巷旁壁后充填参数的合理确定

在现场试验的基础上,研究了巷旁壁后充填的作用机理.认为壁后充填的良好效果在于其整体效应.这种整体效应是由充填体的自结构体和支架共同形成的;讨论了自结构体的稳定性.首次给出了充填参数的计算方法.     

基于改进果蝇算法的金属矿山充填材料成本对比

为对比不同充填材料的成本，指导金属矿山生产，以金川镍矿为研究背景，基于一元非线性回归、曲线估计和约束优化理论，结合掺石灰石粉和粉煤灰充填材料28d强度、塌落度和分层度正交试验结果，建立最低充填成本约束优化问题，约束优化问题中各约束条件数学模型R²均高于90%.最后，利用OFOA和PSO算法分别求解平均最低充填成本，OFOA计算结果分别为91.615元/kg和97.092元/kg(掺石灰石粉充填成本比粉煤灰低5.477元/kg),而PSO算法未搜索到充填成本最优解.结果表明：(1)利用一元非线性回归和曲线估计理论可针对不同约束条件建立高精度多元非线性数学模型；(2)改良后的OFOA算法可对不同充填材料的成本约束优化问题求解；(3)改良算法较FOA和PSO算法收敛速度更快，计算过程更稳定，利用上述研究方法可对不同金属矿山、充填材料和约束条件进行成本对比，为充填材料比选提供理论指导.     

新型巷旁充填材料研究

研制性能优良、成本低廉的充填材料是巷旁充填的关键技术.本文介绍了一种新型巷旁充填材料——以煤矸石、粉煤灰为主体的天然硬石膏混合充填材料,其胶凝与力学性能及配比参数优化试验研究,并阐述了该充填材料应用前景.     

邢台矿建筑物下充填开采沉陷规律的研究

为了保护井巷、建筑物、水体以及铁路等,使它们免受或少受开采的有害影响,减少地下资源的浪费,邢台矿首次采用建筑物下综合机械化充填采煤技术进行工业广场下开采,本文介绍了建筑下综合机械化充填采煤技术的主要思路,针对7606充填工作面建立岩移观测站,总结了开采沉陷规律及预计参数,并通过7608充填工作面对预计参数进行验证。结果显示:预计移动参数选取合理,预计方法正确,预计结果能较好的反映矸石粉煤灰充填开采的地表移动变形规律。     

铀矿尾渣胶结充填体塌落度影响因素及预测模型

采用生石灰中和后的铀矿尾渣为试验骨料,水泥为胶结剂,试验了不同渣浆质量浓度和灰渣质量比条件下尾渣胶结充填体试件塌落度。利用自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)预测不同渣浆质量浓度和灰渣质量比条件下塌落度。试验结果和模型预测结果表明,在同等条件下,铀矿尾渣胶结充填体的塌落度与渣浆质量浓度和灰渣质量比均成反比;随着渣浆质量浓度变小,铀矿尾渣胶结充填体流动性变大,如果再降低灰渣质量比,铀矿尾渣胶结充填体会出现明显离析现象;铀矿尾渣胶结充填体塌落度ANFIS模型的预测精度较高,结果唯一且可靠;如果不同矿山铀尾渣物理参数相似性较高,则已知的铀矿尾渣胶结充填体塌落度ANFIS模型可以预测该矿山尾渣胶结充填体的塌落度。     

添加细菌对充填材料性能的影响

为研究细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响,采用正交设计实验方法,开展充填材料制备实验,考察实验过程中抗压强度、持水量、体积收缩率等参数的变化,分析细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响规律;对选定的黏结剂进行细菌接种实验,研究黏结剂对细菌群落的影响。研究结果表明：黏结剂对细菌群落无明显影响;各因素对充填材料性能的影响程度按由大到小顺序排列依次为黏结剂质量分数、细菌溶液体积分数和细菌来源;当细菌溶液体积分数为100%、黏结剂质量分数为30%、细菌来源为A时,充填材料的体积收缩率、塌落度以及抗压强度分别为4.09%,18.94 cm以及5.19 MPa,在此条件下,充填材料性能最佳;添加细菌溶液可使Fe²⁺快速转化为Fe³⁺,Fe³⁺浓度增大,促进Fe³⁺水解形成沉淀物质,减少充填材料内部裂纹数量,提高充填材料性能。     

粉煤灰细砂胶结充填在新桥硫铁矿的应用

针对新桥硫铁矿胶结充填成本高、强度低等现状，通过大量的试验研究，提出以部分粉煤灰替代水泥作为胶凝剂的方案，并通过系统的试验研究，解决了应用中的关键技术与参数，为提高胶结充填质量、降低充填成本奠定了重要基础。     

