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石膏岩淡水浸泡软化试验研究

岩土力学 2017年第4期38卷 943-950页

作者：任松邓高岭吴建勋陈结重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

为了研究隧道施工过程中水对石膏岩的软化作用规律,以三叠系下统嘉陵江组地层中的石膏岩为研究对象,进行了不同时间的淡水浸泡软化试验研究,对石膏岩单轴抗压强度、抗剪强度、弹性模量以及泊松比随浸泡时间的变化规律进行分析。研究发现... 详细信息

为了研究隧道施工过程中水对石膏岩的软化作用规律,以三叠系下统嘉陵江组地层中的石膏岩为研究对象,进行了不同时间的淡水浸泡软化试验研究,对石膏岩单轴抗压强度、抗剪强度、弹性模量以及泊松比随浸泡时间的变化规律进行分析。研究发现:随着浸泡时间的增长,石膏岩的单轴抗压强度、抗剪强度和弹性模量呈负指数下降趋势,而泊松比在一定条件下呈线性增加趋势;在损伤力学基础上,推导出了基于时间因素的石膏岩软化损伤演化方程,揭示了脆性系数与软化损伤变量之间的关系,建立了石膏岩在不同淡水浸泡时间下的软化深度模型,可用于判别穿越石膏层隧道开挖过程中围岩在地下水作用下的软化区域。

关键词：石膏岩抗压强度剪切强度淡水浸泡软化深度模型

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杨家沟铝土矿充填材料配比优化研究

采矿与岩层控制工程学报 2022年第2期4卷 88-95页

作者：许良发姚维黄腾龙邓高岭林顺才杨鑫国家电投集团铝电投资有限公司北京100032 长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"效应能够改... 详细信息

为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"效应能够改善充填料浆的流动性,但在大掺量情况下主要起填充作用,表现为充填体强度随掺量的增加而降低;单一增大煤矸石尺寸导致料浆极易离析,脱硫灰渣掺入后能够增加料浆的黏聚性,适合长距离泵送;充填体强度与煤矸石尺寸呈正相关,但早期强度增长较慢,各龄期增长幅度为3.06%~20%。通过类比相似矿山及结合室内试验结果,推荐充填配比:1步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶1∶6.4∶1.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为3.28 MPa,坍落度为26.2 cm;2步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶2∶14.4∶3.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为0.76 MPa,坍落度为25.7 cm。

关键词：条带充填开采骨料尺寸充填体强度料浆流动性配比优化

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考虑软化效应的隧道围岩自稳时间解析模型

四川大学学报（工程科学版） 2017年第3期49卷 68-75页

作者：吴建勋任松范金洋陈结刘伟邓高岭袁曦重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

现行隧道自稳时间解析法中未考虑地下水的软化作用,导致过高估计亲水软化性岩石的围岩质量。以具有典型软化特性的石膏岩为研究对象,探索水的软化作用对隧道围岩自稳时间的影响。采用试验和理论相结合的方法研究围岩自稳时间。首先,进... 详细信息

现行隧道自稳时间解析法中未考虑地下水的软化作用,导致过高估计亲水软化性岩石的围岩质量。以具有典型软化特性的石膏岩为研究对象,探索水的软化作用对隧道围岩自稳时间的影响。采用试验和理论相结合的方法研究围岩自稳时间。首先,进行不同浸水时间下的石膏岩软化试验,研究其软化规律;通过试验获得石膏岩吸水率、弹性模量和泊松比分别与浸水时间之间的定量关系;在弹性模量与浸水时间及泊松比与浸水时间的定量关系中,引入完整性系数和富水系数,建立岩体力学参数软化方程。然后,基于经典的圆形轴对称隧道弹性解,考虑掌子面对隧道轴向位移的影响,推导出隧道临空面处无支护状态下的位移公式;把岩体力学参数软化方程嵌入此位移公式中,获得考虑软化效应的临空面位移解。最后,在此位移解中引入活跃跨度和围岩的临界位移值,建立考虑软化效应的隧道围岩自稳时间解析模型。该模型考虑了围岩体工程特性、岩石力学特性及岩石软化特性,能输出自稳时间与活跃跨度之间的关系曲线。经自洽分析法检验,该模型中自稳时间随各参数的变化规律与实际情况相符,模型具有自洽性。模型被应用于评价礼让隧道石膏围岩的自稳时间,现场反馈结果表明该模型更适合于现场应用。

