稳态浓密机全尾砂脱水规律物理模拟

结合沉降和压滤实验研究浓密机内全压力范围下尾砂脱水性能,考察网状结构形成体积分数、压缩屈服应力、干涉沉降系数等参数的变化规律。结果表明:网状结构形成体积分数随絮凝剂单耗增加先升高后降低,单耗20 g/t时网状结构形成体积分数达到最大值;压缩屈服应力随体积分数变化呈幂和指数增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对底流体积分数影响较大,在高压力区域,絮凝剂作用逐渐弱化;干涉沉降系数随体积分数变化呈幂增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响较大,单耗80 g/t时渗透性良好,在高压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响逐渐弱化。实验范围内,膏体料浆存在脱水拐点,其体积分数为38%～42%。

搅拌速度对全尾砂膏体流变性能的影响

为研究搅拌对膏体流变性能的影响,通过控制搅拌速度制备膏体样品,并测试其细观结构、流变、电位及离子浓度等参数,从物理化学角度分析速度对膏体流变的影响。结果表明:膏体搅拌存在速度阈值(本研究中该值为1000~1500 r/min),当搅拌速度小于阈值时,由于膏体中各类膜包裹的颗粒被搅拌分散,细观结构尺寸随搅拌速度增加而变小,膏体流变参数随搅拌速率增加而降低,其流变曲线符合Bingham模型;而当搅拌速度超过阈值时,强搅拌剪切促进了早期水化物及无机盐离子溶解到溶液中,其离子浓度升高,颗粒表面电势由-0.7655 mV变为-0.4760 mV,测得细观结构及流变参数均随搅拌速度增加而变大,且流变曲线更符合H-B模型(n<1)。结合Hattori-lzumi理论和Debye-Hückel理论,通过引入剪切速率因子,建立颗粒表面电化学与吸附力、流变与颗粒聚集状态关系方程,分析了搅拌剪切对膏体流变特征的影响机制,为膏体搅拌技术发展提供理论支撑。

新型高效增强剂对喷射混凝土性能研究

针对普通喷射混凝土泵送条件差、强度低及耐久性差等问题,采用新型高效增强剂对其进行改性。研究了新型高效增强剂对坍落度、力学性能及碳化性、渗透性的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对其作用机理进行分析。结果表明:当高效增强剂掺量为15%时,28 d龄期混凝土强度为52 MPa较基样提高47. 7%,碳化深度比基样平均降低11%,渗水深度降低9. 30 mm。新型高效增强剂对喷射混凝土孔隙进行充填使得其内部更加密实,且消耗氢氧化钙生成水化产物增强喷射混凝土的粘结性,从而提高了喷射混凝土强度、抗碳化性及抗渗透性。

人工冻结在岩土工程中的应用现状及发展

对于高含水量的土层,常用的开挖方法并不适用,人工冻结法(Artificial Ground Freezing,AGF)是一种可以适用特殊地质条件的施工方法,与一般方法相比,展现出适应性强,可控性高,加固的地层强度高、封水性好,环境影响低等优点。因AGF的优点,被广泛应用于矿井井壁及地铁联络通道建设。前者冻结范围广,深度大,冻结时间较长,施工难度大;后者冻结范围小,深度浅,但因多在城市地下施工,地下条件复杂,施工难度较大。冻结帷幕厚度的确定及冻胀融沉给工程带来的影响是二者共同的核心问题,如何在施工中准确控制冻结的范围、减小冻胀融沉对工程的影响是当前主要的研究对象。

我国全尾砂料浆浓密研究进展与发展趋势

全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键。全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果。为此,本文对近20年来我国在全尾砂料浆浓密方面的研究方法和研究成果进行了分析与总结,详细分析了全尾砂絮凝行为及其动力学模型、全尾砂絮团沉降规律及其机理、全尾砂浓密床层深度脱水规律及其机理、深锥浓密机的耙架扭矩模型及关键结构参数设计,并对未来发展趋势进行了展望。

聚合物-水泥基复合注浆材料研究现状及展望

近年来,聚合物-水泥基复合注浆材料在岩土工程中得到了较为广泛地应用。与普通水泥基材料浆体相比,聚合物可显著提高水泥基复合材料的抗拉强度、抗折强度、柔韧性、密实性和耐久性,对工程的适应性更广。介绍了聚合物-水泥基复合材料的发展历史,从力学性能、抗渗性能、减水性和保水性、凝结时间等方面总结了聚合物水泥基复合注浆材料的工作性能,分析了聚合物中官能团对水泥基材料浆体的作用机理。最后,归纳了聚合物-水泥基复合注浆材料在应用中存在的问题,并对聚合物-水泥基复合注浆材料的应用进行了展望。

纤维-聚合物混凝土性能研究现状及在巷道中的应用展望

介绍了国内外纤维-聚合物混凝土的研究进展,总结了纤维-聚合物混凝土的力学性能、韧性、耐久性能等,分析了纤维-聚合物混凝土的改性机理。最后,鉴于纤维-聚合物混凝土相比普通混凝土具有良好的韧性及耐久性能,对纤维-聚合物混凝土在软岩巷道中的应用进行了展望。