磁处理提高高水充填材料凝胶体的抗压强度

利用磁化水拌高水充填材料，通过均匀设计试验方法分析磁化参数对高水充填材料凝胶体强度的影响，并对磁化参数进行优化；利用此优化参数处理高水充填材料浆体，通过对比试验得出：磁化水拌高水充填材料可以明显提高其凝胶体抗压强度３５％左右。     

建筑垃圾再生骨料对矿山充填膏体输送性能影响的试验研究

为探究建筑垃圾再生骨料对矿山充填膏体输送性能的影响,采集废弃路面混凝土、城区废旧建筑物、建筑工地废弃物三种来源的建筑垃圾制备充填膏体,通过基本物理性质(表观密度、堆积密度、吸水率、压碎指标、针片状颗粒)和输送性能(充填膏体的塌落度、分层度、泌水率)测试,验证三种不同建筑垃圾制备充填膏体的可行性。采用单因素试验分析方法,通过改变充填膏体的质量浓度、固相比,探究对不同建筑垃圾充填膏体输送性能的影响。实验结果表明:以建筑工地废弃物再生骨料制备的充填膏体其效果最优。建筑工地废弃物充填膏体的塌落度、分层度、泌水率随其质量浓度和固相比的增加分别出现逐渐减小和先减小后增大的趋势。当质量浓度76%～78%,固相比为1∶4∶6时,建筑工地废弃物再生骨料充填膏体的输送性能达到最佳。     

基于均匀设计实验的膏体配比优化

 某铅锌矿使用膏体充填中出现了缓凝现象,添加促凝剂后效果良好。为优化添加促凝剂条件下的膏体物料配比,开展了均匀设计实验。考察了膏体质量分数、砂灰比对泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度的影响。实验结果表明,膏体的泌水率、流动度和充填倍线主要受质量分数影响,且均与浓度成负相关。砂灰比对流动度的影响很小,但其是膏体强度的主要影响因素,砂灰比越小,膏体的强度越大。综合考察泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度4 种指标对应的配比范围,得出推荐配比为质量分数75%~76%、砂灰比7:1~8:1。     

尾砂充填体力学参数混沌优化反分析研究

采场尾砂胶结充填体力学参数难以在实验室得到,有必要用反分析方法获取.采用有限元方法对不同充填体力学参数的变形结果进行计算,建立充填体力学参数与其变形结果的神经网络映射模型.用混沌优化与神经网络映射模型相结合,实现了充填体力学参数反演计算.对安庆铜矿高阶段充填体工程实例进行了分析,得出了不同配比尾砂胶结充填体力学参数.研究结果表明,混沌优化与神经网络相结合的反分析方法能实现全局寻优,具有较高的计算精度.图2,表3,参8.     

西部地区钻井法凿井壁后充填模拟试验研究

针对西部富水弱胶结地层中深立井钻井井筒壁后充填技术难题,开展了壁后充填模拟试验,对充填效果、充填层抗压强度和抗渗性能进行了分析。以可可盖煤矿中央回风立井钻井井筒为工程原型,基于相似理论原理构建了变态模拟试验系统,采用高性能微膨胀充填材料进行了钻井井筒壁后充填模拟试验。研究结果表明,高性能微膨胀充填材料整体置换护壁泥浆效果好,模拟试验各段置换率均达到97%以上,平均置换率为99.0%;充填层固结体3d抗压强度大于10MPa, 28d抗压强度大于30MPa,其强度高、充填固井效果好;在流固耦合作用下,高性能微膨胀充填材料相较于传统水泥浆充填材料有更高的抗压强度和更好的抗渗性能,适宜作为深立井钻井井筒壁后充填材料。但模拟试验也发现,在模型最下部出现少量泥浆沉淀,该段置换效果相对较差。在实际工程充填前,调整泥浆参数、优化泥浆性能可以减少泥浆沉淀,提高工程充填效果。     

煤矿采空区智能充填深度神经网络算法

【目的】采空区智能充填是煤炭资源绿色安全智能高效开采的重要方向,其关键在于对井下采空区矸石充填过程进行智能决策与控制。【方法】为实现该目标,以采空区充填后围岩应力及变形作为监测指标,建立了一种采空区智能充填深度神经网络算法,该算法可以通过输入煤层埋深、厚度、工作面长度、直接顶厚度等关键基本参数,进行相应条件下不同充填方案的采场应力及围岩变形计算分析。将FLAC3D模拟400种不同条件下的充填开采结果作为数据集,对建立的智能充填深度神经网络算法进行训练测试,并和其余3种不同算法进行对比分析。【结果】结果表明：建立的智能充填深度神经网络算法总体优于随机森林、决策树和多元线性回归算法,每组数据运算平均速度仅为0.013 s;智能充填深度神经网络算法计算的顶板最大变形、工作面煤壁压力峰值、巷道超前支护距离等关键参数误差均值介于2%～8%之间;应用该算法针对现场实际条件进行测试,结果与现场实际结果基本吻合,表明该算法科学可行。【结论】本研究对煤矿绿色智能开采具有重要意义与价值。     

