d。     

全尾砂絮凝沉降规律及其机理

以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验,研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降速度和静止沉降极限浓度的影响,通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型.将模型划分为六个阶段,包括紊流影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段,并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐述.实验结果证明:在单耗一定(20g.t-1)时,沉降速度与给料浓度负相关,极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数20%时,单耗临界值为30g.t-1,极限浓度与单耗负相关.建议深锥浓密机给料质量分数20%,絮凝剂单耗20g.t-1.     

深井矿山充填满管输送理论及应用

为了提高深井矿山充填管道的满管状态,提出以满管率作为系统满管状态定量描述指标,基于水力学输送理论推导了满管率的数学模型,并对其影响因素作了理论分析,明确减小管道直径及增大系统流量是提高满管率的最佳途径.基于管道两相流理论,建立了管径、流速以及满管率关系的数学表达式,为系统最佳输送参数的选取提供了理论依据.对某深井矿山充填系统进行的局部改造结果显示:将系统原φ150 mm水平管道替换为φ85 mm管道,同时增大流量至80 m3·h-1,系统满管率为原来的6倍,有效减轻了管道磨损.