内蒙古高庙子膨润土热学性能研究

膨润土的热学性能是评价膨润土作为高放废物深地质处置库缓冲／回填材料的重要参数。高庙子膨润土矿床初步确定为中国缓冲／回填材料的供应基地,本研究通过实验,获得了高庙子膨润土的导热系数。结果表明,在相同的压实密度条件下,随着膨润土含水率的增加,导热系数也增加。     

以膨润土为基材的集成缓冲材料对铀的阻滞特性研究

缓冲材料作为高放废物处置库中多重屏障体系的最后一道人工屏障,其对放射性核素的阻滞性能将直接影响到处置库的长期稳定性和安全性。对新疆膨润土、新疆沸石、安徽明光凹凸棒石和四川江油黄铁矿4种单一矿物材料对铀的吸附性能进行对比研究,结果表明,由于新疆膨润土具有低渗透性、良好的膨胀自愈性及吸附性,将其作为集成缓冲材料的基材矿物合理。在此基础上开展了以新疆膨润土为基材、以沸石、凹凸棒石和黄铁矿作为可选择的添加矿物来构建B-Z、B-Z-P、B-A及B-A-P 4种类型集成缓冲材料,对4种类型集成缓冲材料的吸附性能进行对比分析,结果表明:B-A-P型集成缓冲材料对放射性核素铀的吸附性能优于其他3种类型集成缓冲材料,并且铀在B7AP型集成缓冲材料中表观扩散系数Da为4.07×10-12 m2/s,均比其他配方的集成缓冲材料表观扩散系数小。因此,B7AP型集成缓冲材料更适宜作为处置放射性核素铀的人工屏障材料,该研究成果可为高放废物处置库中的人工屏障材料设计提供参考。     

集成回填材料的膨胀性能研究

与单一膨润土相比,集成回填材料(新疆沸石与新疆膨润土混合物、安徽凹凸棒石与新疆膨润土混合物)能够提高防渗阻隔能力、热传导能力等,本文主要研究初始含水率、压制载荷、干密度、膨润土含量等因素对集成回填材料的膨胀率及膨胀力的影响。试验结果表明,初始含水量对集成回填材料的最终膨胀率和膨胀力影响不大,试样加水后体积迅速膨胀,2000 min后体积增长速度缓慢,直至体积保持不变。同等情况下,压制荷载为20 MPa比10 MPa时最终膨胀率和膨胀力大,说明压制载荷对集成回填材料的膨胀性能有所影响;在同一含水率、同一压制载荷20 MPa条件下,最终膨胀率和膨胀力随干密度的增大而增大,这是因为干密度越大,混合物间的颗粒联系越紧密,当遇水膨胀后对膨胀仪的反作用也大。最后还得出复合矿物中膨润土含量占集成回填材料的比例越大,其膨胀率和膨胀力越大。同等比例下,由于沸石为非粘土矿物,而凹凸棒石为粘土矿物并含有部分蒙脱石矿物对复合矿物的膨胀性能有所贡献,因此添加凹凸棒石比沸石更容易得到膨胀性能较好的集成回填材料。然而在实际工程中采用集成回填材料时还要综合考虑影响其它工程性能和阻滞性能的因素,选择适合的集成回填材料配比及工程参数为将来高放深地质处理核废物打好坚实的基础。     

高庙子膨润土作为缓冲/回填材料的研究进展

随着核科学的发展,核工业所产生的高放射性废物的处置问题得到人们的重视。深地质处置现在被普遍接受为最安全有效的方法。通过研究,内蒙古兴和县高庙子膨润土矿床被确定为我国高放废物处置库缓冲/回填材料的首选矿床。本文主要对高庙子膨润土作为缓冲/回填材料的研究进展作了简要的综述,并指出了今后研究工作的方向。     

