高水速凝废石浇注充填试验及充填特性

在山东某金矿竖井保安矿柱回收试验研究中,采用了高水速凝废石浇注充填的新工艺,它具有聚高水速凝材料、块石胶结充填、普通尾胶充填的充填特性,其充填体对采场及井筒帮壁的位移和应力变化起到了良好的抑制作用。

压铸件充填特性的研究

本文利用自制的精密压力计,测定了金属液充型过程中的压力,观察了压铸件的金相组织,并测定了其抗拉强度。指出了金属液充型时压力传递的规律及其对压铸件质量的影响。对正确设计浇注系统,合理地进行压铸型设计,提高压铸件质量和经济效益等有实际指导意义。

不同品种大豆种子充填特性的EDEM仿真分析

为了研究不同品种大豆种子在排种器中的充填特性,以东农52、黑河44和青仁黑豆为研究对象,测量种子的长、宽、厚,并计算其均径、球度、变异系数等参数,分析了不同种子之间参数的差异以及种子长、宽、厚的比例分布。以窝眼轮式排种器为试验模型,运用EDEM对不同品种大豆种子的充填特性进行模拟试验,并对试验数据进行分析。结果表明,种子品种间的差异对单粒率、多粒率影响显著,对空粒率影响不显著;随着球度的减小及变异系数的增加,单粒率平均值从96.33%减小到82%,多粒率平均值从2%上升到16.33%。

供应压力对气体管路充填特性的影响研究

通过试验研究和理论分析,研究了不同供应压力对气体在管路中充填特性的影响。试验结果发现,在文氏管喉部气体流速等于音速的前提下,且气体介质和文氏管喉部截面积不变时,在压力变化的初始阶段,供应压力的变化对产品喷前建压和泄压时间影响不大;通过理论分析得出供应压力与气体管路充填特性的关系,找到不同压力下快速确定气体管路充填特性的方法。

全尾砂充填特性与泵送

为了搞清脱水全尾砂用于矿山充填和采用泵送的一些特点,美国矿业局在三个金属矿山进行了一系列试验,这些试验都完成得很好,因为试验输送料浆的重量浓度均高于75%,其中固体颗粒不再产生沉淀。可以称作是均质浆体或膏体.所测试的工程特性包括密度、塌落度、养护28天后的沉降率,养护期分别为28,120和180天时的抗拉强度,养护期分别为7.28,120和180天时的单轴抗压强度。采用线性和非线性的统计方法对由这三个矿山的尾砂配制成的充填料的测试结果进行了分析。所得图表结果,提供了充填料配比的预测手段,以选择胶结材料及其配比,满足所需工程特性的要求。在进行泵送性能测试时,用两个矿山的尾砂制成胶结膏体充填料和非胶结膏体充填料,进行了六次较大规模的泵送试验,在同一膏体稠度条件下,系用三种不同管径的环形管道闭路系统、对不同流速情况下的摩擦阻力损失进行了试验比较.

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。

基于VTPR方程计算N_2/CF_3I充填特性

采用比容平移法修正原始的Peng-Robinson状态(VTPR)方程,提高三氟碘甲烷(CF_3I)液相饱和区密度的计算精度。基于VTPR方程,结合经典的范德瓦尔混合规则,计算了N_2作为增压介质时,CF_3I充填1/2灭火瓶和2/3灭火瓶所需的N_2质量,并与试验值和文献值进行对比。结果表明,不同充填工况的计算值与试验值基本吻合,并且优于PROFISSY软件的结果。获得了充填压力分别为2.5 MPa和4.2 MPa、CF_3I不同充填密度下的总压力与温度的关系式,并计算了灭火剂热膨胀充满灭火瓶的临界温度和临界压力,该压力-温度关系式可用于以CF_3I为灭火剂的机载灭火系统工程设计。

赞比亚谦比希铜矿全尾砂膏体充填物料特性与优化

对赞比亚谦比希铜矿充填系统膏体流变参数和强度进行检测试验,计算管道输送阻力和目标抗压强度,优化膏体配比。结果表明,在安全生产的前提下,充填体目标强度为0.5 MPa,沿程阻力损失应小于3.92 MPa/km。满足条件的膏体配比为灰砂比1∶12,膏体浓度70%,该配比可降低水泥用量28.52%,年节约充填成本373.8万美元。

压铸过程中金属填充特性的研究

本文利用自制的精密压力计,测定了金属液充型过程中的压力,观察了压铸件的金相组织,并测定了抗拉强度。指出了金属液充型时压力传递的规律及其对压铸件质量的影响。

任意对称刚性地基上土工管袋充填形状和受力分析

为了计算在地基不平整的情况下土工管袋的形状及受力,根据充填管袋微段受力平衡条件和几何条件,建立任意对称形状刚性地基上土工管袋的受力平衡量纲一的方程组以及求解条件.运用Matlab进行求解,与已有理论解进行比较,验证了该方法的正确性.通过开口向上抛物线形、直线形和开口向下抛物线形3种形状的地基上单个管袋和2个堆叠管袋的比较,表明地基形状对管袋充填形状、袋体拉力等有明显的影响.袋体周长越长、允许拉力越小,地基形状的影响越大.

