超深井长距离充填管道冲洗水用量计算模型

清洁的充填管道不仅可以降低膏体输送的沿程阻力,还能够避免管道堵塞事故的发生.为了研究管道长度、充填 倍线、洗管水流量和料浆质量分数对洗管水用量的影响规律,采用自制的充填管道清洗试验装置开展了管道清洗试 验.结果表明:洗管水用量与被冲洗管道体积之间存在比例系数I,I 为0.87~1.60.洗管水用量随管道长度的增加呈线性增长,随充填倍线的增加呈幂函数增长,随流量的增加呈幂函数降低,随料浆质量分数的增加呈线性减小.洗管水流速存在一临界值,此时洗管水对管内残余膏体的剪应力等于其屈服应力,洗管水由层流转换为湍流.基于比例系数I将模型试验构建的洗管水用量计算模型扩展到工业原型,并利用实测数据验证了该模型的可靠性,洗管水预测误差小于10％.     

PU改性硫铝酸盐水泥注浆材料试验与应用

通过添加水溶性聚氨酯(PU)和外加剂以提高硫铝酸盐水泥(SAC)基材料的力学性能。采用流动度测试、力学性能测试、XRD矿物组分衍射、接触角分析和SEM显微观察等方法对其可注性、力学性能、化学结构、亲水性和表面形貌进行了研究;并且通过现场工程应用,研究了该材料对破碎煤岩体注浆加固的效果。研究结果表明:(1) PU的加入提高了该材料流动度,增加了硫铝酸盐水泥材料韧性,特别在早期较为明显。当PU的质量分数为10%时,PU-SAC的综合性能最好,硬化结石体拉强度在1,3,7 d分别增加了29.4%,50.7%,39.5%,对抗压强度无明显改善。(2) XRD定性物相分析表明随着PU的加入水化速率加快,水化产物种类与改性前一致;改性后浆液结石体表面静水接触角由11°增加到95°,润湿性由亲水性变为疏水性,可以更好地阻止水侵入注浆材料;(3)该材料具有微膨胀特性,体积膨胀率为1.17%;SEM微观结构形貌分析可知改性后的结石体内部结构裂隙较少,且有聚氨酯构成的网状结构镶嵌贯穿于水泥石内部,抑制微裂纹的发展;(4)现场试验表明,该材料性能稳定、泵送距离长、胶凝时间可控、力学性能好、体积微膨胀、强度不...     

氟石膏改性高水粉煤灰复合充填材料性能研究

为了制备低成本充填材料,满足山西省推行绿色采矿试点工作中提出的因地制宜推广充填材料、矸石不升井等绿色采煤技术的要求,利用氟石膏、粉煤灰、煤矸石等废弃矿物资源,制备高水粉煤灰复合充填材料,并对其坍落度、泌水率、力学性能进行了研究;通过XRD和SEM手段对复合材料水化矿物组分及微观结构进行了研究;利用分子动力学软件模拟复合材料力学性能。研究结果表明：该复合材料流动性良好,强度增长速率快,28 d抗压强度可达4.96 MPa;显微观察复合材料结构致密,孔隙较少;复合材料成本低至78元/m³;复合材料分子模型在NVT系综下模拟,水化硅酸钙的弹性模量比钙矾石高,随着水化硅酸钙的增加,复合材料的力学性能更优。     

充填采场内膏体流动规律及接顶率预测模型

为了探明下料点位置、充填流量和料浆质量分数对充填接顶率的影响规律和采场内膏体流动规律。利用自主研发的采场模型，开展相似模拟试验。依据实验结果建立接顶率预测模型，并与采场实际接顶率相对比验证模型可靠性。研究结果表明：地下采场膏体流动规律分为四个阶段，分别是简单剪切流动阶段、双层剪切流动阶段、下部沉积与上层剪切阶段及上层剪切阶段。料浆质量分数、下料口位置和充填流量是影响采场接顶率的重要因素，就影响程度而言料浆质量分数＞下料口位置＞充填流量。接顶率随料浆质量分数增加而降低，随下料口位置向采场内延伸而升高，随充填流量的变化很小。基于实验结果构建了三因素接顶率预测模型，与实际接顶率对比，预测误差约7.6%。本研究成果可为充填采场接顶率预测提供理论支撑。