分层尾砂胶结充填体单轴抗压强度的测试研究

采用高阶段空场嗣后胶结充填法的矿山,充填设计常采用不同配比的尾砂胶结充填体进行分层充填。通过室内试验,对灰砂比为16、18的尾砂胶结充填体进行分次充填并测试其单轴强度;对配比一定、浓度不变时的充填体的单轴强度实测值进行拟合,得出了充填体分层数与其单轴抗压强度的非线性回归方程,并剖析了分层充填体破坏时产生端部效应的机理。采用RFPA软件模拟了某铁矿分层充填体的破坏过程,数值模拟结果与试验结果相符,验证了分层充填体端部效应破坏理论的正确性。     

倾斜充填采场底板应力成拱估计及自立稳定性分析

充填是金属矿山地下开采常用的采场地压管理方式,关键是研究充填体应力变化规律以及充填体受开挖影响产生暴露面后的自立稳定性。基于充填体中的应力成拱效应,运用极限平衡和数值模拟方法,分析了倾斜采场充填体中的应力分布规律与不同充填采场三维几何尺寸的关系;在考虑充填采场水力半径条件下,得出预估充填采场底板竖向应力的表达式;通过考虑充填体中应力成拱效应时得到的应力分布表达式,运用极限平衡以及数值模拟方法,分析了二步倾斜采场充填体具有自由暴露面时的自立稳定性,得到了充填体作为自立稳定人工矿柱时所需的黏聚力,研究成果可为金属矿山充填挡墙的初步设计提供理论依据。     

胶结充填体与矿柱相互作用双轴加载试验研究

矿柱与充填体之间的相互作用是矿柱和充填体优化和安全设计的重要问题。通过双轴加载试验研究了侧向应力和采场充填率等因素对矿柱与充填体相互作用的影响。结果表明：充填体接顶时，充填体能充分发挥自身强度并直接参与顶板支撑，此时矿柱-充填体支承系统可以充分发挥承载力；充填体不接顶时，在一定侧向应力作用下矿柱-充填体支撑力提高主要是两者界面摩擦力的提高，而充填体横向约束效应对于矿柱强度提高效应不明显；较高的充填率意味着在矿柱-充填体界面处产生更大接触面积，在一定侧向应力作用下会在界面产生更大的摩擦力，进而产生更大的系统承载能力。试验结果与新城金矿测试结果的对比证实了该项研究对于新城金矿二步采场的稳定性分析具有一定的指导意义。     

某矿尾砂胶结充填体强度演化特征及力学效应研究

以某金属矿山充填开采为研究背景,开展了不同配比参数下的充填体抗压、抗拉强度试验,分析了不同配比参数下的充填体强度演化特征。同时,采用FLAC3D数值模拟软件分析了矿体回采及采空区充填过程中的充填体及围岩受力特征,讨论了充填体在采场内的力学效应。研究表明:随着养护时间增加,充填体的力学强度呈不断增加的趋势,并且浓度或灰砂比越高的充填体其抗压强度增长的幅度也越大;在养护早期,水泥含量减小对尾砂胶结充填体强度的影响并不显著;矿体回采后,采场顶板及底板出现了压应力集中的特征,但采空区充填后围岩的应力集中状态得到了明显改善;此外,在二步骤采空区充填后,充填体拉应力达到了0.20 MPa,超过了部分充填体的抗拉强度,因此建议充填体的灰砂比最低应为1∶6,以维持充填体在采场的稳定。     

考虑充填体支撑效应的矿岩-充填体相互作用机理分析

为更好地研究矿岩和充填体的相互作用机理,依据充填体的不同硬化时期对顶板和矿岩所处的支撑效应,将充填体分为小变形阶段的弹性变形和大变形阶段的塑性变形,建立相应的充填体与围岩相互作用的悬臂梁+均布荷载及相关约束的力学模型。同时通过配比制作标准圆柱体,待强度稳定后进行切割打磨,在中间掏空20 mm厚度的半圆饼,并用水砂比为1∶12的配料进行充填。通过电阻应变片,测试试样在加载作用下的内部和表壁应变情况,分析接触带处的应力应变变化规律。进一步通过数值模拟软件,模拟相关过程,验证相关试验结果。模拟结果表明：随着加载的进行,接触带的应变变化增幅较大,在没有围压约束、轴向荷载作用情况下,充填体受压从临空面开始产生了剥落现象。围压约束有效增大了接触带区域的安全系数值,局部区域从塑性破坏区变成稳定区。     

