注浆充填钢管墩柱的承载试验与受力特征研究

为满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护的支护阻力及施工的易操作性,提出了采用注浆充填钢管墩柱来进行巷旁支护,即使用注浆材料代替混凝土作为钢管的充填物.研究了注浆充填钢管墩柱的承载能力及受力特性,利用ABAQUS软件对注浆充填钢管墩柱的受压变形进行了数值模拟分析.结果表明:Ф159 mm×8 mm 的钢管灌注水灰比为0.4的注浆材料,承载能力达到2000 kN 以上,满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护及其他工程需求;注浆充填钢管墩柱受载变形出现层状折叠,变形最大处在中间位置;上下承压板的护肋板结构具有很高的承载能力,能够有效保护上下承压板以维持墩柱的稳定性;短柱GST 试件在受载时应力最大值分布在柱体的加载面附近,但柱体中间位置应力分布均匀;长柱墩柱的弯曲变形出现在中间位置,现场应用时应该考虑柱长进一步加长墩柱后承载能力的折减,采用加固长柱中间或加大钢管直径的方法来提高墩柱稳定性.研究结果对于掌握注浆钢管墩柱的承载性能以及下一步的推广应用具有重要价值.     

充填体包裹下矿岩点柱强度力学性能研究

为探究充填体与其包裹下矿岩点柱的相互作用,揭示不同充填体作用下点柱强度力学性能及影响因素,考虑岩体的应变软化特征,采用FLAC~(3D)软件进行了充填体包裹作用下点柱的单轴压缩模拟实验。研究了不同充填体力学参数和充填率(即充填体宏观结构)条件下点柱峰值强度和残余强度的演化特征。研究结果表明:充填体力学参数和充填率对点柱峰值强度无显著强化影响;充填体弹性模量和充填率对点柱残余强度有显著强化效应;点柱残余强度随充填体内聚力增加而呈现出先增加后保持相对稳定状态;充填体泊松比和内摩擦角对点柱峰值强度和残余强度均无显著影响。研究结果可为空区残留点柱回采采场结构参数与充填体强度设计提供参考依据。     

不良胶结充填体条件下矿柱回采方案选择

鸡冠咀金矿采用分段空场嗣后充填法开采,矿房采完用分级尾砂高水胶结充填,但矿房充填体质量较差、强度低,不能自立,给间柱和顶底柱回采带来很大难度。根据现场实际情况,提出间柱采用超前上向进路扩帮回采分区充填方案,顶底柱采用两步骤进路充填间隔回采方案,成功解决了不良胶结充填体条件下的矿柱回采难题。     

点柱式上向水平分层充填采矿法充填体作用机理及点柱形状优化研究

点柱式上向水平分层充填采矿法通过留设点柱和分层充填实现超大采场结构开采。根据该法充填回采特点,研究了充填体接顶前点柱-充填体协同支护原理,分析了充填体对点柱的作用机理,推导出分层充填时点柱垂直应力理论计算公式,据此优化点柱形状,提出下宽上窄圆台形新型点柱。以李官集铁矿为例,采用数值模拟方法,对不同充填高度下方形、矩形、圆形及圆台形4种形状的点柱的应力分布情况及支护效果进行分析。结果表明:下宽上窄圆台形点柱支护顺应点柱垂直应力及剪应力的分布规律,在底部垂直应力及剪应力最大处承载面积达到最大,随着充填高度的增加,相应地减少承载面积及与充填体的接触面积,有效降低充填体"下拉"效应,保证支护效果的同时,降低矿石损失率。     

某矿山崩落法和充填法联合开采采场地压分析

某矿山采用无底柱分段崩落法和充填法联合开采。研究两种方法同时开采时采场地压的变化及采场稳定性问题,运用FLAC~(3D)数值模拟技术对该矿山采场地压的演化规律进行模拟研究并利用微震监测技术验证模拟结果。研究表明,该矿山上部矿体随着无底柱分段崩落法的进行,下部胶结充填体的稳定性得到显著提高,下部充填采场矿柱受力整体呈下降趋势,且无底柱分段崩落法开采结束后,下部充填采场矿柱的垂直应力下降了约35%。由此可见采用无底柱分段崩落法开采能有效缓解下部充填采场的地压,有利于提高采场的稳定性。     