集成回填材料的压缩性能研究

缓冲材料是高放废物深地质处置多重屏障系统中非常重要的一道人工屏障,通过研究一定配比的集成回填材料在不同含水量条件下的压实成型性、不同压实干密度和不同含水量压实样品的无侧限压缩性能,认为:含水量为15%的集成回填材料压实成型性最好,含水量为20%次之,压实干密度越大,无侧限抗压强度越大;在无侧限压缩实验时,含水量为20%的高密度压实回填材料样品比含水量为10%和15%的样品的抗压强度小,变形大。     

地源热泵系统中钻孔回填材料研究进展

当今社会快速发展,能源需求与环境问题逐渐加剧,利用地源热泵系统采取浅层地温这一清洁能源,可以实现节能减排与充分利用资源的目标。而在地源热泵技术中影响地温能开采效率的重要因素即为回填材料的研发与应用。该文对地源热泵技术中回填材料的力学性能、导热性能和施工性能及其当前存在的问题及发展趋势进行综述,指出了当前回填材料的导热性能的研发虽能使其达到较高的导热效率,但其往往会影响材料的力学强度等物理特性,增加其施工难度,而相变材料可能是解决回填材料性能缺陷的关键。此外,随着科技的发展,将数值模拟与试验相结合,可以对理论创新与工程效益起到很大的提升作用。     

膨润土缓冲回填材料钠化改型研究

缓冲回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的缓冲回填材料。通过离子交换改变蒙脱石层间可交换阳离子的种类,从而改变膨润土属性,使其具有更优的物化性能。以新疆柯尔碱膨润土为原料,分别用Na2CO3、NaF、NaOH、Na3PO4进行多组钠化改型实验,并采用膨胀容、胶质价和pH值作为膨润土性能的评价标准。实验结果显示,Na2CO3、NaF、Na3PO4改型效果较明显,而NaOH加入后,反而降低了膨润土的膨胀容和胶质价;4种改型剂均可使膨润土pH值增大。通过分析初步认为Na2CO3、NaF和Na3PO4皆可作为高放废物地质处置库回填材料的改型剂,在本实验的条件下,Na3PO4的改型效果最好,今后可从缓蚀和改型2个方面对Na3PO4进行综合分析,深入开展理论研究和实验研究。     

高庙子膨润土矿勘探与钠基膨润土开采

高庙子膨润土矿是我国高放废物地质处置库缓冲回填材料首选供应基地,国内对高庙子钠基膨润土进行了大量试验研究和理论分析。随着研究工作的深入,需开采天然钠基土样品以满足试验需求。通过施工3个勘探孔,发现主矿区8~24勘探线的膨润土矿石质量好,层位稳定,与已掌握的资料相符。对比两个拟开采位置的矿石质量、矿层厚度、开采条件等,确定使用露天剥离的方式开采膨润土样品,并对开采出的矿石进行初步加工提纯,完成了开采未来5~10年缓冲回填材料试验研究所需样品的任务。     

超细铜粉的分散及其在导热膏中的应用研究

在测量超细铜粉Zeta电位的基础上,本文选用SHMP,OA,SDBS,PVP,PEG五种分散剂,系统研究了超声时间和分散剂浓度对超细铜粉在无水乙醇中分散性能的影响,进而又研究了超细铜粉的加入量、粒径大小、不同粒径铜粉复配等对导热硅脂导热性能的影响。实验结果表明,在无水乙醇中添加3wt.%的六偏磷酸钠超声50min,铜粉分散效果最好;随着超细铜粉添加量的增加和粒径的增大导热膏的导热系数均先增大后减小;当超细铜粉的总加入量为33wt.%, 且82nm和800nm的铜粉以3:1进行复配时,导热膏的导热系数最大为1.413 W/m.K,其导热性能最优。     