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。     

膏体充填开采条带煤柱覆岩运移规律研究

以山东济宁淄博矿业集团岱庄煤矿2351充填工作面为研究对象,采取数值模拟、地层力学模型分析、相似实验及现场观测等多种方法,对该工作面在膏体充填开采过程中影响工作面顶板下沉的主要因素、膏体充填体应力应变增长特性及充填率与上覆岩层裂隙发育度的相关关系进行了研究,得出了岱庄煤矿2351膏体充填面在开采过程中的顶板覆岩、充填体受力变形规律,为膏体充填法回收条带垮落法遗留煤柱提供了理论依据。     

充填体变形特性分析及材料配比优选

当地下矿山采用胶结充填开采方法时,充填体的强度是影响其在地下矿产开采过程中是否稳定的直接因素,并且关系到采场围岩的稳定性和充填成本,而合理的充填材料配比是关键。本文在室内充填试验的基础上,利用数值模拟手段对四种灰砂比的充填体进行充填开采仿真模拟,分析了胶结充填体的变形特性,结果表明充填体的失稳主要从与下盘围岩接触的底部开始发生破坏,然后沿充填体与下盘的接触面向上、以及在与底板接触面处沿充填体倾向方向这两个方向逐渐发生变形破坏;对采场中的位移、应力和塑性区等围岩力学响应特征进行了对比分析,结果表明,当灰砂比为1∶8时,充填体能够维护采场稳定并且充填材料成本较低。研究结果对矿山充填工程具有一定的指导意义。     

垮落区注浆充填压实特性的PFC^2D模拟试验

首次采用了颗粒流程序PFC^2D模拟垮落区充填中煤层采出、顶板垮落、充填的整个动态过程;为研究垮落区注浆充填压实特性,建立了122个PFC^2D模型进行了数值模拟试验,分别研究了垮落区的充填量,作用在充填体上的载荷Q,充填体的弹性模量和胶结特性等4个因素与垮落区充填压实特性的关系.结果表明,垮落区的充填量是影响垮落区充填体压实特性的首要因素,充填体的弹性模量和充填体上所加载荷大小对垮落区充填的压实特性影响显著,充填体的胶结特性对垮落区的压实特性影响有限.PFC^2D是研究垮落区注浆充填的有效手段.     

垮落区注浆充填压实特性的PFC~(2D)模拟试验

首次采用了颗粒流程序PFC2D模拟垮落区充填中煤层采出、顶板垮落、充填的整个动态过程;为研究垮落区注浆充填压实特性,建立了122个PFC2D模型进行了数值模拟试验,分别研究了垮落区的充填量,作用在充填体上的载荷Q,充填体的弹性模量和胶结特性等4个因素与垮落区充填压实特性的关系.结果表明,垮落区的充填量是影响垮落区充填体压实特性的首要因素,充填体的弹性模量和充填体上所加载荷大小对垮落区充填的压实特性影响显著,充填体的胶结特性对垮落区的压实特性影响有限.PFC2D是研究垮落区注浆充填的有效手段.     

试论块石胶结充填体的稳定性

块石胶结充填是我国近年来发展起来的一项充填新技术，并在大厂矿务局铜坑矿首次应用。本文介绍了首创性地采用湿选法对块石胶结充填体进行的室内力学试验，以及配合声波法所进行的现场测试，并由此确定的块石胶结充填体力学参数和力学性能；进而用有限元法进行了稳定性分析，并以回采矿柱揭露充填体对实验和分析结果进行了验证。     

非胶结粗颗粒充填体稳定性分析与加固措施

斜壁充填采矿法是一种新型高效的采矿方法,其技术关键是如何提高充填体的稳定性。本文主要介绍了在锡矿山矿务局利用非胶结粗颗粒充填料进行这一采矿方法试验中,对充填体稳定性的计算分析和采取预埋荆巴棍进行加固的新措施。现场试验研究表明,这种加固方法,技术上可行,经济上合理,对提高非胶结粗颗粒充填体稳定性起到了很好的作用,为斜壁充填采矿法试验成功创造了条件。     

