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基于LS-DYNA与PFC联合的岩体爆破数值模拟方法分析

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采矿与安全工程学报 2021年第3期38卷 609-614页

作者：吴再海安龙齐兆军寇云鹏李宝石北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 山东黄金集团有限公司山东济南265419 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

岩体爆破过程中,爆炸应力波的加载率大,而爆生气体的加载率小,导致在炸药爆炸过程中爆炸应力波和爆生气体的作用时间存在明显不同。依据这一认识将岩体爆破过程分为2个阶段,即"动压作用"阶段和"准静压作用"阶段。基于LS-DYNA和PFC程序,... 详细信息

岩体爆破过程中,爆炸应力波的加载率大,而爆生气体的加载率小,导致在炸药爆炸过程中爆炸应力波和爆生气体的作用时间存在明显不同。依据这一认识将岩体爆破过程分为2个阶段,即"动压作用"阶段和"准静压作用"阶段。基于LS-DYNA和PFC程序,建立了改进的岩体爆破离散元模拟方法。采用PFC程序建立岩体模型,实现岩体破裂、抛掷的模拟;采用LS-DYNA动力有限元程序获得炸药爆炸所产生的爆炸应力波,实现动压作用过程的模拟;采用Weibull分布函数建立爆生气体压力加载曲线,实现准静压过程的模拟。以山东黄金某金矿为依托,采用该方法开展单自由面球状药包爆破模拟,分析了爆破过程中的裂纹产生、发展过程以及速度场的演化规律,并开展了现场爆破漏斗试验,试验结果表明采用该方法所得到的数值计算结果与现场爆破试验结果相吻合,验证了本文所提出的岩体爆破模拟方法的可行性与合理性。

关键词：岩体爆破 LS-DYNA PFC 爆炸应力波爆生气体

不同分级循环加卸载模式下岩石能量演化规律研究

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采矿与安全工程学报 2020年第4期37卷 836-844,851页

作者：吴再海宋朝阳谭杰张月征齐兆军北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室土木与资源工程学院北京100083 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室山东莱州261441

为了深入分析循环加卸载过程中岩样能量演化规律,设计了3种不同的单轴循环加卸载试验,详细分析了不同分级循环加卸载模式下的总吸收能、弹性应变能、耗散能、塑性变形能等参数的演化特征及其相互关系,建立了耗散能与循环应力等级、循环... 详细信息

为了深入分析循环加卸载过程中岩样能量演化规律,设计了3种不同的单轴循环加卸载试验,详细分析了不同分级循环加卸载模式下的总吸收能、弹性应变能、耗散能、塑性变形能等参数的演化特征及其相互关系,建立了耗散能与循环应力等级、循环加卸载次数变化的演化方程。结果表明:1)随着循环加卸载应力等级的提高,耗散能Use和塑性变形能Ue呈现非线性增加的趋势;2)岩样在第3种循环加卸载模式下,整体上耗散能Use和塑性变形能Ue表现出"U"形变化的规律,在第Ⅰ级和第Ⅱ级循环荷载下强化效应突出,而在第Ⅲ级和第Ⅳ级循环荷载下扰动效应突出;3)循环加卸载上限应力不变,下限应力减小时,循环荷载对岩样的损伤效应比其强化效应明显;4)循环加卸载作用下岩样的耗散能Use与循环荷载应力等级、循环次数相关,可以采用非线性曲面较好的拟合,这为采用耗散能Use来定量分析循环加卸载过程中岩样的损伤奠定了较好的基础。

关键词：循环加卸载岩石能量损伤

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尾砂胶结含盐冻结充填体力学特性研究

岩土力学 2020年第6期41卷 1874-1880页

作者：吴再海纪洪广姜海强齐兆军寇云鹏北京科技大学土木与资源工程学院城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室山东莱州261441 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

矿山充填开采正逐步向寒区甚至永久冻土区发展,这些区域含盐地下水分布非常广泛。同时,极端寒冷条件下往往需要向充填材料中加入一些防冻盐以防止料浆在输送过程中发生冻结。通过室内测试分析了-6℃环境下不同盐分(Na Cl)膏体充填体力... 详细信息

