粉煤灰充填材料早龄期物理力学特性及其水化过程分析

 针对粉煤灰充填材料早期强度低、变形量大、流动性差、泌水严重等缺陷,基于电阻率法和力学特性测试法研究3种配比粉煤灰充填材料早龄期的体积电阻率、孔隙溶液电阻率、单轴抗压强度和弹性模量随时间的变化规律;结合充填材料初始孔隙度和1 d孔隙度的测试结果,对孔隙度随时间的变化规律作进一步分析。结果表明：(1) 材料的体积电阻率随时间呈升高、降低、再升高的变化规律,孔隙溶液的电阻率随时间呈先急剧下降后趋于稳定的变化规律,但材料的电阻率变化在时间上和数值上受粉煤灰掺量的影响;(2) 材料的单轴抗压强度和弹性模量随水化时间的延长而增大,随粉煤灰掺量的增加而降低;(3) 材料的孔隙度随水化时间的延长呈负指数规律降低,随粉煤灰掺量的增加先降低后增加;(4) 在水化后期,材料的单轴抗压强度和弹性模量与其体积电阻率呈对数相关;(5) 材料早龄期的水化过程可分为吸附期、溶解期、凝结期和硬化期4个阶段。研究结果为进一步了解、改善粉煤灰充填材料早龄期的物理力学特性和实现材料特性的无损检测提供了一定的理论与应用参考。     

云驾岭煤矿无烟煤的动态本构模型研究

大直径霍普金生压杆试验表明：云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线具有显著的塑性屈服特征，初始弹性模量Eb、屈服强度σs与极限强度σb都随着应变率的增加而提高，但屈服强度最为显著。根据试验曲线的特征，在对既有岩石动态本构模型进行分析和初步的拟合后，引入一个新的损伤型黏弹性本构模型，以1根线性弹簧和2个不同松弛时间的Maxwell体并联的黏弹性模型表达无烟煤显著的塑性流动，2个Maxwell体分别表示无烟煤的低应变率响应和高应变率响应，以动态应力-应变曲线任-点与原点连线的斜率E（εi）相对于初始模量Eb的降低来度量损伤D。模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明，无烟煤对低应变率的响应与混凝土相同，对高应变率的敏感性远远高于混凝土。     

矿井不明水体突出过程的微震辨识技术

 以采动岩体微破裂产生的弹性波为信息源,应用弹性波与岩体破裂的相关理论与技术,探索地下采空区不明水体的蓄积和成灾过程。经研究发现,在突水灾害前存在确切的弹性波波速比VP/VS低值异常、振幅比VSH/VPH高值异常、震动主频低值异常、波形变异以及隔水岩墙主破裂发生前的微震频度异常。由此提出应用地面微震遥测技术,通过在线监测和分析采动岩体破裂被动震源或增设爆破主动震源所携带的信息,预测矿井不明水体突出灾害的技术思路,达到空间上控制全矿井范围的宏观监测、时间上在线连续监测和远离危险源的安全监测之目的。     

覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响

 采用理论分析、模拟实验和工程探测等方法,就覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响进行深入研究。研究结果表明：覆岩主关键层位置会影响顶板导水裂隙带高度,当主关键与开采煤层距离较近并小于某一临界距离时,顶板导水裂隙带将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度明显大于按我国《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称“规程”)中的顶板导水裂隙带高度确定方法得到的结果。对导水裂隙带高度产生影响的主关键层与开采煤层临界距离主要与煤层采高、顶板碎胀压实特性、主关键层破断块度等因素有关,可以粗略按7～10倍煤层采高计算该临界距离。当覆岩主关键层与开采煤层距离小于7～10倍采高时,不能按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度;当覆岩主关键层与开采煤层距离大于7～10倍采高时,仍可按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度。上述结果能很好地解释部分煤矿顶板异常突水灾害的发生机制,并指导神东矿区补连塔煤矿顶板突水灾害防治实践,取得显著的经济效益。     

