废石干式充填压实力学特征及影响因素研究

为改善废石干式充填效果,提高充填强度,采用物理试验和理论计算等方法研究废石干式充填的压实力学特征及其影响因素。结果表明：试样的粒径级配以及级配的连续性对试样的密实度影响较大,连续性级配的密实度较低,试样抗压能力更强。通过极差分析,级配系数n对轴向应变的影响大于最大粒径D;试样轴向应变-应力曲线表明,试样宏观变形的主要来源是对孔隙的直接压缩和填充。变形模量-轴向应力曲线表明,废石试样粒径分布完善,且各范围粒径之间应有一个合理的比例关系,使得试样通过发生较少的轴向应变达到稳定状态。试样分形特征表明,合理的级配系数n以及最大粒径D可以提高废石颗粒的破碎程度,并提高试样的抗压能力。确定了废石最佳粒径级配为n=0.4、D=30 mm。研究结果对废石干式充填具有一定指导意义。     

大粒径破碎岩石承压变形特性

为研究大粒径破碎岩石承压变形特性,研制了大尺寸破碎岩石承压变形试验系统,选取某矿区典型顶板砂岩,考虑垮落区破碎岩石粒径的分布特征和受力状态,进行了正态分布的粒径级配和梯形分级加载试验。试验表明:随轴向载荷增加,破碎岩石轴向变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,应变时间历程呈现对数关系;加载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值呈现先减小后增大,恒载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值则呈现先增大后减小;破碎岩石承压后的变形分为瞬时压缩变形和长期压缩变形两个阶段,主要由颗粒位置调整、原始或新生小颗粒滑动填充空隙引起的;破碎砂岩试样以粒径15~20 mm为承压变形过程中的稳定粒径,试验后,粒径15 mm的含量均有增加,粒径20 mm的含量则均有减小,为破碎砂岩试样总质量的16.76%。     

基于CT扫描的饱和破碎灰岩侧限压缩下微观结构演化特征

为探求破碎岩体在压实过程中微观结构的演化规律,对饱和破碎灰岩进行侧向受限压缩试验,进行了试样内部微观结构形态的显微CT扫描;定量描述了压实过程中灰岩颗粒的破碎程度,分析了孔隙度与颗粒平均粒径之间的关系;基于图像处理技术,定量分析了颗粒表面形貌的演化规律。试验结果表明：在饱和破碎灰岩压实过程中,颗粒破碎现象普遍存在,试样内部孔隙被压缩或充填,孔隙间连通性变弱。颗粒的初始配比影响试样孔隙度,相同轴向应力下,随着Talbot指数的增大,试样孔隙度单调增大。孔隙度与颗粒平均粒径之间满足线性关系,孔隙度的变化可以作为描述颗粒破碎程度的一个有效参量。随着轴向应力的增大,颗粒的圆形度单调减小,颗粒表面形貌越来越规则,圆形度与轴向应力之间满足指数关系。该研究有助于深入了解破碎岩体的变形机制。     

级配饱和破碎岩石压缩变形与分形特性试验研究

综合利用MTS816.03试验系统与自制的破碎岩石压缩装置进行了不同岩性饱和破碎岩石的压缩试验,分析了岩性、轴向应力、粒径配比和加载速率4种影响因素下试样的压缩变形与分形特性。得出以下结论:1)矸石、泥岩和砂岩试样的压缩过程相似且可分为2个阶段,即为0~4MPa的快速变形阶段和4 MPa后的缓慢变形阶段;而灰岩试样的压缩过程变形速率均匀。2)在相同粒径配比条件下,随着轴向应力的增大,砂岩分形维数单调增大,岩石颗粒破碎程度加剧。轴向应力与分形维数之间关系可用指数函数拟合。3)在试样压缩过程中,Talbol幂指数越大,试样轴向位移越大;加载速率越大,试样轴向位移越小。4)在12 MPa轴向应力下,Talbol幂指数越大,试样压缩后的分形维数增量越大,被压碎的岩石颗粒越多;加载速率越大,试样分形维数越大,破碎程度越低。     

颗粒层受压破碎过程的试验研究

在刚性金属容器-活塞压力设备中,进行颗粒层受压破碎过程的试验研究。通过不同最大压力下不同厚度、不同粒径散体颗粒层的受压破碎试验,得到破碎颗粒恢复力位移曲线和产品粒度分布曲线,并分析其对颗粒层破碎的影响规律。进一步试验,分别得到能量吸收与位移、压强的关系曲线,以及能量吸收与颗粒粒径对破碎比的影响曲线。通过对所得曲线进行对比分析可知能量吸收是决定破碎比的最主要因素,能量吸收的多少直接影响颗粒的破碎效果。     