水平井自适应控水与砾石充填复合工艺试验

在易出砂地层水平井开发中,单独应用自适应调流控水筛管难以实现良好的防砂效果,需要研究一种自适应调流控水与砾石充填相结合的新型完井工艺。为此,对影响充填砾石运移的排量、砂比、冲筛比、漏失量、携砂液黏度等试验工艺参数进行设计优化。根据试验工艺参数设计结果,自主设计并搭建水平井自适应调流控水砾石充填的地面模拟试验装置,并开展两次水平井自适应调流控水砾石充填试验。试验结果表明,优选的低密度砾石,解决了充填排量受限的难题。在优选的充填参数条件下,充填效率达到100%。充填砾石的轴向渗流阻力远大于径向渗流阻力,可实现环空封隔器作用,充分发挥调流控水装置的控水稳油功能。最终得到合理的施工参数范围,为现场应用提供有效指导。     

冒溪煤矿建筑物下急倾斜煤层充填开采地表变形预测

为解决冒溪煤矿南翼煤层在建筑物下采煤引发地表变形移动问题,采用倾斜分带斜切分层充填采煤法,运用FLAC3D软件建立地表移动规律模型,计算南翼区域V9b号煤层-80～0 m阶段地表移动参数,并分析充填率为0、80％、85％、90％时地表变形移动规律.研究结果表明:充填率0时,地表最大水平变形8.40 mm,最大倾斜14....     

矿山充填料管道挤压输送计算机模拟

为了研究矿山充填料管道挤压输送料浆的运动规律,在假定挤压输送设备活塞由曲柄连杆机构驱动的条件下,推导出活塞位移呈三角函数形式的料浆运动相关方程,以及在挤压输送设备作用下,入口管道和出口管道内料浆的8种运动状态的速度和加速度计算公式。运用计算机模拟管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等不同时,管道内料浆的流动规律。研究结果表明：挤压输送的起始条件仅对前几个周期内料浆的运动有影响;调整充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和安装位置（入口管道长度）等其中的任何1个参数,对管道内料浆的流动状态均会产生影响,但对于给定的充填管路和充填料浆,总能找到使入口管路和出口管路内料浆的流动速度大于0m／s的相关参数,实现充填料浆挤压输送。     

贵州喀斯特地区磷矿充填开采研究

磷矿井下充填采矿技术高效、环保,已被贵州磷化工企业广泛采纳.研究岩溶发育类型的多种岩溶形态,矿洞的各项边界条件,洞体围岩性质和充填情况等;对贵州喀斯特地区3个磷矿采空矿洞实体的洞体断面、岩性和地应力参数进行了分析探讨.研究结果对优化矿井开采环境,提高磷矿井下充填采矿的工作效率,以及保证矿井开采安全等方面有积极意义.     

铝合金高压压铸模拟分析

应用MAGMAsoft模拟分析压铸产品的充填、凝固过程，优化模具浇注、热平衡系统设计，优选工艺参数区间，监控工艺过程参数，控制缺陷形成，总结高压压铸模拟的分析方法。     

条带充填开采隔水岩组与充填条带运移规律研究

浅部煤层开采诱发地表生态恶化,采取条带充填是控制潜水流失的根本途径之一,为了设计出合理的充填参数,以榆神府浅埋煤层特殊保水开采区地质条件为研究背景,配制出了砂基膏体充填材料,测试了砂基膏体充填材料和粘土层的基本力学参数,开发了砂基膏体充填材料和粘土层的相似材料,相似材料基本实现了全应力应变相似,并在此基础上开展了多组走向长壁条带充填开采的物理相似模拟实验,得出了不同充填间隔宽度和充填条带宽度对"上行裂隙"与"下行裂隙"发育高度的影响规律,获得了不同充填间隔宽度和充填条带高宽比对隔水岩组运移的影响规律,为条带充填开采提供了技术支撑。     

大斜度井管内循环砾石充填过程可视化数值模拟

大斜度井管内循环砾石充填实质是复杂条件下的固液两相流动及砂床运移过程,存在携砂液向地层的滤失以及冲筛环空与井筒环空之间的流体质量交换。分别建立井筒环空固液两相流和冲筛环空单相流动系统的的砾石、携砂液的质量和动量守恒方程,以及各两个流动系统间的耦合流动方程,得到了倾斜井筒条件下的大斜度井管内砾石循环充填过程的数学模型。模型求解后研制了开发了充填过程模拟器软件,用于可视化模拟大斜度井砾石充填过程。分析了充填过程特征及各项动态参数的变化规律。