相似材料配比的正交试验研究

本文基于正交试验设计的基本原理，结合煤矿边坡相似材料模拟试验研究的实际，介绍了相似材料配比试验优化方法。指出了高陡边坡相似模拟应注意的问题。     

相似材料配比的正交试验研究

本文基于正交试验设计的基本原理，结合煤矿边坡相似材料模拟试验研究的实际，介绍了相似材料配比试验优化方法。指出了高陡边坡相似模拟应注意的问题。     

透明岩石相似材料配比试验研究

针对传统岩石相似材料不透明而导致内部变形破裂过程无法直接观测的难题,使用透明材料制作相似模型是有效的解决方法。采用E-44型环氧树脂作为骨料,三乙醇胺作为固化剂,外加酒精松香饱和溶液（RSS）调节脆性,应用全面试验方法,研究了环氧树脂与三乙醇胺质量比和RSS含量对透明岩石相似材料密度、单轴抗压强度、峰值应变、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角的影响规律。研究结果表明：环氧树脂与三乙醇胺质量比对材料抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角起主导作用,而RSS含量对相似材料的密度和峰值应变起主导作用。密度和峰值应变与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关,与RSS含量呈负相关。在环氧树脂与三乙醇胺质量比为3∶1时,试件的抗压强度与RSS含量呈负相关,而在其他比例时,抗压强度变化不显著。试件的弹性模量和内摩擦角与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关,在环氧树脂与三乙醇胺的质量比为3∶1时,试件的弹性模量和内摩擦角与RSS含量呈负相关,在其他比例时,则与RSS含量呈正相关。抗拉强度和黏聚力随着RSS含量的增加而降低,随着环氧树脂与三乙醇胺质量比的增加而先增加后减少。在同一环氧树脂与三乙醇胺质量比...     

松软砂岩型铀矿床相似材料配比试验研究

针对松软砂岩型铀矿床在常规开采过程中存在巷道稳定性差、难以成型的问题,开展巷道开挖支护相似材料配比试验。以细砂、重晶石粉、膨润土、425普通硅酸盐水泥为原料,采用正交试验方法,获得了不同配比条件下相似材料的单轴抗压强度、密度、单轴抗拉强度等物理力学参数。研究表明,与矿岩物理力学参数接近的相似材料配比为：灰砂质量比为1∶8,m(重晶石粉)∶m(砂)为20%,m(膨润土)∶m(砂)为8%,细砂粒径-2.00 mm;得到的相似材料的关键指标(密度、单轴抗压强度和单轴抗拉强度)与矿岩比较接近,误差均在7%之内。相似材料配比试验结果能够满足相似模拟试验要求,研制的松软砂岩相似材料可为开展巷道开挖与支护相似模拟试验提供参考。     

黏土隔水层相似材料胶结剂的正交实验分析

采动隔水层的稳定性模拟是研究浅埋煤层保水开采的关键,隔水层相似模拟材料的开发则是模拟实验的基础．借助正交实验方法,将备选的胶结材料硅油、水玻璃和凡士林作为影响实验的几个因素,对其变形性（弹性模量E）和水理性（渗透性v）进行正交实验,确定了硅油是最佳的低强度非亲水胶结剂,而凡士林为最佳的塑性变形的胶结材料,黏土对强度和塑性以及水理性都具有显著影响．从强度、塑性和裂隙弥合性等方面,对材料的配比进行了研究,得出了可以全面模拟隔水层的应力应变全程性质和水理性的相似模拟材料与配比．     

云磷集团磷矿体相似材料配比试验

以晋宁磷矿2#坑口北部采区露天转地下磷矿体为研究对象,通过矿山压力平面应力相似材料试验设备,进行了相似材料模拟试验的配比研究工作。试验研究结果表明：以砂子、石膏和碳酸钙作为基础骨料,以塑料、软胶、机油、锯末粉作为调剂材料,以自来水作为调解溶液混合制作而成的相似模型材料,可以较好地模拟磷矿体。相关的研究成果可为晋宁磷矿2^#坑口北部采区深部露天转地下磷矿体或类似条件下的矿山地下开采的相似模拟试验奠定基础。     