非饱和黄土物理力学参数与导热系数关系的研究

为了研究黄土导热性能与其物理力学参数之间的关系,文章对宁东黄土进行了导热系数、标准贯入试验及含水率、密度等参数的测试,对测得的数据进行了拟合及相关性分析,讨论了不同参数与导热系数的关系。试验结果表明,非饱和黄土中的气体和孔径是影响导热系数的关键。土越密实,含水率越高,土中气体的体积越小,导热系数越大;孔径越小,导热系数越大。非饱和黄土强度越高,其导热性能不一定越好。含水率、密度、干密度、饱和自重压力、液性指数、粘聚力、压缩系数和标准贯入等指标与导热系数有显著的相关性,可以很好的评价黄土的导热性能。     

全尾砂充填体正交-BP神经网络强度预测

某矿山采用全尾砂胶结充填,需加入减水剂以保证充填料浆流动性能,其充填体强度各影响因素之间存在着更为复杂的化学物理作用。为了解各因素对充填体强度的影响规律,准确预测其强度,建立了基于正交试验的BP神经网络全尾砂胶结充填体强度预测模型。预测过程中,为提高样本可信度,以料浆浓度、灰砂比、减水剂比例为影响因素,设计了3因素、4水平正交试验方案作为研究数据基础。采用灰色关联度理论分析了各因素对全尾砂充填体强度的影响规律,结果表明：对充填体早期强度（7 d）影响最大的是料浆质量浓度,其次为灰砂比、减水剂比例,对充填体后期强度（28 d）影响最大的是灰砂比,其次为料浆浓度、减水剂。以7 d、28 d强度为输出因子,运用BP神经网络对充填体强度进行预测,预测结果与试验结果最大误差为9.98%,平均误差为2.71%,精度较高,预测可靠性强,具有较好的工程应用价值。     

散体充填材料压实力学特性的宏细观研究

为提高西部矿区散体充填材料的抗压性能,采用扫描电子显微镜技术、图像处理技术以及颗粒流数值模拟相结合的方法,研究散体充填材料的细观参数与宏观应变量之间的关系。通过选取颗粒等效粒径、颗粒形状系数、颗粒定向度、表观孔隙率、连通率和颗粒接触关系等6个指标对散体充填材料的形态特征、孔隙特征、接触特征进行了细观量化分析;通过PFC数值模拟对散体充填材料细观参数与宏观压实力学特性的相关性进行了模拟研究,结果表明：颗粒摩擦因数和颗粒孔隙率是散体充填材料宏观应变量的主控参数。基于西部矿区散体充填材料的细观结构,从减少充填材料孔隙率和增大充填材料摩擦性两方面出发,对其进行优化,并将优化后的散体充填材料在陕北常兴煤矿3101工作面进行工业性试验,实测地表最大下沉量为15 mm,最大水平变形为0.8 mm/m,地表沉陷得到有效控制。     

充填钻孔的关键要素与施工技术

充填采矿法是现代矿山广为采用的高效无废采矿法,充填钻孔是充填系统的"咽喉"。充填钻孔的使用寿命因素除了输送介质的物理特性、系统的力学特性、管道材料特性外,钻孔偏斜等施工质量成为决定性因素。充填倍线指标是充填钻孔设计的主要依据。充填钻孔施工方法与工序质量控制是保证充填孔质量的关键。在分析了影响充填钻孔使用寿命因素和充填钻孔施工难点的基础上,总结和介绍了充填钻孔的施工方法和质量控制措施。     

膏体充填原材料水分与配比计量误差分析

固体废物膏体充填材料是在我国实施不迁村采煤的一种新型材料．此材料属于一种水与集料、胶结料三者混和凝固的材料,是绿色开采的关键技术之一,具有良好的发展前景．膏体充填材料的质量分数则是影响其性能的关键因素之一,而充填材料各个部分的计量误差和水分检测误差是影响其质量分数的两个主要因素．本文分析了原材料的水分测试与配比计量时的精度对质量分数影响的误差变化规律,从而求取生产材料时这两种测量仪器的允许误差．分析这两种因素对质量分数变化的影响,为实际生产中计量检测仪器的精度控制提供了依据,同时也为工程中动态的调节和控制充填材料各个部分的加量,保证材料的相对稳定提供了依据．     