平顶山矿区构造应力场演化规律及分布特征

为探讨平顶山矿区构造应力场演化规律及分布特征,采集共轭剪节理、断层擦痕、矿区构造等数据,运用赤平极射投影法恢复研究区古构造应力的方向,分析矿区古构造应力场及演化规律;基于地应力和震源机制解资料,运用构造物理学和岩石力学方法解析现今构造应力的大小和方向,获得矿区现今构造应力场分布特征及分区图。古构造应力场重构表明,该矿区主要经历了印支、燕山、喜山三期构造应力场作用,印支期最大主应力方向近NS向,优选产状3°∠6°;早燕山期最大主应力方向NW向,优选产状313°∠13°;晚燕山期最大主应力方向NE向,优选产状54°∠9°;喜山期最大主应力方向NNE向,优选产状18°∠15°;在多期构造应力场作用下,矿区形成了李口向斜控制下的一系列NWW～NW向褶曲和断裂,并伴生NNE～NE向次级断裂构造。现今构造应力场解析显示,该矿区现今构造应力场具有分区特征,矿区整体为大地动力场型,西部矿区以正断层应力场型占主导,中部矿区以走滑断层应力场型占主导,东部矿区以逆断层应力场型和走滑断层应力场型占主导;矿区总体为高应力值区,从西向东应力值呈现升高趋势,应力场稳定性处于相对稳定与临界状态之间;矿区最大水平主应力...     

采矿与岩土工程复合型高级人才的培养模式实践

根据采矿工程是庞大复杂的岩土工程的事实 ,研究了采矿与岩土工程学科的知识体系、人才培养计划、就业的相通性 ,将“采矿工程”专业拓宽为“采矿与岩土工程”专业 ;在近十年里对原采矿工程专业的培养计划、课程、教材进行了改革和建设 ,培养了一大批复合型学士、硕士和博士 ;证明了采矿工程人才和岩土工程人才可双向流动和两个专业的可合并性 ;通过改革 ,也拓宽了采矿专业教师的知识和科研领域 ,提高了实验室利用率 ;从而保证了中南大学采矿学科在多年大环境不利的形势下 ,不仅得以生存而且得到较大发展     

新型充填胶凝材料在焦家金矿的应用实践

介绍两种新型胶凝材料高水固结材料和尾砂固结材料在焦家金矿的应用效果.新型胶凝材料的突出特点主要是凝固时间短、强度高、成本低、易输送、易生产,适合焦家金矿下向和上向进路充填采矿工艺,在充填实践中取得了良好的效果,新型充填胶凝材料具有广阔的发展前景.     

基于MATLAB的胶结充填材料BP神经网络质量模型

用BP神经网络的方法建立胶结充填材料质量与主要影响因素胶结剂，浓度，骨料，温度和粒级的关系模型，并用MATLAB实现对该模型的训练和系统仿真，不论用什么样的骨料和胶结剂，只要用一定的试验数据对模型进行训练，然后对拟采用的胶结充填材料进行仿真，均可得到较为可靠的目标参数。     

采矿方案优选的熵模糊物元决策模型

针对采矿方案优选决策多属性、确定性与不确定性共存的特点, 从安全、经济和技术3个角度出发, 综合考虑影响采矿方案的动态、静态、定量、非定量指标, 选取生产能力、掌子面工效、损失率、贫化率、采切比、采矿成本、回采安全程度和施工难易程度8个指标, 建立了基于熵权的采矿方案优选的模糊物元评价模型。在评价过程中, 引用信息熵所反映数据本身的效用值来计算指标的熵权和层次分析法求得的专家权重来求得综合权重, 用方案的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元, 通过计算与标准模糊物元之间的欧式贴近度来实现方案的排序与择优, 并以黄沙坪铅锌矿为例证明了该方法应用于采矿方案优选的有效性和可行性。研究表明该模型有效地避免了权重分配困难的问题, 通过评价样本与评价标准之间的远近关系, 得出黄沙坪铅锌矿3种采矿方案的欧式贴近度分别为82.1％, 80.4％和68.9％, 从而选取方案一。该决策模型为采矿方案综合评价提供了一种新思路。     

刚果(金)某铜钴矿深部复杂矿体采场结构参数研究

为了得到刚果(金)某铜钴矿深部矿体采场最优矿房宽度、地表危险范围与岩层移动角,采用数值模拟软件MIDAS?GTS/NX建立了不同矿房宽度的三维精细化模型,得到了地表位移、矿房应力与塑性区分布,采用数值模拟研究了地表危险范围与岩层移动角.结果表明,依据地表位移、矿房最大主应力、最小主应力和矿房塑性区,判定矿房最优宽度为1...