矿山充填开采正逐步向寒区甚至永久冻土区发展,这些区域含盐地下水分布非常广泛。同时,极端寒冷条件下往往需要向充填材料中加入一些防冻盐以防止料浆在输送过程中发生冻结。通过室内测试分析了-6℃环境下不同盐分(Na Cl)膏体充填体力学特性(强度和初始弹性模型)随时间演化特征。利用单轴压力机测得了龄期为7、28、90 d膏体充填体的强度和初始弹性模量,结果表明NaCl的加入会降低冻结充填体的强度,其影响程度取决于胶结料类型。试样的强度随着养护时间的增加而增大。此外,不论盐分浓度、养护时间和胶结料类型,试样的强度与初始弹性模量之间存在显著的线性关系。该研究结果可以为寒区含盐膏体充填技术的开展提供一些依据。

关键词：含盐膏体冻结强度初始弹性模量

基于响应面法的复合充填料浆配比优化及微观结构影响机制

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复合材料学报 2021年第8期38卷 2724-2736页

作者：刘树龙王发刚李公成刘国磊王劼齐兆军山东理工大学材料科学与工程学院淄博255049 山东理工大学资源与环境工程学院淄博255049 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司莱州261400

为探明因素间交互作用对充填体强度性能的影响机制及揭示胶凝材料水化产物作用机制,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,胶结体抗压强度为响应目标值,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计试验,建立二次多项式回归模型,结合Numencia... 详细信息

为探明因素间交互作用对充填体强度性能的影响机制及揭示胶凝材料水化产物作用机制,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,胶结体抗压强度为响应目标值,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计试验,建立二次多项式回归模型,结合Numencial功能优化模型自变量参数。最后,利用XRD、SEM、EDS分析手段,探讨净浆试样水化产物组成及微观结构形貌。研究结果表明∶方差分析及模型响应曲面共同诠释了水泥和石灰添加量的交互作用是影响充填体强度性能的关键性因素。对复合充填料浆配合比寻优可得,在水泥∶石灰∶石膏∶矿渣∶甲酸钙=30∶15∶1∶50∶4最优条件下,胶结体3天和7天抗压强度为1.19 MPa和2.17 MPa,模型验证试验相对误差为3.25%和0.93%,表明模型精确度高,可靠性强。复合胶凝体系水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,随着龄期的延长,AFt和C-S-H凝胶交错生长,紧密搭接,形成致密的三维空间网络结构支撑体系,是胶结充填体具备强度性能的主要来源。

关键词：响应面法交互作用回归模型抗压强度最优配比微观结构

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基于AHP-FCE的尾砂脱水方案优选

矿业研究与开发 2020年第3期40卷 150-154页

作者：栾黎明齐兆军寇云鹏山东黄金矿业股份有限公司山东莱州市261400 北京科技大学北京100083

尾矿脱水是矿山充填过程中的重要环节。针对胶东地区某金矿充填系统改扩建过程中尾矿脱水工艺选择的问题,综合考虑技术、经济、安全和环保等方面因素,采用层次分析法确定各评价指标的权重,运用模糊综合评价法处理各方案的定性、定量指... 详细信息

尾矿脱水是矿山充填过程中的重要环节。针对胶东地区某金矿充填系统改扩建过程中尾矿脱水工艺选择的问题,综合考虑技术、经济、安全和环保等方面因素,采用层次分析法确定各评价指标的权重,运用模糊综合评价法处理各方案的定性、定量指标值。经计算,3个方案的综合隶属度分别为0.357,0.362,0.280,从而确定"旋流器+深锥浓密机"工艺为最优方案。最后,为提高该方法的可操作性,基于PHP语言与My SQL数据库,开发了配套的在线评价系统,显著提升了决策效率。

关键词：尾砂脱水充填材料 AHP-FCE模型方案优选在线评价系统

分级细尾砂胶结充填体早期水化放热及强度演化特性

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工程科学学报 2023年第8期45卷 1293-1303页

作者：寇云鹏郭沫川谭玉叶齐兆军宋泽普宋卫东北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司烟台261400

