充填型单缝煤岩水力脉动解堵试验研究

利用室内自行研制的可调频脉动水力压裂系统及预制充填型单缝的煤岩,开展不同频率条件下水力脉动解堵试验,研究脉动作用下解堵水压演化过程和解堵效果。试验结果表明,水力脉动解堵压力演化过程可分为三个阶段:压力上升阶段、压力下降阶段和压力波动稳定阶段。在疲劳损伤和脉动波的双重作用下,脉动作用下的煤岩解堵表现出解堵压力阀值比定常流作用下更低、压降持续时间更短、压降幅值更小的特点。定常流作用下煤粉运移集中在压力下降阶段;脉动压力作用下煤粉在压力下降阶段和压力波动稳定阶段均有运移,且压力下降时间与运移煤粉总量成正相关关系,但煤粉总的运移量和定常流作用下的相当。脉动作用和定常流作用下径向渗透主要发生在压力上升至压力峰值阶段,但脉动流的解堵时间短,则滤液渗透半径小对储层的伤害小。综合考虑解堵压力、煤粉运移、解堵渗透路径和解堵渗流深度,特别是解堵压力和解堵渗流深度作为主要评价因素,在3 Hz条件下解堵效果最好,其具有较低的解堵压力和最小的解堵渗流深度。      

深部矿井水平方螺旋形埋管充填体换热器及其耦合热泵系统性能研究

深部矿井蕴藏着大量地热资源,功能性充填体技术将深部采矿和深部地热开采相结合,实现矿产和地热资源开发共赢,是延长深部矿山寿命的重要举措。本文在分析了国内外充填矿井通过埋管提取地热资源现状基础上,提出了一种水平方螺旋形埋管充填体换热器（Square-spiral-type backfill heat exchangers,S-S BHE）。考虑到地下水渗流对矿井埋管充填体换热器（Backfill heat exchangers,BHE）取热影响显著但前期研究相对不足,利用COMSOL软件建立了三维非稳态BHE热渗耦合模型并验证了其可靠性。在此基础上,建立了埋管充填体换热器耦合热泵（Backfill heat exchangers coupled heat pump,BHECHP）数学模型及四个综合评价指标。首先,在相同几何条件和物理条件下,对比分析了S-S BHE与两种典型蛇形BHE的性能,结果表明:S-S BHE的综合评价指标均优于蛇形BHE,且在较高渗流条件下优势更加显著。其次,研究了管内流速、管间距、渗流速度和入口水温对S-S BHE及其耦合热泵特性的影响规律,研究发现:管内流速和渗流速度对综合评价指标的影响最为显著,管内流速越高,单位管长平均换热功率越高,但制热季节能效明显降低。分析认为管内流速存在0.4～0.6 m·s–1的最优区间,此时管内循环水流动处于从过渡区向旺盛湍流转变。渗流速度在小于10–6 m·s–1时的影响可以忽略不计,在10–6～10–5 m·s–1的常见渗流范围内,综合评价指标均呈线性递增的趋势。最后,对方螺旋形埋管充填体换热器耦合热泵（Square-spiral-type backfill heat exchangers coupled heat pump,S-S BHECHP）进行了生态评价。通过与传统供暖方式对比发现:采用S-S BHECHP的供暖方式具有显著的节能降碳效果,一次能源消费和碳排放量比蓄热式电锅炉、燃煤锅炉和空气源热泵相应降低了83.39%、61.57%和56.84%。本研究结果展示了方螺旋形BHE和BHECHP的优良性能,为蓄热储能式功能性充填在深部矿井的应用与探索提供了理论指导。      