铁矿床物理模型相似材料正交配比试验

以河砂、碳酸钙、石膏和重晶石为相似材料,应用正交设计方法,以骨料质量与胶结材料质量比、碳酸钙质量与石膏质量比、重晶石粉质量与骨料质量比为控制因素,制定了三因素五水平的试验方案。通过室内力学试验,在获取不同方案的密度、抗压强度、弹性模量等力学指标测试的基础上,分析了力学指标影响因素,得出了相似材料配比与力学指标关系方程。结果表明:重晶石含量对相似材料密度起控制作用;抗压强度力学指标主控因素是骨料质量与胶结材料质量比;相似材料的弹性模量力学指标受骨料质量与胶结材料质量比影响最大,其次为重晶石含量,受碳酸钙质量与石膏质量比影响最小。采用MATLAB 程序进行多元线形回归得出,相似材料配比与力学指标关系方程可用于相似材料模型试验配比的确定。     

新型隔水层固液耦合相似材料研制

针对中国西北地区浅埋隔水层破裂规律的物理相似模拟研究需要,根据固液耦合相似理论,以细河沙、膨润土为骨料,石膏、固体石蜡为胶结材料,甲基硅油为添加剂,经过大量配比实验,研制出873系列固液耦合相似材料。通过单轴抗压实验以及渗透性实验对873系列材料的单轴抗压强度和渗透系数进行了测定。测试结果表明,该相似材料具有低强度、遇水泥化的弱胶结性、良好的隔水性能等特点。     

煤岩体的低强度相似材料正交配比试验研究

 本文采用正交试验的方法对煤岩体的低强度相似材料配比进行研究。选用砂子、碳酸钙、石膏配制满足煤岩体力学性质的低强度相似材料。砂胶比、胶结物比例和容重对相似材料的单轴抗压强度均有较显著影响。对试验结果的分析表明,能够利用试验结果的回归曲线方程对给定单轴抗压强度数值的低强度相似材料进行较准确的配比选择。     

石膏类相似材料的配比试验研究

根据地质力学模型试验的相似原理,针对石膏类相似材料的配比进行试验研究。材料有石膏粉、石英砂、水泥、聚丙烯纤维和水,试件按规定配比均匀拌合并压实脱模而成。对模型标准试件进行单轴抗压强度试验和直剪试验等材料力学参数测试,探讨各相似材料成分配比对试件σc、γ与 E的影响特征,选取适合大型地质力学模型试验的配比值,为一次性浇注大尺寸模型试件做准备。该材料具有重度可调、力学参数变化范围广、性能稳定、价格低廉、干燥快速、制作工艺简单、无毒无害等特点。     

物理模拟相似材料配比的正交试验研究

本文以砂子、碳酸钙及石膏为相似材料,应用正交设计方法,选取砂胶比、碳酸钙与石膏含量比及试件含水量为三个因素,每个因素设置三个水平,每种岩层设计9组配比方案,并对试件进行单轴压缩试验,获取每种方案下试件的抗压强度,通过比较获得了模型中煤层、粉砂岩和砂岩的相似材料配比号。通过对试验结果进行极差分析,研究了各个因素对试件强度的影响规律,并比较了各个因素的影响程度。     

基于诱导冒落开采模型的相似材料配比试验研究

依据大石桥大岭西山菱镁矿的开采现状, 以模型试验相似理论为基础, 应用正交试验设计法, 设计了基于砂胶比、石膏与水泥质量比、松香酒精溶液占河砂百分比的3因素5水平材料配比方案模拟菱镁矿石, 对不同材料配比方案的试件进行了力学参数测试, 确定了一种能模拟菱镁矿石的最佳材料配比方案。采用极差分析法分析了各个因素对试件力学参数影响的主次关系, 发现影响试件强度参数的主要因素是松香酒精溶液占河砂的百分比, 影响试件变形参数的主要因素是砂胶比。绘制了各因素对试件力学参数影响的直观分析图, 分析了各因素对试件力学参数的影响趋势。     

BP神经网络在开采沉陷相似材料配比中的应用

相似材料模型试验是矿山开采沉陷机理研究的重要研究方法,相似材料配比是实现相似材料模型模拟可靠性的关键因素。由传统试验方法确定相似材料配比费时、费力。综合分析了相似材料选择原则,以中国矿业大学研究制作的相似材料配比表为基础,建立了相似材料配比的BP神经网络模型。以33组试验数据作为训练和测试样本,模型预测的最大相对误差为7.39%。研究表明:所建立BP神经网络模型可基本反映出相似材料抗压、抗拉强度与各材料配比之间的内在影响规律,用该模型进行相似材料配比预测是可行的。     