膏体充填原材料水分与配比计量误差分析

固体废物膏体充填材料是在我国实施不迁村采煤的一种新型材料．此材料属于一种水与集料、胶结料三者混和凝固的材料,是绿色开采的关键技术之一,具有良好的发展前景．膏体充填材料的质量分数则是影响其性能的关键因素之一,而充填材料各个部分的计量误差和水分检测误差是影响其质量分数的两个主要因素．本文分析了原材料的水分测试与配比计量时的精度对质量分数影响的误差变化规律,从而求取生产材料时这两种测量仪器的允许误差．分析这两种因素对质量分数变化的影响,为实际生产中计量检测仪器的精度控制提供了依据,同时也为工程中动态的调节和控制充填材料各个部分的加量,保证材料的相对稳定提供了依据．     

充填开采充实率控制原理及技术研究

为评估固体充填开采采空区充填效果,提出以充实率作为技术衡量指标,并分析了影响充实率的关键因素。研究表明,顶板的提前下沉量、欠接顶量和充填物料的压缩变形量是决定充实率的三大关键因素,并据此优化了充填设备的结构及性能参数、改进了充填工艺、建立了充实率监控体系。该成果成功应用于平煤十二矿充填采煤工作面,采空区的实际充实率达到89.4%,实测地表最大下沉量仅15 mm,保证了地表建筑物的安全使用。     

庙岭金矿采空区混合强度充填方法研究

以庙岭金矿某地下采场为工程背景,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件分析了不同采空区处理方案对采空区和充填体围岩的影响。结果表明,充填采空区能有效缓解应力集中现象并控制岩层位移; 充填体力学性能是影响充填效果的重要因素; 在不改变现有采场参数和充填体参数基础上,使用混合强度充填体处理采空区方案可行。     

基于最小二乘支持向量机的混合动力地下铲运机电机输出转矩预测

针对电机转矩传感器体积较大,在当前的大部分工程机械和汽车中无法安装,造成无法直接实时采集电机的输出转矩的问题。在分析电气系统组成的基础上,提出了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法的电机输出转矩预测模型。模型以混合动力地下铲运机分别在地下试验巷道和眼前山地下矿山巷道工作时采集的载荷谱作为训练和测试样本,以混合动力地下铲运机电机的实际转速、电机直流端电流、电机直流端电压、电机控制器温度和电机绕组温度作为训练模型的输入,以电机的输出转矩作为输出,从而使基于最小二乘支持向量机的模型能够更加全面的体现影响电机输出转矩的影响因素。研究结果表明该模型具有良好的预测精度和适用能力。     

电液比例压力控制系统的灰色预测模糊控制

针对电液比例压力控制系统的特点,即非线性、动态不确定性等,提出了一种灰色预测模糊控制算法.该控制算法不需要被控对象模型结构的先验信息,仅根据系统实际输出的离散值,利用灰色预测模型,实时进行一步或多步预测,将预测误差与误差变化作为模糊控制器的输入,由模糊控制器对电液比例减压阀出口压力进行控制.该算法自适应性强,计算简单,适合工程应用.在多缸液压同步系统中,压力控制的稳态误差小于3％,表明了该算法的有效性.     

固体充填综采地表沉陷规律研究

结合固体充填综采原理,分析了等价采高与充填体压实率的关系。并根据某矿工程地质条件,利用FLAC2D数值计算软件,系统分析了充填体压实率、采高对地表沉陷的影响规律,得出当充填体压实率为50%、60%时,地表沉陷值较大,下沉系数分别为0.687及0.583,当充填体压实率为75%、90%时,地表沉陷明显减小;随着采高的增加,地表沉陷峰值逐渐增大,且基本呈现线性规律。