酸碱溶液对含硫尾矿砂力学特性的影响

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂物理力学特性的变化规律,通过对不同酸碱度溶液浸泡后的尾矿砂进行筛分试验与固结试验,得到了酸碱溶液对尾矿砂粒径级配的影响,并研究了不同水化学环境下含硫尾矿砂压缩特性的变化规律。研究表明,经酸碱溶液浸泡后的尾矿砂试样中位于级配曲线中部粒径含量有增多的趋势,且经酸溶液处理过的尾矿砂增多趋势更为明显;尾矿砂孔隙比随固结压力的增加而减小;酸(碱)溶液pH值与尾矿砂压缩系数呈单调递增(减)关系;酸溶液pH值与压缩模量呈单调递增的关系,碱性溶液中压缩模量先增加,之后在7上下波动。研究成果将为矿区尾矿砂污染物控制与治理以及尾矿砂的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

破碎矸石干湿循环长期承载变形及分形特征

为研究采空区矸石充填体干湿循环长期承载特性,运用自主研制的大尺寸破碎岩石变形-渗流试验系统,进行了破碎矸石干湿循环蠕变试验,分析了矸石岩性、轴向应力及粒径级配对破碎矸石干湿循环长期承载变形特性及分形特征的影响。结果表明:在相同轴向应力和粒径级配条件下,随岩石单轴抗压强度的增大,破碎岩石试样的碎胀系数增大,而应变、蠕变阶段的应变和碎胀系数及分形维数减小;在相同粒径级配条件下,随轴向应力的增大,破碎矸石相邻两级荷载的应变差和碎胀系数差逐渐减小,而分形维数逐渐增大;当n(Talbol幂指数)为0.5时,破碎矸石蠕变变形、压实特征值最小,n为0.3次之,而当n为0.7时最大;同时随n的逐渐增大,破碎矸石压缩后分形维数增量增大,更多的矸石颗粒被压碎。     

落锤法冲击次数对颗粒煤粒度分布规律的影响

在分析落锤法测定煤坚固性系数的过程及方法原理的基础上,通过粒度分布函数及级配曲线研究了冲击粉碎次数对颗粒煤粒度分布特征的影响,并指出利用颗粒煤体积量作为恒量指标大小存在的问题。研究结果表明:随着冲击粉碎次数的增加,煤样被粉碎的越来越小,颗粒煤的特征粒径不断减小并逐渐趋于稳定,冲击能的影响幅度以及粒度分布的均匀性也在不断减小,存在使得其粒度分布稳定的临界冲击次数;特征粒径与均匀系数呈现线性增长关系,与颗粒煤级配曲线的不均匀系数及曲率系数的对数呈线性衰减关系。     

基于颗粒流理论的充填体细观参数敏感性分析

基于颗粒流理论,借助PFC程序建立充填体试样模型,进行单轴压缩数值模拟试验,利用控制变量法分别对充填体试样平行黏结强度、颗粒刚度比、颗粒级配、摩擦系数等细观参数进行敏感性分析,研究以上细观参数对充填体力学特性的影响。研究结果表明：平行黏结强度主要影响充填体强度,对其弹性模量影响较小;颗粒刚度比变大会使颗粒间的刚性接触效应增加,从而削弱平行黏结作用,试验过程中会出现试样产生张拉破坏;摩擦系数对充填体试样强度影响较大,摩擦系数越大,颗粒之间的胶结力越大,试样在发生破坏后残余强度越大;平行黏结强度对充填体单轴抗压强度影响最大。研究成果对充填体抗压强度、弹性模量等宏观参数与细观力学参数的匹配具有指导意义,可为后期细观参数的调试和建模奠定基础。     

不同粒径级配矸石充填材料压缩性能试验研究

矸石充填材料的粒径级配对其压缩性能有较大的影响。将粒径100mm以下矸石进行分级,按照中等粒径占比基本相同、大粒径占比逐渐增大、小粒径占比逐渐减小的原则设计了6组不同粒径级配方案,在模拟200m埋深覆岩压力条件下,采用内径405mm钢制大容器装载高度为250mm的矸石充填材料进行了压缩实验。结果表明矸石充填材料压缩过程可分为初步压实、破裂压密和整体稳定压实3个阶段,压缩量随轴向压力增加呈幂指函数关系增长,压缩量增加速率随轴向压力增加而减小,相同压力下压缩量随试样中小粒径占比减小而增加。得出了本实验条件下矸石充填材料压缩量(S)与小粒径占比(p)的关系式:S=111.57-0.70p。     

Comparison of different breakage mechanisms in terms of product particle size distribution and mineral liberation

