全磷废料绿色充填理论与实践

随着我国矿山绿色开采、资源循环经济战略的提出,"就近取材"成为矿山充填材料来源的首选。本文系统总结了国际首例全磷废料即磷石膏作为充填骨料,黄磷渣为胶凝剂的绿色充填理论与工艺。从材料的物化特性、流动性、强度时效性以及安全和环保的角度,探讨了全磷废料作为充填材料进行磷化工矿山充填的可行性,并在磷石膏环管试验结果的基础上,对原有的磷石膏充填工艺进行改造,提出了适应磷石膏物料特性的似膏体充填新模式,为我国磷化工企业矿山的绿色、安全和高效开采提供了示范。     

高应力硬岩板裂破坏的研究现状与展望

在深部高地应力硬岩开采过程中,经常可以观测到与开挖面基本平行的板裂破坏,这种破坏形式不同于剪切破坏,目前已引起国内外学者的广泛关注。通过工程现场高地应力硬岩板裂破坏的实例分析,观察到硬岩的板裂、片帮、V形槽、岩芯饼化等张性破坏特征,并对高应力硬岩的理论和试验研究现状进行了论述,给出了目前高应力硬岩板裂破坏的工程判据曲线,最后对硬岩板裂破坏的进一步研究工作进行了展望。     

一种推断岩体裂隙几何参数概率模型的新方法

提出推断岩体裂隙几何参数概率模型的切比雪夫多项式拟合法。基于数值逼近原理,并根据工程现场的样本矩,运用切比雪夫多项式来推断岩体裂隙几何参数的概率密度函数,同时采用精度较高的χ2检验法,从理论上证明所求密度函数的正确性和实用性。研究结果表明,根据切比雪夫多项式方法所得到的逼近表达式非常接近最常用的经典分布曲线(正态分布、对数正态分布、伽马分布、指数分布)。此外,根据样本数据得出的某隧道裂隙岩体产状的概率密度函数,与实际统计所得频率分布非常接近,精度优于传统的经典分布拟合法。     

磷石膏膏体充填材料强度优化配比试验研究

为研究贵州开磷矿业总公司采用磷石膏和黄磷渣胶结充填采空区的可行性, 在实验室测试了磷石膏及黄磷渣的主要物理化学性质, 制备了不同浓度不同配比的充填料浆, 并测试其坍落度、泌水率和不同龄期的单轴抗压强度。采用正交试验设计优化磷石膏膏体配比, 并采用Mathematica对强度数据进行拟合, 得出本次试验的最优结果为;磷石膏膏体充填料的最优质量比为黄磷渣∶磷石膏=1∶4, 添加CaO质量为5%, 磷石膏膏体质量浓度为67%~68%。在该配比条件下, 磷石膏膏体充填体28 d单轴抗压强度为2.15~3.42 MPa, 可满足矿山安全生产需求, 并显著降低料浆泌水率。     

含孔洞大理岩破坏特性的颗粒流分析

基于室内单轴压缩试验结果,利用颗粒流程序PFC2D,模拟含预制孔洞大理岩在单轴和双轴压缩条件下的破坏过程,分析预制孔洞形状、围压大小以及岩石非均质性对大理岩力学特性和裂纹扩展的影响.数值结果表明:与完整大理岩试样相比,含孔洞试样的峰值强度显著降低,降低程度与孔洞形状有关;围压对含孔洞大理岩试样的力学特性和裂纹扩展有显著影响,含孔洞试样的峰值强度随围压的增加而增加,但偏应力峰值随围压的增加呈先增大后减小的变化趋势;试样的破坏模式与孔洞形状相关,含圆形孔洞试样为类X型剪切破坏,含矩形孔洞或马蹄形孔洞试样为对角剪切破坏;岩石内部的矿物结核影响了裂纹的扩展路径,从而改变试样的宏观破坏模式.微观机理分析表明:孔洞周边裂纹的萌生与扩展过程伴随着应力集中区的释放与转移;含孔洞试样的宏观裂纹有3种模式:孔壁剥落、拉伸裂纹和压剪裂纹.      

地下开采矿岩稳定性的模糊灰元评价

将模糊灰元与矿岩稳定性评价相结合, 从地下开采的角度选取能够反映矿岩稳定性的参数进行评价。在模糊物元理论、灰色系统理论和关联函数运算的基础上, 建立了矿岩稳定性评价的模糊灰元模型, 经关联变换及从优隶属度处理构造关联系数模糊灰元。采用求和归一法与熵值法相结合确定评价指标组合权重系数的方法, 通过关联度计算和最大关联度原则, 对开阳磷矿沙坝矿矿岩稳定性等级和优劣排序进行了模糊灰元评价, 取得了令人满意的结果。     

含预制椭圆形孔洞大理岩变形破坏力学特性试验研究

通过对含预制椭圆形孔洞板状大理岩试样进行单轴压缩试验,研究椭圆长短轴比m及倾角?对大理岩力学特性的影响,并借助数字图像相关技术(DIC)记录并分析试样的变形破裂过程。研究发现,含椭圆形孔洞试样的峰值强度、弹性模量和起裂应力水平都随倾角的增大而增大,且对倾角和长短轴比的变化都有不同的敏感性,其中峰值强度对倾角变化的敏感程度随长短轴比的增大而增大。含椭圆形孔洞试样的最终破坏模式随倾角的增大可分为拉–剪混合破坏和剪切破坏2种,而孔洞长短轴比的变化对裂纹搭接及岩样破坏形态的影响较小。含椭圆形孔洞岩样在峰值前后的变形破裂特征能够通过观测试样表面应变场得到清晰地表征,其中局部高应变区预示着裂纹的起裂和扩展。基于局部化特征,提出一种含孔洞缺陷岩石起裂应力的测量方法,当含椭圆形孔洞试样起裂应力水平达到39.83%～76.18%时,试样处于拉伸裂纹临界起裂状态。     

冲击载荷作用下层状砂岩动态拉压力学特性研究EI北大核心CSCD

为研究层理面倾角对层状岩体动态拉压力学特性的影响,加工制备含5组不同层理面倾角的层状砂岩试样,在50 mm杆径分离式霍普金森压杆(SHPB)试验平台上进行冲击压缩和冲击劈裂拉伸试验,利用高速摄像仪实时记录试样动态裂纹扩展及破坏过程,分析层理面倾角θ或β对层状砂岩动态应力–应变、动态抗压和抗拉强度、破坏模式及能量吸收特性的影响规律。该层状砂岩层理面之间的差异主要来源于层间矿物组成成分含量的不同。研究表明:(1)冲击压缩载荷作用下,层状砂岩主要表现为5种典型破坏模式,随倾角θ增大,层状砂岩动态抗压强度呈倒U型变化;(2)冲击拉伸载荷作用下,巴西劈裂试样均表现为沿加载方向的劈裂拉伸破坏,随倾角β增大,层状砂岩动态抗拉强度增大。层状砂岩的能量吸收率随层理面倾角的不同而不同,选择与层理面合适的加载角(如θ=90°或β=0°),可以有效提高岩石破岩的能量利用率。     

青山岗隧道施工渗漏水病害分析及其防治研究

青山岗隧道是湖南省常吉高速公路上的一条双向分离式长隧道,在施工过程中地下水渗漏现象突出,主要表现为隧道涌水或初支后渗水、滴水等。针对隧道渗漏水病害特征,采取了超前孔环向帷幕注浆止水技术和喷射抗渗混凝土以及初喷后安装弹性半管进行集排水等综合措施,对隧道防排水体系进行加强处理,经施工验证达到了比原始设计更好的防排水效果。