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基于粗糙集和改进功效系数法的岩体质量评价

华中科技大学学报（自然科学版） 2018年第7期46卷 36-41页

作者：陈顺满吴爱祥王贻明陈勋北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

将改进的功效系数法应用于地下工程岩体质量评价中,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗水量作为主要评价指标,对30组现场典型数据样本进行学习.运用粗糙集理论确定各指标的权重,建立地... 详细信息

将改进的功效系数法应用于地下工程岩体质量评价中,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗水量作为主要评价指标,对30组现场典型数据样本进行学习.运用粗糙集理论确定各指标的权重,建立地下工程岩体质量评价的粗糙集和改进功效系数法模型,并应用到实际工程岩体质量评价中.结果表明：建立的粗糙集和改进功效系数法模型原理简单,对岩体质量分级的准确率为90%.将该模型应用到广东抽水蓄能电站地下工程岩体质量分级,评价结果与实际情况符合较好.

关键词：地下工程岩体质量评价分级标准粗糙集改进的功效系数法

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高硫膏体强度劣化机理实验研究

工程科学学报 2017年第10期39卷 1493-1497页

作者：程海勇吴爱祥王洪江王贻明北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

高硫尾矿配制成的膏体表现出不同程度的强度劣化,高硫膏体强度劣化能引起充填体质量的巨大变化.通过不同硫含量的膏体强度劣化实验,同时结合X射线衍射物相分析和环境扫描电镜分析,对高硫膏体的劣化规律和劣化机理进行了分析.得出含硫尾... 详细信息

高硫尾矿配制成的膏体表现出不同程度的强度劣化,高硫膏体强度劣化能引起充填体质量的巨大变化.通过不同硫含量的膏体强度劣化实验,同时结合X射线衍射物相分析和环境扫描电镜分析,对高硫膏体的劣化规律和劣化机理进行了分析.得出含硫尾矿在一定程度上能促进膏体早期强度增长,却抑制了后期强度发育,硫含量越高,膏体后期强度劣化越显著.硫化物氧化生成的硫酸盐能促进膨胀性钙矾石和石膏类物质的生成.同时酸性环境造成了C-S-H的脱钙和CH的分解,已形成的胶凝体系遭到破坏,进一步促进了充填体的劣化.通过孔隙计算模型对晶体膨胀应变和裂纹发育过程进行了分析,阐述了膨胀性物质的线弹性应变发育机理.

关键词：膏体充填高硫尾砂强度劣化微观结构硫铁矿

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深部回采矿柱稳定性影响因素分析及其应用

中南大学学报（自然科学版） 2018年第8期49卷 2050-2057页

作者：陈顺满吴爱祥王贻明陈勋北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为研究深部回采过程中矿柱稳定性影响因素的敏感程度,在保证矿柱安全的前提下,科学设计合理的矿柱宽度至关重要。以黑良山磷矿为研究背景,分析深部回采矿柱承载机理、失稳形式和主要影响因素,运用普氏理论和BIENIAWSKI矿柱强度公式推导... 详细信息

为研究深部回采过程中矿柱稳定性影响因素的敏感程度,在保证矿柱安全的前提下,科学设计合理的矿柱宽度至关重要。以黑良山磷矿为研究背景,分析深部回采矿柱承载机理、失稳形式和主要影响因素,运用普氏理论和BIENIAWSKI矿柱强度公式推导方形矿柱的安全系数计算公式。设计基于正交试验的极差分析法对矿柱稳定性影响因素的敏感性进行分析,并研究矿柱安全系数与主要影响因素之间的关系。结合黑良山磷矿工程实例,计算深部开采中矿柱的合理宽度。研究结果表明:对矿柱稳定性影响最显著的因素为矿柱宽度、矿房宽度和矿柱抗压强度;矿柱安全系数随矿柱宽度的增加呈幂函数递增,随矿房宽度的增加呈负指数递减,随矿柱抗压强度的增加呈线性函数递增;验证了所计算的深部开采中矿柱宽度的合理性,可为深部开采中矿柱合理宽度设计提供依据。

关键词：深部回采矿柱稳定性敏感性分析正交试验

铜坑矿地表塌陷区膏体处置体崩解特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2017年第A1期36卷 3224-3232页