表面活性剂对全尾砂胶结充填料强度及流动性作用机理研究

根据表面活性剂的作用原理,采用物理化学方法,对添加两种不同活性剂的全尾砂胶结填料的强度及流动性分别进行试验研究。试验采用三因子五水平二次回归正交设计,得出掺有活性剂的充填料试块7天、14天、28天的单轴抗压强度方程。试验结果表明,表面活性剂的增强作用与其种类和自身的掺入量有关,也与全尾砂胶结充填料的砂灰比有关,而与充填料的浓度关系不大。通过坍落度的测试,认为表面活性剂可显著地改善全尾砂胶结充填料的流动性,因而可增大充填倍线。     

喀拉通克铜镍矿二期工程矿区稳定性的数值模拟分析

通过有限元数值计算 ,研究喀拉通克铜镍矿二期工程采用胶结充填法开采时 ,采场、充填体、上覆岩层及地表建筑物的稳定性 ,并对四种不同弹性模量的充填体对岩层稳定性的控制作用作了对比分析。为该矿二期工程开采设计提供了科学依据     

采场顶板稳定性分析及其沉降规律的灰色预测

峪耳崖金矿采用空场采矿法开采，留下了大量采空区，地压问题十分突出。为此，对采场顶板稳定性进行了监测与分析，并在此基础上，用灰色系统模型预测了顶板沉降发展规律与趋势，获得满意的结果。     

深部高应力碎胀岩体中分层道稳定性的数值模拟

根据深部岩体的变形特征，建立了弹塑性力学本构模型，采用有限单元法对进路顶板的稳定性进行了模拟计算，得出进路两帮为充填体时的顶板充填体垂直位移（挠度）要比两帮为矿体时要小，其稳定性也相对较好，结果较好地反映了进路顶板充填体的稳定性的实际情况，为设计和施工提供了一定的参考。     

倾斜薄矿体块石胶结充填模拟试验与分析

近年来块石胶结充填法以其充填效率高、充填成本低等优点,迅速在国内外得到广泛应用。但该充填工艺尚主要用于急倾斜厚大矿体,充填料为垂直下放。中国倾斜薄矿体在金属矿山中占有较大的比例,而此类矿床应用块石胶结充填时其充填料下放特性和充填工艺与厚矿体的相比,有很大的差别。本文针对所述问题,在峪耳崖金矿采用正交试验方法,进行了现场模拟试验,并对试验结果及主要影响因素进行了分析,在此基础上,推荐了合适的材料配比与合理的充填工艺。     

定向抛掷爆破充填技术及其利用

针对缓倾斜薄矿脉采用传统削壁充填法开采时存在的薄弱环节,采用抛掷爆破接顶充填技术,取代了80％以上的人工充填量,并有效地控制了采矿贫化损失,改善了劳动条件,从而大幅度地提高了采场劳动生产率,取得了显著的经济效益与社会效益。     

基于未确知测度理论泵送混凝土输送稳定（增刊）

结合未确知测度理论和层次分析法构建一个泵送混凝土输送稳定性预测模型。模型建立过程中,综合考虑影响泵送混凝土输送的诸多不确定因素,如砂率、灰砂比、水灰比、坍落度、泵送剂添加量、管道内径、粗充填管道的粗糙度、骨料的形状和充填管网布置的复杂程度等。首先利用实测数据建立单指标未确知测度矩阵,然后通过层次分析法(AHP)计算出各指标因素的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得到泵送混凝土输送稳定性预测模型。通过实例验证大红山铜矿井下泵送混凝土输送稳定级别为II级,预测结果与事实相符。     

Elimination of the adverse effect of cement filling on the flotation of a nickel ore

In China, most of the nickel sulphide deposit is spatially related to ultrabasic rocks and the cementation filling method is used in the process of mining. However, the cement filling from the mine back fill often gets into the ore and interferes with the pentlandite flotation. In this work, the effect of the cement filling on the flotation performance of a nickel ore was studied and ammonium sulphate was used to eliminate this adverse effect. The flotation result shows that the pentlandite recovery decreased from 87% to 65% with the increase of the content of cement filling from 0% to 8%. The addition of ammonium sulphate was shown to improve the flotation performance of pentlandite that depressed by cement filling. This result points out a problem often encounter in the flotation of a nickel sulphide ore and finds a solution to it.