顶底柱残矿回收的充填体假顶厚度确定与应用

顶底柱残矿回收的关键技术是顶板在回采过程中的稳定性问题。针对某铅锌矿采用的高强度加筋充填体假顶,分别对矿房采场和间柱采场下假顶的受力情况进行分析,并采用薄板理论分析确定充填体假顶厚度;利用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟不同假顶厚度下底柱矿体的开采过程,研究充填体假顶厚度的变化对充填体假顶稳定性的影响;最终得出充填体假顶的最优厚度。研究结果表明:矿房采场下充填体假顶最优厚度为2.5 m;间柱采场下充填体假顶最优厚度为7.5 m。模拟结果与理论值相吻合。上述研究结果与类似矿山实际应用相比较,具有科学合理性;并在典型条件的顶底柱采场充填体假顶厚度确定中得到成功应用,具有指导意义。     

混合充填旋流-静态微泡浮选柱的选铜效果

旋流-静态微泡浮选柱的混合充填是在筛板充填的基础上引入蜂窝管充填的一种充填模式,目的是比筛板充填进一步弱化旋流力场对柱分选的负面影响。采用混合充填旋流-静态微泡浮选柱和筛板充填旋流-静态微泡浮选柱在云南某硫化铜进行半工业分流试验,结果显示,两者都可以大大简化工艺流程和节省药剂用量,但混合充填旋流-静态微泡浮选柱的铜精矿品位和回收率比筛板充填旋流-静态微泡浮选柱分别高2.28和1.18个百分点,从而证明了混合充填的有效性。     

杏山铁矿废石充填采场间柱尺寸优化分析

合理的废石尾砂胶结充填采场间柱尺寸是保障回采安全和维护地表稳定的重要设计参数之一。采用理论分析,提出了适用于杏山铁矿端部矿体废石胶结充填采场间柱尺寸设计方法和经验值;采用数值模拟分析方法,分析了既有回采顺序条件下采场间柱稳定性,验证了理论分析结果的合理性。研究结果表明,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,共同开展废石充填回采间柱尺寸优化设计方法是合理可行的;基于杏山铁矿端部矿体工程现状,设计的6.0m废石充填回采间柱的尺寸在技术和安全层面,能够满足实际需求,为同类矿山的矿柱参数优化设计提供了有益借鉴。     

浅埋深煤层长壁式复采区段煤柱稳定性研究

为确定浅埋深煤层房柱式开采转长壁开采时区段煤柱的形式和稳定性,采用理论计算的方法,分析了已有房柱式开采区域内复采时区段煤柱的类型、受力特征及稳定性,提出了煤柱受力模型,并给出了不充填两柱一巷式、不充填三柱两巷式、充填两柱一巷式、充填三柱两巷式等4种煤柱的有效支撑宽度计算公式。以鄂尔多斯弓家塔煤矿为研究对象,计算了4种区段煤柱的失稳系数。结果表明:不充填型和充填型两柱一巷式、不充填型三柱二巷式区段煤柱失稳系数大于或接近1,存在失稳的危险性,充填型三柱二巷式区段煤柱失稳系数为0.64~0.87,可以保证长壁工作面开采时的区段煤柱的稳定性,满足了安全生产需要,最大限度地提高煤炭采出率。     

用于充填料输送的新型耐磨钢管

金川公司二矿区根据充填料浆的组成及充填管道使用要求,推了一种新型耐磨抗腐的充填用钢管.经生产试用,这种钢管的寿命比16Mn钢管提高10倍以上,减轻了劳动强度,提高了充填效率和质量,降低了采矿成本,经济效益与社会效益显著.