作者：孙伟吴爱祥王洪江侯克鹏杨溢刘磊昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

利用自制的崩解率测试仪,配合SEM,CT等分析手段研究了废石掺量、水泥添加量对铜坑矿地表塌陷区膏体处置体崩解特性影响规律,探讨了处置体崩解机制。结果表明:在相同水泥添加量时,随废石掺量增加,处置体崩解率减小、崩解时间缩短。在相... 详细信息

利用自制的崩解率测试仪,配合SEM,CT等分析手段研究了废石掺量、水泥添加量对铜坑矿地表塌陷区膏体处置体崩解特性影响规律,探讨了处置体崩解机制。结果表明:在相同水泥添加量时,随废石掺量增加,处置体崩解率减小、崩解时间缩短。在相同废石掺量时,随水泥添加量增加,处置体崩解率大幅降低;将处置体崩解过程划分为吸水崩解、稳定崩解、崩解结束3个阶段;处置体的黏结力源于水泥水化产物形成的强度;处置体内部渗流是在渗透压力作用下,随机分布的开口通道与闭口通道不断扩展的结果;通道扩展的驱动力源于基质吸力,当处置体吸水后,通道中气–液相向固相不断传递力值,当力值大于胶结产物的黏结力后,处置体持续崩解。当力值小于黏结力时,处置体不发生崩解。

关键词：采矿工程地表塌陷区回填体崩解特性基质吸力 SEM

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泵送剂对高含泥膏体流变特性影响及机理

工程科学学报 2018年第8期40卷 918-924页

作者：张连富吴爱祥王洪江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

高含泥尾矿由于其屈服应力大的特点,流动性能差,不利于管道输送.为改善流动性能,设计流变特性试验,对泵送剂影响高含泥膏体流变特性的机理进行分析.研究结果表明,膏体在不同泵送剂添加量情况下,浆体质量分数与屈服应力之间存在显著的线... 详细信息

高含泥尾矿由于其屈服应力大的特点,流动性能差,不利于管道输送.为改善流动性能,设计流变特性试验,对泵送剂影响高含泥膏体流变特性的机理进行分析.研究结果表明,膏体在不同泵送剂添加量情况下,浆体质量分数与屈服应力之间存在显著的线性关系.对该线性函数作进一步分析,发现泵送剂添加量与该函数的截距和斜率之间存在显著的指数关系.最终得出不同泵送剂添加量和浆体质量分数情况下的屈服应力预测函数,能够有效表征泵送剂对高含泥膏体流变特性的影响,有利于泵送剂添加量的预测与膏体流动性能的控制.基于上述预测模型,提出泵送剂对高含泥膏体流变特性的影响机理.通过环境扫描电镜（ESEM）发现泵送剂破坏了絮团结构,添加量在1%左右时破坏最明显.泵送剂使得絮团尺寸变小,进而造成屈服应力的降低;后期由于絮团间距增加,絮团间的作用力削弱,絮团结构破坏速度放缓,与理论分析一致.

关键词：高含泥膏体输送泵送剂流变特性絮团

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絮团稠化对全尾砂浓密性能的影响

中南大学学报（自然科学版） 2019年第7期50卷 1670-1676页

作者：周旭王洪江吴爱祥曹炎森牛鹏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 鑫达金银开发中心北京100038

基于全尾砂浓密过程料浆质量分数高,尾矿絮团无法直接观测,而取样稀释再进行测试分析难以避免误差,借助FBRM和PVM实时在线监测和分析系统,观测全尾砂浓密过程耙架剪切应力和重力耦合作用下絮团颗粒结构和粒度的变化。研究结果表明:在泥... 详细信息

基于全尾砂浓密过程料浆质量分数高,尾矿絮团无法直接观测,而取样稀释再进行测试分析难以避免误差,借助FBRM和PVM实时在线监测和分析系统,观测全尾砂浓密过程耙架剪切应力和重力耦合作用下絮团颗粒结构和粒度的变化。研究结果表明:在泥层高度分别为25,45和70cm的3个全尾砂浓密阶段内均保持耙架转速为15r/min的试验条件下,直径在100μm以上的絮团逐渐破裂重构而数量减少,直径在10μm以下絮团数量相应增加,松散的大絮团逐渐演化成为密实的小絮团;絮团有效直径随剪切时间延长和泥层高度增加而减小,絮团稠化速程度随泥层高度上升而加快;有效干涉沉降系数是基于絮团有效直径的函数,随剪切时间延长和泥层高度增加呈现先增大后稳定的趋势。

关键词：泥层高度絮团稠化絮团有效直径有效干涉沉降系数

基于结构离散的复杂水平采空区群残采激励动力响应

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中国有色金属学报 2017年第5期27卷 1023-1030页