关键词：自稳时间岩体分级软化隧道稳定活跃跨度石膏岩

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石膏质岩膨胀性及其对隧道仰拱影响研究

湖南大学学报（自然科学版） 2018年第1期45卷 142-149页

作者：吴建勋任松欧阳汛范金洋邓高岭李振元重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

研究石膏质岩的膨胀性,对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统,对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验;对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明:脱水石膏和硬石... 详细信息

研究石膏质岩的膨胀性,对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统,对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验;对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明:脱水石膏和硬石膏膨胀应变-时间曲线都表现出"S"形特征;两者膨胀变形明显,膨胀600min时脱水石膏和硬石膏测得的最小膨胀应变分别为9%和0.4%,而石膏膨胀变形不明显,膨胀40d内测得最大膨胀应变只有0.12%;脱水石膏和硬石膏的膨胀应变都随膨胀应力的增大而减小,且膨胀应力与膨胀应变曲线都表现出凹型特征.基于侧限自由膨胀试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏的"S"形膨胀应变-时间模型,经验证,该模型优于传统的指数模型;基于膨胀力试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏膨胀应力-应变模型;综合实验结果及特征线理论,建立了硬石膏围岩的特征线,用以指导仰拱抗膨胀设计.

关键词：石膏质岩膨胀模型仰拱特征线

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多因素作用下石膏岩软化特性

岩土力学 2018年第3期39卷 789-796页

作者：任松李振元邓高岭刘伟蒲文明重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410006 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中电建路桥集团有限公司重庆梁忠高速公路总承包部重庆405200

为了研究隧道施工过程中石膏质围岩软化特性,以三叠系下统嘉陵江组地层中的石膏岩为研究对象,进行了多因素正交软化试验研究,分析了浸泡时间、溶液温度、24SO-浓度对石膏岩软化后力学参数的影响规律。研究结果表明:石膏岩的软化系数和... 详细信息

为了研究隧道施工过程中石膏质围岩软化特性,以三叠系下统嘉陵江组地层中的石膏岩为研究对象,进行了多因素正交软化试验研究,分析了浸泡时间、溶液温度、24SO-浓度对石膏岩软化后力学参数的影响规律。研究结果表明:石膏岩的软化系数和弹性模量随着浸泡时间的增加而减小,减小速率也随之降低;软化系数和弹性模量随溶液温度的升高而呈线性减小;在影响石膏岩软化后力学参数3个因素中浸泡时间的影响最大,权值高达80%,温度次之,权重为16%左右,而24SO-浓度对石膏岩的软化影响非常微弱;建立了浸泡时间与溶液温度两个因素耦合作用下石膏岩软化后单轴抗压强度与弹性模量变化情况预测公式。在试验数据及结论的基础上从围岩坚硬程度划分、防排水措施及支护措施等方面提出了石膏围岩隧道的施工措施及建议。

关键词：石膏岩软化特性正交试验影响权值

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破碎矿岩支护技术方案研究

采矿技术 2020年第5期20卷 32-34页

作者：王之虎邓高岭中核北方铀业有限公司辽宁葫芦岛市125000 长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012

某矿山矿体上下盘近矿围岩均为绢云石英片岩,矿体和围岩的结构面非常发育,岩体质量比较差,上下盘岩体质量总体为差~中等。采用传统的锚网支护技术方案投资偏大、成本较高。因此,针对其矿山采场上下盘围岩分级情况,及薄矿体开采采场空间... 详细信息

某矿山矿体上下盘近矿围岩均为绢云石英片岩,矿体和围岩的结构面非常发育,岩体质量比较差,上下盘岩体质量总体为差~中等。采用传统的锚网支护技术方案投资偏大、成本较高。因此,针对其矿山采场上下盘围岩分级情况,及薄矿体开采采场空间小、作业空间低的采矿工艺特点,设计了多种可行的采场上下盘破碎岩体“螺纹钢锚杆+双筋条”支护方案,回采贫化率从60%降低到30%,大大节省了矿石运输费用(17元/t)和选矿费用(50元/t)。