膏体充填相似材料配比及力学特征分析

根据某煤矿2351工作面的实际情况,对膏体充填的相似材料、配比及力学特征进行分析,得到了实验室相似条件下的充填材料P10的最优配比。     

脆性相似材料的研制与新型模型应力测试方法

以石膏为胶结料,以云母粉为调节剂,通过试验研究不同配比的抗压强度、抗拉强度和压拉比,最终研制出一种脆性相似材料及配比,能够模拟不同脆性度的低强度到中等强度岩体。以此材料制作应力传感元件,通过将两组应变花预埋在应力传感元件内部,达到测量相似模型内部各个方向的应力的目的。将应力传感元件进行应力标定,元件表现良好的弹性特征,表明所研制的元件具有较高的可靠性,该方法可运用于测量相似模型内部各个方向的应力。     

BP神经网络在开采沉陷相似材料配比中的应用

相似材料模型试验是矿山开采沉陷机理研究的重要研究方法,相似材料配比是实现相似材料模型模拟可靠性的关键因素。由传统试验方法确定相似材料配比费时、费力。综合分析了相似材料选择原则,以中国矿业大学研究制作的相似材料配比表为基础,建立了相似材料配比的BP神经网络模型。以33组试验数据作为训练和测试样本,模型预测的最大相对误差为7.39%。研究表明:所建立BP神经网络模型可基本反映出相似材料抗压、抗拉强度与各材料配比之间的内在影响规律,用该模型进行相似材料配比预测是可行的。     

大掺量粉煤灰充填材料优化配比及性能研究

为获得一种经济、环保、高性能的浆体充填材料,以粉煤灰作主要材料,水泥、矿渣、石灰为辅助材料,采用正交试验方案,进行粉煤灰充填材料优化配比试验,探讨了水泥掺量、粉煤灰掺量、料浆质量浓度、石灰掺量对充填体流动性、凝结时间、抗压强度的影响,并对测试结果进行极差分析,结果表明:当水泥∶矿渣∶粉煤灰=6∶4∶90,石灰掺量为2%,质量浓度为62%时,充填材料各项性能指标均达到最优。     

片帮煤体相似材料配比正交试验研究

易片帮煤体具有强度低、易变形、塑性强等特征,对煤体进行准确模拟是研究煤壁稳定性的关键,其相似材料的选择及配比则是模拟试验的基础。为了能够较为准确地配制出片帮煤体的相似材料,以满足大比例相似模拟试验的需求,采用正交试验方法,以骨胶比、胶结物比例及水固比作为影响试验的几个因素,对其强度及变形(弹性模量E)进行了正交试验。研究得出了材料强度、弹性模量及塑性等力学参数与配比的变化规律,确定了煤壁片帮相似材料的合理胶结物及石膏比例,为准确进行煤壁片帮机理的模拟研究提供了依据。     

原料配比对相似材料放散初速度影响的实验研究

煤与瓦斯突出相似材料是由骨料、辅料、黏结剂混合后在一定成型压力下制作而成,原料配比对相似材料的放散初速度影响较大。为研究原料配比对相似材料放散初速度的影响,通过正交实验设计,选取水泥、砂子和成型压力3个因素作为研究对象,分别测定不同配比条件下相似材料在吸附CH₄和CO₂情况下的放散初速度。实验结果表明:对相似材料放散初速度影响较大的因素为水泥和砂子的添加比例,随着水泥和砂子比例的增大,相似材料的放散初速度逐渐减小;相似材料吸附CO₂比吸附CH₄时的放散初速度高约30%,成型压力对相似材料放散初速度的影响较小。实验分析结果对后续制作相似材料具有重要参考意义。     

超细尾砂新型胶凝材料开发及配比优化

为解决山东某金矿尾砂粒径细、含泥量高导致的充填体早期强度低的问题,以该金矿尾砂为主要原料,石膏和生石灰作为复合激发剂,添加少量芒硝开发新型胶凝材料。试验结果显示:当水泥添加量为25%,生石灰添加量为15%,石膏添加量为1.5%,芒硝添加量为4%和矿渣添加量为54.5%时,充填体3,7,14d抗压强度分别为0.51,0.62,0.75MPa。在成本控制范围内,为进一步提高充填体早期强度,挖掘最优配比,配比优化试验获得超细尾砂新型胶凝材料最优配比为水泥∶生石灰∶石膏∶芒硝∶矿渣=30∶20∶1.5∶4∶44.5,充填体3,7,14d抗压强度分别为0.58,0.72,0.86MPa,满足矿山充填采矿要求。