作者：姜立春曾俊佳吴爱祥华南理工大学土木与交通学院广州510640 中交城市投资控股有限公司广州510290 北京科技大学土木与环境学院北京100083

为研究残采激励下复杂组合水平采空区群的动力响应,借助离散化方法,构建复杂水平采空区群动力响应模型。结合数值模拟,对某大型地下金矿山KT8矿体1100 m中段复杂水平采空区群进行动力响应及应力传递研究。结果表明:爆破激励下,水平采空... 详细信息

为研究残采激励下复杂组合水平采空区群的动力响应,借助离散化方法,构建复杂水平采空区群动力响应模型。结合数值模拟,对某大型地下金矿山KT8矿体1100 m中段复杂水平采空区群进行动力响应及应力传递研究。结果表明:爆破激励下,水平采空区群结构的改变几乎不会对其作用岩体本身的位移响应和速度响应产生影响,但对其余部分岩体响应产生较为明显的增幅,其中增幅最大的区域是水平采空区群的结构改变处岩体;爆破荷载对其作用岩体应力分布产生较明显的变化,对其余部分岩体不会产生明显的影响。现场工程结果表明,复杂水平采空区群间柱经残采后,所形成新的大采空区稳定性良好,空区周边没有发生大的位移变形,并验证动力响应模型分析的可靠性,该方法为复杂采空区群残采作业提供理论指导。

关键词：采空区群动力响应模型应力传递结构离散

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基于泥层高度的耙架扭矩力学模型及机理分析

中南大学学报（自然科学版） 2019年第1期50卷 165-171页

作者：杨莹吴爱祥王洪江钟常运程海勇北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

通过进行不同泥层高度下的连续动态浓密实验,得到压密区尾砂浆的质量分数和屈服应力的变化规律;借助屈服应力与泥层高度的回归关系,并对浓密机耙架进行力学分析,建立不同泥层高度下的耙架扭矩力学模型。研究结果表明:耙架扭矩随泥层高... 详细信息

通过进行不同泥层高度下的连续动态浓密实验,得到压密区尾砂浆的质量分数和屈服应力的变化规律;借助屈服应力与泥层高度的回归关系,并对浓密机耙架进行力学分析,建立不同泥层高度下的耙架扭矩力学模型。研究结果表明:耙架扭矩随泥层高度的变化规律可以分为缓慢—强化—线性3个阶段。结合压密区砂浆存在形式的变化,发现随着泥层高度的增加,压密区尾砂颗粒受到的压力增大,砂浆密度提高并逐渐致密化,导致耙架扭矩在不同阶段内增长规律不同。通过采用扫描电镜观测压密区尾砂浆的微观结构,发现3个阶段内,絮团发生沉积—致密—稳定3种不同形式的变化,并伴随着絮团尺寸的改变,从而最终提高了浓密机耙架扭矩,进一步验证了耙架扭矩力学模型。

关键词：泥层高度深锥浓密机耙架扭矩屈服应力微观结构

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中国膏体技术发展现状与趋势

工程科学学报 2018年第5期40卷 517-525页

作者：吴爱祥杨莹程海勇陈顺满韩悦北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

膏体技术能够有效解决采矿引发的环境和安全问题，是实现绿色开采的关键技术，近年来在国内矿山得到了迅速推广．科学进步加速了膏体技术智能化控制、精准化制备和个性化采充的步伐，提升了我国膏体技术的研究水平．介绍了膏体技术基本... 详细信息

膏体技术能够有效解决采矿引发的环境和安全问题，是实现绿色开采的关键技术，近年来在国内矿山得到了迅速推广．科学进步加速了膏体技术智能化控制、精准化制备和个性化采充的步伐，提升了我国膏体技术的研究水平．介绍了膏体技术基本概念和特点并统计了膏体技术在中国的发展历程，系统性分析了我国全尾砂浓密脱水技术、结构流管输技术、采场多场影响机制、新材料开发和膏体工程化实验室建设最新研究进展，同时对膏体技术在井下充填和地表堆存领域的实践效果进行了介绍．指出了膏体技术仍面临着严峻挑战，并将从数字化和智能化方面突破，实现浓度自适应控制、膏体精密制备、采场个性化充填和系统3D模块化设计装配，引领中国矿业绿色发展．

关键词：膏体全尾砂绿色开采智能化研究现状发展趋势