含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用岛津AG-250伺服材料试验机和自行研制的三轴渗透仪,对不同外界应力条件下含瓦斯突出煤的力学特性进行试验研究.结果表明:瓦斯压力固定的情况下,围压对含瓦斯煤的力学特性起到强化和改善的作用.随着围压的增加,突出煤样的三轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈线性单调增加;围压大小一定情况下,瓦斯压力对含瓦斯煤的力学特性起到弱化的作用.随着瓦斯压力的增加,突出煤样的三轴抗压强度和弹性模量分别呈线性和对函数形式单调递减,而峰值应变则呈线性单调增加;有效应力对含瓦斯突出煤的力学性质具有强化和改善的作用,随着有效应力的增加,含瓦斯突出煤的弹性模量、三轴抗压强度和峰值应变均单调增加.研究成果对采动影响下煤层瓦斯抽放和煤与瓦斯突出防治及预测具有重要意义.     

高烈度地震区细粒尾矿上游法筑坝动力反应与稳定性分析

 核桃箐尾矿库位于中甸-大理地震带,其抗震设防烈度为8度,且入库尾矿为细粒尾矿。为论证其采用上游式工艺进行筑坝的可行性,综合运用堆坝模型试验、土工测试、理论分析和数值模拟等多种方法,对其动力反应与静、动力稳定性进行了系统研究。结果表明,通过高筑初期坝、合理设置排渗设施并增设块石贴坡,可以使核桃箐尾矿库尾矿坝的静、动力稳定性达到规范要求,从理论上证明了通过采取合适的抗震措施,在8度地震区的细粒尾矿库采用上游法筑坝是可行的。研究中还发现,由于动孔隙水压力的产生和增长,尾矿坝的动力安全系数在地震过程中呈波动下降的趋势。较大的永久变形是细粒尾矿堆坝的主要震害形式之一,当干滩面长度和安全超高不足时,震后容易发生漫坝事故。并从细观角度,对细粒尾矿堆坝颗粒分级不明显、浸润线埋深浅、滩面坡度缓等特点的成因进行了分析。     

超细粒尾矿—炉渣混合体漫坝水力侵蚀特性研究

炉渣对超细粒尾矿力学特性具有显著的影响，在超细粒尾矿中加入炉渣对改善坝体稳定性，提高尾矿库运行安全性具有重要作用。基于泥沙侵蚀理论，采用理论分析和室内试验深入分析了漫顶条件下超细粒尾矿—炉渣混合体的抗水力侵蚀特性。研究表明：不同炉渣含量条件下超细粒尾矿—炉渣混合体（以下简称“混合体”）在水力作用下，其侵蚀速率呈非线性变化规律。随着混合体中炉渣含量逐渐增加，侵蚀速率呈先减小后增大的变化模式，其中40%含渣量时混合体的侵蚀速率最小，即此刻混合体的抗侵蚀能力最强；混合体黏聚力降低对其抗侵蚀能力具有较大影响，内摩擦角变化对其抗侵蚀能力的影响相对较小。分析结果对于进一步研究尾矿坝水力侵蚀的影响具有一定的参考意义。     

Al/SiC功能梯度材料(FGM)涂层板的安定性分析

目的对热机械载荷环境下的金属/陶瓷功能梯度材料涂层板进行安定性分析,并获得其安定载荷区域,为其工程安全使用提供一定的理论依据。方法在已有工作基础上,采用分段指数函数模型描述梯度涂层板中的材料热物参数空间梯度分布,基于静力安定理论建立梯度涂层板弹性区域的理论分析模型和安定区域的理论分析模型,通过编程数值计算,结合自平衡的残余应力场和板内应力分布情况,分析了Al/SiC功能梯度材料涂层板的安定区域。结果计算分析出Al/SiC功能梯度材料涂层板弹性区域边界和安定区域边界,其中安定区域边界由两部分组成,一部分为Shakedown-Reversed Plasticity boundary(S-RP),另一部分为Shakedown-IncrementalCollapseboundary(S-IC),并得到处于安定情况下所能承受的极限热载增量为(35)q=154 4.0℃,单位厚度下所能承受的极限机械载荷为=6167.3 N/mmxP。涂层板上表面热物理性能最弱,最容易发生塑性循环变形破坏。结论根据安定分析结果,可预先选择功能梯度涂层板所能使用的热机械环境,为涂层板的安全使用提供可靠的理论依据。另外,为得到更佳的安定区域和适应更苛刻的热机械环境,安定分析结果可对涂层板制备优化设计提供较好的参考。     

煤岩全应力–应变过程中瓦斯流动特性试验研究

 利用AG–250kNI电子精密材料试验机,配合自制煤岩三轴蠕变瓦斯渗流装置,对煤岩全应力–应变过程中的瓦斯流动特性进行试验研究,得出煤岩在全应力–应变过程中瓦斯流动特性规律。试验结果表明：应变–瓦斯流动速度曲线与应力–应变曲线变化趋势具有相似性,且表现为少许滞后于应变的特点,这表明煤岩受载过程中的损伤演化决定着瓦斯在其内的流动特性,而瓦斯的吸附–解析过程及瓦斯在煤岩内流动需要时间是其表现出滞后性的主要原因。煤岩所受围压通过侧向压缩煤岩侧壁,导致其内部结构变化而对其所含瓦斯流动起到阻碍作用。进行2种不同粒径煤粉组成的煤岩比较试验,结果表明,其所含瓦斯流动特性差别较大,且颗粒组成较大的煤岩试件受外界条件影响较明显。     

粗、细尾砂筑坝渗流特性模型试验及现场实测研究

以云南2个矿山生产的粗尾砂和细尾砂为堆坝材料,通过室内小比例渗流堆坝模型试验和现场实测,对粗、细尾砂在堆坝过程中渗流规律进行对比研究.研究结果表明:(1) 细粒尾砂堆积坝的浸润线较粗粒尾砂堆积坝高的原因有两方面:①细粒尾矿自身渗透性差;②在堆坝过程中,细粒尾砂在用于防漏作用的土工布上形成了一层较密实的防水层,堵塞了土工布排水小孔,阻碍了尾矿坝排渗效果;(2) 粗、细粒尾矿堆积坝的坝前沉积规律基本相同,即同一水平面上为前缘细后部粗,上部粗下部细,但粗粒尾矿堆积坝形成的干滩面坡度较大,为1.0%～2.5%,而细粒尾矿堆积形成的干滩面坡度比较平缓,为0.3%～0.9%;(3) 根据尾矿坝的整体排渗效果,提出"尾矿坝相对渗透率"的概念,在外部条件基本相同的情况下,细粒尾砂堆积坝的相对渗透系数约为粗尾砂堆积坝的25%;(4) 由于细粒尾矿渗透性较差,浸润线偏高,造成尾矿坝坝坡水头压力较大,极易引起坝坡渗透破坏.研究成果对类似尾矿堆坝的研究具有重要的指导意义.     

基于ABAQUS有限元软件对尾矿坝的稳定性预测

为预测云南兰坪铅锌矿温庄尾矿坝在未来运行中的稳定性,进行了室内土工实验,分析了铅锌矿尾矿的物理力学性能,同时通过ABAQUS有限元软件,建立了温庄尾矿坝的二维流固耦合模型,获得了该尾矿坝在正常和洪水两种工况下的应力场,位移场,渗流场的结果。     

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响，结合现场实际，利用GeoStudio有限元软件建立概化模型，模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流，揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明，在初始状态下，由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩，软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化；干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大，他不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵，随着循环次数的增加，软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润，孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域，雨水无法及时排出，在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态，雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。