The comminution process is still governed by a large number of factors that influence the liberation of the valuable components in the ore. A better understanding of these basic factors will provide more certainty about the design of equipment in order to achieve the best liberation and energy efficiency.Impact and bed breakage mechanisms were investigated as two distinctly different modes of breakage. Standard drop weight tests and hydraulic piston-die press tests were conducted with different energy intensities on samples.This paper describes the work carried out for the comparison of mineral liberation and particle size distribution in the particle bed breakage with impact breakage of two different copper ores. Ground products from these two different modes of breakage were screened into size fractions which were analyzed for the particle size distributions by sieve analysis and the degree of liberation by an image analysis system. The results of these analyses were statistically compared to make inferences in relation to the stated objective of the work. Test results indicated that compressive bed breakage mechanism gives finer product particle size distribution and provides better mineral liberation compared to impact breakage mechanism.     

Characterisation of superficial breakage using multi-size pilot mills

Low energy surface breakage has a high frequency of occurrence and thus plays a significant role in grinding processes. Yet this superficial breakage is poorly understood, measured and modelled – forming the focus of this work.Pilot mills of 0.8–1.8 m diameter, designed to provide a predominantly surface breakage environment with efficient removal of the resultant progeny, are utilised to characterise superficial breakage. A new rate, that of superficial breakage (1/(kW h/m²)), is introduced which measures fractional superficial breakage rate per energy provided to the surface of the material. This methodology is proposed as being suitable for understanding and characterising the surface breakage behaviour of ores.Tests were conducted on two ores with different hardness. Superficial breakage rates varied from 2 to 16 (1/(kW h/m²)) for the different ores and mill sizes, indicating a good sensitivity to ore type and the need to understand the applied stress – related to mill size. The results show that a single ‘surface breakage rate for use in mill modelling is incorrect as the rate of superficial breakage is dependent on the size of the mill and therefore the inter-particle stressing conditions.     

球磨机中介质形状对钒钛磁铁矿破碎参数的影响研究

以0.83～2mm、0.35～0.83mm两种单一粒径的攀西钒钛磁铁矿为原料,钢球和短圆柱形钢锻为介质,设定磨矿浓度80%、磨矿时间0.5、1、2、4、6、8、10min、磨机转速96r/min,钢球的配比为D30∶D25∶D20=42∶60∶93,短圆柱钢锻配比为D30×30∶D25×25∶D20×20=28∶40∶62,介质充填率为40%。研究结果表明:不同形状的磨矿介质对钒钛磁铁矿的破碎遵循一阶动力学模型,且在短时间内短圆柱钢锻的破碎速率Si明显高于钢球的破碎速率,在短时间内介质形状对初始破碎分布参数的影响较大。     

露采机粒度控制初探

从煤层地质条件、露采机截割部结构参数设计与现场实际操作 ３方面对 ＣＬＧ３００露采机如何实现粒度控制进行了初步的探讨，从而提出一些关于露采机设计与操作的措施与经验。     

综采工作面顶板破碎及煤壁片帮原因分析

通过对综采工作面顶板破碎、煤壁片帮影响生产分析,提出更换立柱、提高初撑力和及时支护措施,使综采工作面达到日产万t水平。     

副井井壁断裂注浆加固工程实践

通过副井井壁断裂破坏机理分析,利用以前井筒处理的经验确定治理方案,选择注浆材料和设计参数,采用破壁注浆法,合理确定注浆孔布置和孔数有效治理井壁断裂和漏水     

刮板输送机断链事故原因分析

刮板输送机是煤矿生产的重要运输设备 ,对于整个工作面的安全生产起着至关重要的作用。刮板输送机事故多为断链事故。因此 ,分析了刮板输送机断链事故原因并提出预防措施。     

复合顶板条件下巷道冒顶事故技术分析及预防

通过对一综采准备工作面切巷扩巷过程中冒顶事故的分析 ,论述了复合顶板摧垮型冒顶的机理 ,并对今后施工同类巷道提供了建设性意见     

铝电解槽破损机理及槽寿命若干问题的探讨

从电解槽的焙烧、钠和电解质熔体在阴极碳块中的渗透、碳化铝的生成、槽底隆起以及电解槽的工艺操作等方面 ,对铝电解槽破损的几种情况和破损机理进行了分析和探讨 ,进而提出采用优质阴极碳块、低分子比电解质、侧部散热型的槽内衬结构、合理的电解槽焙烧制度 ,以及改进母线设计等提高电解槽寿命的几项措施     

PDB断带保护器在带式输送机上的应用

应用PDB断带保护器有效地防止了胶带的“飞带”事故。本文介绍其适用条件、主要结构及安装要点。