谦比希铜矿膏体充填井下工业试验研究

考察了膏体充填系统在谦比希铜矿15#采场长距离、长时间运行状态,结合工业试验,推荐充填浓度66%~68%、充填管道压力不高于1 MPa,此时可保证浆体流动性较好,能满足采矿生产要求。

全尾砂深锥浓密过程中絮团的动态沉降规律

为了探明全尾砂浆深锥浓密过程中絮团的动态沉降规律,自制连续浓密实验平台开展动态絮凝沉降实验,基于互相关原理和颗粒追踪软件进行数据处理,分析入料速度、耙架搅拌速度及料浆质量分数对絮团沉降行为的影响。结果表明:絮团在竖直方向上受到沉降柱内水体紊动和底部水流回流公共作用导致沉降速度呈逐渐降低的趋势;入料速度、耙架搅拌与水体紊动剪切作用呈正相关,紊动剪切作用较弱时,促进絮团颗粒的凝结,提高絮团沉降速率。反之,则会破坏絮团结构,抑制絮团沉降过程;底部絮团沉降速度与料浆质量分数呈负相关;保持剪切强度在峰值区有利于絮团的快速沉降,本实验条件下建议耙架搅拌速度为0.2~0.6 r/min、入料速度为0.2~0.3 m/s。

Comprehensive safety factor of roof in goaf underdeep high stress

The safety factor of roof under deep high stress is a quantitative index for evaluating roof stability.Based on the failure mode of surrounding rock of stope roof,the mechanics model of goaf roof is constructed,and the internal force of roof is deduced by the theory of hingeless arch.The calculation method of roof safety factor(K)under the environment of deep mining is proposed in view of compression failure and shear failure of roof.The calculation formulas of shear safety factor(K1),compression safety factor(K2)and comprehensive safety factor(K)of roof are given.The influence of stope span and roof thickness on roof stability is considered in this paper.The results show that when the roof thickness remains constant,the roof safety factor decreases with the increasing of the stope span;when the stope span remains constant,the roof safety factor increases with the increasing of the roof thickness.The deep mining example shows that when the stope span is 30 m and the roof thickness is 10 m,the roof comprehensive safety factor is 1.12,which indicates the roof is in a stable state.

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3m、中台阶3.59m、下台阶3.31m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1m^2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8~14mm。

全尾砂无耙深锥稳态浓密性能分析

结合沉降和压滤实验,对脱水性能数据进行曲线拟合获得连续网状结构形成浓度、压缩屈服应力和干涉沉降系数,引入Usher提出的稳态浓密性能预测算法,建立了无耙深锥浓密模型,分析了絮凝剂单耗、底流中固相的体积分数、泥层高度等对固体通量和固体处理能力的影响规律.研究结果表明:絮凝剂添加量对沉降区域影响大于压密区域,20 g·t-1时浓密性能较好,底流中固相的体积分数越大固体通量越小;在沉降区域,固体通量仅与浓度有关,不受泥层高度影响;在压密区域,固体通量为浓度与泥层高度的方程;模型参数范围内,当泥层高度<3. 5 m时,固体处理能力为浓度与泥层高度的方程,当泥层高度> 3. 5 m时,固体处理能力与固体通量随底流中固相的体积分数变化规律一致.

剪切浓密床层孔隙网络模型与导水通道演化

剪切作用是膏体重力浓密制备的基础要素,本文研究了浓密床层孔隙和喉道的变化对导水通道的影响,揭示了水分排出的来源与比例.开展半工业实验并结合计算机断层扫描(CT)与孔隙网络模型(PNM)提取床层微观孔隙结构,利用最大球搜索算法识别并分析剪切前后孔隙与喉道的演化规律.结果表明,添加转速为2 r·min^-1的剪切作用将尾砂底流浓度(即底流的固相质量分数)由55.8%提升到58.5%,孔隙率由43.05%降低到36.59%,孔隙率降低的比率为15%.通过PNM技术将孔隙空间划分为"球体"储水孔隙与"棍体"喉道;剪切后球体和棍体数量分别增加了16.5%和22%,球体平均尺寸小幅下降,球体半径多集中在40~60μm之间.棍体平均半径由9.83μm降低至8.58μm,降低了12.7%,棍体长度变化较小.剪切作用下的球体配位数在5~10的部分从25.73%增加至44.58%,配位明显增多,颗粒接触紧密.本文提出"球棍比"的概念用于孔隙结构的定量表征.剪切后球体体积占比由14.14%降低至12.75%,球体体积减少的比率达到9.83%;棍的体积由28.91%降低至23.84%,棍体积减少的比率为17.54%.球棍比由48.91%增加至53.48%,球棍比提升的比率达到了9.34%,与球体体积减小相比,棍的体积减少的幅度更大,导致球棍比上升.本文从孔隙结构变化的角度揭示了全尾砂重力浓密剪切排水机理;剪排水过程中主要排出的是喉道中的水分,孔隙中的水分排出较少.