关键词：破碎矿岩岩体分级支护方案效果分析

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基于环管试验的尾矿水力输送性能研究

矿业研究与开发 2023年第1期43卷 26-31页

作者：杨鑫郑伯坤邓高岭赖伟李文波长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012

通过对尾砂的物化性质进行分析、浆体沉降试验、尾砂水下安息角与滑动角的测量,以及料浆流变性能的研究,并基于环管试验模拟尾矿输送过程,对四川某铁矿全尾砂进行水力输送试验研究,确定尾矿管道输送参数,并验证该尾砂的输送可行性。结... 详细信息

通过对尾砂的物化性质进行分析、浆体沉降试验、尾砂水下安息角与滑动角的测量,以及料浆流变性能的研究,并基于环管试验模拟尾矿输送过程,对四川某铁矿全尾砂进行水力输送试验研究,确定尾矿管道输送参数,并验证该尾砂的输送可行性。结果表明:尾砂级配良好,物质组成稳定,可用于正常管道输送;当料浆质量浓度小于56%时,沉降速度主要取决于料浆的质量浓度,当料浆质量浓度大于56%时,其沉降效果不仅受料浆质量浓度的影响,还可能与尾砂粒径级配等多因素有关;该尾矿浆的屈服应力较大,动力黏度系数较小,7种质量浓度(40%、44%、48%、52%、56%、60%、64%)的料浆测量得出的安息角最小值为12°,滑动角最小值为21°,推荐管道坡度应设置在10°以下;在不同管径(Φ125 mm、Φ140 mm、Φ180 mm)下,推荐管道输送流速为2 m/s。研究结果可为矿山尾矿管道输送设计提供参考依据。

关键词：全尾矿管道输送环管试验流变性沿程阻力

基于未确知测度理论的三山岛金矿充填工艺方案优选

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矿业研究与开发 2020年第2期40卷 13-18页

作者：郑伯坤尹旭岩黄腾龙邓高岭长沙矿山研究院有限责任公司

针对三山岛金矿立式砂仓分级尾砂充填工艺存在放砂浓度低且波动大,深井输送流速高、磨损快,料浆离析、分层、泌水严重,充填成本高等难题,结合生产实际及国家重点研发项目要求,开展了全尾砂胶结充填工艺方案研究,提出了5种充填工艺方案... 详细信息

针对三山岛金矿立式砂仓分级尾砂充填工艺存在放砂浓度低且波动大,深井输送流速高、磨损快,料浆离析、分层、泌水严重,充填成本高等难题,结合生产实际及国家重点研发项目要求,开展了全尾砂胶结充填工艺方案研究,提出了5种充填工艺方案。基于未确知测度理论,选择对充填系统影响较大的12个因素,如放砂浓度、制备能耗、溢流浓度、井下充填任务调节能力等作为评价指标,并建立了充填工艺方案评价模型。通过构建12个指标的单指标测度函数,得出5种方案单测度矩阵。依据评价向量,经一系列计算得出方案一优越度值最高,确定方案一为最佳充填工艺方案。该研究为三山岛金矿科学合理地选择最佳充填工艺方案提供理论支撑。

关键词：充填工艺方案优选未确知测度

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软破富水围岩支护结构体控制疏水技术研究

采矿技术 2023年第4期23卷 131-134页

作者：牛生海邓高岭白银有色集团股份有限公司甘肃白银市730900 长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙400012

某矿山矿床赋存条件复杂,矿岩大多松、软、碎,且闭合裂隙发育,工程地质条件差。开采过程中采场顶板控制及巷道支护难度大,加上节理裂隙水发育,使得巷道及周边岩体的稳定性持续弱化,导致后期支护强度及稳固效果难以保障,选择合理经济的... 详细信息

某矿山矿床赋存条件复杂,矿岩大多松、软、碎,且闭合裂隙发育,工程地质条件差。开采过程中采场顶板控制及巷道支护难度大,加上节理裂隙水发育,使得巷道及周边岩体的稳定性持续弱化,导致后期支护强度及稳固效果难以保障,选择合理经济的支护方式难度极大。针对某矿山井下富水破碎矿岩内的富水巷道,提出了支护结构体控制疏水技术,通过在支护体与围岩间布置横向及纵向疏水软管,尽可能地将围岩裂隙渗出的水进行疏导,避免地下水聚集对支护结构体及围岩造成破坏。通过采用控制疏水方案,该区域支护后3年巷道稳定性状况良好,未出现因地下水而导致围岩及支护结构体破坏的情况。

关键词：松软富水围岩破碎矿岩支护结构体控制疏水技术