低成本钢尾渣-矿渣基矿山充填料的优化开发

 为实现多固废协同利用、降低充填成本,在矿渣基全粒级细尾砂胶结充填料基础上,以流动性和抗压强度为表征,利用热闷钢渣磁选尾渣(钢尾渣)替代部分矿渣作为胶凝材料,脱硫灰和水泥熟料替代部分专用添加剂作为外加剂,采用正交试验探寻掺量规律,优化固体填充料配比,开发钢尾渣-矿渣基软性矿山充填料,并研究了外加剂与胶材比、灰砂比等因素的影响。对比分析了矿渣基准组、钢尾渣-矿渣基准组(B1)、强度最优外加剂组分钢尾渣-矿渣组(B7)等3组充填料的微观形貌及XRD图谱以探究其水化机理。结果表明,钢尾渣替代矿渣量增加、外加剂与胶材比减小,充填料浆流动性改善,但充填体抗压强度下降。强度正交试验结果表明,钢尾渣掺量大小决定强度低高,脱硫灰掺量宜高于水泥熟料。进一步调整外加剂组分配比,在灰砂比为1∶6、钢尾渣替代矿渣为20%条件下,找出B7组外加剂组分为脱硫灰、水泥熟料分别替代30%、20%专用添加剂,B7组料浆扩展度为143 mm,充填体形貌为富铁绿泥石胶结假方体钙硅灰石,28 d抗压强度达2.13 MPa,较基准组低0.19 MPa,较B1提高0.26 MPa。该替代方案满足现场充填C2级强度的要求,改善流动性并显著降低了充填成本。优化的外加剂组分配比在灰砂比为1∶4条件下同样具有强度优化作用,但较灰砂比为1∶6条件下低。     

下向水平进路充填采矿法在新城金矿深部厚大破碎矿体中的应用

随着采深增加,新城金矿V^#矿体开采技术条件急剧恶化,上向水平分层充填采矿法因支护消耗量大,作业循环慢等原因难以满足矿山生产需求。下向水平进路充填采矿法在保证回采过程中顶板安全的同时,减轻了支护工作量和成本,加速了回采作业循环,提高了回采效率,详细介绍了下向水平进路充填采矿法的采场结构布置、回采工艺过程等,并进行了现场工业应用。应用结果表明：下向水平进路充填采矿法十分适用于新城金矿深部厚大破碎矿体开采,其采矿损失率降至2%,矿石贫化率降至4%。     

脉内无固废精准开采采矿方法在嵩县山金的应用

嵩县山金北翼矿体走向长度短、平均厚度薄、矿体倾角小、地质品位低、岩石稳固性较差,采用盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法开采,采切工程投入大,成本费用高,安全投入及风险更大。针对该类矿体,提出了一种脉内无固废精准开采采矿方法,通过构筑人工假巷形成运输条件,人工架设钢溜井形成行人、放矿、通风、泄水条件,采矿工作完成后通过脉内悬吊1 m³铲运机完成机械化出矿及设备换层工作,采用分层充填采矿法充填采空区,提高回采效率。与原采矿方法进行技术经济对比,采用脉内无固废精准开采采矿方法经济效益更好,不需要布置分段巷、采场联巷等掘进工程,在工程投入方面可节约23.2万元,不产生掘进废石,实现了脉内无固废开采的目的。现场试验结果表明：该开采方法具有开采精度高、采（出）矿效率高、采矿损失贫化低、安全投入小、经济效益高等优点,推广前景较大。     

宝石充填材料的鉴别特征及研究现状

碧玺是一种颜色鲜艳的中档宝石,其内部通常存在大量的包裹体和裂隙,从而影响碧玺的透明度、颜色及火彩。为了降低成本提高出品率,市面上通常会对较差的碧玺进行充填处理,人们容易将其与天然碧玺相混淆。本文梳理了碧玺常见的充填处理材料及其鉴别特征,为充填碧玺的鉴定提供参考。     

凹凸棒粘土用作高水速凝注浆悬浮剂

以凹凸棒粘土作为高水速凝固化充填材料的悬浮稳定剂，考察了不同制浆机械对凹凸棒粘土制浆率的影响。采用高剪切混合乳化机预制的1％凹凸棒粘土浆配制高水速凝固化充填材料甲、已料单浆可获得满意的悬浮稳定效果。其充填体结石抗压强度早期发展迅速，后期持续增长。采用此工艺，注浆料的材料成本仅增加2％。     

充填浮选柱捕集区气含率的试验研究

通过冷模试验方法考察了充填浮选柱捕集区的气含率，经试验数据回归分析，气含率εｇ＝０．０９６Ｊｇ０．９１（Ｈｃ／Ｄ）－０．１８。并结合漂移通量的理论，确定充填浮选柱的捕集区为近似均匀鼓泡流。     

pH玻璃电极的现状与发展

对pH玻璃电极的结构、原理以及特性进行了综述.与液体充填式玻璃电极比较,固体接触式pH玻璃电极有明显的优点.叙述了固体接触式pH玻璃电极膜的成分及其响应机理,并指出固体接触式pH玻璃电极的发展方向.