对分级细尾砂胶结充填体的早期水化反应及力学演化特性进行研究,对不同灰砂比充填体料浆进行水化放热及电阻特性测试,并根据扫描电子显微镜对早期水化产物进行微观形貌特征分析,最后在单轴压缩力学试验结果的基础上,分析早期水化反应进... 详细信息

对分级细尾砂胶结充填体的早期水化反应及力学演化特性进行研究,对不同灰砂比充填体料浆进行水化放热及电阻特性测试,并根据扫描电子显微镜对早期水化产物进行微观形貌特征分析,最后在单轴压缩力学试验结果的基础上,分析早期水化反应进程及产物对充填体强度演化的影响.研究表明,灰砂比越大,水化放热速率及放热量越大,生成水化产物越多,体积电阻率越大.同时水化反应速率直接决定了充填体自身强度形成的快慢,生成的Ca(OH)2减小了料浆体积电阻率,加快充填体自身强度的增长;随后生成的钙矾石(Aft)导致颗粒间孔隙更加致密,抑制了离子的溶解,减缓放出热量速率,从而阻碍了充填体强度的增长;当水化反应进行14 d基本结束后,充填材料凝结固化成为一个整体,强度基本稳定.充填体强度的变化呈现先迅速增加随后增加趋势逐渐减小直至稳定的趋势,为矿山采用分级细尾砂进行井下采空区充填、控制深部采场温度提供理论支撑及科学指导.

关键词：分级细尾砂充填体早期水化放热电阻率强度演化

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铲运机轮胎防护链在斜坡道掘进施工中的应用

矿山机械 2009年第20期37卷 80-81页

作者：王玉亮华海洋齐兆军王华武李文广山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿山东莱州261442

在三山岛金矿新立辅助斜坡道高效施工过卡呈中，设备的良好性能和较低的设备故障率是2项重要因素。为了提高铲运机的工作效率，采用在铲运机轮胎上安装防护链的方式来降低铲运机的维修停机时间，

关键词：掘进施工铲运机斜坡道防护轮胎设备故障率应用链

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减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

有色金属工程 2020年第4期10卷 94-99页

作者：盛宇航齐兆军寇云鹏李广波山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司山东莱州261441 山东黄金矿业股份有限公司济南250100

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类... 详细信息

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。

关键词：全尾砂胶结充填料浆减水剂屈服应力塑性黏度触变性

尾砂粒级组成对胶结充填料流变特性与强度的影响

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黄金科学技术 2024年第4期32卷 631-639页

作者：盛宇航裴佃飞齐兆军荆晓东山东黄金矿业科技有限公司山东济南250000 山东省深海深地金属矿智能开采重点实验室山东济南250000 山东黄金集团有限公司山东济南250000

为探究尾砂粒级组成与充填料流变特性及强度之间的关系,采用全尾砂、旋流器分级溢流和底流尾砂经人工配制成5种尾砂充填料,开展了不同粒级组成尾砂充填料流变与强度试验。结果表明:随着尾砂中-38μm细粒级含量的增加,充填料浆屈服应力... 详细信息

为探究尾砂粒级组成与充填料流变特性及强度之间的关系,采用全尾砂、旋流器分级溢流和底流尾砂经人工配制成5种尾砂充填料,开展了不同粒级组成尾砂充填料流变与强度试验。结果表明:随着尾砂中-38μm细粒级含量的增加,充填料浆屈服应力和塑性黏度增加,且-38μm细粒级含量越高充填料浆屈服应力和塑性黏度增加幅度越大;随着细粒级尾砂含量的增加,水化膜厚度呈先增加后降低的变化趋势;充填料浆初始屈服应力和塑性黏度受水化膜厚度和固体颗粒比表面积的双重影响;当细粒级尾砂含量超过44.37%时,水化膜厚度与充填料浆初始屈服应力和塑性黏度之间存在负指数关系。随着细粒级尾砂含量的增加,尾砂充填体强度先增加后减小,细粒级含量为44.37%时为尾砂最佳粒级组成,此时充填体中尾砂堆积所形成的骨架结构最密实,充填体总孔隙率、平均孔径和大于0.2μm有害孔占比最小。

关键词：尾砂粒级组成胶结充填料流变特性水化膜厚度强度孔结构