充填开采底板隔水层损伤破坏特征及稳定性控制

针对深部矿井煤炭开采底板奥陶系灰岩承压水突水问题,采用FLAC3D-PFC3D耦合数值模拟方法,分别研究了垮落法开采及不同充填率开采时底板应力、底鼓变形及塑性区发育程度,进而分析了不同充填率时底板隔水层稳定性控制效果及底板隔水层破坏变形规律,从矸石充填体位移-孔隙率及应力-力链的角度分析了充填体-围岩相互作用关系。结果表明:随着充填率增大,充填体整体受力随之增大,对围岩支护效果及应力转移吸收能力增强,充填率达到80%时,底板隔水层相比于垮落法开采垂直应力最大值增加25.35 MPa,最大垂直位移降低0.08 m,塑性区发育宽度仅为垮落法开采时的1/7,底板位移变化及应力集中区较小,塑性区发育深度相比不充填时降低27 m,有效隔水层厚度达到12 m,固体充填开采能够有效地控制底板突水危险。

非均布载荷下充填开采岩层连续弯曲移动力学模型

为了通过采空区充填控制顶板岩层连续弯曲移动,实现保护矿区生态,提出了充填开采覆岩移动"四带"划分:充填体压缩带、连续弯曲下沉带、关键层承载带和生态保护稳定带。试验研究了不同配比(2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1)矸石和粉煤灰的压缩力学特性,得出充填体的"应力-应变"关系近似呈抛物线关系。充填体压缩初期(0~2 MPa)快速变形,压缩后期(>6 MPa),变形量增长较缓慢,可知充填体初期捣实对岩层变形控制起重要作用。当矸石和粉煤灰配比为4∶1时,充填体抗压变形性能最好。分析了工作面后方应力降低和近似线性恢复的关键层承载保护机制。基于充填体压缩特性和工作面后方应力非均匀分布,建立了非均布载荷作用下充填顶板岩层连续弯曲力学模型,得出了充填开采顶板岩层连续弯曲变形的力学条件,实现对充填开采顶板连续弯曲移动的准确判定。数值模拟分析了不同充填率时上覆岩层移动规律,得知当充填率大于90%时,顶板岩层近似发生连续变形移动,且直接顶和地表最大下沉量的模拟结果与理论预测非常接近。

某矿山全尾砂膏体充填配比试验研究

针对某矿山膏体充填物料,先对其物理化学性质进行测定,然后分别对66%～79%不同质量浓度的全尾砂料浆进行流变特性试验分析,并得出在0～120 s^(-1)剪切速率下的流变模型,根据流变模型推导出可输送膏体的临界浓度。在临界浓度附近通过全面试验法研究膏体充填材料的综合性能,最后在满足矿山生产要求的情况下确定膏体充填材料的最优配比范围并对影响配比的因素进行分析。根据矿山要求一步骤充填强度达到1 MPa以上,二步骤充填强度达到0.5 MPa以上,试验结果得出灰砂比为1∶24时,28天单轴抗压强度超过0.5 MPa,满足自立强度要求。灰砂比为1∶8时,28天单轴抗压强度在1 MPa左右,满足一步骤充填强度要求。最终结合料浆流动性和试块强度综合考虑,推荐一步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶8,二步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶24。

添加剂对高掺量粉煤灰浆液特性的影响

为了尽量减小采空区发火的概率,针对粉煤灰水泥固化材料不能完全有效地接顶,会在充填堵漏材料上部与顶板之间产生漏风裂隙的问题,以粉煤灰为基料,骨料、减水剂、早强剂、稳泡剂为添加剂开发研制了无机固化膨胀充填材料,研究了激发剂、稳泡剂、发泡剂对材料的影响,确定各组分的最佳配比。实验结果为防灭火充填材料研究提供了理论依据。

膏体置换煤柱充填体承载特性及工作面支护强度研究

以山东能源集团岱庄煤矿2351膏体充填置换条带煤柱工作面为例,对井下充填体承载特性及工作面支护强度进行了研究。在分析膏体充填开采顶板运动特征的基础上,建立了膏体充填开采顶板稳定性力学模型,推导出了膏体充填开采工作面支护强度力学关系式。结果表明:膏体的力学性质离散性较大,强度较高,弹性模量和泊松比偏低,在低围压下膏体即表现出典型的塑性强化特性。充填采场上覆岩层主要存在裂缝、离层和弯曲下沉,不存在垮落带。充填体上分布的垂直应力既不是大小相同的水平线,也不是类似于条带煤柱上的马鞍形分布,而呈现出波浪形分布,自充填完成至覆岩运动稳定,充填体受力未出现突变现象,是一个逐步增大并趋于稳定的过程。2351膏体充填工作面现选用的充填式液压支架虽可有效地控制顶板下沉,但未能发挥所选支架的效能,还可进行适当优化。